Hippocampal Theta Oscillations کی Optogenetic Frequency Scrambling of Hippocampal Spatiotemporal Codes سے ورکنگ میموری کی بازیافت کو الگ کرتا ہے حصہ 2

MS optogenetic stimulation اور hippocampal calcium امیجنگ کا امتزاج

ہپپوکیمپل spatialand عارضی کوڈز پر تھیٹا ہیرا پھیری کے اثرات کا مطالعہ کرنے کے لیے، ہم نے CA1 میں کیلشیم امیجنگ کے ساتھ MS optogenetic stimulation کو ملایا۔ یہ تجرباتی نمونہ دو ممکنہ طور پر اہم مسائل کو جنم دیتا ہے: GRIN لینس امپلانٹس میں ٹشو کو نقصان ہوتا ہے جو تھیٹا دوغلوں کی جسمانی حالت کو تبدیل کر سکتا ہے، اور GCaMP6 کو پرجوش کرنے کے لیے استعمال ہونے والے اتیجیت LED کا طول موج سپیکٹرم ممکنہ طور پر جی اے ایم ایس جی اے بی اے جی اے ایم ایس کی اصطلاح میں موجود اوپسینا لینس کے ساتھ اوورلیپ ہو سکتا ہے۔ ہپپوکیمپس

ہپپوکیمپس دماغ کا ایک بہت اہم ڈھانچہ ہے۔ یہ بنیادی طور پر میموری کی معلومات کو ذخیرہ کرنے اور اس پر کارروائی کرنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، یادداشت انسانی فکری سرگرمیوں کا ایک اہم حصہ ہے اور ہمارے لیے اپنے ارد گرد کے ماحول کے ساتھ بات چیت اور تعامل کا ایک اہم طریقہ ہے۔ لہذا، ہپپوکیمپس کا کام ہماری زندگیوں کے لیے اہم ہے۔

ہپپوکیمپل اسپیس یہ بیان کرنے کا ایک طریقہ ہے کہ ہمارے دماغ میں مقامی معلومات پر کیسے عمل ہوتا ہے۔ یہ ہمارے دماغ میں نیوران کے ایک گروپ کے فعال علاقے سے مراد ہے جو مقامی معلومات پر کارروائی کرتا ہے۔ اس علاقے کو parahippocampal area کہا جاتا ہے اور اس کا سمندری گھوڑوں سے گہرا تعلق ہے۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ہپپوکیمپس کے قریب کا علاقہ جگہ اور میموری سے متعلق معلومات پر کارروائی کرتا ہے اور یہ ہماری یادداشت کے عمل کا ایک اہم حصہ ہے۔

خاص طور پر، ہپپوکیمپس کی مقامی معلومات کی پروسیسنگ میں بنیادی طور پر دو پہلو شامل ہیں۔ پہلا پہلو ہماری سمت کا احساس اور نیویگیٹ کرنے کی صلاحیت ہے۔ جب ہم چلتے ہیں تو، ہپپوکیمپس خلا میں ہماری واقفیت کو برقرار رکھتے ہوئے ہمارے قدم اور پوزیشن کو ریکارڈ کرتا ہے۔ اگر ہمارے ہپپوکیمپس کو نقصان پہنچا ہے، تو یہ مسائل کا سبب بن سکتا ہے جیسے کہ ہمارا گھر کا راستہ تلاش نہ کرنا۔

ایک اور پہلو یادداشت کی صلاحیت ہے۔ لوگ یاد رکھنے میں مدد کے لیے ہپپوکیمپس کی فراہم کردہ مقامی معلومات کا استعمال کرتے ہیں۔ اگر ہم کسی خاص جگہ پر کسی چیز کا تجربہ کرتے ہیں، تو ہپپوکیمپس اس معلومات کو ذخیرہ کرے گا، اور ہم ان تجربات یا لوگوں کے بارے میں یاد کرنے کے ذریعے جان سکتے ہیں۔

ہم سیکھنے کے ذریعے اپنی یادداشت کی صلاحیتوں کو مسلسل مضبوط کر رہے ہیں، اور ہپپوکیمپس اس عمل میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ہپپوکیمپس کی اہمیت کی وجہ سے ہمیں اس کی صحت پر توجہ دینے اور کچھ طریقوں کے ذریعے اس کی حفاظت کرنے کی ضرورت ہے۔ سوڈوکو، دوڑنا، نئی مہارتیں سیکھنا وغیرہ سب ہماری یادداشت کو بہتر بنا سکتے ہیں اور ہمارے ہپپوکیمپس کی صحت کی حفاظت کر سکتے ہیں۔

لہذا، خوراک، ورزش، اور اچھی نیند کو برقرار رکھنے سے ہمیں اپنے ہپپوکیمپس کی حفاظت اور یادداشت کی صلاحیت کو بہتر بنانے میں مدد مل سکتی ہے۔ جب ہمارا ذہن صاف اور مضبوط یادداشت ہے تو ہم دنیا کو بہتر طور پر سمجھ سکتے ہیں اور ایک بہتر زندگی بنا سکتے ہیں۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ہمیں اپنی یادداشت کو بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔ Cistanche deserticola نمایاں طور پر یادداشت کو بہتر بنا سکتا ہے، کیونکہ Cistanche deserticola نیورو ٹرانسمیٹر کے توازن کو بھی کنٹرول کر سکتا ہے، جیسے کہ acetylcholine کی سطح میں اضافہ اور ترقی کے عوامل۔ یہ مادے یادداشت اور سیکھنے کے لیے بہت اہم ہیں۔ اس کے علاوہ، گوشت خون کے بہاؤ کو بھی بہتر بنا سکتا ہے اور آکسیجن کی ترسیل کو فروغ دیتا ہے، جو اس بات کو یقینی بنا سکتا ہے کہ دماغ کو کافی غذائی اجزاء اور توانائی ملے، اس طرح دماغی قوت اور برداشت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

یادداشت کو بڑھانے کے لیے سپلیمنٹس جانیں پر کلک کریں۔

اس بات کی تصدیق کرنے کے لیے کہ آیا GRIN لینس امپلانٹس نے تھیٹا کی فزیالوجی کو تبدیل کیا، ہم نے سب سے پہلے دائیں ہپپوکیمپس میں GRIN لینس اور بائیں اور دائیں دونوں ہپپوکیمپی میں دو الیکٹروڈ کے ساتھ چوہوں کو لگایا، اور دونوں نصف کرہ (تصویر 3a) میں موازنہ تھیٹا سگنل ملے۔ ہم نے GRINlens اور ایک منسلک LFP الیکٹروڈ دونوں کے ساتھ چوہوں میں کھلے میدان کی تلاش کے دوران تھیٹا کے دوغلوں کا موازنہ صرف الیکٹروڈ والے چوہوں سے کیا، اور دونوں گروپوں کے درمیان کوئی خاص فرق نہیں پایا (تصویر 3b)۔ ہمیں GRIN لینس اور LFP الیکٹروڈ (0.14 ± 0۔{6}}07) بمقابلہ صرف اینیلیکٹروڈ ( 0.154 ± 0.008؛ t-ٹیسٹ، t54=1.060، p=0.29)۔

اگرچہ پچھلی رپورٹس میں بتایا گیا ہے کہ ٹرمینلز کے آس پاس کے GCaMP inneurons کی امیجنگ کے ساتھ سیل باڈیز میں ChrimsonR کی optogenetic stimulation کا امتزاج کم سے کم crosstalk53 کے ساتھ ممکن ہے، اس کے بعد CA ریکارڈنگ کے ذریعے ہپپوکیمپس میں MS ٹرمینلز کے کسی بھی ممکنہ آپسن ایکٹیویشن کی نگرانی کی گئی۔ ایل ایف پی GRIN لینس کے ذریعے ہمارے منیسکوپ کے ساتھ جوش کی روشنی کا اخراج کرتے ہوئے منی اسکوپ لائٹ آؤٹ پٹ پاور (تصویر 3c) کیلیبریٹ کرنے کے بعد، ہمیں منی اسکوپ بلیو ایکسائٹیشن لائٹون اینڈوجینس تھیٹا پاور (1ANOVA, F(4,295)= 0.7729, p=0.5435 کا کوئی اثر نہیں ملا۔ ؛ تصویر 3d)۔چونکہ یہ اطلاع دی گئی ہے کہ منی اسکوپ ایکسائٹیشن لائٹ ChrimsonR53 کے ساتھ منتقل ہونے والے ٹرمینلز کے قدرے غیر پولرائزیشن کو آمادہ کر سکتی ہے، ممکنہ طور پر مزید آپٹوجینیٹک-حوصلہ افزائی ڈیپولرائزیشن کو روکتی ہے، اس کے بعد ہم نے ~0 کے ساتھ امیجنگ کرتے وقت MSoptogenetic محرکات کا اطلاق کیا۔ /mm2 منی اسکوپ LED پاور اور بالترتیب اسکرمبلڈ یا 8 ہرٹز محرک کا استعمال کرتے ہوئے تھیٹا کو نمایاں طور پر خلل ڈالنے یا تیز کرنے کے قابل تھے (فرائیڈمین ٹیسٹ χ2=6۔{19}},p=0.0278؛ تصویر 3e) .

تھیٹا تال میں خلل CA1 خلیوں کے ایک چھوٹے سے حصے کو ماڈیول کرتا ہے۔

اس کے بعد ہم نے MS کے phasic (5 s ON, 5 s OFF) optogenetic stimulations کا مظاہرہ کیا جبکہ CA1 اہرام کے خلیوں کو چوہوں نے آزادانہ طور پر anopen فیلڈ (تصویر 4a) کی تلاش کے طور پر ریکارڈ کیا۔ ہم نے پایا کہ ریکارڈ شدہ خلیوں کا ایک حصہ ان حالات میں مستقل طور پر پرجوش تھا، جب کہ دوسرے کو روکا گیا تھا (تصویر 4b؛ طریقہ دیکھیں)۔ محرکات کے دوران اہرام کے خلیوں کی سرگرمی بنیادی لائن کے مقابلے میں مجموعی طور پر کم تھی، دوڑ کے دوران سکمبلڈ محرک دونوں کے لیے (پیئرسن ارتباط، R2=0.567، p 0 سے کم یا اس کے برابر۔{11}} 0{{20}}1) اور آرام (R2=0.521، p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر) ادوار، نیز 8 ہرٹز محرک (R{{) 14}}.6، p آرام کے ادوار کے لیے 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ R2=0.632، p چلنے والے ادوار کے لیے 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ n=1849 سیل، N=5 چوہے؛ تصویر 4c)۔ مجموعی طور پر، ~6.42 ± 0.52% کل خلیات کو نمایاں طور پر سکیمبلڈ آپٹوجینیٹک محرکات (تصویر 4d) کے ذریعے ماڈیول کیا گیا تھا۔ ان ماڈیول کردہ خلیوں میں، 50.56 ± 6.38% روکے گئے جبکہ 49.43 ± 6.38% پرجوش تھے (n=1849 خلیات، N=5 چوہے؛ تصویر 4e)۔

اس کے بعد ہم نے ہپپوکیمپل نیوران کی مقامی ٹیوننگ پر اوپٹوجنیٹک محرک کے اثرات کا تجزیہ کیا کیونکہ چوہوں نے آزادانہ طور پر تھیوپین فیلڈ کی کھوج کی۔ اس مقصد کے لیے، ہم نے محرک کے دورانیے کے اندر یا باہر ایپوچ کا استعمال کرتے ہوئے سرگرمی کی شرح کے نقشوں کی گنتی کی (بنیادی حالت کے لیے، ہم نے ایسے عہدوں کو شامل کیا جو اصل محرک کے لیے استعمال ہونے والے 5 s ON، 5 s OFF پیٹرن کی پیروی کرتے ہیں؛ تصویر 4f)۔ اس کے بعد استحکام کو بیس لائن اور محرک دور کے ریٹ نقشوں کے درمیان ارتباط کے طور پر شمار کیا گیا۔ مجموعی سرگرمی میں متذکرہ بالا تبدیلیوں کے باوجود، شرح کے نقشوں میں کسی بھی scrambledor 8 Hz محرکات کے لیے مقامی استحکام میں کوئی تبدیلی نہیں دکھائی گئی (Kruskal–Wallis H3=3.5، p=0.1773؛ تصویر 4g)۔

ایم ایس اوپٹوجنیٹک محرک رویے کو تبدیل کرتا ہے لیکن اسپیٹیوٹیمپورل کوڈز کو نہیں۔

وقتی اور مقامی کوڈز پر تھیٹا میں خلل کے اثرات کا اندازہ لگانے کے لیے، ہم نے CA1 اہرام کے نیوران کی سرگرمی کو 3-ٹون لکیری ٹریک (تصویر 5a) پر مانیٹر کیا۔ یہاں، ہم کیلشیئم امیجنگ کے اہم فوائد میں سے ایک فائدہ اٹھاتے ہیں، جو کہ منتخب دنوں میں سکرمبلڈ یا 8 ہرٹز محرکات انجام دینے کے دوران کئی دنوں تک ریکارڈ شدہ سیلز کو رجسٹر کرنے کی صلاحیت ہے (تصویر 5b، c، نیچے کا پینل)۔ ہم نے اپنے تجزیے کو دنوں کے جوڑوں پر مرکوز کیا جس میں ٹیسٹنگ (تصویر 5c، ٹاپ پینل) کے درمیان اسی وقت (48 گھنٹے) کے ساتھ۔ ہر حالت کے لیے، ہم نے ایک یا متعدد متغیرات کو نمایاں طور پر انکوڈنگ کرنے والے کل خلیوں کے حصے کا اندازہ کیا اور مقامی اور وقتی انکوڈنگ پر 8 ہرٹز یا سکیمبلڈ محرک کا کوئی اثر نہیں پایا (RM-ANOVA؛ F2=0.807، p {{11 محرکات کے بنیادی اثر کے لیے }}.453؛ F6=1.283، p=0.285 محرک اور انکوڈ شدہ متغیر کے درمیان تعامل کے لیے، n=5 چوہوں؛ تصویر 5d)۔

جب کہ خلیات کا حصہ محرک حالات میں تبدیل نہیں ہوا، ہم نے جگہ، وقت-، اور فاصلاتی ماڈیولڈ خلیات کے ٹیوننگ کروز کے استحکام پر MS محرک کے اثر کا اندازہ کیا۔ اس مقصد کے لیے، پورے دنوں میں نیورونز کو ویٹریک کیا گیا (تصویر 5c؛ طریقہ دیکھیں) اور 48 گھنٹے کے دوران فیلڈز کے درمیان جوڑے کے لحاظ سے باہمی تعلق کے طور پر جگہ اور وقت کے فیلڈز کے استحکام کو شمار کیا۔ چونکہ CA1 دنوں میں نمایاں نقشہ سازی کو ظاہر کرنے کے لیے جانا جاتا ہے، اس لیے ہم نے بغیر کسی محرک کے دنوں کا ایک جوڑا استعمال کیا تاکہ ایک حوالہ (تصویر 5e–g) کے طور پر استعمال کیے جانے والے بنیادی استحکام سکور کی گنتی کی جا سکے۔ ہم نے جگہ ماڈیولڈ سیلز کے لیے MS محرک کے دوران استحکام میں کوئی تبدیلی نہیں پائی (1ANOVA, F2=1.907, p=0.1511; n=205 سیل جوڑے N=5 سے جمع آزاد چوہے؛ تصویر 5h)، ٹائم ماڈیولڈ سیل (1ANOVA، F2=2.201، p=0.113؛ n=227 سیل جوڑے N=5 سے جمع کیے گئے آزاد چوہے؛ تصویر 5i)، اور فاصلاتی ماڈیولڈ سیل (1ANOVA,F2=0.6962, p=0.5024; n=64 سیل جوڑے N=5 سے آزاد چوہے؛ تصویر 5j)۔ ہم نے اسی تجزیہ کو conjunctiveneurons (یعنی نیوران جو ایک سے زیادہ متغیر کو انکوڈ کر سکتے ہیں؛ ضمنی شکل 5a–f) تک بھی بڑھایا اور conjunctive spatial (1ANOVA, F2=3.731 کے استحکام پر optogenetic stimulations کے کوئی اثرات نہیں پائے، p=0.0661;N=4 آزاد چوہے؛ ضمنی شکل 5g)، عارضی (1ANOVA,F2=1.993, p=0.8228; N {{47} }} آزاد چوہے؛ ضمنی شکل 5h)، اور فاصلاتی خلیات (1ANOVA، F2=0.469، p=0.6400؛ N=4 آزاد چوہے؛ ضمنی شکل 5i)۔

اس کے بعد ہم نے بے ترتیب بوٹسٹریپ نمونے (n {{3) کا استعمال کرتے ہوئے مقام (تصویر 6a، b)، وقت (تصویر 6cd)، اور طے شدہ فاصلہ (تصویر 6e، f) کو ڈی کوڈ کرنے کے لیے anaive Bayesian کلاسیفائر کا استعمال کرتے ہوئے spatiotemporal کوڈز کے معیار کا جائزہ لیا۔ }} بوٹسٹریپ کے نمونے، n=160 سیل فی نمونہ)۔ Decodederrors منظم طور پر شفل شدہ سروگیٹس سے کم تھے، بشمول 8 ہرٹز یا محل وقوع کے لیے سکیمبلڈ محرک (2ANOVA,F5=2172, p 0 سے کم یا اس کے برابر۔{14}}001; n=50 ایک نمائندہ ماؤس سے بوٹسٹریپ کے نمونے؛ تصویر 6a)، وقت (2ANOVA، F5=1292، p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ n=50 ایک نمائندہ ماؤس سے بوٹسٹریپ کے نمونے؛ تصویر 6c) اور فاصلہ (2ANOVA, F5=1964, p 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ n=50 ایک نمائندہ ماؤس سے بوٹسٹریپس کے نمونے؛ تصویر 6e) یہ بتاتا ہے کہ محرک کے دوران اسپیٹیوٹیمپورل کوڈز محفوظ تھے۔ spatiotemporal کوڈز کی بین انفرادی اہمیت کا اندازہ لگانے کے لیے، ایک مخصوص دن کے لیے، ہر ماؤس (تصویر 6b، d، f) کے لیے اصل اور بدلے ہوئے نتائج (طریقہ دیکھیں) دونوں کا استعمال کرتے ہوئے ویز سکور شدہ ضابطہ کشائی کی غلطی۔ انکوڈنگ آف لوکیشن کو نمایاں طور پر تبدیل کریں (1ANOVA, F2,11=2.2332, p=0.1432; N=5 چوہے; اثر کا سائزη2=0.29; تصویر 6b), وقت (1ANOVA, F2,11=0.4561, p=0.6452; N=5چوہوں؛ اثر کا سائز η2=0.07؛ تصویر 6d)، یا فاصلہ ( 1ANOVA,F2,11=0.6102, p=0.5606; N=5 چوہے؛ اثر کا سائز η2=0.09؛ تصویر 6f)۔

نیورونل سرگرمی کے عارضی ماڈلن کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیے جانے والے طرز عمل کے نمونے میں، چوہے پانی سے طے شدہ اور انعامات جمع کرنے کے لیے تربیت یافتہ ہیں۔ اس مفروضے کی بنیاد پر، ہم نے ایک خالی انعام والی سائٹ پر واپسی کی تعداد کو غلطیوں کے طور پر درست کیا، اور کارکردگی کے لیے پراکسی کے طور پر درست ٹرائلز کی کل ٹرائلز کی تعداد کا حساب لگایا (تصویر 6 جی)۔ ان حالات میں، ہم نے دن بھر کی کارکردگی پر آپٹوجینیٹک محرک کا ایک اہم اثر پایا (فریڈمین ٹیسٹχ2=6۔{3}}، p=0.0278) اور خاص طور پر بیس لائن کے دوران کارکردگی میں نمایاں فرق (78.70 ± 2.45%) اور سکیمبلڈ محرک (44.44 ± 5.56%؛ متعدد موازنہ، p=0.0429; N=3 چوہے؛ تصویر 6h)۔ اس تجزیے میں صرف کم از کم 12 رنز والے چوہوں کو ہی شامل کیا گیا تھا۔ اس کام کی حدود کی وجہ سے (کم علمی بوجھ اور کم تعداد میں چوہوں کا تجربہ کیا گیا)، ہم نے اس کے بعد معیاری یادداشت کے کاموں میں ایم ایس اوپٹوجنیٹک محرک کے اثر کا اندازہ لگانے کا فیصلہ کیا۔

تھیٹا سگنلز میں خلل مقامی شناخت اور ورکنگ میموری کی بازیافت کو متاثر کرتا ہے۔

مقامی میموری میں تھیٹا سگنلز کے کردار کو جانچنے کے لیے، ہم نے چوہوں کے ایک سرشار گروپ کا استعمال کیا جس میں ChrimsonR لگایا گیا تھا اور MS (تصویر 7a، بائیں پینل) میں فائبر آپٹک کے ساتھ لگایا گیا تھا۔ چوہوں کو نوول پلیس آبجیکٹ ریکگنیشن (NPOR) ٹاسک (تصویر 7a، دائیں پینل) کا نشانہ بنایا گیا تھا۔ میموری انکوڈنگ اور بازیافت میں تھیٹا دوغلوں کے کردار کا اندازہ لگانے کے لیے، weFig۔ 7|MS optogenetic محرکات دیکھ بھال اور بازیافت میں خلل ڈالتے ہیں، لیکن ایپیسوڈک اور ورکنگ میموری کی نوٹ کوڈنگ۔ ChrimsonR (اوپر) کو منتقل کرنے کے بعد MS میں ایک چوہوں کو فائبر آپٹکس کے ساتھ لگایا گیا تھا۔ اس کے بعد انہیں نوول آبجیکٹ جگہ کی شناخت کے کام کا نشانہ بنایا گیا (نیچے، طریقے دیکھیں)۔ b اس کام میں، بازیافت کے دوران دونوں سکیمبلڈ (سرخ) اور 8 ہرٹز (نیلے) محرکات کے ساتھ ساتھ انکوڈنگ کے دوران 8 ہرٹز (سبز) لیکن سکیمبلڈ (پیلا) محرکات نے میموری کی کارکردگی میں خلل ڈالا (2ANOVA, F4,31=3۔ علاج کے بنیادی اثر کے لیے 283، p=0.0097؛ گروپ کے اہم اثر کے لیے اثر کا سائز، η2p=0.306؛ N=12 چوہوں)۔ c

میموری انکوڈنگ، دیکھ بھال، اور بازیافت پر MS محرک کے اثر کا مزید جائزہ لیں، چوہوں کو ایک خودکار T-maze میں نمونے کے مقابلے میں تاخیر سے نان میچ (DNMTS) ٹاسک میں تربیت دی گئی۔ d ChrimsonR (سرخ) یا YFP (سیاہ) سے تبدیل شدہ چوہوں کو تربیت دی گئی (محرک کی غیر موجودگی میں) صحیح، غیر مماثل آرمونٹ کا انتخاب کرنے کے لیے جب تک کہ کارکردگی صحیح انتخاب کے دن کے 0.8 حصوں کے معیار سے تجاوز نہ کر جائے۔ کم از کم دو مسلسل دن (گرین بینڈ؛ RM-ANOVA, F8=8.738,p تربیتی دنوں کے اہم اثر کے لیے 0.0001 سے کم یا اس کے برابر؛ گروپوں کے درمیان جوڑے کے لحاظ سے Tukey متعدد موازنہ کے ٹیسٹ، p=0.420؛ N=17 چوہے)۔ e–g ChrimonR (اوپر) یا YFP کنٹرولز (نیچے) کے ساتھ انجیکشن لگائے گئے چوہوں کے کام کے مختلف مراحل میں محرک کے دوران کارکردگی۔ سرخ شیڈنگ بھولبلییا کے محرک علاقوں کی نشاندہی کرتی ہے۔ e صرف انکوڈنگ کے دوران MS محرکات انجام دیتے وقت اوسطاً کارکردگی (RMANOVA, F11=2.197, p=0.547; N=17 چوہے)۔ f صرف 10 سیکنڈ کی تاخیر کی مدت کے دوران MS محرکات انجام دیتے وقت اوسط یومیہ کارکردگی (RM-ANOVA, F11=3.483,p=0.0495; علاج کے اہم اثر کے لیے اثر کا سائز، η2p {{ 25}}.109؛ N=17 چوہوں۔g بازیافت کے دوران MS محرکات انجام دینے پر روزانہ کی اوسط کارکردگی (RM-ANOVA, F11=3.265, p=0.050; N { {33}} چوہے)۔

تمام بار پلاٹ اور لائن پلاٹ کم از کم تین آزاد تجربوں کے اوسط ± SEM کی نمائندگی کرتے ہیں۔ آرٹیکل https://doi.org/10.1038/s41467-023-35825-5نیچر کمیونیکیشنز|(2023) 14:410 10خاص طور پر نمونے اور جانچ کے مراحل کے دوران آپٹوجینیٹک محرکات انجام دیے اور شناختی اشاریہ شمار کیا (RI؛ طریقہ دیکھیں)۔ بازیافت کے دوران حوصلہ افزائی کرنے پر، دونوں سکیمبلڈ (0.472 ± 0۔{19}}48 RI، n {{10}} چوہوں) اور 8 کے لیے میموری کی کارکردگی کو نمایاں طور پر کم کیا گیا تھا۔ Hz محرکات (0.435 ± {{40}}.057 RI, n=6 چوہوں) گروپس، YFP کنٹرولز کے مقابلے جنہوں نے جانچ کے دوران آبجیکٹ ایکسپلوریشن میں نمایاں اضافہ دکھایا (0.61 ± 0.018 RI؛ 2ANOVA, F4, 31=3.283 علاج کے اہم اثر کے لیے، p=0.0097؛ گروپ کے اہم اثر کے لیے اثر کا سائز، η2p=0.306؛ N {{30 }} چوہے؛ تصویر 7b)۔ دوسری طرف، انکوڈنگ کے دوران سکیمبلڈ محرکات نے ٹیسٹ کے وقت میموری کو خراب نہیں کیا (0.60 ± 0.034 RI, p=0.0157, n=6 چوہوں) لیکن انکوڈنگ کے دوران 8 Hz محرک نے میموری کی کارکردگی کو موقع کی سطح تک کم کر دیا۔ (0.39 ± 0.074 RI، p=0.8740، n=6 چوہے)۔

ورکنگ میموری فنکشن (انکوڈنگ، دیکھ بھال، اور بازیافت) کے مخصوص مراحل پر ایم ایس کے آپٹوجینیٹک کنٹرول کے اثر کو جانچنے کے لیے، چوہوں کو کرائمسن آر سے تبدیل کیا گیا اور ایم ایس میں فائبر آپٹکس کے ساتھ امپلانٹ کیا گیا اور سیمپل (DNMTS) کے کام میں تاخیر سے غیر میچ کی تربیت دی گئی۔ . نمونے کے مرحلے میں، چوہوں کو انعام جمع کرنے کے لیے بے ترتیب طور پر نامزد بازو کی طرف بھاگنے پر مجبور کیا گیا۔ تاخیر (10 s) کے بعد، وہ یا تو ایک اور انعام حاصل کرنے کے لیے مخالف بازو (درست انتخاب) میں دوڑ سکتے ہیں یا اسی، بغیر انعام کے بازو (غلط بازو؛ تصویر 7c) میں دوڑ سکتے ہیں۔ اس کام کا فائدہ یہ ہے کہ دہرائی جانے والی جانچ، کام کے مراحل کی مخصوص تنہائی (تربیت، تاخیر، جانچ) اور مضمون کے اندر اندر کنٹرولز کی اجازت دی جائے۔ چوہوں کو اس کام میں بغیر کسی محرک کے تربیت دی گئی جب تک کہ کم از کم دو دنوں تک 0.8 (صحیح آزمائشوں کا ایک حصہ) کی معیار کی کارکردگی تک نہ پہنچ جائے۔ ChrimsonR اور YFP کنٹرول دونوں نے وقت کے ساتھ ساتھ نمایاں بہتری دکھائی (RM-ANOVA, F8=8.738,p 0 سے کم یا اس کے برابر۔{16}}0{{21} }1 تربیتی دنوں کے اہم اثر کے لیے)۔ اہم بات یہ ہے کہ ہمیں دونوں گروہوں کے درمیان سیکھنے کی شرح میں کوئی فرق نہیں ملا (جوڑے کے لحاظ سے Tukey؛p=0.420؛ تصویر 7d)۔ ایک بار جب چوہوں نے DNMTS ٹاسک سے منسلک اصول سیکھ لیا، تو ہم نے اسکرمبلڈ (0.792 ± 0۔{35}}45) یا 8 Hz (0) ڈیلیور کرتے ہوئے کارکردگی کا اندازہ کیا۔ 850 ± 0۔{53}}36) صرف انکوڈنگ مرحلے (زبردستی انتخاب) میں آپٹوجینیٹک محرک، اور بیس لائن (0.825 ±) کے مقابلے کارکردگی میں کوئی فرق نہیں دیکھا 0.030، RMANOVA، F11=2.197، p=0.547، N=17؛ تصویر 7e)۔ جب صرف تاخیر کی مدت کے دوران حوصلہ افزائی کی جاتی ہے، صرف سکیمبلڈ محرکات نے میموری کی کارکردگی (0.733 ± 0.057) کو بیس لائن کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم کیا علاج کے بنیادی اثر کے لیے، η2p=0.109؛ تصویر 7f)۔ اس کے برعکس، جب بازیافت کے دوران حوصلہ افزائی کی گئی، 8 ہرٹز کے ساتھ حوصلہ افزائی کرنے والے چوہوں نے ٹوبیس لائن (0.825 ± 0.030، RM-ANOVA، F11=3.265، p=0 کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم میموری کی کارکردگی (0.675 ± 0.049) ظاہر کی۔ 050؛ تصویر 7 گرام)۔ اس کے برعکس، انکوڈنگ (RM-ANOVA، F2=0.1314، p=0.8781)، تاخیر کی مدت (RMANOVA، F2=0.2020، p=0.8197)، یا بازیافت (RM-ANOVA, F2=0.0454,p=0.9557; علاج کے اہم اثر کے لیے اثر کا سائز، η2p=0 .196) ورکنگ میموری۔

ایم ایس نیوران کا اوپٹوجنیٹک کنٹرول لوکوموشن کو تبدیل نہیں کرتا ہے۔

اہم بات یہ ہے کہ پہلے یہ اطلاع دی گئی تھی کہ تھیٹا دوغلوں کو پیس کرنے سے لوکوموٹر کی رفتار اور اس کی تغیر پذیری میں کمی آسکتی ہے، جو کم از کم جزوی طور پر کام کرنے اور ایپیسوڈک میموری پر اوپٹوجنیٹک محرکات کے اثرات کی وضاحت کر سکتی ہے۔ میموری پر MS optogenetic stimulation کی خصوصیت کا بخوبی اندازہ لگانے کے لیے، ہم نے لوکوموٹر کی رفتار پر اوپٹوجنیٹک محرکات کے براہ راست اثرات کو مسترد کرنے کے لیے اضافی تجربات کیے ہیں۔ MS میں فائبر آپٹکس کے ساتھ لگائے گئے ChrimsonRand کے ساتھ لگائے گئے چوہوں کے سب سیٹ کے ساتھ ساتھ LFP الیکٹروڈ inCA1 کو 5 s ON، 5 s OFF optogenetic stimulations (ضمنی شکل 6a) کا نشانہ بناتے ہوئے آزادانہ طور پر کھلے میدان کو تلاش کرنے کی اجازت دی گئی تھی۔ اس فریکوئنسی تک ہپپوکیمپل دولن کی مسلسل رفتار کا باعث بنتا ہے (ضمیمہ تصویر 6b)۔ وہ محرکات لوکوموٹر کے رویے میں کسی واضح تبدیلی سے وابستہ نہیں تھے (ضمنی شکل 6c)، بشمول اوسط رفتار (غیر جوڑا، دو دم والا ٹیسٹ، t116=0.4140، p=0.6796؛ ضمنی تصویر۔ 6d) اور تغیرات کی رفتار کی گنجائش (CV؛ غیر جوڑا، دو دم والا ٹی-ٹیسٹ، t116=0.8296،p=0.4095، n=59 محرک دور؛ ضمنی شکل 6e) . اسی طرح، سکیمبلڈ محرک مستقل طور پر تھیٹا oscillations (ضمنی شکل 6f) کو ختم کرنے کا باعث بنا لیکن لوکوموٹر رویے (ضمنی شکل 6g) میں کوئی واضح تبدیلی نہیں آئی، بشمول اوسط رفتار (غیر جوڑا، دو دم والا ٹی-ٹیسٹ، t118=0.2268 , p=0.8210; n=60 محرک دور؛ ضمنی شکل 6h) اور رفتار CV (بغیر جوڑا، دو دم والا ٹی-ٹیسٹ، t118=1.838، p {{36) }}.686؛ n=60 محرک دور؛ ضمنی شکل 6i)۔

جبکہ قدرتی تھیٹا فریکوئنسی اور لوکوموٹر کی رفتار آپس میں جڑی ہوئی ہے، لیکن ان متغیرات کے درمیان وجہ کی صحیح سمت کو اچھی طرح سے سمجھا نہیں جاتا ہے۔ اس سوال کا جواب دینے کے لیے، ہم نے 5s ON، 5s OFF پیراڈائم کا استعمال کرتے ہوئے آپٹوجینیٹک محرک کا مظاہرہ کیا، اور ہر محرک دور کے لیے ایک بے ترتیب تعدد کا انتخاب کیا گیا تھا (ضمنی شکل 6j)۔ یہ محرک تعدد تھیٹا بینڈ سپیکٹرم (ضمیمہ تصویر 6k) کے پورے حصے کا احاطہ کرتا ہے۔ جیسا کہ توقع کی گئی ہے، ہم نے پایا کہ فطری تھیٹا دوسلن کی فریکوئنسی ایک مثال کے طور پر ماؤس (R2=0.1114، p 0.0001 سے کم یا اس کے مساوی؛ سپلیمنٹری شکل 6l) کے لیے رننگ اسپیڈ سے براہ راست منسلک ہیں۔ اہم بات یہ ہے کہ جب تھیٹا دولن کی تعدد MSoptogenetic کنٹرول کے نتیجے میں ہوتی ہے، تو ارتباط موقع کی سطح سے نیچے گر جاتا ہے برعکس. ہم نے ان نتائج کو چوہوں میں منظم طریقے سے نقل کیا اور تھیٹا فریکوئنسی اور لوکوموٹر کی رفتار کے درمیان باہمی ربط میں کمی کا مشاہدہ کیا انڈراپٹوجینیٹک محرک کنٹرول (جوڑا ٹی-ٹیسٹ، t3=3.922، p=0.0295; N {{20} }} چوہے؛ ضمنی شکل 6n)۔ مجموعی طور پر، یہ نتائج اس بات کی تائید کرتے ہیں کہ ہمارا آپٹوجینیٹک محرک لوکوموٹر کے رویے کو تبدیل نہیں کرتا، جو کہ اگلے رویے کے جائزوں کے لیے انتہائی متعلقہ ہے۔

For more information:1950477648nn@gmail.com