豐富環(huán)境對大鼠學習與記憶的影響

豐富環(huán)境對大鼠學習與記憶的影響作者:

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不同階段豐富環(huán)境對大鼠學習記憶的影響.研究目的和意義人們越來越關注健康，也開始注重生命的質量,而如何提高生命周期中各階段的表現(xiàn)與人類現(xiàn)在的關注點密切相關?；诖?，本次研究聚焦于在生命不同階段進行豐富環(huán)境暴露對動物學習和記憶產生的影響，來研究各階段豐富環(huán)境暴露對動物行為的改變及其機制。讓我們對生命各階段的發(fā)展有進一步的了解，為我們提高認知能力提供理論基礎，從而指導人類各階段生命質量的改善。.國內外研究現(xiàn)狀個體的表現(xiàn)型受到基因型和環(huán)境的共同作用，環(huán)境在個體成長過程中起到至關重要的作用，豐富環(huán)境和貧乏環(huán)境對生命個體的成長具有不同的影響。而豐富環(huán)境含有多種因素，可以刺激動物的各種感官，增加大腦信息的輸入，提高運動能力［1］。因此，在疾病方面，豐富環(huán)境對老年病的影響，如阿爾茲海默癥，隨著年齡,我們的認知能力逐漸下降，在對動物的研究中發(fā)現(xiàn)，豐富環(huán)境對阿爾茲海默癥起到一定程度的積極作用［2］;妊娠期間環(huán)境的豐富性可以減少胎兒的行為缺陷和異常的突觸結構［3］。除此之外，在各種神經(jīng)和精神疾病的動物模型中，包括帕金森癥、中風、創(chuàng)傷性腦損傷、癲癇、多發(fā)性硬化癥、抑郁癥、精神分裂癥和自閉癥譜系障礙在內的動物模型的行為、細胞和分子缺陷都有所改善［1］。有研究表明豐富環(huán)境對記憶增強起到重要作用，可以改變海馬長時程增強［45］;豐富環(huán)境是經(jīng)驗依賴可塑性形成的主要因素，在腦損傷方面起到重要作用［6］,對初級聽皮層損傷也可以起到改善的作用［7］;最新的研究指出，在剛剛成年期的豐富的體質環(huán)境和社交環(huán)境會減少強迫性尼古丁依賴和修復神經(jīng)性損傷8］?？傊谏芷诓煌A段進行不同程度的豐富環(huán)境暴露，在我們行為或神經(jīng)方面會產生一定的影響。

.研究內容研究大鼠在青少年(2month)和老年期(24month)和整個生命周期(2-24month)進行豐富環(huán)境暴露，與對照組動物在行為分子等方面的差異性。同時選擇正常飼養(yǎng)環(huán)境的動物做對照。在行為方面，主要涉及動物精細差異的行為學，如水迷宮，新物體識別,八臂水迷宮等。我們會記錄海馬腦區(qū)的LTP,檢測動物的長時程增強以及大鼠聽皮層的頻率分辨能力。在分子方面，mGluR5對LTP有重要影響，為更好的了解豐富環(huán)境影響學習記憶的機制，會選擇對mGluR5進行檢測。.研究方案本次實驗將動物分為四組:青少年期一個月暴露(YEE),老年期一個月暴露(agedAEE,),一生暴露組(LEE),對照組(CON)。4組動物同時在24個月的時候進行檢測。新異物體識別自發(fā)的物體識別記憶是動物的一種本能,它利用嚙齒類動物先天喜歡接近和探索新奇物體的本能來檢測動物的識別記憶。新異物體識別任務是一種記憶識別任務，通過比較當前刺激和先前存儲信息的異同來測量感官學習和記憶。在樣本記憶獲取階段，放入兩個相同的物體，觀測大鼠探索物體的時間，在識別測試階段，將其中的一個熟悉物體換成新的，觀測大鼠的探索熟悉物體和新異物體的時間差異［9］。八臂水迷宮該行為學檢測主要依據(jù)Corteseel.等人的研究［5］。這項任務需要1天的適應，接下來是4天的訓練。老鼠每天被給予3次試驗，每次試驗持續(xù)90秒,直到動物發(fā)現(xiàn)了這個平臺。如果老鼠在90秒之內找到了這個平臺，它就可以在這個平臺上坐上10秒鐘,然后離開迷宮。在trial1(兩個trial之間的時間間隔為30min)之后，老鼠被晾干，然后放回籠子里，直到所有的老鼠都進行trial1,然后

trial2和3是按照同樣的順序進行的。適應性訓練是通過一個可見的平臺（平臺上的方旗標志）且打開8個臂中的2個臂。每個trial開始之前，老鼠被安置在迷宮的中心。第1-3天的訓練是對參考記憶的測試，所有的8個臂都打開，且平臺隱藏在一個目標臂中。在每次trial開始的時候，這些動物被放置在空臂的末端，這個位置在每天開始之前就被確定下來，并且每天被放置的位置都不同。在第4天,消通過反向訓練檢測記憶的靈活性和存儲，隱藏的平臺在一個新臂中（與1—3天訓練目標臂不同的另一個臂），計算進入錯誤臂的次數(shù)（靈活性）和再次進入1-3天目標臂的次數(shù)（存儲）。LTP記錄選擇海馬記憶通路，高頻電刺激記錄海馬的LTP反應。每一組動物記錄出各自的基線，然后分別記錄刺激后0min、30min、6Omin的反應強度。整個記錄都在聲音屏蔽間內進行。mGluR5檢測取四組動物的海馬進行切片，為了保證每一組動物蛋白質收集的數(shù)量，所以每只動物至少有2—3張切片。每一組至少3-4只動物。.預期結果與分析根據(jù)之前相關的研究，本次實驗出現(xiàn)的結果可能不止一種，在這里主要展示一種可能出現(xiàn)的實驗結果。本實驗動物分為四組：青少年期一個月暴露（YEE）,老年期一個月暴露（agedAEE,）,一生暴露組（LEE），對照組（CON）。新異物體識別LEE和YEE組表現(xiàn)高于AEE,但三組動物表現(xiàn)都與對照組有差異。同時LEE組要好于YEE組。八臂水迷宮在第一天的訓練中LEE組的表現(xiàn)要由于其他三組,但隨著時間的增加，LEE組YEE組AEE組表現(xiàn)逐漸相同，略高于對照組。

LTP記錄EE組動物會顯示增強的長時程記憶能力，但EE三組動物相比較，LEE組會比其他兩組LTP增強的更多。mGluR5檢測EE組mGluR5蛋白質表達增強，這與它們的行為學的表現(xiàn)一致。LEE組動物的mGluR5表達量最多。結果分析通過以上實驗結果可知，豐富環(huán)境暴露對大鼠學習記憶的影響是終生的，且在任何階段進行暴露，都會對大鼠的學習記憶產生影響。一直暴露在豐富環(huán)境中學習記憶能力可能會高于同齡人。.參考文獻.HannanAJ.Environmentalenrichmentandbrainrepair:harnessingthetherapeuticeffectsofcognitivestimulationandphysicalactivitytoenhanceexperience-dependentplasticity.Neuropathologyandappliedneurobiology2014;40(1):13-25doi： 10.1111/nan.12102[pub1ishedOnlineFirst:EpubDate]|..BlazquezG,CaneteT,TobenaA,etal.CognitiveandemotionalprofilesofagedAlzheimer'sdisease(3xTgAD)mice:effectsofenvironmentalenrichmentandsexualdimorphism.Behaviouralbrainresearch2014；268:185-201doi:10.1016/j.bbr.2014.04.008[pub1ishedOnlineFirst:EpubDate]|.LiM,WangM,DingS,etal.Environmenta1EnrichmentduringGestationImprovesBehaviorConsequencesandSynapticPlasticityinHippocampusofPrenatal-StressedOffspringRats.Actahistochemicaetcytochemica2012;45(3):157—66doi：10.1267/ahc.11054[publishedOnlineFirst:EpubDate]|.FosterTC,GagneJ,MassicotteG.Mechanismofalteredsynapticstrengthduetoexperience:relationtolong-termpotentiation.Brainresearch1996;736(1-2):243—50CorteseGP,OlinA,O'RiordanK,etal.Environmen

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