丰富环境对大鼠学习与记忆的影响

丰富环境对大鼠学习与记忆的影响作者:

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不同阶段丰富环境对大鼠学习记忆的影响.研究目的和意义人们越来越关注健康，也开始注重生命的质量,而如何提高生命周期中各阶段的表现与人类现在的关注点密切相关。基于此，本次研究聚焦于在生命不同阶段进行丰富环境暴露对动物学习和记忆产生的影响，来研究各阶段丰富环境暴露对动物行为的改变及其机制。让我们对生命各阶段的发展有进一步的了解，为我们提高认知能力提供理论基础，从而指导人类各阶段生命质量的改善。.国内外研究现状个体的表现型受到基因型和环境的共同作用，环境在个体成长过程中起到至关重要的作用，丰富环境和贫乏环境对生命个体的成长具有不同的影响。而丰富环境含有多种因素，可以刺激动物的各种感官，增加大脑信息的输入，提高运动能力［1］。因此，在疾病方面，丰富环境对老年病的影响，如阿尔兹海默症，随着年龄,我们的认知能力逐渐下降，在对动物的研究中发现，丰富环境对阿尔兹海默症起到一定程度的积极作用［2］;妊娠期间环境的丰富性可以减少胎儿的行为缺陷和异常的突触结构［3］。除此之外，在各种神经和精神疾病的动物模型中，包括帕金森症、中风、创伤性脑损伤、癫痫、多发性硬化症、抑郁症、精神分裂症和自闭症谱系障碍在内的动物模型的行为、细胞和分子缺陷都有所改善［1］。有研究表明丰富环境对记忆增强起到重要作用，可以改变海马长时程增强［45］;丰富环境是经验依赖可塑性形成的主要因素，在脑损伤方面起到重要作用［6］,对初级听皮层损伤也可以起到改善的作用［7］;最新的研究指出，在刚刚成年期的丰富的体质环境和社交环境会减少强迫性尼古丁依赖和修复神经性损伤8］。总之，在生命周期不同阶段进行不同程度的丰富环境暴露，在我们行为或神经方面会产生一定的影响。

.研究内容研究大鼠在青少年(2month)和老年期(24month)和整个生命周期(2-24month)进行丰富环境暴露，与对照组动物在行为分子等方面的差异性。同时选择正常饲养环境的动物做对照。在行为方面，主要涉及动物精细差异的行为学，如水迷宫，新物体识别,八臂水迷宫等。我们会记录海马脑区的LTP,检测动物的长时程增强以及大鼠听皮层的频率分辨能力。在分子方面，mGluR5对LTP有重要影响，为更好的了解丰富环境影响学习记忆的机制，会选择对mGluR5进行检测。.研究方案本次实验将动物分为四组:青少年期一个月暴露(YEE),老年期一个月暴露(agedAEE,),一生暴露组(LEE),对照组(CON)。4组动物同时在24个月的时候进行检测。新异物体识别自发的物体识别记忆是动物的一种本能,它利用啮齿类动物先天喜欢接近和探索新奇物体的本能来检测动物的识别记忆。新异物体识别任务是一种记忆识别任务，通过比较当前刺激和先前存储信息的异同来测量感官学习和记忆。在样本记忆获取阶段，放入两个相同的物体，观测大鼠探索物体的时间，在识别测试阶段，将其中的一个熟悉物体换成新的，观测大鼠的探索熟悉物体和新异物体的时间差异［9］。八臂水迷宫该行为学检测主要依据Corteseel.等人的研究［5］。这项任务需要1天的适应，接下来是4天的训练。老鼠每天被给予3次试验，每次试验持续90秒,直到动物发现了这个平台。如果老鼠在90秒之内找到了这个平台，它就可以在这个平台上坐上10秒钟,然后离开迷宫。在trial1(两个trial之间的时间间隔为30min)之后，老鼠被晾干，然后放回笼子里，直到所有的老鼠都进行trial1,然后

trial2和3是按照同样的顺序进行的。适应性训练是通过一个可见的平台（平台上的方旗标志）且打开8个臂中的2个臂。每个trial开始之前，老鼠被安置在迷宫的中心。第1-3天的训练是对参考记忆的测试，所有的8个臂都打开，且平台隐藏在一个目标臂中。在每次trial开始的时候，这些动物被放置在空臂的末端，这个位置在每天开始之前就被确定下来，并且每天被放置的位置都不同。在第4天,消通过反向训练检测记忆的灵活性和存储，隐藏的平台在一个新臂中（与1—3天训练目标臂不同的另一个臂），计算进入错误臂的次数（灵活性）和再次进入1-3天目标臂的次数（存储）。LTP记录选择海马记忆通路，高频电刺激记录海马的LTP反应。每一组动物记录出各自的基线，然后分别记录刺激后0min、30min、6Omin的反应强度。整个记录都在声音屏蔽间内进行。mGluR5检测取四组动物的海马进行切片，为了保证每一组动物蛋白质收集的数量，所以每只动物至少有2—3张切片。每一组至少3-4只动物。.预期结果与分析根据之前相关的研究，本次实验出现的结果可能不止一种，在这里主要展示一种可能出现的实验结果。本实验动物分为四组：青少年期一个月暴露（YEE）,老年期一个月暴露（agedAEE,）,一生暴露组（LEE），对照组（CON）。新异物体识别LEE和YEE组表现高于AEE,但三组动物表现都与对照组有差异。同时LEE组要好于YEE组。八臂水迷宫在第一天的训练中LEE组的表现要由于其他三组,但随着时间的增加，LEE组YEE组AEE组表现逐渐相同，略高于对照组。

LTP记录EE组动物会显示增强的长时程记忆能力，但EE三组动物相比较，LEE组会比其他两组LTP增强的更多。mGluR5检测EE组mGluR5蛋白质表达增强，这与它们的行为学的表现一致。LEE组动物的mGluR5表达量最多。结果分析通过以上实验结果可知，丰富环境暴露对大鼠学习记忆的影响是终生的，且在任何阶段进行暴露，都会对大鼠的学习记忆产生影响。一直暴露在丰富环境中学习记忆能力可能会高于同龄人。.参考文献.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

talenrichmentimproveshippocampa1functioninagedratsbyenhancinglearningandmemory,LTP,andmGluR5-Homer1cactivity.Neurobiologyofaging2017;63:1-11doi：10.1016/j.neurobiolaging.2017.11.004[publishedOn1ineFirst:EpubDate]|..AlwisDS,RajanR. Environmentalenrichment and th e sensorybrain:the role of enrichmentin reme diating braininjury.F ronti ers insystems neuros ci en ce2014;8:156doi:10 .3389 /fnsys.2014.00156[published On li neFirst:EpubDate]|.ZhuX,WangF,HuH,etal.Environmenta1acousticenrichmentpromotesrecoveryfromdevelopmental1ydegradedauditorycorticalprocessing.TheJournalofneuroscience:theofficialjournaloftheSocietyforNeuroscience2014；34(16):5406-15doi:10,1523/JNEUROSCI.5310-13.2014[publishedOnlineFirst:EpubDate]|.NawazA,Batoo1Z,AhmedS,etal.Enrichedenvironmentpallia