每周文献速览 2019.11.04 - 2019.11.08 (1)
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发布时间：2023-03-22 02:58
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时间：2023-10-10 02:50
这篇文献在微信工作号也有很好地解读，大家可以去看看：
睡眠时遗忘细胞会清理记忆
下面是我个人的解读
However, little is known about the neural mechanisms involved in forgetting ring sleep. In addition, whether forgetting occurs ring non–rapid eye movement (NREM) sleep or REM sleep is unclear.
一般我们认为，记忆在白天是由于各种活动而形成，而记忆的巩固和遗忘发生在睡眠时期。(记忆这一块我还没深入去看，只能说个大概的方向)。
关于在睡眠时候的遗忘机制很少有研究报道，甚至遗忘是发生在睡眠的 NREM 期还是 REM 期也说不清。
The hypothalamus is a center for instinctive and homeostasis-related behaviors. Melanin-concentrating hormone (MCH) neurons are exclusively located in the lateral hypothalamic area (LHA) but project broadly throughout the brain (10). MCH neurons also have a prominent role in sleep– wakefulness regulation. Activation of MCH neurons increases time in REM sleep, whereas inhibition reces transitions into REM sleep.
下丘脑是和激素稳态以及本能行为*有关。而 MCH 神经元(黑色素浓缩激素神经元)位于下丘脑的外侧区(LHA)，与睡眠-觉醒周期的调节密切相关。激活 MCH 神经元会增加 REM 睡眠，抑制则会减少。
文章关注点的重点是：睡眠和 遗忘。睡眠关注的是和 REM 密切相关的 MCH 神经元，那么和遗忘相关的自然就相当是海马区(hippocampus)
所以有了假设后，作者就开始做实验验证两者都关系：
为了验证和海马相关的直接神经元，首先他们在海马的双侧 CA1区注*retrobeads (retrogradely transported beads 微珠？不是病毒？我也不清楚是什么需要查)
发现确实下丘脑(hypothalamus)确实有很多神经元投射到海马CA1区 (Figure 1A， 虽然 DBMS 是最多的，但是文章关注点是hypothalamus，只要有足量的数据支持 hippocampus 和 hypothalamus有直接联系，就能说明问题)
随后由做了免疫组化试验，证实下丘脑 MCH神经元有大量的投射到海马区(hypothalamic MCH neurons densely projected to the hippocampus.) (Figure 1B)
上面已经验证了 MCH 神经元 与 海马有直接投射
接下来是实锤 MCH 神经元的神经末梢就在海马里大量分布
他们繁殖出了MCH-tTA; TetO Yellow Cameleon-Nano50 (YC) mice 和 Orexin-tTA; TetO Yellow Cameleon-Nano50 (YC) mice 两种转基因鼠。在MCH-tTA; TetO YC 小鼠中，MCH 神经元会表达可显色的 YC。
从 Figure 1C 中可以看出，MCH 神经末梢在海马的背侧大量存在，而Orexin神经末梢在海马区相当稀少。
实验的顺序？
ok 既然知道两种的关系，那下一步就是看看去掉 MCH 神经元对小鼠行为有什么影响。
(文章关注的重点是 REM 睡眠对记忆*，记忆和海马的研究已经有一定理论基础)
所以
文中先用的化学遗传的方法(chemogenetics)*MCH 神经元的开关
选择了新物体辩识实验 [a novel object recognition (NOR)]，条件情景恐惧[a contextual fear conditioning (CFC) test], 还有后续的条件恐惧[cued-fear memory]，水迷宫[the Morris water maze] 等行为范式作为评价小鼠遗传程度的测试。
(具体的实验细节和原理我还不太懂，需要细看）
(有关CNO, hM3Dq, hM4Di, DREADDs的总结放另一篇里面)
试验流程如下：
结果：
上述结果表明：
MCH 神经元的激活或抑制与 NOR/CFC 记忆相关(NOR是典型的hippocampus-dependent memories)，MCH 神经元参与了遗忘的过程。
化学抑制 MCH neurons 神经元不够彻底，而且 MCH neuron 也可能释放其他 神经递质 产生影响。
另一个问题是，需要多少时间就会遗忘。
To assess memory after a long retention period, MCH neurons were ablated by expressing diphtheria toxin A fragment (DTA) under control of the tet-off system (15). After doxycycline (DOX) removal from diet, almost all pro-MCH mRNA- expressing neurons were ablated [MCHN(−)] in contrast to mice fed with DOX-containing chow [MCHN(+)]
所以他们又做了将 LHA MCH 神经元杀死的实验。
他们引进了 tet-off 系统，大概的意思是在这个系统中小鼠的MCH neurons会表达 DTA(白喉毒素*段)。当DOX(强力霉素)能持续摄入时，MCH neurons正常生长，或 DOX 从小鼠的饮食中移除，小鼠的MCH neurons会被慢慢杀死，pro-MCH mRNA也不会再表达。(Figure 1J)
在杀死MCH神经元后[MCHN(-)]，发现小鼠的 NOR记忆至少能维持48h (Figure 1J)。而且依赖于海马的条件场景恐惧记忆(CFC)，空间记忆(spatial memory, the Morris water maze)也变得更好了(Figure 1KN)。但是，依赖于杏仁核(amygdala)的另一种恐惧记忆则不受影响(Figure 1M)。
说明 MCH神经元影响的是依赖海马的记忆(hippocampus-dependent)。
(关于 contextual-fear和 cued-fear放另一篇讲)
为了进一步说明 MCH neurons 的功能，研究者又引入了 光遗传、膜片钳电生理
光遗传：
结果：Figure 2 A-C
Although activation ring encoding or retrieval did not affect NOR memory, activation ring the retention period significantly impaired memory.
图中可以看出，在 encoding 和 retrieval 阶段激活激活 MCH 神经元对 NOR /CFC 记忆影响不大，但是在休息期( retention period)激活 MCH 神经元，NOR /CFC 记忆能力显著下降。 (也没有说在 retention 的1小时里，小鼠是不是有在睡觉？)
膜片钳电生理：：
结果：Figure 2 D-J
Blue light significantly decreased the firing frequency of hippocampal pyramidal neurons, whereas the frequency and amplitude of inhibitory postsynaptic currents (IPSCs) were markedly increased, suggesting enhancement of g-aminobutyric acid–mediated (GABAergic) inhibitory inputs
蓝光激活 MCH 神经末梢后，海马锥形神经元细胞放电频率下降，而抑制性的突触后电流(IPSCs) 显著增加。
说明：MCH 神经元激活会增强海马 CA1区锥形神经元细胞的 GABA 能抑制性输入 (???这里感觉逻辑有点怪，我是不是缺了什么背景知识)
最后感觉不过瘾，在活动小鼠上刺激 MCH 神经元的轴突末梢，并重复 NOR/CFC试验，结果一样。在 retentoin期激活MCH 神经元的轴突末梢会损失NOR/CFC记忆
虽然之前的研究表明，MCH 神经元在 REM期活跃，但还是得证明一下。
所以他们又做了钙成像试验。
We inserted fiber optics into the LHA and recorded the population activity of MCH neurons in freely behaving mice
结果：Figure 3 A-D
不出意外地发现，MCH 在 REM 期更活跃 (Ca2+浓度高)
(虽然wake 时候也有，但是没有 REM 那么显著)
好气哦！
所以他们又做了个单细胞水平的钙成像试验。
嗯，这些舒服了
结果发现，MCH 神经元里面有三个亚群：(Figure 3 E-H,J)
而且从位置来看，这三类细胞随机分布在 LHA(背侧海马)上 (Figure 3 I)
The presence of these subpopulations suggested the possibility of different roles for wake-active and REM-active MCH neurons in memory.
(1). 首先证明MCH neurons 确实在睡眠时参与了记忆的*
(2). 再证明MCH neurons 在 REM睡眠时 参与了记忆的*
所以他们想阶段性地沉默 MCH 神经元，看小鼠的 NOR 测试表现
结果：(Figure 4F，其他图都只是说这个试验做的没问题)
