Behavioral regulation of hippocampal ensembles expressing immediate-early genes and their alterations in neuropsychiatric disorders

Abstract

Hippokampus hraje klíčovou roli v dlouhodobé paměti, sledování kontextu a navigaci, včetně pohybu vzhledem k dynamickým cílům. Rané časné geny (immediate-early genes, IEGs), jako Arc a Homer1a, se rychle exprimují v reakci na zkušenost a jsou nezbytné pro dlouhodobou paměť. Změněná exprese IEG byla spojena s neuropsychiatrickými poruchami. V oblasti CA1 hippokampu vykazují IEG+ soubory kontextuální specifitu. Tato disertační práce zkoumá regulaci dorsoproximálních CA1 IEG+ neuronálních souborů u potkanů environmentálními faktory, jako je novost kontextu, jeho známost a podmínky úkolu, a také vliv extinkce a habituálního chování vzniklého v důsledku nadměrného tréninku. Dále zkoumá expresi IEG během stereotypního chování, což představuje extrémní případ habituální odpovědi, pomocí modelu obsedantně-kompulzivní poruchy (obsessive-compulsive disorder, OCD). Práce také zavádí novou behaviorální úlohu One-Trial Trace Escape Reaction (OTTER), vhodnou pro studium paměti na časově oddělené události získanou po jediné zkušenosti. Tato práce obsahuje čtyři experimenty. První tři experimenty využily metodu RNA Arc/Homer1a catFISH k analýze IEG+ souborů aktivních ve dvou odlišných epochách, což umožnilo jejich vzájemné srovnání. Experiment 1 zkoumal vliv načasování expozice kontextu na expresi IEG a ukázal, že...

The hippocampus plays a critical role in long-term memory, context tracking, and navigation, including movement relative to dynamic targets. Immediate-early genes (IEGs), such as Arc and Homer1a, are rapidly expressed in response to experience and are essential for long-term memory. Altered IEG expressions have been linked to neuropsychiatric disorders. In hippocampal CA1, IEG+ ensembles show contextual specificity. This thesis examines the regulation of dorsoproximal CA1 IEG+ ensembles in rats by environmental factors such as context novelty, familiarity, and task contingencies, along with the impact of extinction and habitual responding that results from overtraining. It further explores IEG expression during stereotyped behavior, a case of extreme habitual response, using an animal model of obsessive-compulsive disorder (OCD). The thesis introduces the One-Trial Trace Escape Reaction (OTTER) task, suitable for studying memory for discontinuous events acquired after a single experience. Four experiments are reported in this thesis. The first three experiments used the RNA Arc/Homer1a catFISH method to analyze IEG+ ensembles active at two distinct epochs, allowing ensemble comparison. Experiment 1 investigated the effects of context exposure timing on IEG expression, revealing that context...