Il consolidamento noradrenergico della memoria di riconoscimento sociale è mediato da β

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 1097 (2022) Citare questo articolo

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La memoria di riconoscimento sociale (SRM) è fondamentale per mantenere le relazioni sociali e aumentare il tasso di sopravvivenza. La corteccia prefrontale mediale (mPFC) è un'importante area del cervello associata all'immagazzinamento di SRM. Il rilascio di norepinefrina (NE) regola l'eccitabilità intrinseca neuronale dell'mPFC e la trasmissione sinaptica eccitatoria, tuttavia, i ruoli della segnalazione NE nei circuiti del percorso del locus coeruleus (LC) verso l'mPFC durante la conservazione dell'SRM sono sconosciuti. Qui abbiamo scoperto che le proiezioni LC-mPFC NE regolavano bidirezionalmente il consolidamento SRM. L'infusione di propranololo e i recettori β-adrenergici (β-AR) o l'eliminazione di β-arrestin2 nell'mPFC hanno interrotto il consolidamento dell'SRM. Quando è stato iniettato carvedilolo, un β-bloccante che può attivare leggermente la segnalazione distorta dalla β-arrestina, i topi non hanno mostrato una soppressione significativa del consolidamento dell’SRM. Il consolidamento SRM compromesso causato dal knockout di β1-AR o β-arrestin2 nell'mPFC non è stato salvato attivando le proiezioni NE di LC-mPFC; tuttavia, l'SRM compromesso mediante l'inibizione delle proiezioni NE di LC-mPFC o l'eliminazione di β1-AR nell'mPFC è stato ripristinato attivando la via di segnalazione della β-arrestina nell'mPFC. Inoltre, l’attivazione della segnalazione della β-arrestina ha migliorato il consolidamento dell’SRM nei topi anziani. Il nostro studio suggerisce che le proiezioni NE LC-mPFC regolano il consolidamento dell'SRM attraverso la segnalazione β-AR influenzata dalla β-arrestina.

La memoria di riconoscimento sociale (SRM) è fondamentale per stabilire e mantenere relazioni sociali1, essenziali per l'adattamento ambientale, la riproduzione e la sopravvivenza2,3. Nei roditori, l'SRM viene valutato in base alla capacità di distinguere e preferire nuovi conspecifici rispetto a conspecifici familiari già incontrati in precedenza. Come per altre forme di apprendimento, l'informazione sociale viene acquisita e consolidata quando tracce labili si stabilizzano nella memoria a lungo termine4. I meccanismi alla base del consolidamento dell’SRM non sono chiari.

La corteccia prefrontale mediale (mPFC) è fondamentale per un'ampia gamma di comportamenti sociali1,5. L'mPFC è incluso in diversi neurocircuiti cruciali per la memoria sociale, inclusi i circuiti ventrale dell'ippocampo-mPFC, dell'amigdala-mPFC e dei circuiti olfattivi-mPFC6,7,8. Le infusioni di antagonisti dei recettori NMDA o AMPA/kainato nell'mPFC prevengono il consolidamento dell'SRM9. Questa evidenza suggerisce che la trasmissione sinaptica glutamatergica nel mPFC regola l’abilità sociale e la memoria di riconoscimento sociale. L'eccitabilità neuronale nell'mPFC è fondamentale anche per la memoria sociale. I neuroni eccitatori nell'mPFC formano insiemi distinti che sono sintonizzati sull'esplorazione sociale e trasmettono informazioni sugli obiettivi sociali10. L'attivazione dei neuroni eccitatori nell'mPFC diminuisce l'esplorazione sociale11. L'attivazione chemogenetica dei neuroni eccitatori mPFC nei topi con deficit di Shank3 ripristina il ridotto riconoscimento sociale12. La sintesi proteica nell'mPFC è necessaria per il consolidamento dell'SRM, ma non per il riconoscimento sociale13. La noradrenalina (NE) è un neuromodulatore comune che svolge un ruolo chiave nell'attenzione, nella percezione e nella cognizione14. I neuroni della noradrenalina nel locus coeruleus (LC), la principale fonte di NE nel sistema nervoso centrale, proiettano ampiamente al proencefalo, incluso l'mPFC attraverso un'arborizzazione assonale altamente ramificata15,16. Le registrazioni del patch-clamp hanno dimostrato che il rilascio di NE migliora l'eccitabilità intrinseca neuronale di mPFC17, che è bloccata dall'antagonista del recettore β-adrenergico (β-AR)18. L'attivazione di β-AR facilita anche le risposte postsinaptiche delle sinapsi eccitatorie sui neuroni piramidali nell'mPFC19. Tuttavia, rimane sconosciuto se il sistema LC-mPFC NE sia coinvolto nell'SRM e in che modo la segnalazione NE nell'mPFC possa contribuire al consolidamento dell'SRM.

I β-AR sono prototipici recettori eterotrimerici accoppiati alla proteina legante i nucleotidi della guanina (proteina G) (GPCR) che rispondono alla NE. Il legame del ligando induce cambiamenti conformazionali del GPCR che reclutano proteine ​​G eterotrimeriche, portando all'attivazione dell'adenilato ciclasi. Inoltre, la fosforilazione del GPCR dipendente dal ligando promuove il reclutamento della β-arrestina, che induce la desensibilizzazione del recettore20. Inoltre, la β-arrestina può agire come proteina impalcatura, avviando percorsi di segnalazione indipendenti dalle proteine ​​G21. I nostri studi precedenti hanno dimostrato che la segnalazione distorta da β-AR/β-arrestina nella corteccia entorinale media il riconsolidamento della memoria di riconoscimento degli oggetti22. Tuttavia, il contributo della proteina G e della segnalazione β-AR influenzata dalla β-arrestina nella memoria sociale rimane in gran parte sconosciuto.