マウスの連想恐怖ニューラルネットワークにおける最近およびリモートメモリリコールの機能的超音波イメージング

感情的な学習と記憶は、多くの精神障害で影響を受けます。ただし、システムレベルでは、基礎となる神経回路は十分に定義されていません。Rodent Fear Conditioning（FC）は、連想メモリ検索の基礎となるネットワークを研究するための翻訳モデルを提供します。現在の研究では、キュー連想恐怖ネットワークに関連する領域間の機能的接続性を、脳の血流を通じて神経活動を検出するための大きな可能性を秘めた新しいイメージング技術である機能的超音波（FUS）を使用して調査されました。行動の恐怖表現とFUSイメージングは、最近およびリモートメモリリコールを評価するために、FCの1日および31日後に実行されました。扁桃体全体で機能的な接続性の増加が検出され、外側（LA）および中央（CEA）扁桃体核は、リモートリコール中にCEA接続性が低下しましたが、接続性の主要なハブとして出現しました。海馬および感覚皮質領域は、リモートリコール中にLAとの接続性の高まりを示しましたが、一次聴覚皮質と時間的関連領域の間の相互接続性は減少しました。前頭前野のサブ領域はさまざまな変化を示しました。そこでは、扁桃体との妊娠中性のつながりが洗練されていましたが、閉塞記憶の署名であるリモートメモリの検索中に、極皮質と扁桃体のサブ領域の間の特定のつながりが出現しました。さらに、凍結挙動は、連想恐怖ネットワークのハブ間の機能的接続性と正の相関があり、感情的な反応強度がキュー誘発機能ネットワークの強度を反映していることを示唆しています。全体として、我々のデータはFUSイメージングの機能性の証拠を提供し、感情障害の革新的な治療の開発に適用される記憶検索の神経ダイナミクスを調査します。

Emotional learning and memory are affected in numerous psychiatric disorders. At a systems level, however, the underlying neural circuitry is not well defined. Rodent fear conditioning (FC) provides a translational model to study the networks underlying associative memory retrieval. In the current study, functional connectivity among regions related to the cue associative fear network were investigated using functional ultrasound (fUS), a novel imaging technique with great potential for detecting neural activity through cerebral blood flow. Behavioral fear expression and fUS imaging were performed one and thirty-one days after FC to assess recent and remote memory recall. Cue-evoked increases in functional connectivity were detected throughout the amygdala, with the lateral (LA) and central (CeA) amygdalar nuclei emerging as major hubs of connectivity, although CeA connectivity was reduced during remote recall. Hippocampal and sensory cortical regions displayed heightened connectivity with the LA during remote recall, whereas interconnectivity between the primary auditory cortex and temporal association areas was reduced. Subregions of the prefrontal cortex exhibited variable changes, where prelimbic connectivity with the amygdala was refined while specific connections between the infralimbic cortex and amygdalar subregions emerged during remote memory retrieval, a signature of extinction memory. Moreover, freezing behavior positively correlated with functional connectivity between hubs of the associative fear network, suggesting that emotional response intensity reflected the strength of the cue-evoked functional network. Overall, our data provide evidence of the functionality of fUS imaging to investigate the neural dynamics of memory retrieval, applicable in the development of innovative treatments for affective disorders.