Eventos aversivos levam à formação de memórias de medo que em alguns casos podem levar a consequências patológicas, como no transtorno do estresse pós-traumático. A extinção é um procedimento que envolve a formação de uma nova memória que inibe o traço de aversivo precedente, diminuindo as respostas de medo. Porém, sua capacidade de suprimir o medo é limitada visto que a memória de extinção tende a decair, levando à recuperação das respostas aversivas. Já a reconsolidação é o processo pelo qual uma memória previamente armazenada se torna lábil ao ser evocada, permitindo a sua modificação. Dentre as modificações já relatadas decorrentes da reconsolidação está a do fortalecimento do traço da memória. Aqui, tivemos como hipótese a possibilidade de induzir a reconsolidação do traço de extinção de forma a promover o seu fortalecimento. No modelo experimental de condicionamento aversivo ao contexo em ratos, verificamos que a extinção é inicialmente efetiva em inibir a memória aversiva, mas as respostas de medo ressurgem integralmente em testes de recuperação espontânea e reaquisição rápida. Porém, observamos que breves reexposições ao contexto condicionado são capazes de induzir a reconsolidação da memória de extinção, e que tal procedimento fortalece o traço de extinção a ponto de prevenir o seu decaimento. Com isso, a recuperação espontânea do medo, uma caracerística clássica nos procedimentos de extinção, é prevenida persistentemente. Além disso, vimos que a reconsolidação da memória de extinção permite a sua modulação farmacológica com agentes promnésticos. Este procedimento resulta também no fortalecimento do traço de extinção, tornando-o resistente à reaquisição rápida do medo. Portanto, aqui demonstramos uma relação dinâmica entre os processos de extinção e reconsolidação até então desconhecida, tendo esta uma profunda relevância para o entendimento de ambos os processos e para a prática clínica. / Aversive experiences can lead to maladaptive memories, as in Post-Traumatic Stress Disorder. A major component of exposure therapy in the treatment of anxiety and fear-related disorders, extinction is a process involving new learning that inhibits the expression of a previously acquired memory. Although effective in transiently suppressing fear responses, extinction does not erase the original fear association, allowing for its resurgence. Its poor persistence contrasts with the endurance of aversive memories, and the extinction trace tends to fade. On the other hand, several studies in the reconsolidation field have shown that memory can be strengthened by a simple reactivation session or by post-reactivation administration of memory enhancing compounds. Using the contextual fear conditioning paradigm, we here ask whether an extinct memory is amenable to undergo reconsolidation to be strengthened. First, we replicated classical findings showing that extinction trace decays over time (spontaneous recovery). Employing post-reactivation inhibition of protein synthesis, we found that an extinct trace undergoes a reconsolidation process after a brief reactivation session. Reactivation of the extinction trace prevented the time-dependent decay that results in fear spontaneous recovery, an effect that relied on the recruitment of memory reconsolidation mechanisms. Finally, extinction trace reconsolidation was susceptible to pharmacological enhancement, resulting in a robust resistance to rapid reacquisition. These results show that reconsolidation of extinct traces enables the enhancement of its strength and, thus, its persistence. This finding brings new insights into the interactions between extinction and reconsolidation, and may represent a promising novel approach to the realm of treatments of fear-related disorders.

Eventos aversivos levam à formação de memórias de medo que em alguns casos podem levar a consequências patológicas, como no transtorno do estresse pós-traumático. A extinção é um procedimento que envolve a formação de uma nova memória que inibe o traço de aversivo precedente, diminuindo as respostas de medo. Porém, sua capacidade de suprimir o medo é limitada visto que a memória de extinção tende a decair, levando à recuperação das respostas aversivas. Já a reconsolidação é o processo pelo qual uma memória previamente armazenada se torna lábil ao ser evocada, permitindo a sua modificação. Dentre as modificações já relatadas decorrentes da reconsolidação está a do fortalecimento do traço da memória. Aqui, tivemos como hipótese a possibilidade de induzir a reconsolidação do traço de extinção de forma a promover o seu fortalecimento. No modelo experimental de condicionamento aversivo ao contexo em ratos, verificamos que a extinção é inicialmente efetiva em inibir a memória aversiva, mas as respostas de medo ressurgem integralmente em testes de recuperação espontânea e reaquisição rápida. Porém, observamos que breves reexposições ao contexto condicionado são capazes de induzir a reconsolidação da memória de extinção, e que tal procedimento fortalece o traço de extinção a ponto de prevenir o seu decaimento. Com isso, a recuperação espontânea do medo, uma caracerística clássica nos procedimentos de extinção, é prevenida persistentemente. Além disso, vimos que a reconsolidação da memória de extinção permite a sua modulação farmacológica com agentes promnésticos. Este procedimento resulta também no fortalecimento do traço de extinção, tornando-o resistente à reaquisição rápida do medo. Portanto, aqui demonstramos uma relação dinâmica entre os processos de extinção e reconsolidação até então desconhecida, tendo esta uma profunda relevância para o entendimento de ambos os processos e para a prática clínica. / Aversive experiences can lead to maladaptive memories, as in Post-Traumatic Stress Disorder. A major component of exposure therapy in the treatment of anxiety and fear-related disorders, extinction is a process involving new learning that inhibits the expression of a previously acquired memory. Although effective in transiently suppressing fear responses, extinction does not erase the original fear association, allowing for its resurgence. Its poor persistence contrasts with the endurance of aversive memories, and the extinction trace tends to fade. On the other hand, several studies in the reconsolidation field have shown that memory can be strengthened by a simple reactivation session or by post-reactivation administration of memory enhancing compounds. Using the contextual fear conditioning paradigm, we here ask whether an extinct memory is amenable to undergo reconsolidation to be strengthened. First, we replicated classical findings showing that extinction trace decays over time (spontaneous recovery). Employing post-reactivation inhibition of protein synthesis, we found that an extinct trace undergoes a reconsolidation process after a brief reactivation session. Reactivation of the extinction trace prevented the time-dependent decay that results in fear spontaneous recovery, an effect that relied on the recruitment of memory reconsolidation mechanisms. Finally, extinction trace reconsolidation was susceptible to pharmacological enhancement, resulting in a robust resistance to rapid reacquisition. These results show that reconsolidation of extinct traces enables the enhancement of its strength and, thus, its persistence. This finding brings new insights into the interactions between extinction and reconsolidation, and may represent a promising novel approach to the realm of treatments of fear-related disorders.

Eventos aversivos levam à formação de memórias de medo que em alguns casos podem levar a consequências patológicas, como no transtorno do estresse pós-traumático. A extinção é um procedimento que envolve a formação de uma nova memória que inibe o traço de aversivo precedente, diminuindo as respostas de medo. Porém, sua capacidade de suprimir o medo é limitada visto que a memória de extinção tende a decair, levando à recuperação das respostas aversivas. Já a reconsolidação é o processo pelo qual uma memória previamente armazenada se torna lábil ao ser evocada, permitindo a sua modificação. Dentre as modificações já relatadas decorrentes da reconsolidação está a do fortalecimento do traço da memória. Aqui, tivemos como hipótese a possibilidade de induzir a reconsolidação do traço de extinção de forma a promover o seu fortalecimento. No modelo experimental de condicionamento aversivo ao contexo em ratos, verificamos que a extinção é inicialmente efetiva em inibir a memória aversiva, mas as respostas de medo ressurgem integralmente em testes de recuperação espontânea e reaquisição rápida. Porém, observamos que breves reexposições ao contexto condicionado são capazes de induzir a reconsolidação da memória de extinção, e que tal procedimento fortalece o traço de extinção a ponto de prevenir o seu decaimento. Com isso, a recuperação espontânea do medo, uma caracerística clássica nos procedimentos de extinção, é prevenida persistentemente. Além disso, vimos que a reconsolidação da memória de extinção permite a sua modulação farmacológica com agentes promnésticos. Este procedimento resulta também no fortalecimento do traço de extinção, tornando-o resistente à reaquisição rápida do medo. Portanto, aqui demonstramos uma relação dinâmica entre os processos de extinção e reconsolidação até então desconhecida, tendo esta uma profunda relevância para o entendimento de ambos os processos e para a prática clínica. / Aversive experiences can lead to maladaptive memories, as in Post-Traumatic Stress Disorder. A major component of exposure therapy in the treatment of anxiety and fear-related disorders, extinction is a process involving new learning that inhibits the expression of a previously acquired memory. Although effective in transiently suppressing fear responses, extinction does not erase the original fear association, allowing for its resurgence. Its poor persistence contrasts with the endurance of aversive memories, and the extinction trace tends to fade. On the other hand, several studies in the reconsolidation field have shown that memory can be strengthened by a simple reactivation session or by post-reactivation administration of memory enhancing compounds. Using the contextual fear conditioning paradigm, we here ask whether an extinct memory is amenable to undergo reconsolidation to be strengthened. First, we replicated classical findings showing that extinction trace decays over time (spontaneous recovery). Employing post-reactivation inhibition of protein synthesis, we found that an extinct trace undergoes a reconsolidation process after a brief reactivation session. Reactivation of the extinction trace prevented the time-dependent decay that results in fear spontaneous recovery, an effect that relied on the recruitment of memory reconsolidation mechanisms. Finally, extinction trace reconsolidation was susceptible to pharmacological enhancement, resulting in a robust resistance to rapid reacquisition. These results show that reconsolidation of extinct traces enables the enhancement of its strength and, thus, its persistence. This finding brings new insights into the interactions between extinction and reconsolidation, and may represent a promising novel approach to the realm of treatments of fear-related disorders.

Nas últimas décadas o processo da consolidação sistêmica da memória tem sido descrito como um processo de reorganização dependente do tempo, envolvendo redes hipocampais e neocorticais que sustentam o armazenamento e a recuperação da memória. Está bem estabelecido que a memória de medo contextual se mantém dependente do hipocampo para sua evocação logo após o aprendizado, mas ao longo do tempo vai se tornando independente dessa estrutura para sua evocação. Alguns estudos sugerem que a independência hipocampal correlaciona-se com a perda de precisão da memória; no entanto, esta estreita relação ainda não foi bem esclarecida. Estudos prévios de nosso laboratório foram capazes de demonstrar que a consolidação sistêmica é um processo altamente dinâmico ao invés de ser um processo passivo apenas dependente do tempo. Aqui, investigamos se a intensidade do treino e os aprendizados subsequentes preveem a decadência gradual da dependência hipocampal durante a evocação da memória e a qualidade da representação contextual ao longo do tempo. Na primeira parte de nosso estudo, numa tarefa de condicionamento aversivo ao contexto encontramos que uma intensidade de treino forte (8 choques de 1,0 mA) modula o decaimento progressivo da dependência hipocampal e a precisão da memória. O protocolo forte utilizado nesses experimentos acelera a consolidação sistêmica e a generalização da memória. Os mecanismos subjacentes a este efeito se mostraram mediados pela liberação de glicocorticóides e noradrenalina durante o treino. Usando uma abordagem muito semelhante, aprendizados subsequentes foram capazes de produzir os mesmos resultados numa forma dependente da intensidade do treino. Descobrimos que os aprendizados subsequentes fortes (choques de alta intensidade, 0,8 mA) durante o condicionamento aversivo contextual induzem seletivamente a generalização do primeiro aprendizado e mantém a precisão da memória do segundo em um momento especifico do tempo. Este fenômeno foi prevenido pela reativação periódica da memória, que foi efetiva em manter a precisão da memória previamente generalizada. Além disso, esse efeito mostrou-se mediado por mecanismos de reconsolidação. Estes resultados sugerem que os níveis de ativação do estresse durante o aprendizado agem como um interruptor, determinando o destino da qualidade da memória e a dependência hipocampal durante um aprendizado ou durante aprendizados subsequentes. A natureza dinâmica e a função biológica da consolidação sistêmica são discutidos baseados nestas evidências. / In the last decades, systems consolidation has been described as a time-dependent reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. It is well established that contextual fear memory relies on the hippocampus for expression shortly after learning, but it becomes hippocampus-independent at a later time point. Some studies suggest that hippocampal/dependency is correlated to loss of memory precision; however, this close relationship remains elusive. Previous studies of our lab were able to demonstrate that systems consolidation is a very dynamic process directly associated with learning conditions, rather than a merely time-dependent passive process. Here, we investigated whether training intensity and sequential learning modulates the gradual decay of the hippocampal dependency for retrieving memory and the quality of the contextual memory representation over time. In our first set of experiments, we found that training intensity modulates the progressive decay of the hippocampal dependency and memory precision. Strong training intensity accelerates systems consolidation and memory generalization in remarkably matching time periods. The mechanisms underpinning such process are triggered by glucocorticoid and noradrenaline released during training. Using a very similar approach, sequential learning was able to produce the same results in a training intensity-dependent way. We found that sequential learning with high intensity shocks during contextual fear conditioning selectively induces, generalization of the first learning and maintenance of memory precision of the second learning in a specific time-frame. This phenomenon was prevented by periodical memory reactivation which induced greater precision of the previously generalized memory, which also seems to be mediated by reconsolidation. These results suggest that the stress/arousal levels during emotional learning act as a switch, determining the fate of memory quality and hippocampal dependency during single and sequential learning. The dynamic nature and the biological role of systems consolidation are discussed based on this evidence.

Nas últimas décadas o processo da consolidação sistêmica da memória tem sido descrito como um processo de reorganização dependente do tempo, envolvendo redes hipocampais e neocorticais que sustentam o armazenamento e a recuperação da memória. Está bem estabelecido que a memória de medo contextual se mantém dependente do hipocampo para sua evocação logo após o aprendizado, mas ao longo do tempo vai se tornando independente dessa estrutura para sua evocação. Alguns estudos sugerem que a independência hipocampal correlaciona-se com a perda de precisão da memória; no entanto, esta estreita relação ainda não foi bem esclarecida. Estudos prévios de nosso laboratório foram capazes de demonstrar que a consolidação sistêmica é um processo altamente dinâmico ao invés de ser um processo passivo apenas dependente do tempo. Aqui, investigamos se a intensidade do treino e os aprendizados subsequentes preveem a decadência gradual da dependência hipocampal durante a evocação da memória e a qualidade da representação contextual ao longo do tempo. Na primeira parte de nosso estudo, numa tarefa de condicionamento aversivo ao contexto encontramos que uma intensidade de treino forte (8 choques de 1,0 mA) modula o decaimento progressivo da dependência hipocampal e a precisão da memória. O protocolo forte utilizado nesses experimentos acelera a consolidação sistêmica e a generalização da memória. Os mecanismos subjacentes a este efeito se mostraram mediados pela liberação de glicocorticóides e noradrenalina durante o treino. Usando uma abordagem muito semelhante, aprendizados subsequentes foram capazes de produzir os mesmos resultados numa forma dependente da intensidade do treino. Descobrimos que os aprendizados subsequentes fortes (choques de alta intensidade, 0,8 mA) durante o condicionamento aversivo contextual induzem seletivamente a generalização do primeiro aprendizado e mantém a precisão da memória do segundo em um momento especifico do tempo. Este fenômeno foi prevenido pela reativação periódica da memória, que foi efetiva em manter a precisão da memória previamente generalizada. Além disso, esse efeito mostrou-se mediado por mecanismos de reconsolidação. Estes resultados sugerem que os níveis de ativação do estresse durante o aprendizado agem como um interruptor, determinando o destino da qualidade da memória e a dependência hipocampal durante um aprendizado ou durante aprendizados subsequentes. A natureza dinâmica e a função biológica da consolidação sistêmica são discutidos baseados nestas evidências. / In the last decades, systems consolidation has been described as a time-dependent reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. It is well established that contextual fear memory relies on the hippocampus for expression shortly after learning, but it becomes hippocampus-independent at a later time point. Some studies suggest that hippocampal/dependency is correlated to loss of memory precision; however, this close relationship remains elusive. Previous studies of our lab were able to demonstrate that systems consolidation is a very dynamic process directly associated with learning conditions, rather than a merely time-dependent passive process. Here, we investigated whether training intensity and sequential learning modulates the gradual decay of the hippocampal dependency for retrieving memory and the quality of the contextual memory representation over time. In our first set of experiments, we found that training intensity modulates the progressive decay of the hippocampal dependency and memory precision. Strong training intensity accelerates systems consolidation and memory generalization in remarkably matching time periods. The mechanisms underpinning such process are triggered by glucocorticoid and noradrenaline released during training. Using a very similar approach, sequential learning was able to produce the same results in a training intensity-dependent way. We found that sequential learning with high intensity shocks during contextual fear conditioning selectively induces, generalization of the first learning and maintenance of memory precision of the second learning in a specific time-frame. This phenomenon was prevented by periodical memory reactivation which induced greater precision of the previously generalized memory, which also seems to be mediated by reconsolidation. These results suggest that the stress/arousal levels during emotional learning act as a switch, determining the fate of memory quality and hippocampal dependency during single and sequential learning. The dynamic nature and the biological role of systems consolidation are discussed based on this evidence.

Nas últimas décadas o processo da consolidação sistêmica da memória tem sido descrito como um processo de reorganização dependente do tempo, envolvendo redes hipocampais e neocorticais que sustentam o armazenamento e a recuperação da memória. Está bem estabelecido que a memória de medo contextual se mantém dependente do hipocampo para sua evocação logo após o aprendizado, mas ao longo do tempo vai se tornando independente dessa estrutura para sua evocação. Alguns estudos sugerem que a independência hipocampal correlaciona-se com a perda de precisão da memória; no entanto, esta estreita relação ainda não foi bem esclarecida. Estudos prévios de nosso laboratório foram capazes de demonstrar que a consolidação sistêmica é um processo altamente dinâmico ao invés de ser um processo passivo apenas dependente do tempo. Aqui, investigamos se a intensidade do treino e os aprendizados subsequentes preveem a decadência gradual da dependência hipocampal durante a evocação da memória e a qualidade da representação contextual ao longo do tempo. Na primeira parte de nosso estudo, numa tarefa de condicionamento aversivo ao contexto encontramos que uma intensidade de treino forte (8 choques de 1,0 mA) modula o decaimento progressivo da dependência hipocampal e a precisão da memória. O protocolo forte utilizado nesses experimentos acelera a consolidação sistêmica e a generalização da memória. Os mecanismos subjacentes a este efeito se mostraram mediados pela liberação de glicocorticóides e noradrenalina durante o treino. Usando uma abordagem muito semelhante, aprendizados subsequentes foram capazes de produzir os mesmos resultados numa forma dependente da intensidade do treino. Descobrimos que os aprendizados subsequentes fortes (choques de alta intensidade, 0,8 mA) durante o condicionamento aversivo contextual induzem seletivamente a generalização do primeiro aprendizado e mantém a precisão da memória do segundo em um momento especifico do tempo. Este fenômeno foi prevenido pela reativação periódica da memória, que foi efetiva em manter a precisão da memória previamente generalizada. Além disso, esse efeito mostrou-se mediado por mecanismos de reconsolidação. Estes resultados sugerem que os níveis de ativação do estresse durante o aprendizado agem como um interruptor, determinando o destino da qualidade da memória e a dependência hipocampal durante um aprendizado ou durante aprendizados subsequentes. A natureza dinâmica e a função biológica da consolidação sistêmica são discutidos baseados nestas evidências. / In the last decades, systems consolidation has been described as a time-dependent reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. It is well established that contextual fear memory relies on the hippocampus for expression shortly after learning, but it becomes hippocampus-independent at a later time point. Some studies suggest that hippocampal/dependency is correlated to loss of memory precision; however, this close relationship remains elusive. Previous studies of our lab were able to demonstrate that systems consolidation is a very dynamic process directly associated with learning conditions, rather than a merely time-dependent passive process. Here, we investigated whether training intensity and sequential learning modulates the gradual decay of the hippocampal dependency for retrieving memory and the quality of the contextual memory representation over time. In our first set of experiments, we found that training intensity modulates the progressive decay of the hippocampal dependency and memory precision. Strong training intensity accelerates systems consolidation and memory generalization in remarkably matching time periods. The mechanisms underpinning such process are triggered by glucocorticoid and noradrenaline released during training. Using a very similar approach, sequential learning was able to produce the same results in a training intensity-dependent way. We found that sequential learning with high intensity shocks during contextual fear conditioning selectively induces, generalization of the first learning and maintenance of memory precision of the second learning in a specific time-frame. This phenomenon was prevented by periodical memory reactivation which induced greater precision of the previously generalized memory, which also seems to be mediated by reconsolidation. These results suggest that the stress/arousal levels during emotional learning act as a switch, determining the fate of memory quality and hippocampal dependency during single and sequential learning. The dynamic nature and the biological role of systems consolidation are discussed based on this evidence.

A consolidação sistêmica é um processo de reorganização estrutural onde memórias inicialmente dependentes do hipocampo passam a ser dependentes do córtex para serem evocadas. Classicamente, esse fenômeno tem sido associado com o passo do tempo, isto é, memórias recentes seriam dependentes do hipocampo enquanto memórias remotas seriam dependentes do córtex. A mesma variável “tempo” parece fundamental para mudanças na qualidade da memória em termos de quão precisa ela se expressa. Memórias testadas poucos dias após o treino são habitualmente precisas, enquanto maiores intervalos entre treino e teste aumentam a possibilidade de generalização, nesse caso estímulos discretos ou contextos neutros podem desencadear respostas condicionadas. Recentemente, uma forte relação entre consolidação sistêmica e generalização foi demonstrada, no entanto, se desconhece como esses processos ocorrem e quais são as vias implicadas na comunicação entre hipocampo e córtex que as favorecem. Aqui, usando o Condicionamento Aversivo ao Contexto, avaliamos duas estruturas, o Núcleo Talâmico Reuniens (NR) e o Córtex Entorrinal Lateral (CEL) como possíveis mediadores da consolidação sistêmica e generalização da memória. Nossos resultados mostraram que a atividade do NR é essencial para permitir que estruturas corticais inibidas antes do treino sejam novamente ativadas durante sessões de reativação/reconsolidação atualizando o engrama e permitindo a expressão da memória remota. Esses achados se complementaram com resultados eletrofisiológicos onde a inibição do NR prejudicou a indução de potenciação de longa v duração entre vias do hipocampo e o Córtex Cigulado Anterior. Por outro lado o CEL parece possuir uma janela de plasticidade alguns dias após o aprendizado (3 dias) que pode determinar a qualidade da memória no futuro. A inibição do CEL 3 dias após o treino mantem a precisão da memória em um ponto onde os controles generalizam. Esse fenômeno se mostrou mediado por uma via de sinalização dependente de receptores NMDA contendo a subunidade NR2B, a calcineurina e os receptores AMPA permeáveis ao cálcio. A mesma inibição que mantem a precisão parece também manter a dependência hipocampal. Propomos nesse texto que ambos, o NR e o CEL, são estruturas que controlam ativamente a consolidação sistêmica e generalização da memória possivelmente guiados pela atividade do córtex pré-frontal medial. O estudo das vias que permitem a comunicação hipocampo-córtex pode ser essencial para entender a própria natureza da consolidação sistêmica e estabelecer possíveis estratégias para retardar ou inibir a generalização de memórias aversivas, um clássico alvo terapêutico de transtornos de ansiedade como o Transtorno de Estresse Pós-traumático. / Systems consolidation has been described as a structural reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. Classically, this phenomenon seems to be time-dependent in which recent memories are hippocampal-dependent while remote memoires are cortical-dependent during retrieval. This same variable, "time", is critical to memory quality in terms of precision during the expression. Memories tested some days after training are usually precise, however, extended intervals between training and testing increase the chance of generalization, in this case, neutral contextual or discrete cues, are able to triggered conditioned responses. Recently, a close relationship between systems consolidation and memory generalization was suggested, nevertheless, how these processes occurred and the synaptic pathways implicated in cortico-hippocampal communication are unknown. Here, using Contextual Fear Conditioning, we evaluated two structures, the thalamic Nucleus Reuniens (NR) and the Lateral Entorhinal Cortex (LEC) as potential regulators of systems consolidation and memory generalization. Our results showed that the activity of the NR is essential for cortical activity recovery after pre-training suppression during reactivation/reconsolidation session allowing the updating of memory engram and appropriate remote memory expression. These findings were supported by electrophysiological evidence showing that NR inhibition disrupts the induction of long term potentiation between hippocampal and Anterior Cingulate Cortex pathways. On the other hand, the LEC has a window plasticity opportunity after learning (3 days) that guides the future quality of memory expression. Inhibition of LEC on day 3 after training maintain memory precision while control group vii express generalized memory. This effects was mediated by signaling involving NR2Bcontaining NMDA , calcineurin and CP-AMPA receptors. The same inhibition procedure of LEC seems to maintain hippocampal dependency. We proposed that NR and LEC control actively systems consolidation and memory generalization probably facilitating top-down control by medial prefrontal cortex. Dissection of neural pathways associated to corticohippocampal communication is fundamental to understand the nature of systems consolidation and potential strategies to delay or prevents fear memory generalization, a classically hallmark of anxiety disorders such as Posttraumatic Stress Disorder.

A consolidação sistêmica é um processo de reorganização estrutural onde memórias inicialmente dependentes do hipocampo passam a ser dependentes do córtex para serem evocadas. Classicamente, esse fenômeno tem sido associado com o passo do tempo, isto é, memórias recentes seriam dependentes do hipocampo enquanto memórias remotas seriam dependentes do córtex. A mesma variável “tempo” parece fundamental para mudanças na qualidade da memória em termos de quão precisa ela se expressa. Memórias testadas poucos dias após o treino são habitualmente precisas, enquanto maiores intervalos entre treino e teste aumentam a possibilidade de generalização, nesse caso estímulos discretos ou contextos neutros podem desencadear respostas condicionadas. Recentemente, uma forte relação entre consolidação sistêmica e generalização foi demonstrada, no entanto, se desconhece como esses processos ocorrem e quais são as vias implicadas na comunicação entre hipocampo e córtex que as favorecem. Aqui, usando o Condicionamento Aversivo ao Contexto, avaliamos duas estruturas, o Núcleo Talâmico Reuniens (NR) e o Córtex Entorrinal Lateral (CEL) como possíveis mediadores da consolidação sistêmica e generalização da memória. Nossos resultados mostraram que a atividade do NR é essencial para permitir que estruturas corticais inibidas antes do treino sejam novamente ativadas durante sessões de reativação/reconsolidação atualizando o engrama e permitindo a expressão da memória remota. Esses achados se complementaram com resultados eletrofisiológicos onde a inibição do NR prejudicou a indução de potenciação de longa v duração entre vias do hipocampo e o Córtex Cigulado Anterior. Por outro lado o CEL parece possuir uma janela de plasticidade alguns dias após o aprendizado (3 dias) que pode determinar a qualidade da memória no futuro. A inibição do CEL 3 dias após o treino mantem a precisão da memória em um ponto onde os controles generalizam. Esse fenômeno se mostrou mediado por uma via de sinalização dependente de receptores NMDA contendo a subunidade NR2B, a calcineurina e os receptores AMPA permeáveis ao cálcio. A mesma inibição que mantem a precisão parece também manter a dependência hipocampal. Propomos nesse texto que ambos, o NR e o CEL, são estruturas que controlam ativamente a consolidação sistêmica e generalização da memória possivelmente guiados pela atividade do córtex pré-frontal medial. O estudo das vias que permitem a comunicação hipocampo-córtex pode ser essencial para entender a própria natureza da consolidação sistêmica e estabelecer possíveis estratégias para retardar ou inibir a generalização de memórias aversivas, um clássico alvo terapêutico de transtornos de ansiedade como o Transtorno de Estresse Pós-traumático. / Systems consolidation has been described as a structural reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. Classically, this phenomenon seems to be time-dependent in which recent memories are hippocampal-dependent while remote memoires are cortical-dependent during retrieval. This same variable, "time", is critical to memory quality in terms of precision during the expression. Memories tested some days after training are usually precise, however, extended intervals between training and testing increase the chance of generalization, in this case, neutral contextual or discrete cues, are able to triggered conditioned responses. Recently, a close relationship between systems consolidation and memory generalization was suggested, nevertheless, how these processes occurred and the synaptic pathways implicated in cortico-hippocampal communication are unknown. Here, using Contextual Fear Conditioning, we evaluated two structures, the thalamic Nucleus Reuniens (NR) and the Lateral Entorhinal Cortex (LEC) as potential regulators of systems consolidation and memory generalization. Our results showed that the activity of the NR is essential for cortical activity recovery after pre-training suppression during reactivation/reconsolidation session allowing the updating of memory engram and appropriate remote memory expression. These findings were supported by electrophysiological evidence showing that NR inhibition disrupts the induction of long term potentiation between hippocampal and Anterior Cingulate Cortex pathways. On the other hand, the LEC has a window plasticity opportunity after learning (3 days) that guides the future quality of memory expression. Inhibition of LEC on day 3 after training maintain memory precision while control group vii express generalized memory. This effects was mediated by signaling involving NR2Bcontaining NMDA , calcineurin and CP-AMPA receptors. The same inhibition procedure of LEC seems to maintain hippocampal dependency. We proposed that NR and LEC control actively systems consolidation and memory generalization probably facilitating top-down control by medial prefrontal cortex. Dissection of neural pathways associated to corticohippocampal communication is fundamental to understand the nature of systems consolidation and potential strategies to delay or prevents fear memory generalization, a classically hallmark of anxiety disorders such as Posttraumatic Stress Disorder.

A consolidação sistêmica é um processo de reorganização estrutural onde memórias inicialmente dependentes do hipocampo passam a ser dependentes do córtex para serem evocadas. Classicamente, esse fenômeno tem sido associado com o passo do tempo, isto é, memórias recentes seriam dependentes do hipocampo enquanto memórias remotas seriam dependentes do córtex. A mesma variável “tempo” parece fundamental para mudanças na qualidade da memória em termos de quão precisa ela se expressa. Memórias testadas poucos dias após o treino são habitualmente precisas, enquanto maiores intervalos entre treino e teste aumentam a possibilidade de generalização, nesse caso estímulos discretos ou contextos neutros podem desencadear respostas condicionadas. Recentemente, uma forte relação entre consolidação sistêmica e generalização foi demonstrada, no entanto, se desconhece como esses processos ocorrem e quais são as vias implicadas na comunicação entre hipocampo e córtex que as favorecem. Aqui, usando o Condicionamento Aversivo ao Contexto, avaliamos duas estruturas, o Núcleo Talâmico Reuniens (NR) e o Córtex Entorrinal Lateral (CEL) como possíveis mediadores da consolidação sistêmica e generalização da memória. Nossos resultados mostraram que a atividade do NR é essencial para permitir que estruturas corticais inibidas antes do treino sejam novamente ativadas durante sessões de reativação/reconsolidação atualizando o engrama e permitindo a expressão da memória remota. Esses achados se complementaram com resultados eletrofisiológicos onde a inibição do NR prejudicou a indução de potenciação de longa v duração entre vias do hipocampo e o Córtex Cigulado Anterior. Por outro lado o CEL parece possuir uma janela de plasticidade alguns dias após o aprendizado (3 dias) que pode determinar a qualidade da memória no futuro. A inibição do CEL 3 dias após o treino mantem a precisão da memória em um ponto onde os controles generalizam. Esse fenômeno se mostrou mediado por uma via de sinalização dependente de receptores NMDA contendo a subunidade NR2B, a calcineurina e os receptores AMPA permeáveis ao cálcio. A mesma inibição que mantem a precisão parece também manter a dependência hipocampal. Propomos nesse texto que ambos, o NR e o CEL, são estruturas que controlam ativamente a consolidação sistêmica e generalização da memória possivelmente guiados pela atividade do córtex pré-frontal medial. O estudo das vias que permitem a comunicação hipocampo-córtex pode ser essencial para entender a própria natureza da consolidação sistêmica e estabelecer possíveis estratégias para retardar ou inibir a generalização de memórias aversivas, um clássico alvo terapêutico de transtornos de ansiedade como o Transtorno de Estresse Pós-traumático. / Systems consolidation has been described as a structural reorganization process involving the neocortical and hippocampal networks underlying memory storage and retrieval. Classically, this phenomenon seems to be time-dependent in which recent memories are hippocampal-dependent while remote memoires are cortical-dependent during retrieval. This same variable, "time", is critical to memory quality in terms of precision during the expression. Memories tested some days after training are usually precise, however, extended intervals between training and testing increase the chance of generalization, in this case, neutral contextual or discrete cues, are able to triggered conditioned responses. Recently, a close relationship between systems consolidation and memory generalization was suggested, nevertheless, how these processes occurred and the synaptic pathways implicated in cortico-hippocampal communication are unknown. Here, using Contextual Fear Conditioning, we evaluated two structures, the thalamic Nucleus Reuniens (NR) and the Lateral Entorhinal Cortex (LEC) as potential regulators of systems consolidation and memory generalization. Our results showed that the activity of the NR is essential for cortical activity recovery after pre-training suppression during reactivation/reconsolidation session allowing the updating of memory engram and appropriate remote memory expression. These findings were supported by electrophysiological evidence showing that NR inhibition disrupts the induction of long term potentiation between hippocampal and Anterior Cingulate Cortex pathways. On the other hand, the LEC has a window plasticity opportunity after learning (3 days) that guides the future quality of memory expression. Inhibition of LEC on day 3 after training maintain memory precision while control group vii express generalized memory. This effects was mediated by signaling involving NR2Bcontaining NMDA , calcineurin and CP-AMPA receptors. The same inhibition procedure of LEC seems to maintain hippocampal dependency. We proposed that NR and LEC control actively systems consolidation and memory generalization probably facilitating top-down control by medial prefrontal cortex. Dissection of neural pathways associated to corticohippocampal communication is fundamental to understand the nature of systems consolidation and potential strategies to delay or prevents fear memory generalization, a classically hallmark of anxiety disorders such as Posttraumatic Stress Disorder.

O estudo dos mecanismos neurobiológicos associados a memórias aversivas tem aplicações potenciais à prevenção e ao tratamento de patologias psiquiátricas associadas a memórias traumáticas. Em particular, o processo de reconsolidação, através do qual memórias evocadas são novamente estabilizadas, tem sido visto como um possível mecanismo na origem desses transtornos e, ao mesmo tempo, um alvo para estratégias terapêuticas. Experiências precoces influenciam o desenvolvimento e a maturação de circuitos encefálicos, e a sua interação com a carga genética do indivíduo, pode influenciar as estratégias de enfrentamento de situações aversivas ao longo da vida, gerando indivíduos resilientes ou vulneráveis ao desenvolvimento de transtornos psiquiátricos. Dentro deste contexto, o objetivo principal desta tese foi estudar diferentes experiências precoces, em modelos animais, e seu efeito sobre o processo de reconsolidação de memórias aversivas e, consequentemente, sobre o desenvolvimento de padrões de conduta de resiliência ou vulnerabilidade. Foram utilizados dois modelos, em ratos: a manipulação neonatal e a separação materna. Os resultados obtidos mostram que ambas intervenções levaram a um aumento dos cuidados que a mãe dedica à prole, mas a separação materna induziu um comportamento mais inconsistente, que reflete menor qualidade; consistentemente, a prole de ambos os sexos exibiu alterações na secreção de corticosterona frente a um contexto previamente pareado com um estímulo aversivo, e os machos mostraram generalização do medo a um contexto novo após a experiência. A manipulação neonatal, além de gerar um aumento do cuidado materno, levou a um aumento dos níveis centrais de ocitocina nas mães. A prole do sexo masculino exibiu comportamento de congelamento diminuído no contexto condicionado a um estímulo aversivo. Ambas intervenções geraram resistência à reconsolidação da memória aversiva condicionada, através de um mecanismo que parece envolver o hipocampo dorsal mas não a amígdala basolateral; o hipocampo ventral de ratos machos separados no período neonatal mostrou uma diminuição de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, sugestivo de atenuação de alguns mecanismos de plasticidade. Estes resultados apontam que os padrões de comportamento frente a situações aversivas são afetados pelas experiências neonatais, como reportado anteriormente, e que a manipulação parece gerar uma conduta mais resiliente enquanto a separação está associada ao surgimento de um padrão de comportamento mais vulnerável. A reconsolidação de memória de medo alterada em conjunto com a generalização da memória e a inconsistência comportamental da mãe encontrados neste trabalho e as alterações estruturais e funcionais na amígdala nestes animais, reportadas anteriormente, tornam a separação materna um modelo promissor para o estudo de mecanismos neurobiológicos dos transtornos psiquiátricos associados a memórias traumáticas. / The prevention and treatment of psychiatric pathologies associated with traumatic memories benefits from the study of the neurobiological mechanisms underlying aversive memories. In particular, the reconsolidation process, through which retrieved memories are restabilized, has been regarded both as a possible mechanism at the origin of these disorders and as a target for therapeutical strategies. Early life experiences impact the development and maturation of brain circuits, and their interaction with the individual’s genetic load may influence the coping mechanisms throughout life, generating individuals that are resilient or vulnerable to psychiatric disorders. Therefore, the aim of this thesis was to study, in an animal model, different early interventions and their effect on fear memory reconsolidation, and consequently the development of behavioral patterns of resilience or vulnerability. Neonatal handling and maternal separation in rats were used as early intervention models. The results obtained show that both interventions led to an increase in the amount of care the dam provides to the offspring, but maternal separation increased behavioral inconsistency, which reflects low quality behavior; consistently, both male and female offspring exhibited changes in corticosterone secretion in response to a context that was previously paired with an aversive stimulus and males showed fear generalization to a novel context after the experience. Neonatal handling increased both maternal care and central oxytocin levels in the dam. The male offspring showed reduced freezing behavior in the context conditioned to an aversive stimulus. Both interventions generated resistance to conditioned fear memory reconsolidation, through a mechanism that appears to involve the dorsal hippocampus but not the basolateral amygdala; the ventral hippocampus of males that were separated in the neonatal period had decreased reactive oxygen and nitrogen species, suggesting attenuated plasticity mechanisms. These results suggest that behavioral patterns which emerge when facing aversive situations are affected by neonatal experiences, as reported previously, and that neonatal handling appears to result in resilience while maternal separation appears to be associated with a pattern of vulnerability. Changes in fear memory reconsolidation together with memory generalization and maternal behavior inconsistency, found in this work, and the structural and functional changes in the amygdala, reported earlier, suggest that maternal separation is a promising model to study the neurobiological mechanisms of psychiatric pathologies associated with traumatic memories.