Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The reactivation of a memory results in its destabilization, requiring a process of memory reconsolidation to maintain it. Spermidine is an endogenous aliphatic amine with polycationic structure that modulates N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor activity and improves memory. Recent evidence suggests that systemic administration of spermidine improves the reconsolidation of fear memory. Here we determined whether the calcium-dependent protein kinase (PKC) signaling pathway is involved in the improvement of fear memory reconsolidation induced by intrahippocampal (ih) administration of spermidine in rats. Male Wistar rats were trained in a fear conditioning apparatus using a 0.4 mA footshock as unconditioned stimulus. Twenty-four hours after training, animals were re-exposed to the apparatus in the absence of shock (reactivation session). Immediately after the reactivation session, spermidine (2-200 ρmol/site); the PKC inhibitor, 3-[1- (dimethylaminopropyl)indol-3-yl]-4-(indol-3-yl) maleimide hydrochloride (GF 109203X, 0.3 - 30 ρg/site); the antagonist of the polyamine-binding site at the NMDA receptor, arcaine (0.2 - 200 ρmol/site) or the PKC activator, phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA, 0.02 - 2 nmol/site) were injected intra-hipocampally (i.h.). Testing was carried out in the same apparatus, twenty-four hours after reactivation. Freezing scores at testing were considered a measure of memory. While the post-reactivation administration of spermidine (20 and 200 ρmol/site) improved, GF 109203X (1, 10 and 30 ρg/site) impaired memory reconsolidation. GF 109203X (0.3 ρg/site) prevented spermidine (200 ρmol/site)-induced improvement of memory reconsolidation. The post-reactivation administration of arcaine (200 pmol/site) impaired and PMA (2 nmol/site) improved memory reconsolidation. PMA (0.2 nmol/site) prevented arcaine (200 ρmol/site)-induced impairment of memory reconsolidation. The protein synthesis inhibitor anisomycin (2 μg/site) prevented spermidine (200 ρmol/site)-induced improvement of memory reconsolidation. These drugs had no effect on memory if they were administered in the absence of reactivation. These results suggest that the enhancement of memory reconsolidation induced by the administration of spermidine involves PKC activation. / A reativação de uma memória resulta na sua desestabilização, que exigem um processo de reconsolidação de memória para mantê-la. A espermidina é uma amina alifática endógena com estrutura policatiônica que modula a atividade do receptor Nmetil- D-aspartato (NMDA) e melhora a memória. Evidências recentes sugerem que a administração sistêmica de espermidina melhora a reconsolidação da memória de medo. No entanto não se sabe se a administração intra hipocampal de espermidina melhora a reconsolidação da memória e nem se a proteína cinase dependente de cálcio (PKC) e síntese proteica estão envolvidas neste efeito. Portanto, no presente estudo verificou-se o envolvimento da PKC e da síntese proteica na melhora da reconsolidação da memória do medo induzida pela administração intrahipocampal (ih) de espermidina em ratos. Ratos Wistar machos foram treinados na tarefa de medo condicionado contextual utilizando-se choque de 0,4 mA como estímulo incondicionado. Vinte e quatro horas após o treino, os animais foram re-expostos ao aparelho na ausência de choque (sessão reativação). Imediatamente após a sessão de reativação foram administradas, por via ih, espermidina (2-200 ρmol/sítio); o inibidor da PKC, 3- [1- (dimetilaminopropil) indol-3-il] -4- (indol-3-il) maleimida (GF 109203X, 0,3-30 ρg/sítio); o antagonista do sítio de ligação das poliaminas no receptor de NMDA, arcaína (0,2-200 ρmol/sítio) ou o ativador de PKC, 12-miristato 13-acetato de forbol (PMA, 0,02-2 nmol/sítio). Os testes foram realizados no mesmo aparelho, 24 horas após a sessão de reativação. O tempo de imobilidade dos animais durante o teste foi considerado como medida de memória. Enquanto a administração de espermidina (20 e 200 ρmol/sítio) melhorou, GF 109203X (1, 10 e 30 ρg/sítio) prejudicou a reconsolidação da memória. O GF 109203X (0,3 ρg/sítio) preveniu a melhora da reconsolidação da memória induzida por espermidina (200 ρmol/sítio). A administração da arcaína (200 pmol/sítio) prejudicou e PMA (2 nmol/sítio) melhorou a reconsolidação da memória. O PMA (0,2 nmol/sítio) preveniu o prejuízo na reconsolidação da memória induzido por arcaína (200 ρmol/sítio). O inibidor de síntese de proteica, anisomicina (2 ug/sítio) preveniu a melhora da reconsolidação da memória induzida por espermidina (200 ρmol/sítio). Estas drogas não tiveram nenhum efeito sobre a memória quando foram administrados na ausência da sessão de reativação. Estes resultados sugerem que a melhora da reconsolidação da memória induzida pela administração ih de espermidina envolve a síntese proteica e a ativação de PKC.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research of neural mechanisms related to training of emotions has increased in recent years. Fear is a behavior originated in response to the dangers encountering by animals, originating in defensive responses displayed when exposed to threatening stimuli. Fear memory helps animals and humans recognize putative sources of danger and adopt the appropriate behavioral response. The primary neural circuits for fear acquisition and extinction involve connections between prefrontal cortex, ventral hippocampus and amygdala, and these áreas are modulated by brainstem networks. The nucleus (n.) incertus in the dorsal pontine tegmentum provides a strong GABAergic projection to these forebrain centers and is strongly activated by neurogenic stressors. In this study in male, adult rats, we injected miniruby anterograde tracer into n. incertus and delineated its projections to the amygdala; and examined the effect of electrolytic lesions of n. incertus on different stages of the fear conditioning-extinction process. N. incertus-derived nerve fibers were observed in anterior medial amygdala, endopiriform nucleus, intra-amygdala bed nucleus of stria terminalis, amygdalohippocampal transition area, and the ventromedial nucleus of the lateral amygdala, with a broad fiber band present between the basolateral amygdala and the olfactory nuclei of amygdala. In a conventional contextual fear conditioning paradigm, we compared freezing behavior in control (naïve) rats (n = 13), with that in rats after sham- or electrolytic lesions of n. incertus (n = 9/group). There were no differences between the three groups in the habituation, acquisition, or context conditioning phases; but n. incertus-lesioned rats displayed a markedly slower (delayed) extinction of conditioned freezing responses than sham/control rats; suggesting n. incertus-related circuits normally promote extinction through inhibitory projections to amygdala and prefrontal cortex. The results helps in understanding the neurobiological mechanisms involved and in development of the future biotechnological techniques to minimize the effects of disorders associated with fear in humans, such as panic, anxiety and posttraumatic stress disorder. / A pesquisa dos mecanismos neurais relacionados à formação das emoções tem crescido nos últimos anos. O medo é um comportamento originado em resposta aos perigos enfrentados pelos animais, tendo sua origem nas reações defensivas exibidas quando da exposição a estímulos ameaçadores. A memória do medo ajuda os animais e os seres humanos a reconhecem as fontes putativas de perigo e adotar a resposta comportamental apropriada. Os circuitos neurais primárias envolvidos nos mecanismo de aquisição de medo e extinção envolvem conexões entre o córtex pré-frontal, hipocampo ventral e a amígdala, e estas áreas são moduladas por redes do tronco cerebral. O núcleo incertus (NI) no tegmento dorsal pontino fornece uma forte projeção GABAérgica a estes centros prosencéfalicos e é fortemente ativado por estressores neurogênicos. Neste estudo em ratos adultos machos foi injetado o traçador anterógrado miniruby no NI, delineado as suas projeções para a amígdala e examinado o efeito de lesões eletrolíticas no NI sobre diferentes fases do processo de condicionamento do medo-extinção. Fibras derivadas do NI foram observadas na amígdala medial anterior, núcleo endopiriforme, parte intra-amígdala do núcleo do leito da estria terminalis, área de transição amígdala-hipocampal, e o núcleo ventromedial da amígdala lateral, com uma ampla faixa de fibra presentes entre a amígdala basolateral e os núcleos olfativos da amígdala. Em um paradigma de condicionamento contextual de medo convencional, comparou-se o comportamento de congelamento em ratos controle (não operados) (n = 13), com ratos operados sem lesão do NI e ratos com lesão do núcleo incertus (n = 9). Não houve diferenças entre os três grupos nas fases de habituação, aquisição ou condicionamento ao contexto, mas ratos com lesão no NI exibiram uma extinção nitidamente mais lenta (com atraso) de respostas condicionadas de congelamento em comparação com ratos operados sem lesão do NI e controles, sugerindo que circuitos NI relacionados normalmente promovem a extinção através de projeções inibitórias para a amígdala e o córtex pré-frontal. Os resultados encontrados auxiliam na compreensão dos mecanismos neurobiológicos envolvidos e no desenvolvimento futuro de técnicas terapêuticas biotecnológicas visando minimizar os efeitos dos distúrbios associados ao medo em humanos, a exemplo do pânico, ansiedade patológica e estresse pós-traumático.

Vários estudos mostram que o núcleo mediano da rafe (NMR) e o hipocampo dorsal (HD) estão envolvidos no medo condicionado Pavloviano. Além disso, mecanismos serotoninérgicos do NMR parecem participar da expressão da resposta de medo condicionado contextual. Entretanto, ainda não existe uma abordagem experimental que integre os mecanismos do circuito NMR-HD. Neste trabalho, o paradigma do medo condicionado foi utilizado para testar a influência dos mecanismos serotoninérgicos do circuito NMR-HD no medo condicionado contextual. As respostas de sobressalto e congelamento foram avaliadas após a administração de drogas serotoninérgicas intra-NMR e no HD, 6 h depois a sessões treino, nas quais os ratos eram condicionados com choques nas patas. A redução da transmissão serotoninérgica no NMR é devido a microinjeção do 8-hidroxi-2(di-n-propilamino)-tetralin (8-OH-DPAT), um agonista de receptores 5-HT1A, no NMR promoveu redução das respostas de congelamento, mas não alterou a resposta de sobressalto. Estes resultados são consistentes com a ideia de que mecanismos serotoninérgicos no NMR regulam as respostas de congelamento a um contexto aversivo. A diminuição pós-sináptica da serotonina nas áreas de projeção do NMR ocorre devido a ativação de autoreceptores 5-HT1A nesta estrutura. Com relação ao hipocampo, a microinjeção de cetanserina, um antagonista de receptores 5-HT2, não promoveu alteração nas respostas de congelamento e sobressalto potencializado pelo medo, porém a ativação de receptores 5-HT1A pela injeção de 8-OH-DPAT 6 h após o treino inibiu essas respostas. De acordo com esses resultados, um mecanismo inibitório deva se interpor entre os processos associados à chegada de informação aversiva e os associados à saída delas no HD. As projeções HD-amígdala e córtex pré-frontal medial podem constituir a porta de saída dos processos neurais subjacentes a expressão do medo condicionado contextual, conforme foi observado no experimento em que estudou a imunorreatividade destas estruturas á proteína Fos em ratos submetidos ao mesmo procedimento experimental de medo condicionado contextual / Several studies have shown that the median raphe nucleus (MRN) and dorsal hippocampus (DH) are involved in Pavlovian conditioned fear. Moreover, previous findings have also implicated serotonergic mechanisms of the MRN in the retrieval of contextual conditioned fear. However, studies that examine the integrated involvement of serotonergic mechanisms of the MRN-DH are lacking. This study, a fear conditioning paradigm was used to test whether the serotonergic projections from the MRN to DH can influence contextual fear conditioning. Startle and freezing responses were avaliated after administration of serotoninergics drugs into the MRN or DH, 6 h previously rats received footshocks in the training session. A reduction of 5-HT transmission in the MRN by local infusions of the 5-HT1A agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)-tetralin (8-OH-DPAT) decreased freezing in response to the CS but did not reduce fear-potentiated startle. This pattern of results is consistent with the hypothesis that MRN serotonergic mechanisms selectively modulate the freezing response to the aversive context. As for the DH, a decrease in postsynaptic 5-HT receptor activity at projection areas has been proposed to be the main consequence of 5-HT1A receptor activation in the MRN. Infusions of the 5-HT2 receptor antagonist ketanserin into the DH had no effect, but activation of 5-HT1A receptors through intra-DH injections of 8-OH-DPAT inhibited both the freezing and fear-potentiated startle response to the CS. To reconcile these findings, an inhibitory mechanism may exist between the incoming DH 5-HT pathway from the MRN and the presynaptic 5-HT neurons that are part of the DH output to other structures. The DH-amygdala and medial prefrontal cortex projections could well be this output circuit modulating the expression of contextual fear conditioning as revealed by measurements of Fos immunoreactivity in these areas.

A substância cinzenta periaquedutal dorsal (SCPd) e o colículo inferior (CI) são duas estruturas do teto mesencefálico que, juntamente com a amígdala, o hipotálamo dorsomedial e o colículo superior, estão envolvidas na modulação da expressão comportamental dos estados de medo. A estimulação química ou elétrica destas estruturas produz uma série de respostas comportamentais defensivas. Além disso, dados comportamentais com modelos animais de ansiedade têm fornecido evidências da existência de uma regulação inibitória tônica GABAérgica na SCPd e CI. Neste estudo investigamos o envolvimento da neurotransmissão GABAérgica na expressão do medo condicionado e do medo incondicionado. Para isso, os efeitos da administração de muscimol (agonista GABA-A) e semicarbazida (inibidor da descarboxilase do ácido glutâmico) na SCPd e CI foram analisados no teste do sobressalto potencializado pelo medo, na resposta de congelamento condicionada, nos limiares de congelamento e fuga determinados por estimulação elétrica dessas estruturas e no congelamento pós-estimulação. No modelo de medo incondicionado, microinjeções de muscimol intra-SCPd reduziram a aversividade da estimulação elétrica, mas não o congelamento pós-estimulação, ao passo que a semicarbazida produziu efeitos pró-aversivos em ambas as condições. O muscimol também causou redução significativa no sobressalto potencializado pelo medo e congelamento condicionado, enquanto que a semicarbazida não alterou essas respostas. Já a microinjeção de ambas as drogas no CI não produziu efeitos no modelo condicionado, mas no teste incondicionado, o muscimol reduziu a aversividade da estimulação elétrica. Esses dados mostram uma participação diferencial de mecanismos GABAérgicos no medo condicionado e incondicionado. Estes mecanismos na SCPd parecem estar envolvidos tanto no medo condicionado quanto no incondicionado, enquanto que no CI eles parecem participar somente do medo incondicionado. / The dorsal periqueductal gray (dPAG) and inferior colliculus (IC) are two structures of the midbrain tectum that, together with amygdala, dorsomedial hypothalamus and superior colliculus, are involved in the modulation of the expression of fear-related behaviors. The chemical or electrical stimulation of these structures produces a series of behavioral defensive responses. Moreover, behavioral data from animal models of anxiety have provided evidences of tonic inhibitory GABAergic regulation in dPAG and IC. This study investigated the involvement of GABAergic neurotransmission in the expression of unconditioned and conditioned fear. To this aim, the effects of intra-dPAG and IC administration of muscimol (GABA-A agonist) and semicarbazide (glutamic acid decarboxylase inhibitor) were examined in the fear potentiated startle test, in conditioned freezing, in the thresholds for freezing and escape determined by electrical stimulation of these structures, and in the post-stimulation freezing. In the unconditioned model, intra-dPAG injections of muscimol reduced the aversiveness of the electrical stimulation but had no effects on the post-stimulation freezing, while semicarbazide produced aversive-like effects in both conditions. Muscimol also caused significant reduction in fear potentiated startle and conditioned freezing, while semicarbazide had no effect in these responses. In contrast, intra-IC injections of both drugs were ineffective in the conditioned model. In the unconditioned model, however, muscimol reduced the aversiveness of the electrical stimulation. These data show a differential participation of GABAergic mechanisms on conditioned and unconditioned fear. These mechanisms in the dPAG seem to be involved in both conditioned and unconditioned fear, while in IC they seem to participate in unconditioned fear only.

No condicionamento clássico de medo, os animais são treinados associando-se um estímulo neutro, por exemplo, som, contexto ou luz a um estímulo aversivo incondicionado, como um choque elétrico nas patas. Apos repetidos pareamentos, a presença do estímulo que inicialmente era neutro passa a eliciar uma resposta condicionada de medo no animal. O congelamento é a resposta mais proeminente dos animais expostos aos estímulos condicionados previamente pareados com choques nas patas, sendo freqüentemente utilizado como medida de medo condicionado (MC). Circuitos cerebrais independentes subjacentes a diferentes formas de memória, e, dentro de um determinado domínio de memória, o envolvimento de estruturas específicas pode depender do tipo de condicionamento se utilizando contexto ou explícito tais sinais leves ou som. Diversos relatos clínicos têm implicado o prejuízo do lobo temporal medial (LTM) com amnésia retrógrada. Embora muito tenha sido feito para desvendar os circuitos neurais subjacentes ao medo condicionado, utilizando contexto, som ou luz como estímulo condicionado (EC) o envolvimento do LTM nessas formas de condicionamento ainda não está claro. Para abordar esta questão foi avaliada a distribuição de Fos no LTM de ratos após a exposição a um contexto, um som ou luz, previamente emparelhado com choques nas patas. Vinte e quatro horas após as sessões de condicionamento, os animais foram colocados na mesma caixa experimental ou a um contexto distinto ou foram expostos ao som e luz sem receber choques nas patas. Diferença significativa na expressão de Fos foi determinada por análise de regiões do lobo temporal medial (córtex ectorrinal, perirrinal e entorrinal) e do hipocampo ventral. Os resultados comportamentais mostraram que houve congelamento nos três tipos de medo condicionado, mas o padrão de distribuição Fos foi diferente em ratos expostos a estímulos específicos ou contexto previamente emparelhado com choques nas patas. Apesar da saliente aquisição da resposta do medo se simular nas três condições, o achado mais saliente foi uma distribuição selectiva de Fos no córtex ectorrinal, perirrinal e entorrinal do grupo. Surpreendentemente, esses animais não mostraram significativa expressão Fos no hipocampo ventral. Isto sugere que o contexto e estímulos aversivos explícitos apresentam propriedades distintas de mapeamento ao de distribuição de Fos no circuito cortico-hipocampal cerebral. Estes resultados indicam que regiões corticais no LTM parecem ser críticas no armazenamento de informações contextuais, mas não de informações associadas a estímulos explícitos previamente pareados a choques nas patas. / Conditioned fear (CF) is one of the most frequently used animal models of associative memory to background or foreground stimuli. Independent brain circuits underlie different forms of memory, and, within a particular memory domain, the involvement of specific structures may depend upon the type of conditioning whether using context or explicit cues such light or tone. Several clinical reports have implicated the damage to the medial temporal lobe (MTL) with retrograde amnesia. Although much has been done to disclose the neural circuits underlying CF using context, tone or light as conditioned stimuli (CS) the involvemet of the MTL in these forms of conditioning is still unclear. To address this issue we assessed the Fos distribution in the MTL of rats following exposure to a context, a tone or a light previously paired with footshocks. Twenty-four hours later the conditioning sessions they were placed to the same chamber or to a distinct context and presented with tone or light only without any footshocks. Significant group differences in regional Fos expression were determined by analysis in regions of the medial temporal lobe (ectorhinal, perirhinal and entorhinal cortices) and the ventral hippocampus. The behavioral results showed comparable freezing in the three types of CF but the pattern of Fos distribution was distinct in rats exposed to specific cues or context previously paired with footshocks. Despite comparable acquisition of the conditioned fear response, the most remarkable finding was a selective distribution of Fos in the entorhinal, perirhinal and ectorhinal cortices of the MTL for context-CS groups. Remarkably, these animals did not show significant Fos expression in the ventral hippocampus. It is suggested that context and explicit stimuli endowed with aversive properties through conditioning cause distinct Fos brain mapping in the corticohippocampal circuitry. These results indicate that tasks requiring the association between context and an aversive stimulus depend on subregions of the MTL. Such findings suggested that cortical regions of the MTL appears to be critical for storing context but not explicit cue footshock associations.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The memory may be studied according with memory's phases, which is acquisition, consolidation and recall. Memories once consolidated, are no more susceptible to interventions, but when reactivated, some of these memories again become labile and vulnerable, and to persist need to have a new stabilization process called reconsolidation. Previous studies described that endogenous polyamines, spermine and spermidine, which bind and modulate the activity of NMDA receptors are involved in memory acquisition and consolidation. However there are no studies showing the effect of these drugs on memory reconsolidation. Accordingly, the aim of this study was investigate the effect of polyamines on fear memory reconsolidation in rats. Male Wistar rats were trained in a fear conditioning apparatus using a 0.4 mA footshock as unconditioned stimulus. Twenty four hours after training, animals were re-exposed to the apparatus in the absence of shock (reactivation session). Immediately after the reactivation session, SPD (1 30 mg/kg, i.p.), the antagonist of the polyamine binding site at the NMDA receptor, arcaine (0.1 10 mg/kg, i.p.) or spermidine plus arcaine were injected, and the animals were tested in the same apparatus 24 h later. Freezing scores at testing were considered a measure of memory. While SPD (3 and 10 mg/kg) improved, arcaine (1 and 10 mg/kg) impaired memory reconsolidation. These drugs had no effect on memory if they were administered in the absence of reactivation, or 6 h after reactivation session. Arcaine (0.1 mg/kg, i.p.) prevented SPD (3 mg/kg)-induced improvement of memory reconsolidation. Accordingly, SPD (1 mg/kg) prevented arcaine (10 mg/kg)-induced impairment of memory reconsolidation. The amnesic effect of arcaine was not reversed by arcaine administration prior to test, ruling out state dependence in this effect. These results suggest that systemic administration of polyamine binding site ligands modulate memory reconsolidation, however further studies are required to elucidate the mechanism by which polyamines modulate memory reconsolidation. / A memória pode ser estudada de acordo com as suas fases, que são a aquisição, a consolidação e a evocação. As memórias, uma vez consolidadas, não podem mais ser modificadas, porém quando reativadas, ou seja, quando recuperadas, muitas destas voltam a se tornar instáveis e vulneráveis e para que persistam precisam passar por um novo processo de estabilização, chamado reconsolidação. Têm sido descrito que as poliaminas endógenas, espermidina e espermina, que se ligam e modulam a atividade do receptor NMDA, estão envolvidas na aquisição e na consolidação da memória. Contudo, não há trabalhos mostrando o efeito destas substâncias na reconsolidação da memória. Desta forma, o objetivo deste estudo foi verificar o efeito das poliaminas na reconsolidação da memória de medo em ratos. Para isso, ratos machos adultos foram treinados na tarefa de medo condicionado contextual, onde receberam três choque de 0,4 mA, com intervalo de 40 seg entre cada choque e, 24 horas após, os animais foram recolocados no aparelho do treino por um período de 3 min, na ausência de choque, para reativar a memória. Após a reativação foi administrado, pela via intraperitoneal, salina, espermidina (1-30 mg/kg), arcaína (0,1-10 mg/kg) ou espermidina mais arcaína e vinte e quatro horas após, os animais foram testados, onde foi avaliado a imobilidade destes durante 6 min. Foram realizados experimentos controles para avaliar a especificidade das drogas no processo de reconsolidação. Além disso, foi avaliado se o possível efeito da arcaína na reconsolidação poderia ser explicado por dependência de estado. Assim, enquanto a espermidina (3 e 10 mg/kg) melhorou, a arcaína (1 e 10 mg/kg) piorou a reconsolidação da memória. Estas drogas não tiveram efeito sobre a memória quando foram administradas na ausência da reativação ou 6 horas após. A arcaína (0,1 mg/kg) preveniu a melhora da reconsolidação da memória induzida pela espermidina (3 mg/kg) e por sua vez, a espermidina (1 mg/kg) preveniu o prejuízo da reconsolidação da memória induzido pela arcaína (10 mg/kg). O efeito amnésico da arcaína não foi revertido pela administração da mesma dose de arcaína antes do teste, descartando a hipótese de dependência de estado para o efeito da arcaína na reconsolidação. Estes resultados sugerem que a administração sistêmica dos ligantes do sítio de ligação das poliaminas do receptor NMDA modulam a reconsolidação da memória, todavia são necessários mais estudos a fim de elucidar o mecanismo pelo qual as poliaminas modulam a reconsolidação da memória.

Succinate is a dicarboxylic acid that accumulates due to succinate dehydrogenase inhibition. This dicarboxylic acid has a biphasic effect on neural activity in vitro that seems to be mediated by N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors. The NMDA receptor is distributed throughout the central nervous system and mediates synaptic plasticity-related events, such as learning and memory. Although it has been described that succinate modulates NMDA conductance, it is not known if this organic acid modulates learning and me mory. Therefore, in the present study we investigated whether the immediate post-training systemic or intrahippocampal administration of succinate affects the memory of fear conditioning in rats. In addition, we investigated whether the NMDA and β-adrenergic receptors are involved in the facilitatory effect of succinate on memory. Systemic (0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 and 0,5 mg/kg i.p) or bilateral intra-hippocampal (0.21 pmol i.h.) immediate post-training administration of succinate biphasically facilitated contextual fear conditioning and had no effect on conditioning to tone. Systemic or intra-hippocampal administrations of MK-801 (0,001 mg/kg i.p. or 0,21 pmol i.h. respectively), a noncompetitive NMDA receptor antagonist, at a dose that had no effect per se, reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The systemic administration of propranolol (10 mg/kg i.p.), a β-adrenergic antagonist, at a dose that had no effect per se, also reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The administration of succinate (0,005 mg/kg i.p.) immediately after training and 15 minutes before the test did not affect the performance of the animals on fear conditioning. These results suggest that the facilitatory effect of succinate on the memory of fear conditioning involves NMDA and β-adrenergic receptors. The results also indicate that the facilitatory effect of succinate on memory is not related to state-dependence / O sucinato é um intermediário do ciclo de Kreks e também da cadeia respiratória, mas que também parece ter funções não relacionadas ao metabolismo energético. De fato, este ácido dicarboxílico tem efeito bifásico sobre a atividade neural in vitro, que parece ser mediado pelo receptor glutamatérgico N-metil-D-aspartato (NMDA). O receptor NMDA está presente em todo o sistema nervo central (SNC) e os processos mediados por este receptor incluem plasticidade sináptica e formação de circuitos neurais. Embora tenha sido descrito que o sucinato modula a atividade neural in vitro, não se sabe se este ácido orgânico modula processos fisiológicos ligados ao receptor NMDA, como o aprendizado e memória. Consequentemente, neste estudo foi investigado o efeito da administração sistêmica e intrahipocampal de sucinato, MK-801 e propranolol sobre a consolidação da memória em ratos, utilizando a tarefa de medo condicionado clássico. Posteriormente se investigou se os efeitos do sucinato sobre a memória envolvem dependência de estado. O teste do medo condicionado consistiu na apresentação de estímulos pareados, condicionado (tom 2000 Hz 90 dB/10 s) e incondicionado (choque 0.6 mA/1 s). O estado de imobilidade do animal foi utilizado como um indicativo de memória nas sessões de avaliação de memória ao contexto e ao tom. A administração sistêmica de sucinato nas doses de 0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 e 0,5 mg/kg i.p. imediatamente após o treino melhorou a memória. Contudo, a dose de 5 mg/kg de sucinato não alterou a memória dos animais, caracterizando um efeito bifásico sobre a memória. Essa melhora da memória induzida por sucinato (0,005 mg/kg i.p.) foi revertido pela administração pós-treino de um antagonista do receptor NMDA, MK-801 (0,001 mg/kg i.p.) e pela administração imediatamente após o treino de um bloqueador adrenérgico, propranolol (10 mg/kg i.p.). A administração de sucinato (0,005 mg/kg i.p.) imediatamente após o treino e 15 minutos antes do teste não afetou a performance dos animais, não caracterizando dependência de estado. Nos experimentos que visaram identificar se a administração central de sucinato alterava a memória, os animais foram canulados bilateralmente no hipocampo e após a recuperação cirúrgica, recebiam injeções bilaterais imediatamente após o treino, de sucinato (0,21 pmol i.h.) que melhorou a memória. A administração imediatamente após o treino de MK- 801 (0,22 nmol i.h.) foi capaz de reverter esse efeito facilitador do sucinato sobre a memória. Estes resultados sugerem que o efeito facilitador da memória induzida pela administração de sucinato é mediado pelo receptor NMDA e envolve de alguma maneira o sistema adrenérgico

Background: Although several neurophysiological models have been proposed for panic disorder with agoraphobia (PD/AG), there is limited evidence from functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies on key neural networks in PD/AG. Fear conditioning has been proposed to represent a central pathway for the development and maintenance of this disorder; however, its neural substrates remain elusive. The present study aimed to investigate the neural correlates of fear conditioning in PD/AG patients. Method: The blood oxygen level-dependent (BOLD) response was measured using fMRI during a fear conditioning task. Indicators of differential conditioning, simple conditioning and safety signal processing were investigated in 60 PD/AG patients and 60 matched healthy controls. Results: Differential conditioning was associated with enhanced activation of the bilateral dorsal inferior frontal gyrus (IFG) whereas simple conditioning and safety signal processing were related to increased midbrain activation in PD/AG patients versus controls. Anxiety sensitivity was associated positively with the magnitude of midbrain activation. Conclusions: The results suggest changes in top-down and bottom-up processes during fear conditioning in PD/AG that can be interpreted within a neural framework of defensive reactions mediating threat through distal (forebrain) versus proximal (midbrain) brain structures. Evidence is accumulating that this network plays a key role in the aetiopathogenesis of panic disorder.

Le cortex préfrontal médian (mPFC) est nécessaire pour la formation desreprésentations contextuelles et l’expression de la mémoire suite au conditionnementde peur. Des études récentes ont montré des changements dépendants del’apprentissage dans l’excitabilité intrinsèque des neurones du mPFC. Il n’estcependant pas établit, si ces changements se font à l’échelle régionale ou s’ils sontspécifiques du type neuronal. La connectivité spécifique et les propriétés intrinsèquesde différents types neuronaux pourraient entrainer certaines populations neuronales àêtre préférentiellement impliquées dans le traitement de l’information au cours d’unetâche d’apprentissage. Dans ce projet, nous avons étudié cette hypothèse par l’étudede la plasticité de l’excitabilité intrinsèque dans la partie prélimbique (PL) du mPFCdans deux groupes neuronaux bien définis : ceux projetant vers l’amygdaleipsilatérale et ceux projetant vers le mPFC controlatéral. Nous avons utilisé à la fois leconditionnement à la peur contextuelle, un traçage rétrograde, et des enregistrementsélectrophysiologiques en cellule entière des neurones pyramidaux marqués chez lessouris mâles C57bl/6J adultes âgées de 2 à 3 mois. Nous montrons que l’excitabilitédes neurones projetant vers l’amygdale présentent des changements dépendants del’apprentissage, suite au conditionnement de peur contextuelle. En revanche,l’excitabilité des neurones projetant vers le mPFC controlatéral ne présente pas dedifférence entre les animaux entrainés et témoins. Ensemble, ces résultats indiquentque les changements induits par l’apprentissage dans l’excitabilité intrinsèque ne sontpas généralisés à tous les neurones du PL mais sont par contre définis par les ciblesdes neurones qui projettent sur de longues distances. / The medial prefrontal cortex (mPFC) is necessary for the formation of contextualrepresentations and memory expression following fear conditioning. Recent studieshave shown learning-dependent changes in the intrinsic excitability of mPFC neurons.It is not clear, however, whether these changes are region-wide or neuron-typespecific. The specific connectivity and intrinsic properties of different neuronal typescould cause certain neuronal populations to be preferentially involved in informationprocessing in a learning paradigm. In this project, we investigated this hypothesis bystudying the plasticity of intrinsic excitability in the prelimbic (PL) part of the mPFCin two defined neuronal groups: those projecting to the ipsilateral amygdala and thoseprojecting to the contralateral mPFC. We used contextual fear conditioning togetherwith retrograde tracing and whole-cell electrophysiological recordings of labelledpyramidal neurons in adult 2-3 month old male C56BL/6J mice. We show thatneurons projecting to the amygdala display learning-dependent changes in neuronalexcitability following contextual fear conditioning. In contrast, the excitability ofneurons projecting to the contralateral mPFC does not differ between trained andcontrol animals. Together, these results indicate that learning-induced changes inintrinsic excitability are not generalised across all PL neurons but instead are definedby the neurons’ long-range projection targets.

<p>Persistent and maladaptive fear in the absence of a threat can be disruptive because it decreases an organism’s opportunity to seek life-sustaining substances. Learned safety signaling can suppress fear and encourage reward-seeking behavior, thus freeing the organism from fear induced immobilization. The infralimbic (IL) region of the prefrontal cortex is important for recalling fear extinction memories and for suppressing fear via learned safety signals. Neurons in the IL show an excitatory response to an extinguished fear cue. We thus hypothesized that neurons in the IL would encode safety by showing an excitatory response during active fear suppression to a learned safety signal. </p> <p>To assess global changes in IL activity, we monitored IL multi-unit activity to different cues while training animals in a fear-reward-safety discrimination task (Sangha, Chadick, & Janak, 2013). During the discrimination task, male rats learned that the reward cue predicted liquid sucrose, the fear cue predicted footshock and the joint presentation of both the fear and safety cues resulted in no footshock. We also counterbalanced the modality of fear and safety cues (auditory vs visual) with two separate groups of animals to control for potential sensory modality effects. Male rats showed high levels of freezing to the fear cue, and significantly reduced levels of freezing to the combined fear+safety cue. Male rats also showed high levels of port activity to the reward cue. There was no significant difference in the learning rate between the two counterbalanced conditions. </p> <p>Our multi-unit-data showed an increase in IL neuronal firing to the fear+safety cue across training sessions. This effect was consistent between the two counterbalanced conditions. We also examined single-unit activity from all animals that received light as the safety cue (n=8). This allowed us to examine the population response profile with a subset of the total animals. Although not statistically significant, our preliminary single-unit data demonstrated a decrease in the percentage of neurons that showed an inhibitory response to the fear+safety cue, but no change in the percentage of neurons that showed an excitatory response to the fear+safety cue. There was also no change in the magnitude of averaged firing rate in fear+safety excitatory or inhibitory neurons across training. Taken together, the decreased inhibition of single-unit activity in the IL may drive the increased excitation in multi-unit activity in the IL during behavioral fear suppression to a safety signal. </p>