Mechanism underlying cognitive and synaptic flexibility

认知和突触灵活性的潜在机制

基本信息

  • 批准号:
    10305632
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-12-01 至 2024-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract/Summary    As  a  functionally  important  aspect  of  cognitive  flexibility,  reversal  learning  leads  to  inhibition/suppression  of  the  previously  established  memory.  Effective  reversal  learning  is  fundamental  for  information  updating  and  essential  for  adaptation  to  changing  environmental cues. Regarding its impact on mental health, deficits in cognitive flexibility  and  reversal  learning  are  prevalent  in  psychological  and  mood  disorders,  and  are  considered  as  an  emerging  therapeutic  target.  However,  there  is  limited  understanding  of  mechanisms  underlying  cognitive  flexibility.  Our  recent  experimental  data  revealed  that,  contrary  to  the  previously  recognized  role  of  cAMP  signaling  in  regulating  broad  spectrum  of  learning  and  memory,  type  8  adenylyl  cyclase  (ADCY8)  specifically  regulates  the  activity-­dependent  suppression  of  old  memory  following  reversal  learning.  With  our  recently  developed  Adcy8  conditional  knockout  mice,  we  will  determine  the  effects  of  region-­  and  cell  type-­specific  ADCY8  deficiency  on  synaptic  and  cognitive  flexibility:  reversal/suppression  of  the  previously  established  synaptic  potentiation  (i.e.  depotentiation) and reversal/suppression of the previously established memory. Further,  computational  analysis  with  transcriptome  landscape  predicts  that  the  PI3K  (phosphatidylinositide  3-­kinase)/Akt  (protein  kinase  B)-­GSK3β  (glycogen  synthase  kinase  3β)  signaling  cascade  is  the  molecular  substrate  of  ADCY8.  We  will  determine  whether  restoration  of  the  ADCY8-­PI3K/Akt-­GSK3β  signaling  cascade  causally  corrects  the  defective  synaptic  depotentiation  and  reversal/suppression  of  old  memory.  Finally,  we  will  determine  the  causal  effect  of  synaptic  depotentiation  on  old  memory  suppression  and  its  dependency  on  the  ADCY8-­PI3K/Akt-­GSK3b  signaling  cascade.  Considering  that  there  are  10  different  ADCYs  in  mammalian  system,  the  outcome  of  this  project  will  delineate  a  unique  of  role  of  ADCY8  in  regulating  a  specific  domain  of  cAMP  signaling  that  is  functionally  linked  to  cognitive  and  synaptic  flexibility.  We  also  expect  that  the  mechanisms  learned  from  this  study  may  suggest  targeted  therapeutic  strategies to attenuate reversal learning deficits in certain patient population with altered  cAMP-­PI3K/Akt-­GSK3β signaling.
摘要/总结   作为认知灵活性的一个功能上重要的方面,逆向学习会导致 抑制/抑制先前建立的记忆。 是信息更新的基础,也是适应变化的关键 关于其对心理健康的影响、认知灵活性缺陷。 逆向学习在心理和情绪障碍中普遍存在,并且 被认为是一个新兴的治疗靶点,但人们的了解还有限。 我们最近的实验数据揭示了认知灵活性的机制。 与之前认识到的 cAMP 信号在广泛调节中的作用相反 学习和记忆谱,特别是 8 型腺苷酸环化酶 (ADCY8) 调节逆转学习后旧记忆的活动依赖性抑制。 利用我们最近开发的 Adcy8 条件敲除小鼠,我们将确定 区域和细胞类型特异性 ADCY8 缺陷对突触和认知的影响 灵活性:逆转/抑制先前建立的突触增强(即 去势)和先前建立的记忆的逆转/抑制。 转录组景观的计算分析预测 PI3K (磷脂酰肌醇 3-激酶)/Akt(蛋白激酶 B)-GSK3β(糖原合酶) 激酶 3β) 信号级联是 ADCY8 的分子底物。 ADCY8-PI3K/Akt-GSK3β信号级联的恢复是否可以因果纠正 有缺陷的突触去潜能和旧记忆的逆转/抑制。 我们将确定突触去潜能对旧记忆的因果影响 抑制及其对 ADCY8-PI3K/Akt-GSK3b 信号级联的依赖性。 考虑到哺乳动物系统中有 10 种不同的 ADCY,结果 该项目将描绘 ADCY8 在调节特定领域的独特作用 我们还发现 cAMP 信号在功能上与认知和突触灵活性相关。 预计从这项研究中学到的机制可能会建议靶向治疗 减少某些患有改变的患者群体的逆转学习缺陷的策略 cAMP-PI3K/Akt-GSK3β 信号传导。

项目成果

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