Basi neurali del potenziamento del consolidamento della memoria indotto dallo stress durante il sonno

Memory and emotions are intrinsically linked: memories associated with strong emotions such as fear or pleasure are better and more vividly remembered. Consecutively after a stressful event, stress hormones are released via the activation of the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis. A significant gap remains in our understanding of how stress hormones like corticosterone interact with neuronal mechanisms in the hippocampus and amygdala during sleep to affect the retention of fearbased memories. This master's thesis was an integral component of an over-arching Ph.D. research project at the lab, aimed at understanding the neuronal basis of fear memory consolidation in rodents. The objective of the present thesis was two-fold: first, establishing a modified behavioural contextual fear conditioning experiment to investigate whether corticosterone enhances fear response during context recall compared to controls (saline and non-injection). Second, conducting parallel electrophysiological recordings to explore the isolated effect of corticosterone on the hippocampal network, limiting the analysis to ripple rate properties. Our behavioural results indicate that corticosterone administration enhanced fear response when the rats were placed in the original context in which the fear experience took place (context recall) (Wilcoxon p = 0.052). The corticosterone group displayed a higher and sustained freezing compared to controls (saline + no-injection). With regard to the electrophysiological recordings, corticosterone did not seem to alter the hippocampal ripple rates compared to control. However due to the limited sample size, additional research is required to confirm the effect of corticosterone on the hippocampal 4 network. Overall, the behavioural paradigm can be further employed using electrophysiological analysis to explore the physiological mechanisms underpinning vivid retention of aversive memories which holds potential clinical implications for stress related disorders. Keywords: Memory consolidation, Corticosterone, Fear memories, Contextual Fear Conditioning, Electrophysiological recordings, Hippocampus, Amygdala, Sleep.

Memoria ed emozioni sono intrinsecamente legate: i ricordi associati a emozioni forti come la paura o il piacere vengono ricordati meglio e in modo più vivido. Consecutivamente, dopo un evento stressante, gli ormoni dello stress vengono rilasciati attraverso l'attivazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA). Rimane una lacuna significativa nella nostra comprensione di come gli ormoni dello stress come il corticosterone interagiscono con i meccanismi neuronali nell’ippocampo e nell’amigdala durante il sonno per influenzare la conservazione dei ricordi basati sulla paura. La tesi di master era parte integrante di un dottorato di ricerca globale. progetto di ricerca in laboratorio, volto a comprendere le basi neuronali del consolidamento della memoria della paura nei roditori. L'obiettivo della presente tesi era duplice: in primo luogo, stabilire un esperimento comportamentale modificato di condizionamento della paura contestuale per indagare se il corticosterone migliora la risposta alla paura durante il richiamo del contesto rispetto ai controlli (soluzione salina e non iniettiva). In secondo luogo, condurre registrazioni elettrofisiologiche parallele per esplorare l'effetto isolato del corticosterone sulla rete dell'ippocampo, limitando l'analisi alle proprietà della velocità di ondulazione. I nostri risultati comportamentali indicano che la somministrazione di corticosterone ha migliorato la risposta alla paura quando i ratti sono stati collocati nel contesto originale in cui ha avuto luogo l'esperienza di paura (richiamo del contesto) (Wilcoxon p = 0,052). Il gruppo trattato con corticosterone ha mostrato un congelamento più elevato e prolungato rispetto ai controlli (soluzione salina + nessuna iniezione). Per quanto riguarda le registrazioni elettrofisiologiche, il corticosterone non sembrava alterare i tassi di ondulazione dell'ippocampo rispetto al controllo. Tuttavia, a causa della dimensione limitata del campione, sono necessarie ulteriori ricerche per confermare l’effetto del corticosterone sulla rete dell’ippocampo. Nel complesso, il paradigma comportamentale può essere ulteriormente impiegato utilizzando l’analisi elettrofisiologica per esplorare i meccanismi fisiologici alla base della vivida ritenzione di ricordi avversivi che hanno potenziali implicazioni cliniche per i disturbi legati allo stress. Parole chiave: Consolidamento della memoria, Corticosterone, Ricordi di paura, Condizionamento contestuale alla paura, Registrazioni elettrofisiologiche, Ippocampo, Amigdala, Sonno.