Investigation of object memory in the Retosplenial Cortex using Calcium Imaging

Abstract

Episodisk hukommelse omfatter vår evne til å huske personlig erfaring (Paller, 2009; Stark, 2010), og karakteriseres ofte hos dyr som 'hva', 'hvor' og 'når' av hukommelsen (Hoffman & Washburn, 2012). Objektgjenkjenning har blitt brukt som en proxy for å studere "hva"-komponenten i episodisk minne (Chao et al., 2020). Ny litteratur har avslørt et potensielt bidrag fra retrosplenial cortex (RSC) i objekthukommelse (de Landeta et al., 2020; Haijima & Ichitani, 2012; Hindley et al., 2014a), selv om det fysiologiske grunnlaget bak objekthukommelse forblir til stor grad uvisst.

Hensikten med oppgaven var å undersøke rollen til RSC under en fraværende objektgjenkjenningsoppgave, mens vi tar opptak av nevral aktivitet gjennom in vivo Ca2+ avbildning i fritt bevegende mus. Selv om vi ikke var i stand til å oppdage atferdsendringer i objektdiskriminering, oppdaget vi objektresponderende celler i RSC. Basert på nevral aktivitet på tvers av eksperimentelle økter var vi i stand til å klassifisere objektceller i forskjellige funksjonelle celletyper. Statistiske analyser av mixed modeller avslørte Ca2+ amplitudeforskjeller mellom celletypene og øktene, og avslørte forskjeller i nevral aktivitet mellom celletypene avhengig av eksperimentell økt. Selv om analyse av spatial korrelasjoner fortsatt ikke er entydig med hensyn til populasjonskoding av objekter, kan populasjonsamplitudekart fungere som en foreløpig indikasjon på objektrepresentasjon på nivå med nevrale populasjoner.

Episodic memory encompasses our ability to remember personal experience (Paller, 2009; Stark, 2010), and is often characterized in animals as the ‘what’, ‘where’, and ‘when’ of memory (Hoffman & Washburn, 2012). Object recognition has been used as a proxy to study the ‘what’ component of episodic memory (Chao et al., 2020). Recent literature has revealed a potential contribution of the retrosplenial cortex (RSC) in object memory processes (de Landeta et al., 2020; Haijima & Ichitani, 2012; Hindley et al., 2014a), though its physiological underpinnings remain largely unexplored.

The purpose of the thesis was to investigate the role of the RSC during an absent object recognition task, while recording neural activity using in vivo Ca2+ imaging in freely behaving mice. Though we were unable to discover behavioral alterations in object discrimination, we discovered object responding cells in the RSC. Based on neuronal activity across experimental sessions we were able to classify object cells into different functional cell types. Mixed models statistical analyses revealed Ca2+amplitude differences between the cell types, and sessions, revealing session dependent differences in neural activity between the cell types. Though analysis of spatial correlations remains inconclusive regarding population coding of objects, population amplitude maps may act as a preliminary indication of object representation at the level of neural populations.