Considerable evidence indicates that glucocorticoid hormones enhance the consolidation of long-term memories for emotionally arousing experiences but not that for less arousing or neutral information. However, previous studies have not determined the basis of such arousal-induced selectivity. Here we report the finding that endogenous noradrenergic activation of the basolateral complex of the amygdala (BLA) induced by emotional arousal is essential in enabling glucocorticoid memory enhancement. Corticosterone administered immediately after object recognition training enhanced 24-h memory of naïve male rats but not that of rats previously habituated to the training context in order to reduce novelty-induced emotional arousal. The β-adrenoceptor antagonist propranolol administered either systemically or into the BLA blocked the corticosterone-induced memory enhancement. Further, in habituated rats, corticosterone activated BLA neurons, as assessed by phosphorylated cAMP response element binding (pCREB) immunoreactivity levels, and enhanced memory only when norepinephrine release was stimulated by administration of the α 2 -adrenoceptor antagonist yohimbine. These findings strongly suggest that synergistic actions of glucocorticoids and emotional arousal-induced noradrenergic activation of the BLA constitute a neural mechanism by which glucocorticoids may selectively enhance memory consolidation for emotionally arousing experiences.

A bstract Objective Phenylketonuria (PKU) is caused by a deficiency of the hepatic enzyme phenylalanine hydroxylase, which primarily converts phenylalanine into tyrosine. Despite a phenylalanine-deprived diet, many adult PKU patients display deficits in executive functions. These are hypothesised to be caused by high cerebral phenylalanine and a shortage of monoaminergic neurotransmitters. Method To better understand the relationship between plasma and brain amino acid levels and monoaminergic neurotransmitter biochemistry, we constructed a computational model. The model comprises the transport of large neutral amino acids (LNAA) across the blood-brain barrier as well as cerebral amino acid and monoaminergic neurotransmitter metabolism and was validated by direct measurements of brain amino acid concentrations in PKU mice on various diets. Results The model predicts that brain amino acids are positively controlled by the concentrations of the corresponding amino acids in the blood, and to a lesser extent negatively by other amino acids competing for the transport systems. The model suggests that brain levels of monoaminergic neurotransmitters are controlled more by phenylalanine, probably through non-competitive inhibition of the hydroxylases rather than by their precursor amino acids. Therefore, the model predicts that the decrease of neurotransmitters in PKU cannot be fully rescued by the addition of tyrosine and tryptophan alone, but also benefits from a reduction of the phenylalanine level. Thereby, the model substantiates the experimental data of the synergistic effect of both brain phenylalanine reduction and increased precursor amino acid availability to improve brain neurotransmitters in PKU mice. Conclusion We present the first complete model of the LNAA transport through the blood-brain barrier and subsequent brain neurotransmitter metabolism in PKU. The model leads to a better understanding of the pathophysiological mechanisms and the influence of individual amino acids in the diet on the underlying brain dysfunction in PKU. Moreover, it identifies gaps in our current knowledge about the LNAA transport across the blood-brain barrier. Furthermore, the model can be readily applied in studies of other neurological disorders in which the relation between diet, gene activities, brain amino acids, and neurotransmitters is important.

Abstract Peripheral surgery may evoke neuroinflammation, associated with neuronal damage and consequently mental health problems. However, anti-inflammatory treatment showed limited therapeutic efficacy. Preservation of neuron integrity during neuroinflammation, by targeting their protective collagen sheet, may provide an alternative strategy. Whole-body vibration (WBV) and exercise combine anti-inflammatory and collagen-increasing effects in the periphery. The present study aimed to explore the therapeutic efficacy of postoperative WBV and exercise on hippocampal neuroinflammation and collagen expression. Three months old male Wistar rats underwent abdominal surgery. Starting from one day after surgery, rats were submitted to WBV (10 min, once or twice daily, 30 Hz), running exercise (30 min, daily), or pseudo WBV/exercise, for two weeks. Rats were sacrificed and brain tissue was collected and processed for (immuno)histochemistry. Hippocampal microglia activity, total collagen content, and expression of fibrous and non-fibrous collagen subtypes were analysed. Surgery was associated with increased microglia activity in the CA1 area, which was only partly reversed by the interventions. Surgery specifically reduced total collagen expression in the CA1 area, which was restored by both WBV and exercise. Collagen I was absent in the hippocampal granular layers. The surgery-induced decrease in collagen III expression in the CA1 area was not affected by either WBV or exercise. However, surgery increased collagen III in the CA2 (ns), CA3 and DG. Exercise, and to a lower extent WBV, seemed to (partly) reverse this effect. Collagen IV expression was not altered by surgery, but increased by WBV. No significant effects were observed on collagen VI expression. WBV as well as exercise restored the surgery-induced declined collagen expression, while partly reversing microglia activation in the CA1 area. Moreover, effects on collagen appeared to be subtype- and region-specific, with overall similar effects of WBV and exercise. Nevertheless, the neuroprotective potential of postoperatively altered brain collagen needs further investigation.