Declarative memory encompasses representations of specific events as well as knowledge extracted by accumulation over multiple episodes. To investigate how these different sorts of memories are created, we developed a new behavioral task in rodents. The task consists of three distinct conditions (stable, overlapping, random). Rodents are exposed to multiple sample trials, in which they explore objects in specific spatial arrangements. In the stable condition, the locations are constant during all sample trials; in the test trial, one objects location is changed. In the random condition, object locations are presented in the sample phase without a specific spatial pattern. In the overlapping condition, one location is shared (overlapping) between all trials while the other location changes during sample trials. We show that in the overlapping condition, instead of only remembering the last sample trial, rodents form a cumulative memory of the sample trials. Here we could show that both mice and rats can accumulate information across multiple trials and express a long-term abstracted memory.

Abstract Kleefstra syndrome is a disorder caused by a mutation in the EHMT1 gene characterized in humans by general developmental delay, mild to severe intellectual disability and autism. Here, we characterized semantic- and episodic-like memory in the Ehmt1 +/- mouse model using the Object Space Task. We combined conventional behavioral analysis with automated analysis by deep-learning networks, a session-based computational learning model and a trial-based classifier. Ehmt1 +/- mice showed more anxiety-like features and generally explored objects less, but the difference decreased over time. Interestingly, when analyzing memory-specific exploration, Ehmt1 +/- show increased expression of semantic-like memory, but a deficit in episodic-like memory. A similar dissociation of semantic and episodic memory performance has been previously reported in humans with autism. Using our automatic classifier to differentiate between genotypes, we found that semantic-like memory features are better suited for classification than general exploration differences. Thus, detailed behavioral classification with the Object Space Task produced a more detailed behavioral phenotype of the Ehmt1 +/- mouse model. One Sentence Summary Ehmt1 +/- mice show decreased exploration and episodic-like memory but increased semantic-like memory In the Object Space Task. (143 of 150)

Abstract Kleefstra syndrome in humans is characterized by general delay in development, intellectual disability and autistic features. The mouse model of this disease ( Ehmt1 +/- ) expresses anxiety, autistic-like traits, and aberrant social interactions with non-cagemates. To investigate how Ehmt1 +/- mice behave with unfamiliar conspecifics, we allowed adult, male animals to freely interact for 10 minutes in a neutral, novel environment within a host-visitor setting. In 17 out of 74 trials there were defensive and offensive behaviors. Our key finding was that Ehmt1 +/- mice displayed defensive postures, attacking and biting; in contrast, wild-type (WT) interacting with other WT did not enact such behaviors. Further, if there was a fight between an Ehmt1 +/- and a WT mouse, it was always the Ehmt1 +/- who initiated these behaviors.

Summary Our brain is continuously challenged by daily experiences. Thus, how to avoid systematic erasing of previously encoded memories? While it has been proposed that a dual-learning system with “slow” learning in the cortex and “fast” learning in the hippocampus could protect previous knowledge from interference, this has never been observed in the living organism. Here, we report that increasing plasticity via the viral-induced overexpression of RGS14414 in the prelimbic cortex leads to better one-trial memory, but that this comes at the price of increased interference in semantic-like memory. Indeed, electrophysiological recordings showed that this manipulation also resulted in shorter NonREM-sleep bouts, smaller delta-waves and decreased neuronal firing rates. In contrast, hippocampal-cortical interactions in form of theta coherence during wake and REM-sleep as well as oscillatory coupling during NonREM-sleep were enhanced. Thus, we provide the first experimental evidence for the long-standing and unproven fundamental idea that high thresholds for plasticity in the cortex protects preexisting memories and modulating these thresholds affects both memory encoding and consolidation mechanisms.

New information is rarely learned in isolation, instead most of what we experience can be incorporated into or uses previous knowledge networks in some form. However, most rodent laboratory tasks assume the animal to be naïve with no previous experience influencing the results. Previous knowledge in form of a schema can facilitate knowledge acquisition and accelerate systems consolidation: memories become more rapidly hippocampal independent and instead rely more on the prefrontal cortex. Here, we developed a new spatial navigation task where food locations are learned in a large, gangway maze – the HexMaze. Analysing performance across sessions as well as on specific trials, we can show simple memory effects as well as multiple effects of previous knowledge accelerating both online learning and performance increases over offline periods. Importantly, we are the first to show that schema build-up is dependent on how much time passes, not how often the animal is trained.

Abstract Cannabidiol (CBD) is on the rise as over-the-counter medication to treat sleep disturbances, anxiety, pain and epilepsy due to its action on the excitatory/inhibitory balance in the brain. However, it remains unclear if CBD also leads to adverse effects via changes of sleep macro- and microarchitecture. To investigate the effect of CBD on sleep and sleep-related memory consolidation, we performed two experiments using the Object Space Task testing both simple and cumulative memory in rats. We show that oral CBD administration extended the sleep period but changed the properties of NonREM sleep oscillations (delta, spindle, ripples). Specifically, CBD also led to less long (>100ms) ripples and consequently worse cumulative memory consolidation. In contrast, simple memories were not affected. In sum, we can confirm the beneficial effect of CBD on sleep, however, this comes with changes in NonREM oscillations that negatively impact memory consolidation.