Summary
Trace eyeblink klassisk konditionering (ECC) blev brugt til at vurdere hippocampus-afhængige associative læring i voksne rotter, der blev indgivet en høj koncentration (11,9% v/v) af alkohol i den tidlige neonatal hjerne udvikling. I almindelighed, er ECC procedurer lyd diagnostiske redskaber til påvisning af dysfunktion i hjernen på tværs af mange psykologiske og biomedicinsk indstillinger.
Abstract
Neonatal rotter blev administreret en forholdsvis høj koncentration af ethanol (11,9% v/v) under postnatal dage 4-9, når de fostrets hjerne gennemgår hurtig organisatorisk forandring og ligner accelereret hjernen ændringer, der opstår under tredje trimester hos mennesker. Denne model af føtale alkohol spektrum forstyrrelser (FASDs) producerer svær hjerneskade, efterligne beløb og mønster af binge-drinking der opstår i nogle alkoholholdige gravide. Vi beskriver brugen af trace eyeblink klassisk konditionering (ECC), en højere orden variant af associative læring, at vurdere langsigtede hippocampus dysfunktion, der typisk ses i alkohol-udsatte voksne afkom. På 90 dage i alder, gnavere var kirurgisk rede med optagelse og stimulerende elektroder, som målte Elektromyografi (EMG) blinker aktivitet fra venstre øjenlåg muskel og leveret mild chok posteriort for venstre øje, hhv. Efter en 5 dages tilbagebetalingsperioden gennemgik de 6 sessioner af trace ECC at bestemme associative læring forskelle mellem alkohol-eksponerede og kontrol rotter. Trace ECC er en af mange mulige ECC procedurer, der kan nemt ændres ved hjælp af det samme udstyr og software, således at forskellige neurale systemer kan vurderes. ECC procedurer i almindelighed, kan bruges som diagnostiske redskaber til påvisning af neurale patologi i forskellige hjernen systemer og forskellige betingelser, der fornærmer hjernen.
Representative Results
Eyeblink software er i stand til at yde et stort og omfattende sæt af data til mange typer af målinger. For kortheds skyld, vi rapport i denne undersøgelse, repræsentative resultater af læring og ydeevne foranstaltninger, der omfatter adaptive CR procentdel, adaptive CR amplitude, UR procentdel og UR amplitude. Den adaptive CR periode blev valgt som det repræsenterer erhvervelse af rettidige eyeblink svar over gentagne uddannelse, på grund af forøget synaptisk plasticitet i hippocampus under trace ECC50,51,52. UR foranstaltninger blev valgt at belyse om neonatal alkohol-induceret læring underskud i spore ECC var på grund af forstyrrelser i associative læring eller forstyrrelser i at reagere på chok os - hvilket kan indikere motiverende eller motor forskelle i stedet for læring forskelle blandt behandlingsgrupper. Data for hver foranstaltning blev analyseret ved hjælp af 2 (Sex) x 3 (Neonatal gruppe) x 6 (Session) blandet ANOVAs, med Session som gentages foranstaltninger faktor. Betydelig vigtigste virkninger for neonatal behandling blev analyseret ved hjælp af Tukey's post hoc test og betydningsfulde vekselvirkninger blev analyseret ved hjælp af simple virkninger test. Alle statistiske analyser blev gennemført ved hjælp af en alpha minimumsniveau på 0,05 og resultater i grafer er gennemsnit ± SEM.
Begyndende med den adaptive CR procentdel foranstaltning, ANOVA angivet en betydelig hovedeffekten af neonatal gruppe, F(2,21) = 11.69, p < 0,001, men ingen væsentlig hovedeffekten af sex (p = 0,71) eller betydelig interaktion mellem disse faktorer (p = 0,20). Som forventet, adaptive CR procentdel steg i løbet af seks sessioner af uddannelse, F(5, 105) = 81.15, p < 0,001 og forskelle blandt neonatal grupper var afhængige af nogle niveau af session, F(10, 105) = 4.58, p < 0,001. Der var ingen andre betydelige interaktioner, der vedrører session faktoren. Ligeledes for adaptive CR amplitude, der var igen en betydelig hovedeffekten af neonatal gruppe, F(2,21) = 22.32, p < 0,001, men ingen væsentlig hovedeffekten af sex (p = 0,21) eller betydelig interaktion mellem disse faktorer (p = 0,48). CR amplitude også steget betydeligt over seks sessioner af uddannelse, F(5, 105) = 59.27, p < 0,001 og forskelle blandt neonatal grupper var afhængige af nogle niveau af session, F(10, 105) = 4.31, p < 0,001. Samlet set både CR foranstaltninger viste betydelige forskelle blandt de gruppe- og disse midler adskilt betydeligt på forskellige sessioner af uddannelse. For at bekræfte, hvilke grupper afveg betydeligt, Tukey's post hoc test viste, at de alkohol-intuberet (AI) rotter udført betydeligt værre på begge CR foranstaltninger end unintubated-kontrol (UC) og sham-intuberet (SI) rotter (p < 0,01 for CR procentdel; p < 0,001 for CR amplitude), som ikke afviger fra hinanden (p> 0,05). Simpel virkninger test udført på gruppen betydelig neonatale x Session interaktioner for både CR foranstaltninger, bekræftede, at AI rotter blev mere væsentligt svækket i erhverve CRs begynder ved Session 2 og udøver gennem Session 6 i forhold til både UC og SI rotter (alle p< 0,05), som ikke afviger fra hinanden i hele seks sessioner. Den eneste undtagelse var adaptive CR amplitude for SI rotter ikke begynder at afvige væsentligt fra AI rotter indtil Session 3. Disse resultater er vist i figur 5A, 5B.
Der ikke var nogen betydelige forskelle i UR foranstaltninger på grund af køn, neonatal gruppe eller samspillet mellem disse faktorer med session faktor. Disse negative resultater viste, at hver gruppe var i stand til at udlede eyeblink svar til chokket os lige, og at læring underskud observeret i AI rotter ikke blev påvirket af motiverende eller motor forskelle i blinker (figur 6A, 6B).
Figur 5 : Erhvervelse af trace aircondition besvarende (gennemsnit ± SEM). Tidlig alkohol eksponering (gruppe AI) væsentligt berørt erhvervelse af adaptive konditioneret respons (CR) procentdel (A) og amplitude (B). Trace ECC er i sagens natur vanskelige at erhverve, derfor foranstaltningerne, der er relativt lavere for alle grupper - med forsinkelse ECC, procenter kan nå op på 80-85% i gnavere modeller af FASD21,53. Trace ECC procedure er dog mere beskatning på hippocampus, som er modtagelige for alkohol effekter i den tidlige hjerne udvikling. * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001 mellem UC og AI rotter; stikprøver, der er fastsat i parentes. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6 : Erhvervelse af unconditioned svar (mener ± SEM). Eyeblink ydeevne (UR procentdel og UR amplitude) var ikke signifikant forskellig mellem grupper. Manglen på forskelle angiver at chok intensitet anvendes under erhvervelse træning ikke varierende ændrede motivation i AI rotter eller deres evne til at producere defensive blinke svar til chok, i forhold til både kontrolgrupper (UC og SI). Stikprøver, der er fastsat i parentes. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Discussion
Neonatal rotte unger, der modtog ethylalkohol under postnatal dage 4-9 udstillet trace eyeblink condition funktionshæmninger i voksenalderen. Disse resultater støtter tanken om, at Alkohol er en teratogent med varige skadelige virkninger på Hippocampus funktion. Samlede, konditioneret reagerer i proceduren spor var lavere for rotter udsat for alkohol i forhold til rotter i begge kontrolgrupper. Associative læring svækkelser i alkohol-eksponerede rotter blev ikke påvirket af motiverende eller motor forskelle (dvs., ingen forskelle i blinker til chok U.S. intensitet).
Mens spor ECC er et nyttigt diagnostisk redskab for informative udfordring-induceret hippocampus neuropatologiske, skal resultaterne fra denne metode placeres i rette sammenhæng. Først, de centrale proceduremæssige elementer i denne demonstration involveret målrettet levering af alkohol under en kendt vindue af sårbarhed over for udviklingslandene hjernen, fabrikation af elektrode hardware, der giver mulighed for optagelse af Elektromyografi aktivitet og leverer chok, kirurgisk implantation af førnævnte hardware og efterfølgende dyreforsøg ved hjælp af en læring paradigme, der vurderer en kognitiv funktion af interesse. På hvert trin i processen, skal pleje tages ikke medføre unødvendige/utilsigtede skader for de gnavere emner og til at overvåge deres sundhed tegn regelmæssigt. Deres adfærdsmæssige resultater give kognition "vinduet", en psykologisk konstruktion, der er kun præcist beskrevet Hvornår deres helbred ikke bringes i fare af eksperimentelle fejl omfatter alkohol dosering, hardware fejl eller kirurgisk implantation. Således, hvert proceduremæssige element i forskningsprocessen skal gennemføres på en forsvarlig måde for at sikre, at resultaterne fra ECC kan ekstrapoleres til resultater i mennesker. For det andet, ECC paradigme giver indsigt om arten af associative læring, men skal sørges for ikke at udvide resultaterne ved hjælp af denne fremgangsmåde og bredt tilskrive dem til andre kognitive domæner - som arbejdshukommelsen, kort/lang sigt erindringer og bevidsthed - medmindre man har indarbejdet nogle facet af disse domæner i en ECC undersøgelse af eksperimentelle design. For eksempel, denne demonstration undersøgt erhvervelse fase af trace ECC læring, men undersøgte ikke hukommelse opbevaring i rotter, når de afsluttet uddannelsen. Hukommelse er således en selvstændig psykologisk proces, der bør evalueres ud over læring. Ved design, kan man optage en hukommelse opbevaring interval for at vurdere enten kortsigtet eller langsigtet hukommelse evne. For det tredje er anerkendelse, der er parallelle memory systemer54 , kan arbejde samtidig med motiverende, erfaringsbaseret og hormonelle faktorer, som bidrager til adfærd, afgørende for forståelse for, at Associativitet (under ECC) er, men en af mange processer, der afslører, hvad der er "god" eller "dårlig" om læring. Endelig er trace ECC ikke et rent hippocampus-afhængige opgave, som andre områder af hjernen kan mægle nogle komponent af CR. Dermed, forståelse af samspillet mellem forskellige neurale kredsløb og/eller type af stimulus parametre, der er udnyttet i en undersøgelse, skal tages i betragtning, når de foretager konsekvenser baseret på diskrete resultater. Lillehjernen, eksempelvis bidrager også til trace ECC, hvor det påvirker de topografiske karakteristika af CR og CR timing, især når ISI er korte varighed. Trace ECC påvirkes ikke i mennesker med cerebellare skader, der er testet med en lang spore interval (1.000 ms), men påvirkes i dem, der modtager en kortere trace interval (400 ms)34. Derudover forhindre bilaterale læsioner af den dorsale mediale præfrontale cortex (mPFC), der er målrettet de forreste cingulate og mediale agranular regioner i mus, erhvervelse af trace CRs55, mens ødelæggelse af den caudale mPFC i kaniner producerer lignende resultater46. Disse resultater også fremhæve betydningen af overvejer arter forskelle i præfrontal bidrag til cerebellare-hjernen stammer drevet associative læring, såsom trace ECC. Mens udsættelse for neonatal alkohol under PD 4-9 negativt påvirket erhvervelse af 500-ms spor CRs for voksne rotter i denne undersøgelse og andre47,56, er dette ikke den samme sag for neonatal alkohol-eksponerede rotter, der oplever en 300-ms spor interval, selv når udfordret på en relativt høj dosis af alkohol (5 g/kg)57, tyder på, at spore værdiforringelse i alkohol-eksponerede rotter er afhængig af varigheden af trace interval.
I denne undersøgelse, blev hippocampus fremhævet som er livsvigtige for mægle trace ECC, og når udfordret af neonatale alkohol eksponering, udstiller neurale-relaterede skader, som reflekteres af svækkelser i erhvervelse af trace CRs. Det skal dog advaret om, at lillehjernen-hjernen stilk kredsløb, især interpositus kernen, er afgørende for mange facetter af ECC, herunder erhvervelse, udtryk og topografiske egenskaber af CR, afhængigt af typen ECC opgave herunder trace ECC36,40,55,58,59. Faktisk interagerer denne neurale kredsløb med hippocampus for kørsel udtryk for CRs under højere-ordens former af ECC, såsom trace ECC60. Om udsættelse for alkohol i den tidlige hjerne udvikling specielt påvirker hippocampus funktion i trace ECC er ikke helt klart. Mange forskellige hjerneregioner er sårbare over for tidlig alkohol fornærmelse, herunder mPFC, cerebellum og hippocampus18,19,23,47,61,62, og det er meget sandsynligt, at Alkohol forstyrrer driften af disse strukturer i varierende grad og varierende, men funktionelt vigtige forskelle på tværs af mange ECC procedurer. På trods af faldgruberne vedrørende fortolkning af resultaterne fra spor ECC undersøgelser, har vellykket erhvervelse af trace CRs vist sig at mindst stole på en intakt hippocampus, som understøttes af animalske læsion undersøgelser42,44,63,64,65. Denne procedure er således fortsat en meget værdifuld tilgang for at vise sammenhængen mellem udsættelse for udviklingsmæssige alkohol at spore aircondition reagerer fordi den neurale kredsløb underliggende, er meget bedre forstået end andre hippocampus-afhængige opgaver, såsom læring i Morris vand-labyrint, Roman objekt anerkendelse, og kontekstuelle og spore frygter conditioning.
ECC som adfærdsmæssige metode til "analyse" kognition, har udbredt anvendelse inden for udviklingsmæssige neuroteratology. Ja, de seneste resultater fra vores lab støtter tanken om at udvikle hippocampus er meget følsomme over for alkohol effekter, som kan mindskes ved forskellige interventionel strategier18,47. Den vigtigste fordel her er, at med en bedre forståelse af alkohol-induceret trace ECC læring underskud, de kan være intelligent af andre problemer i hippocampus-baserede funktioner uden for associative læring - især dem, der vides at være medieret af den samme hippocampus neurocircuitry.
Anvendelse af trace ECC og dens andre varianter (fx, forsinkelse, tilbageførsel, diskrimination, sammensatte) at belyse de neurobiologiske mekanismer og neurale systemer involveret i associative læring, kan forlænges ud over føtale alkohol forskningsfelt. For eksempel, har dette paradigme fået megen opmærksomhed i menneskelige tilfælde og dyremodeller for psykiatriske lidelser som skizofreni66,67, neurodegenerative sygdomme såsom Alzheimers sygdom68,69, og narkotika misbrug70,71,,72. Dens fordele som en Forskningsmetode til at vurdere neurokognitive funktion og dysfunktion er således tydeligt på tværs af mange psykologiske og biomedicinsk discipliner, herunder neurovidenskab.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af en bevilling til TDT fra den alkohol drikkevarer medicinske Research Foundation (ABMRF).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Neonatal Alcohol Exposure | |||
| 190 Proof Ethyl Alcohol (USP) | Pharmco-AAPER | 225-36000 [ECU Medical Storeroom] | Can be substituted; should be USP; avoid using 200 proof ethyl alcohol |
| Container/Basket for Pups | Any | ||
| Corn Oil | Any | Food grade | |
| Heated Water Therapy Pump w/ Pads | Gaymar | TP-500 | To keep pups warm; can be substituted |
| Hypodermic Needles 22G x 1 in, Sterile | Any | ||
| Hypodermic Needles 30G x 1/2 in, Sterile | Any | ||
| Isopropyl Alcohol 70% | EMD Millipore | PX1840-4 [Fisher Scientific] | Can be substituted; reagent grade www.fishersci.com |
| Long-Evans Rats (Female and Male Breeders) | Charles River Laboratories | N/A [ECU Dept. of Comparative Medicine] | Age and weight need to be specified; pricing varies by these factors www.criver.com |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | For cutting PE tubing brisurgical.com |
| Polyethylene 10 Tubing (0.011 in. I.D.; 0.024 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22-204008 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Polyethylene 50 Tubing (0.023 in. I.D.; 0.038 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22270835 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Regulated water heater or baby milk bottle warmer | Any | Optional; helps with warming up cold milk solutions | |
| Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
| Tuberculin Syringes, Sterile, 10 ml | Any | Can be used to draw out ethyl alcohol or use appropriate size micropipet | |
| Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| EMG Headstage Fabrication and Bipolar Electrode Modification | |||
| Bipolar Electrode, 2 Channel SS Twisted | Plastics One, Inc. | MS303/2-B/SPC ELECT SS 2C TW .008" | Must specify custom length of 20 mm below pedestal www.plastics1.com |
| Centi-Loc Strip Socket Insulator (aka, Micro Strip) | ITT Cannon / ITT Interconnect Solutions | CTA4-IS-60* or CTA4-1S-60* | *Depends on vendor; see www.onlinecomponents.com or www.avnetexpress.avnet.com |
| Dental Pliers, Serrated | CMF Medicon | 390.20.05 | Can be substituted; use to crimp wires to male contact pins www.medicon.de |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | Only use to cut 3T wires; cutting 10T wires will damage the blade - use the blade of the wire stripper instead brisurgical.com |
| PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 10T (Bare Diameter .010 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS10T | www.sigmundcohn.com |
| PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 3T (Bare Diameter 0.003 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS3T | www.sigmundcohn.com |
| Razor Blade | Any | To strip 1 mm from prongs of bipolar electrode | |
| Relia-Tac Socket Contact Pin, Male | Cooper Interconnect | 220-P02-100 | See Allied Electronics Cat # 70144761 www.alliedelec.com |
| Tweezers, High Precision, Serrated, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78314-00D | To grasp 10T wire firmly while stripping PTFE with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
| Tweezers, High Precision, Smooth, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78313-00B | www.emsdiasum.com |
| Tweezers, Ultra Fine Tips, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78510-0 | To strip 1 mm of PTFE from one end of 3T wire; grasp shielded portion with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
| Wire Stripper, 16-26 AWG | Any | Use the blade end to cut micro strips | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyelid Surgery | |||
| Surgical Instruments (High Quality Stainless Steel) | |||
| 2 x Dressing Forceps, 4 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1205 | Can be substituted; extra forceps for grasping electrodes/screws outside of surgery tray brisurgical.com |
| Dressing Forceps, 3 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1200 | Can be substituted brisurgical.com |
| Instrument Tray | Biomedical Research Instruments | 24-1355 | Can be substituted brisurgical.com |
| Knife Handle No. 3, 5 in | Biomedical Research Instruments | 26-1000 | Can be substituted brisurgical.com |
| Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Fine Points | Biomedical Research Instruments | 10-1630 | Can be substituted brisurgical.com |
| Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Smooth Platform (0.3 x 5 mm) | Biomedical Research Instruments | 10-1720 | brisurgical.com |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, Extremely Delicate, 15 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2000 | Can be substituted brisurgical.com |
| Plain Splinter Forceps, 3.5 in | Biomedical Research Instruments | 30-1600 | Can be substituted brisurgical.com |
| #10 Stainless Steel Surgical Blade for #3 Handle, Sterile | Any | Can be substituted | |
| 0-80 x 0.125 in Stainless Steel Screws | Plastics One, Inc. | 0-80 x 0.125 | Can be substituted www.plastics1.com |
| Alcohol Prep Pads, Sterile | Fisher Scientific | 22-363-750 [Fisher Scientific | Can be substituted www.fishersci.com |
| Betadine Povidone-Iodine | Purdue Frederick Co. | 6761815101 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Betadine Povidone-Iodine Prep Pads | Moore Medical | 19-898-946 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Cotton-Tipped Swabs, Autoclavable | Any | Typically 7.6 cm or 15.2 cm length | |
| Drill Bit for Pin Vise, #55 (0.052 in) | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
| Gauze Pads, 2 in x 2 in | Fisher Scientific | 22-362-178 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| General Purpose Latex/Nitrile/Vinyl Gloves | Any | ||
| Glass Bead Sterilizer | Any | Sterilize instruments between surgeries | |
| Heated Water Therapy Pump w/ Pads x 2 | Gaymar | TP-500 | Can be substituted; separate pumps are recommended - 1 for surgery, 1 for recovery |
| Hypodermic Needles 26G x 3/8 in, Sterile | Any | ||
| Isoflurane | Vedco | NDC 50989-150-12 | Manfacturer can be substituted; veterinary approval may be required |
| Isoflurane Vaporizer System, Tabletop, Non-Rebreathing | Parkland Scientific | V3000PK | Can be substituted www.parklandscientific.com |
| Jewelers Screwdriver w/ 1.8-2 mm Blade | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
| Ortho-Jet BCA Package (Dental Cement) | Lang Dental | B1334 | Contains powder (1 lb) and liquid www.langdental.com |
| Oxygen Tank with Pressure Regulator, Large | Local supplier | ||
| Porcelain Crucible, High-Form, Glazed, 10 ml | CoorsTek, Inc. | 07-965C [Fisher Scientific] | Can be substituted with Fisher FB-965-I Wide-Form Crucible www.fishersci.com |
| Puralube Veterinary Ophthalmic Ointment, Sterile | Henry Schein Company | NC0144682 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Quatricide PV-15 | Pharmacal | PV-15 | Antimicrobial disinfectant; can be substituted www.pharmacal.com |
| Rat Gas Anesthesia Masks for Stereotaxic Surgery | Stoelting Company | 51610 | www.stoeltingco.com |
| Rat Stereotaxic Apparatus w/ Ear Bars (45 Degree) | Any | 45 degree bars are recommended to prevent damaging eardrums | |
| Roboz Surgical Instrument Milk | Roboz Surgical | NC9358575 [Fisher Scientific] | Can be substituted; for lubricating instruments during autoclaving www.fishersci.com |
| Rodent Hair Trimmer | Any | ||
| Sodium Chloride | Fisher Scientific | S641-500 [Fisher Scientific] | To make 0.9% saline; reagent grade; USP www.fishersci.com |
| Stainless Steel Microspatula (Blade: 0.75 L x 0.18 in. W) | Fisher Scientific | 21-401-15 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Starrett Pin Vise, 0.000 in - 0.055 in | Any | Nickel-plated or equivalent recommended to resist rusting and corrosion | |
| Sterile Surgical Gloves | Any | ||
| Sterilization Wraps, 20 in x 20 in, Autoclavable | Propper Manufacturing | 11-890-8C [Fisher Scientific] | Useful for wrapping autoclavable supplies and on sterile field during surgery www.fishersci.com |
| Surgical Drape, Sterile/Autoclavable | Any | May need to cut to size for rats | |
| Surgical Gown* | Any | *If required by IACUC | |
| Surgical Mask | Any | ||
| Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
| Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyeblink System and Components (assuming 4-rodent system) | |||
| 5 Channel Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | SL2 + 3C | www.plastics1.com |
| Bipolar Electrode Cable, Dual 305 x 4 | Plastics One, Inc. | 305-305 80CM TT2 (C) | Provides plug end to bipolar electrode on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
| Cable, 5 Channel, Shielded, 26 AWG x 4 | Any | To fabricate commutator cable; this must be made from scratch | |
| Chamber for Operant Test Box (Inside: 24 H x 23 W x 14 D in) x 4 | Med-Associates | Can be substituted; inner dimensions should fit operant test box comfortably, with room for acoustical foam; fit with fan - 55-60 dB www.med-associates.com |
|
| Eyeblink System and Software | JSA Designs | N/A | Proprietary and customized for research lab |
| Heat Shrink Tubing (3/16 in, 1/4 in, 3/8 in, 1/2 in Diameters) | Any | To protect modified commutator cable soldered ends and splices | |
| Melamine Triple Peak Acoustical Foam w/Black Hypalon (24 x 48 in) | McMaster-Carr | 9162T5 | Can be substituted; cut to fit 4 housing chambers www.mcmaster.com |
| Operant Test Box (Exterior 12.5 L x 10 W x 13.5 in H), Complete x 4 | Med-Associates | ENV-007 Custom Package | With stainless steel grid floor and custom top (3 in hole in center for commutator cable) www.med-associates.com |
| Oscilloscope (Optional) | Any | Recommended minimum specs: 200 MHz analog bandwidth, 1 GS/s real-time sampling, 4 channels; see www.picotech.com /td> |
|
| Piezo Tweeters (Speakers) x 4 (7 x 3 in) | MCM Electronics | 53-805 | Must match frequency range specifications for eyeblink system (2500 Hz - 25 KHz) www.mcmelectronics.com |
| Soldering Station, Solder, Flux, Tinner | Any | For soldering 26 AWG cables to female sockets (that fit male relia-tac contact pins) and bipolar plugs | |
| Stimulus Isolators x 4 | WPI International | A365 | These units run on 16-9V alkaline batteries; a suitable rechargeable version (A365R) is available www.wpiinc.com |
| Tripolar Electrode Cable for SL3C Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | 335-335 80cm TT3 C | Provides plug end to EMG headstage on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
| USB LED Lights x 4 | Any | USB-based lights do not cause electrical "noise" with the EMG signals from the rats www.plastics1.com |
|
| Webcams x 4, Surveillance Software | Any | ||
| PC Computer Running MS Windows OS | Any |
References
- Jones, K. L., Smith, D. W. Recognition of the fetal alcohol syndrome in early infancy. Lancet. 2, 999-1001 (1973).
- Stratton, K. R., Howe, C. J., Battaglia, F. C. Fetal alcohol syndrome: Diagnosis, epidemiology, prevention, and treatment. , National Academy Press. (1996).
- Streissguth, A. P., Barr, H. M., Martin, D. C., Herman, C. S. Effects of maternal alcohol, nicotine, and caffeine use during pregnancy on infant mental and motor development at eight months. Alcohol Clin Exp Res. 4 (2), 152-164 (1980).
- Streissguth, A. P., O'Malley, K. Neuropsychiatric implications and long-term consequences of fetal alcohol spectrum disorders. Semin Clin Neuropsychiatry. 5 (3), 177-190 (2000).
- May, P. A., et al. Prevalence and epidemiologic characteristics of FASD from various research methods with an emphasis on recent in-school studies. Dev Disabil Res Rev. 15 (3), 176-192 (2009).
- Sowell, E. R., et al. Mapping callosal morphology and cognitive correlates: Effects of heavy prenatal alcohol exposure. Neurology. 57 (2), 235-244 (2001).
- Sowell, E. R., et al. Abnormal development of the cerebellar vermis in children prenatally exposed to alcohol: Size reduction in lobules I-V. Alcohol Clin Exp Res. 20 (1), 31-34 (1996).
- Autti-Ramo, I., et al. MRI findings in children with school problems who had been exposed prenatally to alcohol. Dev Med Child Neurol. 44 (2), 98-106 (2002).
- Hamilton, D. A., Kodituwakku, P., Sutherland, R. J., Savage, D. D. Children with Fetal Alcohol Syndrome are impaired at place learning but not cued-navigation in a virtual Morris water task. Behav Brain Res. 143 (1), 85-94 (2003).
- Uecker, A., Nadel, L. Spatial but not object memory impairments in children with fetal alcohol syndrome. Am J Ment Retard. 103 (1), 12-18 (1998).
- Uecker, A., Nadel, L. Spatial locations gone awry: object and spatial memory deficits in children with fetal alcohol syndrome. Neuropsychologia. 34 (3), 209-223 (1996).
- Goodlett, C. R., Lundahl, K. R. Temporal determinants of neonatal alcohol-induced cerebellar damage and motor performance deficits. Pharmacol Biochem Behav. 55 (4), 531-540 (1996).
- Goodlett, C. R., Kelly, S. J., West, J. R. Early postnatal alcohol exposure that produces high blood alcohol levels impairs development of spatial navigation learning. Psychobiol. 15, 64-74 (1987).
- Bayer, S. A., Altman, J., Russo, R. J., Zhang, X. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. Neurotoxicol. 14 (1), 83-144 (1993).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch Dis Child. 48 (10), 757-767 (1973).
- West, J. R. Fetal alcohol-induced brain damage and the problem of determining temporal vulnerability: A review. Alcohol Drug Res. 7 (5-6), 423-441 (1987).
- Zecevic, N., Rakic, P. Differentiation of Purkinje cells and their relationship to other components of developing cerebellar cortex in man. J Comp Neurol. 167, 27-48 (1976).
- Rufer, E. S., et al. Adequacy of maternal iron status protects against behavioral, neuroanatomical, and growth deficits in fetal alcohol spectrum disorders. PLoS One. 7 (10), e47499 (2012).
- Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for ethanol-induced cell loss in the hippocampal formation. Neurotoxicol Teratol. 25 (5), 519-528 (2003).
- Pierce, D. R., Goodlett, C. R., West, J. R. Differential neuronal loss following early postnatal alcohol exposure. Teratology. 40 (2), 113-126 (1989).
- Tran, T. D., Jackson, H. J., Horn, K. H., Goodlett, C. R. Vitamin E does not protect against neonatal ethanol-induced cerebellar damage or deficits in eyeblink classical conditioning in rats. Alcohol Clin Exp Res. 29 (1), 117-129 (2005).
- Goodlett, C. R., Peterson, S. D., Lundahl, K. R., Pearlman, A. D. Binge-like alcohol exposure of neonatal rats via intragastric intubation induces both Purkinje cell loss and cortical astrogliosis. Alcohol Clin Exp Res. 21 (6), 1010-1017 (1997).
- Green, J. T., Tran, T. D., Steinmetz, J. E., Goodlett, C. R. Neonatal ethanol produces cerebellar deep nuclear cell loss and correlated disruption of eyeblink conditioning in adult rats. Brain Res. 956, 302-311 (2002).
- Cronise, K., Marino, M. D., Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on learning in rats. Behav Neurosci. 115 (1), 138-145 (2001).
- Tran, T. D., Cronise, K., Marino, M. D., Jenkins, W. J., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on brain weight, body weight, activity and investigation. Behav Brain Res. 116 (1), 99-110 (2000).
- Steinmetz, J. E. Brain substrates of classical eyeblink conditioning: A highly localized but also distributed system. Behav Brain Res. 110 (1-2), 13-24 (2000).
- Thompson, R. F. The neurobiology of learning and memory. Science. 233 (4767), 941-947 (1986).
- Ivkovich, D., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Eyeblink classical conditioning: Vol. 1 Applications in humans. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. , Kluwer Academic Publishers. 119-142 (2000).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume I - Applications in humans. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume II - Animal models. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- Kishimoto, Y., et al. Implicit Memory in Monkeys: Development of a Delay Eyeblink Conditioning System with Parallel Electromyographic and High-Speed Video Measurements. PLoS One. 10 (6), e0129828 (2015).
- Chen, L., Bao, S., Lockard, J. M., Kim, J. K., Thompson, R. F. Impaired classical eyeblink conditioning in cerebellar-lesioned and Purkinje cell degeneration (pcd) mutant mice. J Neurosci. 16 (8), 2829-2838 (1996).
- Freeman, J. H. Jr, Carter, C. S., Stanton, M. E. Early cerebellar lesions impair eyeblink conditioning in developing rats: Differential effects of unilateral lesions on postnatal day 10 or 20. Behav Neurosci. 109 (5), 893-902 (1995).
- Gerwig, M., et al. Trace eyeblink conditioning in patients with cerebellar degeneration: Comparison of short and long trace intervals. Exp Brain Res. 187 (1), 85-96 (2008).
- LaBar, K. S., Disterhoft, J. F.
- McCormick, D. A., Steinmetz, J. E., Thompson, R. F. Lesions of the inferior olivary complex cause extinction of the classically conditioned eyeblink response. Brain Res. 359 (1-2), 120-130 (1985).
- Clark, R. E., Zola, S. Trace eyeblink classical conditioning in the monkey: a nonsurgical method and behavioral analysis. Behav Neurosci. 112 (5), 1062-1068 (1998).
- Anderson, B. J., Steinmetz, J. E. Cerebellar and brainstem circuits involved in classical eyeblink conditioning. Rev Neurosci. 5 (3), 251-273 (1994).
- Thompson, R. F., Krupa, D. J. Organization of memory traces in the mammalian brain. Annu Rev Neurosci. 17, 519-549 (1994).
- Miller, M. J., et al. fMRI of the conscious rabbit during unilateral classical eyeblink conditioning reveals bilateral cerebellar activation. J Neurosci. 23 (37), 11753-11758 (2003).
- Geinisman, Y., et al. Remodeling of hippocampal synapses after hippocampus-dependent associative learning. J Comp Neurol. 417 (1), 49-59 (2000).
- Ivkovich, D., Stanton, M. E. Effects of early hippocampal lesions on trace, delay, and long-delay eyeblink conditioning in developing rats. Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 426-446 (2001).
- Moyer, J. R. Jr, Deyo, R. A., Disterhoft, J. F. Hippocampectomy disrupts trace eye-blink conditioning in rabbits. Behav Neurosci. 104 (2), 243-252 (1990).
- Solomon, P. R., Vander Schaaf, E. R., Thompson, R. F., Weisz, D. J. Hippocampus and trace conditioning of the rabbit's classically conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 100 (5), 729-744 (1986).
- Kronforst-Collins, M. A., Disterhoft, J. F. Lesions of the caudal area of rabbit medial prefrontal cortex impair trace eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 69 (2), 147-162 (1998).
- Weible, A. P., McEchron, M. D., Disterhoft, J. F. Cortical involvement in acquisition and extinction of trace eyeblink conditioning. Behav Neurosci. 114 (6), 1058-1067 (2000).
- Thomas, J. D., Tran, T. D. Choline supplementation mitigates trace, but not delay, eyeblink conditioning deficits in rats exposed to alcohol during development. Hippocampus. 22 (3), 619-630 (2012).
- West, J. R., Hamre, K. M., Pierce, D. R. Delay in brain growth induced by alcohol in artificially reared rat pups. Alcohol. 1 (3), 213-222 (1984).
- Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N.
- Christian, K. M., Thompson, R. F. Neural substrates of eyeblink conditioning: acquisition and retention. Learn Mem. 10 (6), 427-455 (2003).
- Kishimoto, Y., Nakazawa, K., Tonegawa, S., Kirino, Y., Kano, M. Hippocampal CA3 NMDA receptors are crucial for adaptive timing of trace eyeblink conditioned response. J Neurosci. 26 (5), 1562-1570 (2006).
- Shors, T. J., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature. 410 (6826), 372-376 (2001).
- Tran, T. D., Stanton, M. E., Goodlett, C. R. Binge-like ethanol exposure during the early postnatal period impairs eyeblink conditioning of short and long CS-US intervals in rats. Dev Psychobiol. 49 (6), 589-605 (2007).
- Mizumori, S. J., Yeshenko, O., Gill, K. M., Davis, D. M. Parallel processing across neural systems: Implications for a multiple memory system hypothesis. Neurobiol Learn Mem. 82 (3), 278-298 (2004).
- Siegel, J. J., et al. Trace Eyeblink Conditioning in Mice Is Dependent upon the Dorsal Medial Prefrontal Cortex, Cerebellum, and Amygdala: Behavioral Characterization and Functional Circuitry(1,2,3). eNeuro. 2 (4), (2015).
- Murawski, N. J., Jablonski, S. A., Brown, K. L., Stanton, M. E. Effects of neonatal alcohol dose and exposure window on long delay and trace eyeblink conditioning in juvenile rats. Behav Brain Res. 236 (1), 307-318 (2013).
- Lindquist, D. H. Hippocampal-dependent Pavlovian conditioning in adult rats exposed to binge-like doses of ethanol as neonates. Behav Brain Res. 242, 191-199 (2013).
- Ivarsson, M., Svensson, P. Conditioned eyeblink response consists of two distinct components. J Neurophysiol. 83 (2), 796-807 (2000).
- Woodruff-Pak, D. S., Lavond, D. G., Thompson, R. F. Trace conditioning: abolished by cerebellar nuclear lesions but not lateral cerebellar cortex aspirations. Brain Res. 348 (2), 249-260 (1985).
- Takehara-Nishiuchi, K. The Anatomy and Physiology of Eyeblink Classical Conditioning. Curr Top Behav Neurosci. , (2016).
- Mattson, S. N., Schoenfeld, A. M., Riley, E. P. Teratogenic effects of alcohol on brain and behavior. Alcohol Res Health. 25 (3), 185-191 (2001).
- Goodfellow, M. J., Abdulla, K. A., Lindquist, D. H. Neonatal Ethanol Exposure Impairs Trace Fear Conditioning and Alters NMDA Receptor Subunit Expression in Adult Male and Female Rats. Alcohol Clin Exp Res. 40 (2), 309-318 (2016).
- Beylin, A. V., et al. The role of the hippocampus in trace conditioning: Temporal discontinuity or task difficulty? Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 447-461 (2001).
- Port, R. L., Romano, A. G., Steinmetz, J. E., Mikhail, A. A., Patterson, M. M. Retention and acquisition of classical trace conditioned responses by rabbits with hippocampal lesions. Behav Neurosci. 100 (5), 745-752 (1986).
- Weiss, C., Bouwmeester, H., Power, J. M., Disterhoft, J. F. Hippocampal lesions prevent trace eyeblink conditioning in the freely moving rat. Behav Brain Res. 99 (2), 123-132 (1999).
- Brown, S. M., et al. Eyeblink conditioning deficits indicate timing and cerebellar abnormalities in schizophrenia. Brain Cogn. 58 (1), 94-108 (2005).
- Sears, L. L., Steinmetz, J. E. Effects of haloperidol on sensory processing in the hippocampus during classical eyeblink conditioning. Psychopharmacology. 130 (3), 254-260 (1997).
- Kronforst-Collins, M. A., Moriearty, P. L., Schmidt, B., Disterhoft, J. F. Metrifonate improves associative learning and retention in aging rabbits. Behav Neurosci. 111 (5), 1031-1040 (1997).
- Woodruff-Pak, D. S., Finkbiner, R. G., Sasse, D. K. Eyeblink conditioning discriminates Alzheimer's patients from non-demented aged. Neuroreport. 1 (1), 45-48 (1990).
- Oristaglio, J., Romano, A. G., Harvey, J. A. Amphetamine influences conditioned response timing and laterality of anterior cingulate cortex activity during rabbit delay eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 92 (1), 1-18 (2009).
- Scavio, M. J., Clift, P. S., Wills, J. C. Posttraining effects of amphetamine, chlorpromazine, ketamine, and scopolamine on the acquisition and extinction of the rabbit's conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 106 (6), 900-908 (1992).
- Fortier, C. B., et al. Delay discrimination and reversal eyeblink classical conditioning in abstinent chronic alcoholics. Neuropsychology. 22 (2), 196-208 (2008).
