Koku öğrenme ve ayrımcılık farelerde bir objektif ve tekrarlanabilir testi
Summary
Burada, fareler üzerinde koku ayrımcılık test etmek için bir ilişkisel öğrenme görev eğitim. Bu iletişim kuralı öğrenme kaynaklı beyin yapısal değişimler üzerine çalışmalar için de sağlar.
Abstract
Koku alma baskın duyusal modalite farelerde ve yiyecek arama, predator algılama, çiftleşme ve ebeveynlik de dahil olmak üzere birçok önemli davranışları etkiler. Önemlisi, fareler roman koku koku devre işlevi içgörü sağlamak için belirli davranışsal yanıt ilişkilendirmek için eğitilmiş olabilir. Bu iletişim kuralı bir görevde başla/başlama-operant öğrenme eğitim Fareler için yordam ayrıntıları. Bu yaklaşımda, fareler üzerinde otomatik deneme sürümlerini yüzlerce her gün 2-4 hafta için eğitilmiştir ve sonra koku ayrımcılık değerlendirmek veya nasıl koku öğrenme yapısı veya koku alma işlevini değiştirir üzerinde çalışmalar için kullanılabilir için roman başla/başlama-koku çiftlerini test edilebilir devre. Ayrıca, fare olfaktör ampul (OB) Yetişkin tarihi nöronların sürekli tümleştirme sahiptir. İlginçtir, koku öğrenme hayatta kalma ve bu yetişkin tarihi nöronların sinaptik bağlantıları artar. Bu nedenle, bu iletişim kuralını nöronal hayatta kalma ve plastisite aracılık öğrenme ve etkinlik bağlı faktörler çalışmaya diğer biyokimyasal, Elektrofizyolojik ve görüntüleme teknikleri ile kombine edilebilir.
Introduction
Fare nerede koku bilgi ilk merkezi sinir sistemi (MSS) girer, OB, deneyim bağlı yapısal değişiklikleri incelemek için mükemmel bir model sağlar. OB circuity sürekli bir faaliyet bağlı şekilde yetişkin tarihi nöronlar bütünleştirir. Subventricular bölge için lateral ventrikül1bitişik satır ataları gelen kapalı nöron yetişkin doğumlu hareketlenme öncesi ilk belirtiler bölün. OB geçiş, üzerine bu nöronal öncüleri hayatta, ayırt etmek ve inhibitör granül hücreler olarak entegre veya apoptosis2tabi. Hücre kaderi için seçimi dahil koku öğrenme3,4,5,6koku etkinliği tarafından etkilenir. Entegrasyon sonra öğrenme kaynaklı sinaptik granül hücrelerde sırasında iki haftalık kritik dönem7,8değişikliklerden. Böylece, deneyleri koku öğrenmek için nasıl deneyim bağımlı plastisite etkileri yapısal ve işlevsel reorganizasyon olgun beyin devre incelenmesi için yararlıdır.
Bu iletişim kuralı bir Edimsel Klima paradigması kullanarak koku eğitim için bir yaklaşım sunmaktadır. Bu görev, su yoksun fareler bir koku (“Git” kokusu) su ödül ile ve başka bir koku (“No” kokusu) deneme zaman aşımı ceza ile ilişkilendirmek için eğitilmiştir. Fareler ilerleme eğitim Aşama 2-4 hafta boyunca kademeli bir dizi. Eğitim tamamlandıktan sonra fare (Go denemeler üzerinde bir su ödül arayan ve No denemeler üzerinde su ödül arayan değil) ayrık, karşılık gelen davranışları ile gitmek ya da vazgeçtik koku yanıt (şekil 1A). Eğitim Fareler daha fazla kimyasal olarak benzer koku çiftiyle meydan okunabilir ayrımcılık sınamak veya için geçiş olmak için tamamlandıktan sonra soruşturma nasıl koku öğrenme yapısı veya OB işlevini değiştirir çalışmalar Her ne kadar koku ayrımcılık görevleri daha önce tarif var, en öznel ölçümleri Koklayıcılara iki odorants9,10arası sayısı gibi güveniyor. Ayrıca, insan gibi görevler puanlama için de zaman yoğun ihtiyacıdır. Bu protokol için açıklanan başla/başlama-koku öğrenme görevi koku ayrımcılık ve koku öğrenme bir tarafsız, doğrudan ölçümü sunmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kemirgen koku alma sistemi duyusal bağımlı plastisite eğitim için benzersiz bir model sağlar. Burada fareler propil çiftleri bir ödül veya ceza ile ilişkilendirmek için eğitmek için bir koku öğrenme paradigma mevcut. Bu öğrenme görevi aşağı akım devre değişiklikler sonraki deneylerde (Elektrofizyoloji, in vivo nöronal görüntüleme, vb) okudu olabilir. Tamamlandıktan sonra fare bir su ödül bir koku ile ve bir zaman aşımı ceza başka bir koku ile ilişkilendirmek için bir…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu iletişim kuralı laboratuarımıza (Huang ve ark. içinde önceki işten adapte 8). tüm yöntem tanımlamak burada hayvan bakım ve kullanım Komitesi (ACUC), Baylor Tıp Fakültesi tarafından onaylanmıştır. Bu McNair tıp Enstitüsü, NINDS grant R01NS078294 B.R.A. için NIH IDDRC grant U54HD083092, NIDDK hibe JMP F30DK112571 ve NINDS hibe CKM F31NS092435 tarafından desteklenir.
Materials
| Glass vial | Qorpak | GLC-01016 | |
| Silicon Tubing | Thermo Scientific | 86000030 | |
| 18 gauge needles | BD | 305196 | |
| 1-Butanol | Sigma Aldrich | 437603 | |
| Propionic Acid | Sigma Aldrich | 402907 | |
| Mouse Chamber | Med Associates | ENV-307W | |
| Chamber Floor | Med Associates | ENV-307W-GFW | |
| Water Port | Med Associates | ENV-313W | Need two |
| Odor stimulus | Med Associates | ENV-275 | Contain 2 valves to gate odor delivery |
| Odor Port | Med Associates | ENV-375W-NPP | |
| USB Interface | Med Associates | DIG-703A-USB | |
| Desktop Computer with Windows 2000, XP, Vista, or 7 | |||
| Flow meter | VWR | 97004-952 | |
| Behavioral software | Med Associates | SOF-735 | This software, which runs each training stage, has now been replaced with Med-PC V |
| Data Transfer software | Med Associates | SOF-731 | This software formats the data to Excel |
| Training Software | Med Associates | DIG-703A-USB | This software is used to program each training stage |
| Water Valve | Neptune Research | 225P012-11 | This valve is used to gate the water delivery. Need Two |
| Odor Valve | Neptune Research | 360P012-42 | This valve is used to gate the odor delivery. Need Two |
References
- Carleton, A., Petreanu, L. T., Lansford, R., Alvarez-Buylla, A., Lledo, P. M. Becoming a new neuron in the adult olfactory bulb. Nat Neurosci. 6 (5), 507-518 (2003).
- Petreanu, L., Alvarez-Buylla, A. Maturation and death of adult-born olfactory bulb granule neurons: role of olfaction. J Neurosci. 22 (14), 6106-6113 (2002).
- Yamaguchi, M., Mori, K. Critical period for sensory experience-dependent survival of newly generated granule cells in the adult mouse olfactory bulb. PNAS. 102 (27), 9697-9702 (2005).
- Rochefort, C., Gheusi, G., Vincent, J. D., Lledo, P. M. Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory. J Neurosci. 22 (7), 2679-2689 (2002).
- Arenkiel, B. R., et al. Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing. PloS one. 6 (12), 29423 (2011).
- Alonso, M., Viollet, C., Gabellec, M. M., Meas-Yedid, V., Olivo-Marin, J. C., Lledo, P. M. Olfactory discrimination learning increases the survival of adult-born neurons in the olfactory bulb. J Neurosci. 26 (41), 10508-10513 (2006).
- Quast, K. B., et al. Developmental broadening of inhibitory sensory maps. Nat Neurosci. 20 (2), 189 (2017).
- Huang, L., et al. Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb. J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).
- Arbuckle, E. P., Smith, G. D., Gomez, M. C., Lugo, J. N. Testing for odor discrimination and habituation in mice. J Vis Sci. (99), e52615 (2015).
- Zou, J., Wang, W., Pan, Y. W., Lu, S., Xia, Z. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. , 11-18 (2015).
- Uchida, N., Takahashi, Y. K., Tanifuji, M., Mori, K. Odor maps in the mammalian olfactory bulb: domain organization and odorant structural features. Nat Neurosci. 3 (10), 1035 (2000).
- Cang, J., Isaacson, J. S. In vivo whole-cell recording of odor-evoked synaptic transmission in the rat olfactory bulb. J Neurosci. 23 (10), 4108-4116 (2003).
- Parthasarathy, K., Bhalla, U. S. Laterality and symmetry in rat olfactory behavior and in physiology of olfactory input. J Neurosci. 33 (13), 5750-5760 (2013).
- Rajan, R., Clement, J. P., Bhalla, U. S. Rats smell in stereo. Science. 311 (5761), 666-670 (2006).
- Batista-Brito, R., Close, J., Machold, R., Fishell, G. The distinct temporal origins of olfactory bulb interneuron subtypes. J Neurosci. 28 (15), 3966-3975 (2008).
- Sakamoto, M., et al. Continuous postnatal neurogenesis contributes to formation of the olfactory bulb neural circuits and flexible olfactory associative learning. J Neurosci. 34 (17), 5788-5799 (2014).
- Resendez, S. L., Jennings, J. H., Ung, R. L., Namboodiri, V. M. K., Zhou, Z. C., Otis, J. M., Stuber, G. D. Visualization of cortical, subcortical, and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses. Nat Protoc. 11 (3), 566 (2016).
- Park, S., et al. One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers. Nat Neurosci. 20 (4), 612 (2017).
