Opnamen van Neurale Circuit Activering in vrij Behaving Dieren
Summary
Niet-invasieve metingen van neurale activiteit patronen in vrij gedragen dieren zijn verkregen door het combineren van neurofysiologische-opnamen met hoge snelheid videografie.
Abstract
De relatie tussen patronen van neurale activiteit en bijbehorende gedrags-expressie is moeilijk vast te stellen in de ongebreidelde dieren. Traditionele, niet-invasieve methoden vereisen op zijn minst gedeeltelijk ingehouden onderzoek onderwerpen, en ze staan alleen de identificatie van grote aantallen gelijktijdig geactiveerd neuronen. Aan de andere kant kunnen kleine ensembles van neuronen of individuele neuronen alleen worden gemeten met behulp van single-cell-opnamen verkregen uit sterk gereduceerd preparaten. Sinds de uiting van natuurlijk gedrag is beperkt in ingetogen en ontleed dieren, de onderliggende neurale mechanismen die dergelijk gedrag controle zijn moeilijk te identificeren.
Hier presenteer ik een niet-invasieve fysiologische techniek die het mogelijk maakt het meten van neurale circuit activering in vrij gedragen dieren. Met behulp van een paar van draad elektroden in een met water gevulde kamer, het bad elektroden registreren neurale en gespierd veld potentialen opgewekt door jonge rivierkreeftjes tijdens natuurlijke of experimenteel opgeroepen te ontsnappen reacties. De primaire ontsnapping reacties van rivierkreeften worden gemedieerd door drie verschillende types van de staart-flips, die de dieren te verplaatsen uit de buurt van het punt van stimulatie. Elk type van de staart-flip wordt bestuurd door zijn eigen neurale circuit, de twee snelste en meest krachtige ontsnappen reacties vereisen activering van de verschillende sets van de grote opdracht neuronen. In combinatie met gedragsobservaties, het bad elektrode opnames maken ondubbelzinnige identificatie van deze neuronen en de bijbehorende neurale circuits. Zo activiteit van neurale circuits die ten grondslag liggen van nature voorkomende gedrag kan worden gemeten in ongebreidelde dieren en in verschillende contexten gedrag.
Protocol
Discussion
Niet-invasieve opnames van enkel neuron activiteit of neurale circuit activering zijn moeilijk te verkrijgen in ongebreidelde dieren. De hier beschreven methode een middel om patronen van neurale activatie onderliggende natuurlijke gedrag te identificeren.
In het verleden hebben we met succes gebruikt deze techniek om patronen van activiteit meten in neurale circuits ontsnapping van jeugdige rivierkreeft tijdens de vorming van sociale dominantie hiërarchieën 1, tijdens de aanval…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het bad opname techniek werd het eerst gebruikt door Fricke (1984) 8 en Beall et al.. (1990) 9 tot en met elektrische velden gegenereerd tijdens staart-flips te meten. De techniek werd later gewijzigd en verbeterd in het laboratorium van Dr Donald Edwards (Georgia State University) met zijn voormalige student dr. Fadi A. Issa en zijn voormalige postdoctoraal medewerker dr. Jens Herberholz. Verdere verfijningen zijn gemaakt en nieuwe wetenschappelijke toepassingen zijn getest in het laboratorium van Dr Jens Herberholz aan de Universiteit van Maryland. Ik wil graag mijn collega dr. David Yager bedanken dat ik zijn high-speed video-systeem en mijn onderzoek assistenten David Rotstein en William Liden gebruiken voor hulp bij de experimenten.
Riferimenti
- Herberholz, J., Issa, F. A., Edwards, D. H. Patterns of neural circuit activation and behavior during dominance hierarchy formation in freely behaving crayfish. J. Neurosci. 21, 2759-2767 (2001).
- Herberholz, J., Sen, M. M., Edwards, D. H. Escape behavior and escape circuit activation in juvenile crayfish during prey-predator interactions. J. Exp. Biol. 207, 1855-1863 (2004).
- Liden, W. H., Herberholz, J. Behavioral and neural responses of juvenile crayfish to moving shadows.J. Exp. Biol. 211, 1355-1361 (2008).
- Finley, L. A., Macmillan, D. L. An analysis of field potentials during different tailflip behaviours in crayfish. Mar. Freshw. Behav. Physiol. 35, 221-234 (2002).
- Eaton, R. C., Lee, R. K. K., Foreman, M. B. The Mauthner cell and other identified neurons of the brainstem escape network of fish. Prog. Neurobiol. 63, 467-485 (2001).
- Canfield, J. G. Some voluntary C-bends may be Mauthner neuron initiated. J. Comp. Physiol. A. 193, 1055-1064 (2007).
- Wöhl, S., Schuster, S. The predictive start of hunting archer fish: a flexible and precise motor pattern performed with the kinematics of an escape C-start. J. Exp. Biol. 210, 311-324 (2007).
- Fricke, R. A. Development of habituation in the crayfish due to selective weakening of electrical synapses. Brain Res. 322, 139-143 (1984).
- Beall, S. P., Langley, D. J., Edwards, D. H. Inhibition of escape tailflip in crayfish during backward walking and the defense posture. J. Exp. Biol. 152, 577-582 (1990).
