Summary

Recordings of Neural Circuits Aktivierung in Frei Behaving Tiere

Published: July 22, 2009
doi:

Summary

Nicht-invasive Messungen der neuronalen Aktivitätsmuster in frei lebenden Tier werden durch die Kombination neurophysiologischen Aufnahmen mit hoher Geschwindigkeit Videografie erhalten.

Abstract

Die Beziehung zwischen Muster neuronaler Aktivität und entsprechende Verhaltensänderungen Ausdruck ist schwierig, in hemmungsloser Tiere zu schaffen. Traditionelle nicht-invasive Methoden erfordern zumindest teilweise zurückgehalten Versuchspersonen, und sie nur eine Identifizierung zulassen einer großen Zahl von Neuronen gleichzeitig aktiviert. Auf der anderen Seite können kleine Ensembles von Neuronen oder einzelne Neuronen nur gemessen Single-Cell-Aufnahmen aus weitgehend reduziert Zubereitungen erhalten werden. Da der Ausdruck des natürlichen Verhaltens in zurückhaltender und seziert Tiere begrenzt ist, sind die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen, die solchen Verhalten zu kontrollieren schwer zu identifizieren.

Hier präsentiere ich eine nicht-invasive physiologische Technik, die die Messung neuronaler Schaltkreis Aktivierung in frei lebenden Tier erlaubt. Mit einem Paar Drahtelektroden in einem mit Wasser gefüllten Kammer, notieren Sie die Bad Elektroden neuronalen und muskulären Bereich Potenziale durch juvenile Krebse während einer natürlichen oder experimentell hervorgerufenen entkommen Antworten generiert. Der primäre Flucht Reaktionen der Krebse sind durch drei verschiedene Arten von Schwanz-Flips, die die Tiere bewegen sich weg von dem Punkt der Stimulation vermittelt. Jede Art von Schwanz-flip wird von einem eigenen neuronalen Schaltkreis gesteuert, die beiden schnellsten und stärksten entkommen Antworten erfordern die Aktivierung unterschiedlicher Sätze von großer Befehl Neuronen. In Kombination mit Verhaltensbeobachtungen ermöglichen die Badelektrode Aufnahmen eindeutige Identifizierung dieser Neurone und der damit verbundenen neuronalen Schaltkreisen. So Aktivität neuronaler Schaltkreise zugrunde liegenden natürlichen Verhalten kann in hemmungsloser Tieren und in verschiedenen Kontexten Verhaltens gemessen werden.

Protocol

Teil 1: Recording Kammer Die Aufnahme Kammer ist eine rechteckige Form und ist von dünnwandigen Glas. Chamber Abmessungen 8,5 cm x 2 cm x 5 cm (Länge x Breite x Höhe) für Tiere von 2,5 bis 3,5 cm Gesamtlänge (gemessen vom Rednerpult zu Telson). Siehe Abb.. 1 für ein Beispiel einer Kammer in unseren Experimenten verwendet. Alternativ kann die Aufnahme Kammern aus anderen Materialien (z. B., ungiftig durchsichtigen Kunststoff) hergestellt werden. Chambers Größe kann je nach Versuchsanor…

Discussion

Non-invasive-Aufnahmen von einzelnen Neuronen-Aktivität oder neuronalen Schaltkreis Aktivierung sind schwer zu hemmungsloser Tiere zu erhalten. Die hier beschriebene Methode bietet die Möglichkeit, Muster der neuronalen Aktivierung zugrunde liegenden natürlichen Verhalten zu identifizieren.

In der Vergangenheit haben wir erfolgreich diese Technik, um Muster der Aktivität in neuronalen Schaltkreisen entkommen jugendlicher Krebse messen während der Bildung der sozialen Dominanzhierarchien…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Das Bad Aufnahmetechnik wurde zuerst von Fricke (1984) 8 und Beall et al. (1990) 9, um elektrische Felder während tail-Flips generiert messen. Die Technik wurde später modifiziert und verbessert im Labor von Dr. Donald Edwards (Georgia State University) von seinem ehemaligen Doktoranden Dr. Fadi A. Issa und seine ehemaligen Postdoktorand Dr. Jens Herberholz. Weitere Verfeinerungen vorgenommen wurden und neue Forschungsergebnisse Anwendungen im Labor von Dr. Jens Herberholz wurde an der University of Maryland getestet. Ich möchte meinem Kollegen Dr. David Yager, dass Sie mich Nutzung seiner High-Speed-Video-System und meine wissenschaftliche Mitarbeiter David Rotstein und William Liden für die Hilfe bei den Experimenten danken.

Riferimenti

  1. 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).
  2. 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).
  3. Liden, W. H., Herberholz, J. Behavioral and neural responses of juvenile crayfish to moving shadows.J. Exp. Biol. 211, 1355-1361 (2008).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Canfield, J. G. Some voluntary C-bends may be Mauthner neuron initiated. J. Comp. Physiol. A. 193, 1055-1064 (2007).
  7. 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).
  8. Fricke, R. A. Development of habituation in the crayfish due to selective weakening of electrical synapses. Brain Res. 322, 139-143 (1984).
  9. 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).
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Citazione di questo articolo
Herberholz, J. Recordings of Neural Circuit Activation in Freely Behaving Animals. J. Vis. Exp. (29), e1297, doi:10.3791/1297 (2009).

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