자유롭게 학습의 세 단계에 걸쳐 비둘기를 이동에서 단일 신경 세포 '활동 전위를 기록
Summary
새로운 자극 – 반응 연관성 학습 궁극적 개별 뉴런의 스파이크 출력 변화에 반영 신경 다양한 프로세스를 결합한다. 여기에서 우리는 동물, 취득 소화하고, 하나의 실험 세션 내에서 조건 반응을 재 취득하는 동안 단일 신경 세포의 활동을 지속적으로 등록을 허용하는 행동 프로토콜을 설명합니다.
Abstract
학습의 주체가 행동 신경 과학자 모두에서 엄청난 관심을 받고있다 동안 동물은 그 응답이 소멸 될 때 operantly 조건 반응을 취득하거나하는 동안, 상대적으로 소수의 연구자들은 단일 신경 세포의 활동을 관찰했다. 그러나 이러한 경우에도, 관찰 기간은 보통 학습의 단일 스테이지, 즉, 취득 또는 소멸을 포괄하지만, 둘 모두 (예외는 반전 학습을 이용하는 프로토콜을 포함한다;. 예 Bingman 외 1 참조). 그러나 수집 및 멸종은 다른 학습 메커니즘을 수반하기 때문에 다른 유형 및 / 또는 신경 가소성의 궤적을 동반 할 것으로 예상된다.
따라서, 우리는 하나의 행동 세션에서 학습하는 세 가지 단계가 하나의 뉴런 '활동 전위의 동시 녹음에 적합합니다 기관 행동 패러다임을 개발했다. 동물다시 매핑 다른 새로운 시각적 자극 (취득)의 프리젠 테이션에 두 가지 선택 응답의 각을 필요로하는 단일 간격 강제 선택 작업에 대한 교육. 미리 정의 된 성능 기준, 두 개의 선택 응답 중 하나에 도달 한 후에는 더 이상 (멸종)을 강화하지 않습니다. 성능 수준에있는 특정 감소에 따라, 올바른 응답은 (재 취득) 다시 강화됩니다. 모든 세션에있는 자극의 새로운 세트를 이용하여, 동물 반복적 취득 흡광-재 획득 과정을 거칠 수있다. 학습의 세 단계가 단일 행동 세션에서 발생하기 때문에, 다수의 패러다임은 단일 뉴런의 스파이크 출력의 동시 관찰에 적합하다. 우리는 모델 시스템으로 비둘기를 사용하지만, 작업이 간단하게 가동 차별 학습 할 수있는 임의의 다른 종에 적용될 수있다.
Introduction
새로운 자극 – 반응 – 결과 연관성 학습 신경 가소성 공정의 넓은 범위를 결합한다. 이러한 프로세스는 궁극적으로 개별 신경 세포의 변화 스파이크 출력에 반영됩니다. 확실하게, 가장 자주 사용되는 학습 패러다임 중 하나는 설치류와 함께 실시 파블로프 공포 조건화이다. 이 설정에서 조건 반응의 수집 및 멸종 수십 실험 2에서 열립니다. 이 짧은 시간 내에 동물의 다수의 실행 허용하므로 조건화 된 공포의 급속한 발전은 유리할 수있다. 또한, 수집 및 멸종 순진 동물 3,4에서 하루에 시험 수십에서 관찰 또는 2~3일 2,5-8에 걸쳐 확산 될 수있다. 그러나 통찰력이 반드시 공포 조건화의 도메인 외부에 적용되지 않는이 실험에서 학습하는 동안 신경 활동의 변화를 얻었다. 예를 들어, 목표 지향적 행동은 포지에 의해 구동TIVE 강화가 더 적절 아니라 파블로프 조절 절차를보다 조작 적으로 모델링하고, 부분적으로 다른 신경 기판 9,10에 따라 달라질 수 있습니다. 또한, 공포 조건화는 CS에 신경 반응은 학습하는 동안 신경 활동의 변화의 분석에 심각한 제한을 배치, 수십 시험에서 관찰 할 수 있도록 신속하게 개발하고 있습니다.
불행하게도, 보통 응답 조건화의 수집 및 멸종은 많은 일이 소요된다. 그것은 몇 시간 이상에 걸쳐 단일 세포의 활동을 기록하기 어렵기로 악명이 때문, 신경 생리 학적 연구에 대한 해로운입니다. 때문에 세포 외 기록 활동 전위의 파형의 높은 유사성까지, 일일에 기록 스파이크 특히 높은 가진 영역에서, 다음 (11, 12) 상에 기록 된 유사한 파형을 가진 스파이크와 동일한 셀에서 생성되는 항에 문제가있다 예컨대 해마와 같은 세포 밀도.
<p class="jove_content는"> 이러한 문제를 해결하기 위해, 우리는 하루에 하나의 실험 세션에서 3 학습 조건을 활용하여 새로운 행동 패러다임을 개발했다. 이 실험 동물 보강의 얇은 일정에 따라 다양한 조건에서 시험의 수백을 수행 할 용의가 있어야합니다. 원점 복귀 비둘기 (컬럼비아 livia 그럴싸하게 domestica)는 실험 심리학 13-17 클래식 모델 생물이다. 이러한 조류는 복잡한 시각 차별 (18)을 수행 할 수 유연하게 변화 보강 사태 (19, 20)에 동작을 적용 할 수있게하고, 강화의 최소한 1,000 실험을 수행하는 고유 열성적인 노동자이다. 이러한 특성은 아래에서 설명하는 실험을하기에 특히 적합합니다.Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 동시에 하나의 단위 녹음에 적합한 복잡한 행동 작업을 설명합니다. 우리는 비둘기 SIFC 태스크를 설명했지만, 쉽게 코 넘나들며 레버 또는 누름보다는 건성 키를 요구하고, 후각, 청각, 촉각 자극에 의해 카메라를 대체하여 설치류에 적용 할 수있다.
아마도 교육 과정 중 가장 중요한 단계는 보상 확률의 1) 점진적 감소와 시험 번호 2)의 증가이다. 익숙한 ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 MCS (1581 FOR, STU 544/1-1) 및 (1581 FOR, SFB 874) OG에 독일 연구 재단 (DFG)에서 교부금에 의해 지원되었다. DFG의 웹 사이트는 http://www.dfg.de/en/index.jsp입니다. 출자자는 전기 생리학을 설정에 대한 도움말은 금 도금 프로토콜과 함께 우리를 제공뿐만 아니라 토비아스 오토 토마스 Seidenbecher 감사 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 게시 할 수있는 의사 결정, 또는 manuscript.The 저자의 준비에 역할이 없습니다 녹음 장비.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Resistance wire (for use as electrodes) | California Fine Wire, Grover Beach (CA), USA | Stablohm 675; formvar-coated nichrome wires (outer diameter 25 µm) | |
| Microconnectors | Ginder Scientific, Nepean, Ontario, Canada | GS18PLG-220 (plug) & GS18SKT-220 (socket to build headstage) | |
| Cannulae | Henke Sass Wolf, Tuttlingen, Germany | 0.4x20mm/ 27Gx3/4" | |
| Gold solution for plating | Neuralynx, Bozeman (MT), USA | SIFCO Process Gold Non-Cyanide, Code 5355 | |
| Solution for ultrasonic bath | Alconox, Inc., New York, USA | 1304 | Tergazyme |
| Conductive glue | Henkel Loctite | LOCTITE 3888 Silver filled, conductive, adhesive | |
| Stainless steel screws | J.I. Morris, Southbridge (MA), USA | F0CE125 self-tapping miniature screws, body length 1/8 inches | |
| Light-curing dental cement | van der Ven Dental, Duisburg, Germany | Omniceram Evo Flow A2 | |
| Light-curing unit | van der Ven Dental, Duisburg, Germany | Jovident Excelled 215 Curing Light (wireless LED light curing unit) | |
| Filter amplifiers | npi electronic GmbH, Germany | DPA-2FS | |
| A/D converter | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | power 1401 | |
| Spike2 software | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Version 7.06a | |
| Matlab | The Mathworks, Natick (MA), USA | R2012a |
Riferimenti
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