Summary

Reversíveis induzida pelo resfriamento desativações para estudar Cortical contribuições para a memória do obstáculo o gato ambulante

Published: December 11, 2017
doi:

Summary

Complexa locomoção em ambientes naturalísticos que exigem coordenação cuidadosa dos membros envolve regiões do córtex parietal. O seguinte protocolo descreve o uso de desativação reversível induzida pelo resfriamento, para demonstrar o papel da área parietal 5 a evitar o obstáculo memória guiadas no gato ambulante.

Abstract

No terreno complexo, naturalista, informações sensoriais sobre um obstáculo ambiental podem ser usadas para ajustar rapidamente movimentos locomotoras por evasão. Por exemplo, o gato, informação visual sobre um obstáculo iminente pode modular pisando para vacância. De adaptação de locomoção também pode ocorrer independente da visão, como entradas tátil repentinas na perna por um obstáculo esperado podem modificar a revisão de todas as quatro pernas para vacância. Essa coordenação motora complexa envolve estruturas supra-espinhais, tais como o córtex parietal. Este protocolo descreve o uso de desativação cortical reversível, induzida pelo resfriamento para avaliar as contribuições do córtex parietal para locomoção orientada por memória obstáculo no gato. Pequenas loops de resfriamento, conhecidos como cryoloops, são o formato especial para desactivar discretas regiões de interesse para avaliar suas contribuições para um comportamento evidente. Tais métodos têm sido utilizados para elucidar o papel da área parietal 5 a evitar o obstáculo memória guiadas no gato.

Introduction

Em terreno irregular, naturalista, informações sensoriais sobre um obstáculo, que pode ser adquirido através de visão ou toque, rapidamente podem modificar a locomoção para vacância. Esta coordenação cuidadosa dos movimentos passo a passo envolve várias regiões corticais1,2. Por exemplo, áreas do córtex motor3,4 e córtex parietal5,6,7 têm sido implicadas durante tarefas complexas de locomoção, como evitar obstáculos. Nos animais quadrúpedes, modulações de passo necessárias para evitar obstáculos devem estender com ambas as patas dianteiras e patas traseiras. Se avançar locomoção é adiada entre o afastamento de obstáculo foreleg e hindleg (que pode surgir como um animal Pisa cuidadosamente através de uma rapina stalking ambiente complexo e naturalista), informações sobre o obstáculo mantido na memória são usadas para guiar o hindleg pisando sobre o obstáculo caminhando uma vez currículos.

Técnicas experimentais vistas desativar áreas corticais discretas podem ser usadas para estudar corticais contribuições para locomoção orientada para a memória do obstáculo. Desativação cortical induzida pelo resfriamento fornece um reversível, confiáveis e reprodutíveis método avaliando corticais contribuições para um comportamento overt8. Cryoloops feitos de tubos de aço inoxidável são em forma de específica à área cortical de interesse, assegurando altamente seletiva e discreta desativação dos loci. Uma vez implantado, metanol refrigerado, bombeada através do lúmen de um cryoloop resfria a região do córtex diretamente abaixo do loop para < 20 ° C. Abaixo desta temperatura crítica, a transmissão sináptica é inibido na região do córtex diretamente abaixo do loop. Essa desativação pode ser revertida simplesmente por cessar o fluxo de metanol. Este método tem sido usado para estudar corticais contribuições para processamento sensorial e comportamentos9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17, bem como o controle motor de movimentos sacádicos olho18 e guiada por memória obstáculo locomoção19.

O propósito do presente protocolo é usar reversíveis induzida pelo resfriamento desativações para avaliar o envolvimento das áreas corticais parietais para coordenação motora no gato. Especificamente, locomoção orientada por memória obstáculo foi examinada com ou sem o córtex parietal ativo. Utilizaram-se esses métodos com sucesso demonstrar o papel da área parietal 5 a evitar o obstáculo memória guiadas a pé gato19.

Protocol

Todos os procedimentos foram realizados de acordo com o guia do Conselho Nacional de pesquisa para o cuidado e o uso de animais de laboratório (oitava edição; 2011) e o Conselho canadense no cuidado Animal do guia para o cuidado e o uso de animais experimentais (1993) e foram aprovado pela Universidade de Western Ontario Animal uso subcomitê do Conselho Universitário no cuidado Animal. O procedimento a seguir pode ser aplicado a experimentos estudando corticais contribuições para locomo…

Representative Results

Este protocolo com êxito serviu para analisar as contribuições do córtex parietal para a memória obstáculo o pé gato19. Neste estudo, cryoloops foram implantados bilateralmente sobre parietais áreas 5 e 7 em três adultos (> 6 meses de idade) mulheres gatas (Figura 5A). Os animais foram avaliados no paradigma da memória tátil obstáculo, na ausência de refrigeração (morna, condição de controle), ou quando a área 5 ou 7 …

Discussion

O paradigma descrito emprega desativações induzida pelo resfriamento das áreas corticais discretas usando o cryoloop para estudar a locomoção orientada por memória obstáculo no gato. Os paradigmas de memória visual e tátil obstáculo são bastante simples para animais executar como eles exploram naturalistas locomotoras comportamentos que ocorrem com o mínimo esforço, quando um animal está motivado a seguir a uma fonte de alimento em movimento. Assim, a maioria do período de formação é dedicada para aclim…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Com gratidão reconhecemos o apoio dos institutos canadenses de pesquisa em saúde, ciências naturais e engenharia pesquisa Conselho de Canadá (NSERC) e a Fundação do Canadá para a inovação. C.W. foi apoiado por um Alexander Graham Bell Canadá Graduate Scholarship (NSERC).

Materials

Camera IDS Imaging Development Systems GmbH Model: UI-5240CP-C-HQ
Intake tubing Restek 25306 Unflanged end is submerged in the methanol reservoir while the flanged end is connected to the pump
Pump Fluid Metering, Inc. Model: QG 150
Nalgene Dewar vacuum flask Sigma-Aldrich F9401
Teflon tubing Ezkem A051754
Microprobe thermometer Physitemp Model: BAT-12
Flanged tube end fittings Valco Instruments Co. Inc. CF-1BK Assorted colours available for colour coding. Packages include the same number of washers as fittings
Washers Valco Instruments Co. Inc. CF-W1 Extra washers
Flanging kit Pro Liquid GmbH 201553
Tubing connector Restek 25323
Tubing cutter Restek 25069
Male thermocouple connector Omega SMPW-T-M Used to make cable connection to thermometer
Thermocouple wire Omega PP-T-24S Used to make cable connection to thermometer
MATLAB MathWorks n/a

Riferimenti

  1. Drew, T., Marigold, D. S. Taking the next step: cortical contributions to the control of locomotion. Curr. Opin. Neurobiol. 33, 25-33 (2015).
  2. Takakusaki, K. Neurophysiology of gait: From the spinal cord to the frontal lobe. Mov. Disord. 28, 1483-1491 (2013).
  3. Drew, T. Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. cells related to the forelimbs. J. Neurophysiol. 70, 179-199 (1993).
  4. Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. The role of the motor cortex in the control of accuracy of locomotor movements in the cat. J. Physiol. 461, 1-25 (1993).
  5. McVea, D. A., Taylor, A. J., Pearson, K. G. Long-lasting working memories of obstacles established by foreleg stepping in walking cats require area 5 of the posterior parietal cortex. J. Neurosci. 29, 9396-9404 (2009).
  6. Lajoie, K., Andujar, J. -. E., Pearson, K. G., Drew, T. Neurons in area 5 of the posterior parietal cortex in the cat contribute to interlimb coordination during visually guided locomotion: a role in working memory. J. Neurophysiol. 103, 2234-2254 (2010).
  7. Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. Integration of motor and visual information in the parietal area 5 during locomotion. J. Neurophysiol. 90, 961-971 (2003).
  8. Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. The cryoloop: An adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function. J. Neurosci. Methods. 86, 179-194 (1999).
  9. Lomber, S. G., Cornwell, P., Sun, J., Macneil, M. A., Payne, B. R. Reversible inactivation of visual processing operations in middle suprasylvian cortex of the behaving cat. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91, 2999-3003 (1994).
  10. Lomber, S. G., Payne, B. R. Contributions of cat posterior parietal cortex to visuospatial discrimination. Vis. Neurosci. 17, 701-709 (2000).
  11. Lomber, S. G., Malhotra, S. Double dissociation of ‘what’ and ‘where’ processing in auditory cortex. Nat. Neurosci. 11, 609-616 (2008).
  12. Lomber, S. G., Meredith, M. A., Kral, A. Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf. Nat. Neurosci. 13, 1421-1427 (2010).
  13. Kok, M. A., Stolzberg, D., Brown, T. A., Lomber, S. G. Dissociable influences of primary auditory cortex and the posterior auditory field on neuronal responses in the dorsal zone of auditory cortex. J. Neurophysiol. 113, 475-486 (2015).
  14. Carrasco, A., Kok, M. A., Lomber, S. G. Effects of core auditory cortex deactivation on neuronal response to simple and complex acoustic signals in the contralateral anterior auditory field. Cereb. Cortex. 25, 84-96 (2015).
  15. Coomber, B., et al. Cortical inactivation by cooling in small animals. Front. Syst. Neurosci. 5, 53 (2011).
  16. Malmierca, M. S., Anderson, L. A., Antunes, F. M. The cortical modulation of stimulus-specific adaptation in the auditory midbrain and thalamus: a potential neuronal correlate for predictive coding. Front. Syst. Neurosci. 9, 19 (2015).
  17. Antunes, F. M., Malmierca, M. S. Effect of auditory cortex deactivation on stimulus-specific adaptation in the medial geniculate body. J. Neurosci. 31, 17306-17316 (2011).
  18. Peel, T. R., Johnston, K., Lomber, S. G., Corneil, B. D. Bilateral saccadic deficits following large and reversible inactivation of unilateral frontal eye field. J. Neurophysiol. 111, 415-433 (2014).
  19. Wong, C., Wong, G., Pearson, K. G., Lomber, S. G. Memory-guided stumbling correction in the hindlimb of quadrupeds relies on parietal area 5. Cereb. Cortex. , (2016).
  20. Horsley, V., Clarke, R. H. The structure and function of the cerebellum examined by a new method. Brain Behav Evol. 31, 45-124 (1908).
  21. Lomber, S. G., Malhotra, S., Hall, A. J. Functional specialization in non-primary auditory cortex of the cat: areal and laminar contributions to sound localization. Hear. Res. 229, 31-45 (2007).
  22. Johnston, K., Koval, M. J., Lomber, S. G., Everling, S. Macaque dorsolateral prefrontal cortex does not suppress saccade-related activity in the superior colliculus. Cereb. Cortex. 24, 1373-1388 (2014).
check_url/it/56196?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Wong, C., Lomber, S. G. Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat. J. Vis. Exp. (130), e56196, doi:10.3791/56196 (2017).

View Video