인식 및 학습을 연구하는 도구로 전기 생리 텍스 녹화 및 자극과 셔틀 박스 교육을 결합
Summary
셔틀 박스 회피 학습은 행동 신경 과학에 잘 확립되어있다. 이 프로토콜은 설치류에서 학습 셔틀 상자가 사이트 별 전기 intracortical 미세 자극 (ICMS) 및 학습과 인식의 여러 측면을 연구하는 도구로 생체 내 녹음 동시 만성와 결합 할 수있는 방법에 대해 설명합니다.
Abstract
셔틀 박스 회피 학습 행동 신경 과학 및 실험 설정에서 잘 확립 된 방법은 전통적으로 맞춤 제작했다입니다 필요한 장비는 여러 상업 회사에 의해 사용할 수 있습니다. 조합 사이트 별 전기 intracortical 미세 자극 (ICMS) 동시 만성 전기 생리학 생체 기록과,이 프로토콜은 설치류에서 양방향 셔틀 상자 회피 학습 패러다임의 상세한 설명 (Meriones unguiculatus 여기 몽골어 게르 빌 루스 쥐)를 제공합니다. 자세한 프로토콜은 서로 다른 설치류 종의 학습 행동과 인식의 여러 측면을 연구에 적용 할 수있다.
여기 conditioned 자극으로 청각 피질 회로의 사이트 별 ICMS 특정 구 심성, 원심성 및 intracortical 연결의 지각 관련성을 테스트하는 도구로 사용된다. 별개의 활성화 패턴이 상이한 자극 전극 도착을 사용하여 유발 될 수있다지역, 계층에 의존하는 ICMS 또는 먼 ICMS 사이트 AYS. 자극 전략 및 두드러진 행동면 검출 신호를 유도하는 가장 효과적인 것이 결정될 수 행동 신호 검출 분석을 이용. 또한, (표면 전극 등, 깊이 전극) 다른 전극 설계를 이용하여 병렬 멀티 – 레코딩은 학습 과정의 시간 과정 동안 신경 세포의 관찰 가능한 조사 허용한다. 그것은 행동 디자인의 변화가인지 적 복잡성을 증가시킬 수있는 방법을 설명합니다 (예를 들어, 감지, 차별, 반전 학습)됩니다.
Introduction
행동 신경 과학의 기본 목표는 신경 세포의 구조 및 기능적 특성, 학습과 인식 사이에 특정 링크를 설정하는 것입니다. 인식 및 학습과 관련된 신경 활동은 여러 사이트에서 다양한 뇌 구조에서 활동 전위 및 지역 현장 잠재력의 전기 생리 기록하여 공부하실 수 있습니다. 3 – 전기 생리 녹음 신경 활동과 행동 사이의 상호 연결을 제공하는 반면, 세기 이상에 대한 직접 전기 intracortical 미세 자극 (ICMS)는 신경 세포의 흥분 집단과 그들의 행동과 지각 효과 1의 테스트 인과 관계에 대한 가장 직접적인 방법이었다. 많은 연구는 동물 인스턴스 retinotopic 4, T에 대한 내 자극 사이트에 따라 지각 작업 전기 자극의 다양한 공간과 시간 특성을 활용할 수 있다는 것을 증명하고있다피질에서 onotopic 5, somatotopic 6 지역. 피질의 전기적으로 유발 된 활동의 전파는 주로 축삭 섬유와 피질에, 명확 층 의존 7, 그들의 분산 시냅스 연결 2의 레이아웃에 의해 결정된다. ICMS에 의해 유발 된 결과 polysynaptic 활성화는 훨씬 더 이제부터는 전기 필드 2,8,9의 직접적인 영향보다 넓은 확산이다. intracortical 미세 자극에 의해 유도 지각 효과의 한계가 강하게 층 의존 8,10,11 및 사이트에 의존 9 될 수 있습니다 이유를 설명. 최근의 연구는 피질 결과의 깊은 층의 자극 활성화 intracolumnar 초점, 재발 corticoefferent에있는 동안 상위 계층의 자극은 주로 supragranular 층에 corticocortical 회로의 더 넓은 확산 활성화를 산출하는 것이 구체적으로 보여 주었다. 병렬 행동 실험은 후자가 훨씬 낮은 지각 검출 THR이 있는지 밝혀esholds 8. 인과 8 셔틀 상자에 학습과 인식의 행동 조치와 관련된 대뇌 피질 회로의 활성화를 관계에 따라서, 특정 사이트 ICMS로 조절 된 자극의 장점은 전기 생리 녹음과 함께 이용되었다.
양방향 셔틀 박스 패러다임은 회피 학습 (12)을 연구하는 잘 확립 된 실험 장치이다. 셔틀 상자는 장애물 또는 출입구에 의해 분리 된 2 구획으로 구성되어 있습니다. 빛이나 소리와 같은 적절한 신호에 의해 표시되는 조건 자극 (CS)는, 우발적, 혐오 무조건 자극 (US) 뒤에 예를 들어 같은 금속 그리드 바닥을 통해 발 충격. 피험자는 CS에 대한 응답으로 다른 하나의 셔틀 박스 구획에서 왕복으로 US를 피하는 것을 배울 수있다. 첫째 : 셔틀 박스 학습 13,14 구별 학습 단계의 시퀀스를 포함주제는 고전적 조건 형성에 의해 CS에서 미국을 예측하고, 미국은 왕복에 종료 될 때, 악기 조절에 의해 미국에서 탈출하는 법을 배워야. 다음 단계에서, 주제는 미국의 발병하기 전에 CS (회피 반응)에 대한 응답으로 왕복으로 모두 미국을 피하기 위해 배웁니다. 일반적으로, 셔틀 박스 학습은 고전적 조건 형성, 악기 조절뿐만 아니라, 상 (14)을 학습에 따라 목표 지향적 행동을 포함한다.
셔틀 박스 절차를 쉽게 설정하고 일반적으로 몇 일간 훈련 15 일 이후 강력한 행동을 생성 할 수있다 – (17). 간단한 회피 컨디셔닝 (검출)에 더하여, 셔틀 박스 나아가 / 노고 패러다임을 이용하여 자극 차별을 연구하는데 사용될 수있다. 여기에, 동물은 조건 반응에 의해 미국 (CR) (동작을 이동을, 반대 구획에 셔틀) 방지하기 위해 훈련에 대한 응답으로 <공부를 할 수 있도록 노고 자극 (CS-)에 대한 응답으로 고밀도 다중 전극 배열과 평행 미세 자극과 신경 활동의 기록.; strong>을 이동-자극 (CS +)와 노고 행동으로는 (더 CR을 현재 구획에 머물 없음) 성공적인 학습을 기초 생리 메커니즘. 셔틀 상자 훈련, ICMS 및 병렬 전기 생리학의 성공적인 조합에 대한 기본적인 몇 가지 기술적 인 세부 사항이 논의 될 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜은 양방향 혐오 발 충격 제어 셔틀 박스 시스템을 사용하여 동물의 학습 동시 부위 특이 ICMS 및 멀티 채널의 전기 생리 학적 기록 방법을 설명한다. 프로토콜은 조합에 대한 기술 핵심 개념을 강조하고, 단지 그것의 공통 접지 전극을 통해 동물을 접지 부동 전압에서 gridfloor을 떠날의 중요성을 지적한다. 이 동물의 청각 피질의 학습 관련 플라스틱 재구성이 광범위하게 8,12,14,15,21,22…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
작업은 Deustche Forschungsgemeinschaft DFG 및 신경 생물학에 대한 라이프니츠 – 연구소의 보조금에 의해 지원되었다. 우리는 기술 지원을 마리아 – 마리나 Zempeltzi과 캐더린 OHL 감사합니다.
Materials
| Teflon-insulated stainless steel wire | California Fine Wire | diam. 50µm w/ isolation | |
| Pin connector system | Molex Holding GmbH | 510470200 | 1.25 mm pitch PicoBlade |
| TEM grid Quantifoil | Science Services | EQ225-N27 | |
| Dental acrylic Paladur | Heraeus Kulzer | 64707938 | |
| Hand-held drill OmniDrill35 | WPI | 503599 | |
| Ketamine 500mg/10ml | Ratiopharm GmbH | 7538837 | |
| Rompun 2%, 25ml | Bayer Vital GmbH | 5066.0 | |
| Sodium-Chloride 0.9%, 10ml | B.Braun AG | PRID00000772 | |
| Lubricant KY-Jelly | Johnson & Johnson | ||
| Shuttle-box E10-E15 | Coulbourn Instruments | H10-11M-SC | |
| Stimulus generator MCS STG 2000 | Multichannel Systems | ||
| Plexon Headstage cable 32V-G20 | Plexon Inc. | HSC/32v-G20 | |
| Plexon Headstage 32V-G20 | Plexon Inc. | HST/32v-G20 | |
| PBX preamplifier 32 channels | Plexon Inc. | 32PBX box | |
| Multichannel Acquisition System | Plexon Inc. | MAP 32/HLK2 | |
| Cryostate CM3050 S | Leica Microsystems GmbH | ||
| Signal processing Card Ni-Daq | National Instruments | ||
| Lab StandardTM Stereotaxic Instruments | Stoelting Co. | ||
| Audio attenator g.pah | g.pah Guger technologies | ||
| Cresyl violet acetate | Roth GmbH | 7651.2 | |
| Roticlear | Roth GmbH | A538.1 | |
| Sodium acetate trihydrate | Roth GmbH | 6779.1 | |
| Potassium hexacyanoferrat(II) trihydrate | Roth GmbH | 7974.2 | |
| Di-sodium hydrogen phospahte dihydrate | Merck | 1,065,801,000 | |
| ICM Impedance Conditioning Module | FHC | 55-70-0 | |
| Animal Temperarture Controler | World Precision Instruments | ATC2000 |
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