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방법 논문

도구로 미주 신경 자극은 멸종 학습을위한 관련 진학 가소성을 유도

23.8K 조회수

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DOI:

10.3791/53032

⸱

2015년 8월 21일

 ,  ,  , 

이 논문에서

요약

미주 신경 자극 (VNS)는 행동의 범위를 수정하는 전뇌에 타겟 시냅스 가소성을 유도하기위한 도구로 떠오르고있다. 이 프로토콜은 공포 멸종 메모리의 통합을 용이하게하기 위해 VNS를 구현하는 방법에 대해 설명합니다.

초록

Extinction은 중립적 자극이 행동을 유지해 왔던 강화를 더 이상 제공하지 않을 때 중립적 자극에 대한 행동 반응을 약화시키는 과정을 설명합니다. 두려움과 인간의 불안 사이에는 밀접한 상관관계가 있으므로 소멸 학습에 대한 연구는 외상 후 스트레스 장애와 같은 불안 관련 장애의 생물학적 특성에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며 이를 치료하기 위한 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 전임상 연구는 멸종 학습을 돕고 멸종 회로에서 표적 가소성을 유도하여 새로 형성된 기억을 통합하는 것을 목표로 합니다. 미주신경 자극(VNS)은 신경 전달 물질의 긴밀한 시간적 및 회로별 방출을 제공하여 진행 중인 작업에 관여하는 신경 네트워크의 조절을 초래하는 강력한 접근 방식입니다. VNS는 쥐와 인간 모두의 기억 통합을 향상시키며, VNS를 조건화된 신호에 대한 노출과 짝을 이루면 쥐의 멸종 학습의 통합이 향상됩니다. 여기에서는 쥐의 VNS에 필요한 맞춤형 부품 준비 및 수술 절차에 대한 자세한 프로토콜을 제공합니다. 이 프로토콜을 사용하여 VNS가 청각적 공포 조건화 작업에서 조건화된 공포 반응의 소멸을 촉진하는 방법을 보여줍니다. 또한, VNS가 소멸 기억의 발현 및 조절에 관여하는 근전두엽(infralimbic, IL) 내측 전전두엽 피질(medial prefrontal cortex)과 편도체(amygdala)의 기저측 복합체(basolateral complex) 사이의 경로에서 시냅스 가소성을 조절한다는 증거를 제공합니다.

서론

고전 공포 조건화는 불안 장애의 생물학적 기초를 공부하는 널리 사용되는 동물 모델을 제공합니다. 공포 조건화 동안, 혐오 자극 (무조건 자극, 미국, 예를 들면, footshock)은 같은 톤 및 / 또는 컨텍스트 (; CS 조건 자극)와 같은 중립적 인 자극과 함께 제공됩니다. 공포 조건화 동안, CS 및 US 간의 연결이 형성된다. 결국 연사의 발표는 혼자 공포 응답 (; CR 조건 반응)을 이끌어 낸다. 공포 멸종, CS 서서히 1 감소시키는 CR 일으키는 US의 부재 하에서 반복되게된다. 따라서, 조절 된 공포의 멸종은 더 이상 혐오 결과를 예측할 수없는 경우 중립 자극에 무서운 행동 반응이 감쇠되는 활성 프로세스입니다. 조건 반응의 멸종 배운 협회와 경쟁 새로운 기억의 통합이 필요합니다. 불안 장애의 특징은 IMPA입니다IRED 멸종 2-4. 따라서, 동물 모델에서 컨디셔닝 두려움의 멸종은 억제 학습과 인간의 불안 장애 5,6에 대한 행동 치료의 모델로 모두 중요한 패러다임 역할을합니다.

두려움과 인간 불안 간의 긴밀한 대응이 있기 때문에, 이는 이러한 연구는 외상 후 스트레스 장애와 같은 불안 관련 장애의 생물학적 특성에 대한 통찰력을 제공 할 수 있고 ....

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프로토콜

이 프로토콜에 설명 된 모든 절차는 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 NIH 가이드에 따라 수행하고, 그들은 달라스에있는 텍사스 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다.

VNS 소맷 부리 1. 건설

  1. 22 ½ G 바늘의 날카로운 끝을 절단하여 드릴링 도구를 만듭니다.
  2. 금속 파일 위를 평평하게 여러 번 22 ½ G 바늘의 지금 뭉툭한 끝을 실행합니다. 파일에 45도 각도로 바늘을 잡고, 회전하면서 파일을 통해 그것을 여러 번 실행합니다. 이 금속은 안쪽으로 얇고 감다가 원인이됩니다. 주의 : 바늘의 절단 끝으로 메스의 끝을 삽입하고 금속을 펴다 일부 하향 힘으로 회전합니다.
  3. 섹션 1의 나머지 단계를 확대 쌍안경을 사용합니다.
  4. 메스를 사용하여 (10 또는 15 블레이드) 튜브 4mm 세그먼트를 잘라.
  5. 이상 하나 4mm 세그먼트를 배치작은 드릴 비트 또는 다른 유사하게 모양의 도구입니다. 이것은이 조작되고있는 동안 위치에 호스를 유지하는 것이다.
  6. 튜브 (그림 1A)에 4 구멍을 드릴. 구멍 2mm 제곱으로 2mm의 네 점을 확인해야없이 거친 가장자리 청소해야합니다.
    참고 : 드....

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결과

이 섹션은 래트에서 에어컨 공포 반응의 발현을 감소시키기 위해 흡광 학습과 VNS 조합을 사용하여 얻을 수있다 결과의 예를 도시한다. 일 1, 2 (청각 공포 컨디셔닝)의 경우, 쥐 footshocks를 톤와 결합 된에 청각 공포 조건화 작업에 대한 교육을했다. 3 일 (전처리 시험)에서 톤이 동결 수준을 측정하고 조절 공포 응답 수집을 유추 footshocks의 부재에 제시 하였다. 4 일에 (치료) 쥐 그룹 별 멸종 훈련과 치료를받은 4 톤 프리젠 테이션 VNS 또는 가짜 자극 또는 가짜 자극과 확장 멸종 그룹, 20 톤 프리젠 테이션 중 하나와 결합되었다. 냉동 수준은 혼자 CS (후 처리 시험) (그림 3a에 CF 타임 라인)의 4 프리젠 테이션에 대한 응답으로 5 일에 다시 시험 하였다. 공동 비 강화 노출 제한된 수의 (4)를받은 동물멸종 단계에서 nditioned 톤은 다음 회복의 날 (그림 3B) 조건으로 두려움에 단지 작은 감소를 보여.......

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토론

우리는 여기 컨디셔닝 큐 (19)에 노출 단일 세션에서 컨디셔닝 두려움의 멸종을 촉진하고 infralimbic 피질과 소멸 (20) 학습 중재 할 수 있습니다 기저 편도체 사이의 경로에 가소성을 조절하는 데 사용되는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜의 성공을위한 중요한 단계는 멸종 트레이닝 동안 VNS의 적절한 전달합니다. 따라서, 특별한주의 커프 전극의 구성 및 미주 신경 주위 커프스의 배치에 주어져야한다. 커프 전극의 제작 과정에서 그것은 와이어의 노출 된 부분은 정확한 위치에있는 것을 보장하는 것이 중요하다. 마찬가지로, 수술 중, 특별한 노력이 적절한 위치에 커프를 배치하고, 커프와 자극 사이 회로는 실험 과정을 통해 그대로 유지되도록 장소에 충분히 앵커 이루어져야한다. 커프의 적절한 기능 ㄴ한다(단계 4.8에 설명 된대로) 행동 테스트 후 다시 (단계 3.2.20에 설명 된대로)와 E는 수술 후 확인.

VNS는 중추 신경계 활성.......

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공개 사항

저자는 경쟁하는 이해관계나 갈등이 없습니다.

감사의 글

이 연구는 National Institute of Mental Health MH 086960-01A1 (Christa K. McIntyre)의 지원을 받았습니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
알코올
아트로핀피셔A0132-5G
베타딘헨리 샤인69066950
과산화수소 CVS209478
케타민Henry Schein 1129300
마르케인Henry Schein6312615
미네랄 오일CVS152355
NeosporinCVS629451
산소홈 디포304179
페니실린피셔PENNA-10MU
프로판홈 디포304182
자일라진Henry Schein4019308
Tools
보석 토치스미스 장비23-1001D
재봉 바늘Walgreens441831
#5 펜치 (2)Fine Science Tools11254-20
납땜 철홈 디포;
AmScope SM-4TX-144A 3.5X-45X 회로 보드 붐 스테레오 현미경 + 144 LEDAmScopeSM-4TX-144A
도움의 손길A-M 시스템 726200
메스 블레이드 홀더파인 사이언스 도구10003-12
메탈 파일홈 디포6601
룰홈 디옵
곡선형 헤모스탯 Fine Science Tools130009-12
Fine ScissorsFine Science Tools14058-09
주걱Fine Science Tools
소형 스크루 드라이버홈 디포646507
Magnetic Fixator Retraction SystemFine Science Tools18200-04, 18200-01, 18200-05
히팅 패드Walgreens30294
ClippersWalgreens277966
SharpieStaples125328
Ring JunpsFine Science Tools11103-09
맞춤형 마이크로피펫 유리 도구 (J 모양 및 직선) - 붕규산 유리셔터 기기B150-110-10
Adson 펜치파인 사이언스 도구11006-12
커프스
튜빙Braintree Scientific IncMRE-065
플래티넘 이리듐 와이어Medwire10IR9/49T
골드 핀Mill-Max1001-0-15-15-30-27-04-0
봉합사Henry Schein100-5797
22 G 바늘Fisher 14-815-525
종이 테이프피셔 03-411-602
솔더홈 디포327793
플럭스 Home Depot300142
메스 블레이드, 10 또는 15스톨팅52173-10
실라스틱 실험실 튜빙 .51 mm ID x .94 mm ODFisher 508-002
헤드캡
커넥터 피스(남성)Omnetics Connector CorporationA25001-004
헤드캡 피스(여성)Omnetics Connector CorporationA24001-004
Teets 치과 아크릴, 액체 및 분말A-M 시스템525000, 526000
26 게이지 솔리드 구리 와이어스테이플1016882  
수술
뼈 나사스틸팅+CB33:C6151457
메스 블레이드, 10 또는 15스틸52173-10
1 ml 주사기Fisher14-826-261
22 G 바늘Fisher 14-815-525
27 G 바늘Fisher14-826-48
2" x 2" 거즈Fisher22-362-178
SwabsFisher19-120-472
강아지 패드PetCo1310747
Kim WipesFisher06-666-A
챔버 및 행동 환경 
Husky Metal Front Base Cabinet (30WX19DX34H)Home Depot100607961
Quiet Barrier­ HD 방음 재료(시트)(PSA)soundproofcow.com10203041
Convoluted Acoustic Foam Panelsoundproofcow.com 10432400
Isolated Pulse Stimulator Model 2100A-M Systems720000
Digital Camera - Logitech Webcam C210LogitechB003LVZO88
MatLabMathworks.com
Sinometer 10MHz 단일 채널 오실로스코프SinometerCQ5010C
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DSCK-C 이중 출력, 스크램블 쇼커킨더 사이언티픽 컴퍼니
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참고문헌

  1. Quirk, G. J., Mueller, D. Neural mechanisms of extinction learning and retrieval. Neuropsychopharmacol. 33 (1), 56-72 (1038).
  2. Milad, M. R., Orr, S. P., Lasko, N. B., Chang, Y., Rauch, S. L., Pitman, R. K. Presence and acquired origin of reduced recall ....

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