Реверсивные охлаждения индуцированной деактиваций учиться корковых вклад препятствие памяти в пешеходных Cat
Summary
Сложные передвижения в натуралистическом сред, требующих тщательной координации конечностей включает регионы теменной коры. Следующий протокол описывает использование обратимых охлаждения индуцированной деактивации продемонстрировать роль теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в пешеходных cat.
Abstract
На комплекс, натуралистический ландшафт сенсорной информации о экологические препятствия может использоваться для быстрой адаптации опорно движений для избежания. Например в Кот, визуальная информация о предстоящем препятствие может модулировать степпинг для избежания. Опорно-адаптация также может произойти независимо от видения, как внезапное тактильные вклад ногу препятствием ожидаемых может изменять шагая все четыре ноги для избежания. Такой комплекс опорно-двигательной координации включает в себя supraspinal структуры, такие как теменной коре. Этот протокол описывает использование обратимых, охлаждение индуцированной корковых деактивации оценить вклад теменной коре локомоции памяти руководствуясь препятствие в Кот. Маленькие охлаждения петли, известный как cryoloops, формируются специально для деактивации дискретных областей интереса для оценки их вклада в открытой поведение. Такие методы использовались для уточнения роли теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в Кот.
Introduction
На натуралистических, неровной местности сенсорную информацию о препятствие, которое может быть приобретено через видение или touch, можно быстро изменить двигательный аппарат для избежания. Это тщательная координация шаговые движения включает в себя несколько корковых регионах1,2. Например во время сложных опорно-задач, таких как препятствием избежание замешаны области моторной коры3,4 и теменной коре5,6,7 . В четвероногих животных шаг модуляции, необходимые для избежания препятствий должны распространяться на передних и задних конечностей. Если вперед локомоции задержка между foreleg и hindleg зазор препятствие (которые могут возникнуть как животное топчет тщательно через жертвой преследования сложных, натуралистических окружающей среды), информация о препятствие, сохранена в памяти используется для руководства hindleg, переступая через препятствие, однажды гуляя резюме.
Экспериментальные методы, направленные для отключения отдельных корковых областях может использоваться для изучения корковых вклад в памяти руководствуясь препятствие локомоции. Охлаждение индуцированной корковых деактивации обеспечивает обратимым, надежных и воспроизводимых метод оценки корковых вклад открытой поведение8. Cryoloops, сделанные из нержавеющей стали, трубы формируются специфичные для области коры интерес, обеспечивая весьма селективный и дискретные деактивация локусов. После имплантации, охлажденные метанола прокачивается через просвет cryoloop охлаждает область коры непосредственно под цикла < 20 ° C. Ниже этой критической температуры ингибируется синаптической передачи в регионе коры непосредственно под петлю. Такое отключение может быть отменено лишь путем прекращения потока метанола. Этот метод был использован для изучения корковых вклад сенсорной обработки и поведения9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17, а также управления двигателем скачкообразных глаз движения18 и память руководствуясь препятствие локомоции19.
Целью настоящего Протокола является использование обратимых охлаждения индуцированной деактиваций для оценки участия париетальной корковых зон для опорно-двигательной координации в Кот. В частности память руководствуясь препятствие локомоции был рассмотрен с или без активного теменной коре. Эти методы были использованы для успешно демонстрирующих роль теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в пешеходных кошка19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Описывается парадигма использует охлаждения индуцированной деактиваций дискретных корковых областей с помощью cryoloop с целью изучения памяти руководствуясь препятствие передвижения в Кот. Визуальные и тактильные препятствие памяти парадигмы достаточно просты для животных для выпол?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы с благодарностью признаем поддержку канадской институтов здравоохранения исследования, естественные науки и инженерных исследований Совет Канады (СЕНТИ) и Канадский фонд для инноваций. К.В было поддержано, Александр Грэм Белл Канада аспирантов стипендии (СЕНТИ).
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 |
References
- Drew, T., Marigold, D. S. Taking the next step: cortical contributions to the control of locomotion. Curr. Opin. Neurobiol. 33, 25-33 (2015).
- Takakusaki, K. Neurophysiology of gait: From the spinal cord to the frontal lobe. Mov. Disord. 28, 1483-1491 (2013).
- Drew, T. Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. cells related to the forelimbs. J. Neurophysiol. 70, 179-199 (1993).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lomber, S. G., Payne, B. R. Contributions of cat posterior parietal cortex to visuospatial discrimination. Vis. Neurosci. 17, 701-709 (2000).
- Lomber, S. G., Malhotra, S. Double dissociation of ‘what’ and ‘where’ processing in auditory cortex. Nat. Neurosci. 11, 609-616 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Coomber, B., et al. Cortical inactivation by cooling in small animals. Front. Syst. Neurosci. 5, 53 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Horsley, V., Clarke, R. H. The structure and function of the cerebellum examined by a new method. Brain Behav Evol. 31, 45-124 (1908).
- 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).
- 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).
