JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Protocol
Discussion
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologia

Een videodemonstratie van Geconserveerde besturen van door Scent Tracking maar Verminderde Dead Reckoning Na fimbria-Fornix Laesies in de Rat

Published: April 24, 2009
doi:
10.3791/1193
,
1Department of Neuroscience,Canadian Centre for Behavioural Neuroscience, University of Lethbridge

Summary

In een piloot geur tracking taak, het vermogen van de ratten om naar een schuilplaats terug te keren met voedsel met behulp van visuele een geur spoor of met behulp van gegist bestek in infrarood licht, de geïntegreerde record van de vorige bewegingen, toont aan dat de hippocampus is noodzakelijk voor gegist bestek.

Abstract

Loodsen en gegist bestek navigatie strategieën te gebruiken zeer verschillende cue sterrenbeelden en computationele processen (Darwin, 1873, Barlow, 1964; O'Keefe en Nadel, 1978; Mittelstaedt en Mittelstaedt, 1980; Landeau et al., 1984;. Etienne, 1987; Gallistel, 1990; Maurer en Séguinot, 1995). Loodsen vereist het gebruik van de relaties tussen de relatief stabiele externe (visuele, olfactorische, auditief) signalen, terwijl gegist bestek vereist de integratie van de signalen die door zelf-beweging. Dieren krijgen eigen beweging informatie van vestibulaire receptoren, en mogelijk ook spier-en gewrichtspijn-receptoren, en efference kopie van de commando's die beweging te genereren. Een dier kan ook gebruik maken van de stromen van visuele, auditieve, olfactorische en stimuli veroorzaakt door zijn bewegingen. Met behulp van een piloot strategie een dier kan gebruiken geometrische berekeningen om richtingen en afstanden te bepalen plaatsen in zijn omgeving, terwijl met behulp van een gegist bestek strategie kan integreren signalen gegenereerd door de vorige bewegingen terug te keren naar een net vertrokken locatie. Dead Reckoning wordt volksmond heet "gevoel van richting" en "gevoel van afstand."

Hoewel er veel aanwijzingen dat de hippocampus betrokken is bij loodsen (O'Keefe en Nadel, 1978; O'Keefe en Speakman, 1987), is er ook bewijs van gedrag (Whishaw et al., 1997;. Whishaw en Maaswinkel, 1998; Maaswinkel en Whishaw, 1999), modelleren (Samsonovich en McNaughton, 1997), en elektrofysiologische (O'Mare et al., 1994;. Sharp et al., 1995;. Taube en Burton, 1995; Blair en Sharp, 1996; McNaughton et al. ., 1996, Wiener, 1996; Golob en Taube, 1997) studies die de hippocampus formatie is betrokken bij het gegist bestek. De relatieve bijdrage van de hippocampus naar de twee vormen van navigatie is nog onzeker, echter. Gewoonlijk is het moeilijk om zeker te zijn dat een dier is een piloot ten opzichte van een gegist bestek strategie gebruikt omdat dieren zijn zeer flexibel in het gebruik van strategieën en signalen (Etienne et al., 1996;. Dudchenko et al., 1997;. Martin et al. ., 1997, Maaswinkel en Whishaw, 1999). Het doel van de huidige video-demonstraties was om het probleem van de cue-specificatie op te lossen, om de relatieve bijdrage van de hippocampus in het gebruik van deze strategieën te onderzoeken. De ratten werden opgeleid in een nieuwe taak, waarbij zij volgden lineair of polygoon geurende paden om een ​​groot voedsel pellet verborgen op een open veld te verkrijgen. Omdat de ratten hebben een neiging om het voedsel terug te voeren naar de refuge, nauwkeurigheid en de signalen gebruikt om terug te keren naar de thuisbasis waren afhankelijke variabelen (Whishaw en Tomie, 1997). Te dwingen een dier om aa gegist bestek strategie te gebruiken om zijn toevlucht te bereiken met het voedsel, werden de ratten getest wanneer geblinddoekt of in infrarood licht, een spectrale golflengte waarin ze niet kunnen zien, en in sommige experimenten de geur weg was bovendien ooit een verwijderd dier bereikte het eten. Om de relatieve bijdrage van de hippocampus, fimbria-Fornix (FF) laesies, welke informatie stromen in de hippocampus formatie (Bland, 1986) verstoren onderzoeken, aantasting geheugen (Gaffan en Gaffan, 1991), en produceren ruimtelijke tekorten (Whishaw en Jarrard, 1995), werden gebruikt.

Protocol

Dieren Twaalf volwassen vrouwelijke Long-Evans ratten (Universiteit van Lethbridge vivarium) met een gewicht van 250-300 g, waren gehuisvest in groepen in het gaas kooien in een laboratorium met kamertemperatuur gehandhaafd op 20-21 ° C en verlicht op een 12 uur licht / donker cyclus (8 uur tot twintig). Zes ratten ontvangen sham operaties en zes fimbria-fornix laesies ontvangen voor het testen. Chirurgie Voor steriele operatie, de ratte…

Discussion

De experimenten onderzocht de bijdrage van de hippocampus te loodsen ten opzichte van gegist bestek navigatie door het uitbuiten van een nieuwe taak, waarbij ratten werden uitgedaagd om naar huis terug te keren na een heenreis na een geurende string van hun toevlucht tot een levensmiddel pellet gelegen aan het einde van de string. Controle ratten genavigeerd efficiënt gebruik van zowel ruimtelijk als gegist bestek strategieën. De ratten met fimbria-fornix laesies met succes doorheen kunt navigeren met een ruimtelijke …

Acknowledgements

Dit werk werd ondersteund door het Canadese Institute of Health Research.

Materials

Material Name Tipo Company Catalogue Number Comment
Sodium pentobarbital Reagent Sigma-Aldrich p3761-25g  
Atropine methyl nitrate Reagent Sigma-Aldrich a0382-5g  
Rodent pellets Animal food BIO-SERV    
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Amaral, D. G., Witter, M. P., Paxinos, G. . Hippocampal formation. In: The rat nervous system. , 443-493 (1995).
  2. Angeli, S. J., Murray, E. A., Mishkin, M. Hippocampectomized monkeys can remember one place but not two. Neuropsychologia. 31, 1021-1030 (1993).
  3. Barlow, J. S. Inertial navigation as a basis for animal navigation. J Theor Biol. 6, 76-117 (1964).
  4. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Physiol Psychol. 93, 74-104 (1979).
  5. Blair, H. T., Sharp, P. E. Visual and vestibular influences on headdirection cells in the anterior thalamus of the rat. Behav Neurosci. 110, 643-660 (1996).
  6. Bland, B. H. The physiology and pharmacology of hippocampal formation theta rhythms. Prog Neurobiol. 26, 1-54 (1986).
  7. Cassel, J. C., Kelche, C., Peterson, G. M., Ballough, G. P., Goepp, I., Will, B. Graft induced behavioral recovery from subcallosal septo-hippocampal damage in rats depends on maturity stage of donor tissue. Neurociência. 45, 571-586 (1991).
  8. Chen, L. L., Lin, L. H., Green, E. J., Barnes, C. A., McNaughton, B. L. Head direction cells in the rat posterior cortex. I. Anatomical distribution and behavioral modulation. Exp Brain Res. 101, 8-23 (1994).
  9. Darwin, C. On the origin of certain instincts. Nature. 7, 417-418 (1873).
  10. Dudchenko, P. A., Goodridge, J. P., Seiterle, D. A., Taube, J. S. Effects of repeated disorientation on the acquisition of spatial tasks in rats: dissociation between the appetitive radial arm maze and aversive water maze. J Exp Psychol. 23, 194-210 (1997).
  11. Etienne, A. S., Ellen, P., Thinus-Blanc, C. . The control of short-distance homing in the golden hamster. In: Cognitive processes in spatial orientation in animal and man. , 223-251 (1987).
  12. Martinus, N. i. j. h. o. f. f., Etienne, A., Maurer, R., Seguinot, V. Path integration in mammals and its interaction with visual landmarks. J Exp Biol. 199, 201-209 (1996).
  13. Gaffan, D., Gaffan, E. A. Amnesia in man following transection of the fornix. Brain. 114, 2611-2618 (1991).
  14. Gallistel, C. R. The organization of learning. , (1990).
  15. Golob, E. J., Taube, J. S. Head direction cells and episodic spatial information in rats without a hippocampus. Proc Natl Acad Sci USA. 94, 7645-7650 (1997).
  16. Grey, J. A., McNaughton, N. Comparison between the behavioural effects of septal and hippocampal lesions: a review. Neurosci Biobehav Rev. 7, 119-188 (1983).
  17. Jarrard, L. E. On the role of the hippocampus in learning and memory in the rat. Behav Neural Biol. 60, 9-26 (1993).
  18. Jeltsch, H., Cassel, J. C., Jackisch, R., Neufang, B., Green, P. L., Kelche, C., Hertting, G., Will, B. Lesions of supracallosal or infracallosal hippocampal pathways in the rat: behavioural, neurochemical, and histochemical effects. Behav Neural Biol. 62, 121-133 (1994).
  19. Landeau, B., Spelke, E., Gleitman, H. Spatial knowledge in a young blind child. Cognition. 16, 225-260 (1984).
  20. Maaswinkel, H., Whishaw, I. Q. Homing with locale, taxon, and dead reckoning strategies by foraging rats: sensory hierarchy in spatial navigation. Behav Brain Res. 99, 143-152 (1999).
  21. Martin, G. M., Harley, C. W., Smith, A. R., Hoyles, E. S., Hynes, C. A. Opaque transportation with rotation blocks reliable goal location on a plus maze but does not prevent goal location in the Morris maze. J Exp Psychol. 23, 183-193 (1997).
  22. Maurer, R., Séguinot, V., V, . What is modeling for? A critical review of the models of path integration. J Theor Biol. 175, 457-475 (1995).
  23. McNaughton, B. L., Barnes, C. A., Gerrard, J. L., Gothard, K., Jung, J. J., Knierim, J. J., Kudrimoti, H., Quin, Y., Skaggs, W. E., Suster, M., Weaver, K. L. Deciphering the hippocampal polyglot: the hippocampus as a path integration system. J Exp Biol. 199, 173-185 (1996).
  24. Mittelstaedt, M. L., Mittelstaedt, M. Homing by path integration in a mammal. Naturwissenschafen. 67, 566-567 (1980).
  25. Mizumori, S. J. Y., Williams, J. D. Directionally selective mnemonic properties of neurons in the lateral dorsal nucleus of the thalamus of rats. J Neurosci. 13, 4015-4028 (1993).
  26. Muller, R. U., Stead, M., Pach, J. The hippocampus as a cognitive graph. J Gen Physiol. 107, 663-694 (1996).
  27. O’Keefe, J., Nadel, L. . The hippocampus as a cognitive map. , (1978).
  28. O’Keefe, J., Speakman, A. Single unit activity in the rat hippocampus during a spatial memory task. Exp Brain Res. 68, 1-27 (1987).
  29. O’Mare, S., Rolls, E. T., Berthoz, A., Desner, R. P. Neurons responding to whole-body motion in the primate hippocampus. J Neurosci. 14, 6511-6523 (1994).
  30. Pearce, J. M., Roberts, A. D. L., Good, M. Hippocampal lesions disrupt navigation based on cognitive maps but not heading vectors. Nature. 369, 75-77 (1998).
  31. Samsonovich, A., McNaughton, B. L. Path integration and cognitive mapping in a continuous attractor neural network model. J Neurosci. 17, 5900-5920 (1997).
  32. Sharp, P. E. Subicular cells generate similar spatial firing patterns in two geometrically and visually distinctive environments: comparison with hippocampal place cells. Behav Brain Res. 85, 71-92 (1997).
  33. Sharp, P. E., Blair, H. T., Etkin, D., Tzanetos, D. B. J. Influences of vestibular and visual motion information on the spatial firing patterns of hippocampal place cells. Neurociência. 15, 173-189 (1995).
  34. Shapiro, M. L., O’Connor, C. N-methyl-D-aspartate receptor antagonist MK-801 and spatial memory representation: working memory is impaired in an unfamiliar environment but not in a familiar environment. Behav Neurosci. 106, 604-612 (1992).
  35. Squire, L. Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkey, and humans. Psychol Rev. 99, 195-231 (1992).
  36. Sutherland, R. J., Rodriguez, A. J. The role of the fornix/fimbria and some related subcortical structures in place learning and memory. Behav Brain Res. 32, 129-144 (1989).
  37. Taube, J. S. Head direction cells recorded from the postsubiculum in freely moving rats. I. Description and quantitative analysis. J Neurosci. 172, 49-84 (1990).
  38. Taube, J. S. Head direction cells recorded in the anterior thalamic nuclei of freely moving rats. J Neurosci. 15, 70-85 (1995).
  39. Taube, J. S., Burton, H. L. Head direction cell activity monitored in a novel environment and during a cue conflict situation. J Neurosci. 15, 1953-1971 (1995).
  40. Whishaw, I. Q. Activation, travel distance, and environmental change influence food carrying in rats with hippocampal, medial thalamic and septal lesions: implications for studies on hoarding and theories of hippocampal function. Hippocampus. 3, 373-385 (1993).
  41. Whishaw, I. Q., Jarrard, L. Similarities vs. differences in place learning and circadian activity in rats after fimbria-fornix section or ibotenate removal of hippocampal cells. Hippocampus. 5, 595-604 (1995).
  42. Whishaw, I. Q., Jarrard, L. E. Evidence for extrahippocampal involvement in place learning and hippocampal involvement in path integration. Hippocampus. 6, 513-524 (1996).
  43. Whishaw, I. Q., Maaswinkel, H. Rats with fimbria – fornix lesions are impaired in path integration: a role for the hippocampus in ‘sense of direction’. J Neurosci. 18, 3050-3080 (1998).
  44. Whishaw, I. Q., Mittleman, G. Visits to starts, routes, places by rats (Rattus norvegicus) in swimming pool navigation tasks. J Comp Psychol. 100, 422-431 (1986).
  45. Whishaw, I. Q., Tomie, J. Piloting and dead reckoning dissociated by fimbria-fornix lesions in a rat food carrying task. Behav Brain Res. 89, 87-97 (1997).
  46. Whishaw, I. Q., Coles, B. K. L., Bellerive, C. H. M. Food carrying: a new method for naturalistic studies of spontaneous and forced alternation. J Neurosci Methods. 61, 139-143 (1995a).
  47. Whishaw, I. Q., Cassel, J. C., Jarrard, L. E. Rats with fimbria – fornix lesions display a place response in a swimming pool: a dissociation between getting there and knowing where. J Neurosci. 15, 5779-5788 (1995b).
  48. Whishaw, I. Q., McKenna, J., Maaswinkel, H. Hippocampal lesions and path integration. Curr Opin Neurobiol. 7, 228-234 (1997).
  49. Wiener, S. I. Spatial behavioral and sensory correlates of hippocampal CA1 complex spike cell activity: implications for information processing functions. Prog Neurobiol. 49, 335-361 (1996).
  50. Winer, B. J. . Statistical principles in experimental design. , (1962).
  51. Worden, R. Navigation by fragment fitting: a theory of hippocampal function. Hippocampus. 2, 165-188 (1992).

Tags

Preserved PilotingScent TrackingImpaired Dead ReckoningFimbria-fornix LesionsRat Navigation StrategiesCue ConstellationsComputational ProcessesPiloting CuesDead Reckoning CuesExternal CuesSelf-movement InformationVestibular ReceptorsEfference CopyVisual StimuliAuditory StimuliOlfactory StimuliGeometrical CalculationsHippocampus Involvement In Piloting
check_url/pt/1193?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Whishaw, I. Q., Gorny, B. P. A Video Demonstration of Preserved Piloting by Scent Tracking but Impaired Dead Reckoning After Fimbria-Fornix Lesions in the Rat. J. Vis. Exp. (26), e1193, doi:10.3791/1193 (2009).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image