Summary

Une vidéo de démonstration de conserves de pilotage par le suivi parfum, mais avec facultés affaiblies Dead Reckoning Après Fimbria-Fornix lésions chez le rat

Published: April 24, 2009
doi:

Summary

Dans une tâche de suivi parfum de pilotage, la capacité des rats pour revenir à un refuge avec de la nourriture en utilisant une piste visuelle d'odeur ou de l'aide à l'estime dans l'infrarouge, le dossier intégré de mouvements précédents, démontre que l'hippocampe est nécessaire à l'estime.

Abstract

Pilotage et morts stratégies de navigation compter utilisent des constellations cue très différentes et des processus informatiques (Darwin, 1873; Barlow, 1964; O'Keefe et Nadel, 1978; Mittelstaedt et Mittelstaedt, 1980; Landeau et al, 1984;. Etienne, 1987; Gallistel, 1990; Maurer et Séguinot, 1995). Pilotage nécessite l'utilisation de la relation entre relativement stable externes (visuelles, olfactives, auditives) des indices, alors que dead reckoning nécessite l'intégration des signaux générés par l'auto-mouvement. Animaux d'obtenir l'auto-mouvement de l'information des récepteurs vestibulaires et, éventuellement, des récepteurs musculaires et articulaires, et copie efférente des commandes qui génèrent le mouvement. Un animal peut aussi utiliser les flux de contacts visuels, auditifs, et des stimuli olfactifs causés par ses mouvements. En utilisant une stratégie de pilotage d'un animal peut utiliser des calculs géométriques pour déterminer les orientations et les distances vers les lieux de son environnement, tandis que l'utilisation d'une stratégie de navigation à l'estime qu'il peut intégrer des signaux générés par ses mouvements précédents pour revenir à un endroit situé juste à gauche. Dead reckoning est familièrement appelé «sens de l'orientation» et «sentiment de distance."

Bien qu'il n'y ait des preuves considérables que l'hippocampe est impliqué dans le pilotage (O'Keefe et Nadel, 1978; O'Keefe et Speakman, 1987), il ya aussi des preuves de comportement (Whishaw et al, 1997;. Whishaw et Maaswinkel, 1998; Maaswinkel et Whishaw, 1999), la modélisation (Samsonovich et McNaughton, 1997), et électrophysiologiques (O'Mare et al, 1994;. Sharp et al, 1995;. Taube et Burton, 1995; Blair et Sharp, 1996; McNaughton et al ., 1996; Wiener, 1996; Golob et Taube, 1997) des études que la formation hippocampique est impliquée dans l'estime. La contribution relative de l'hippocampe aux deux formes de navigation est encore incertain, cependant. Ordinairement, il est difficile d'être certain que l'animal est d'utiliser un pilotage par rapport à une stratégie de navigation à l'estime parce que les animaux sont très flexibles dans leur utilisation des stratégies et des indices (Etienne et al, 1996;. Dudchenko et al, 1997;. Martin et al ., 1997; Maaswinkel et Whishaw, 1999). L'objectif de l'démonstrations vidéo présents était de résoudre le problème de la spécification de cue, afin d'examiner la contribution relative de l'hippocampe dans l'utilisation de ces stratégies. Les rats ont été entraînés dans une nouvelle tâche dans laquelle ils ont suivi linéaire ou polygonale sentiers parfumés pour obtenir un gros aliments granulés cachés sur un terrain ouvert. Parce que les rats ont une propension à porter la nourriture vers le refuge, la précision et les indices utilisés pour retourner à la base de la maison ont été variables dépendantes (Whishaw et Tomie, 1997). Pour forcer un animal à utiliser la stratégie aa dead reckoning pour atteindre son refuge avec la nourriture, les rats ont été testés lors les yeux bandés ou sous une lumière infrarouge, une longueur d'onde spectrale dans laquelle ils ne peuvent pas voir, et dans certaines expériences de la piste de parfum a été en outre enlevé une fois une animal atteint de la nourriture. Afin d'examiner la contribution relative de l'hippocampe, fimbria-fornix (FF) des lésions, qui perturbent le flux d'information dans la formation hippocampique (Bland, 1986), affecte la mémoire (Gaffan et Gaffan, 1991), et de produire des déficits spatiale (Whishaw et Jarrard, 1995), ont été utilisés.

Protocol

Animaux Douze femelle adulte rats Long-Evans (Université de Lethbridge vivarium), pesant 250-300 g, ont été logés dans des groupes dans des cages grillagées dans un laboratoire à température ambiante maintenue à 20-21 ° C et éclairée sur un hr 12 clair / sombre cycle (8 heures-20 heures). Six rats ont reçu opérations imposture et six ont reçu fimbria-fornix lésions avant le test. Chirurgie Pour la chirurgie stérile, les ra…

Discussion

Les expériences ont porté sur la contribution de l'hippocampe par rapport au pilotage de navigation à l'estime en exploitant une nouvelle tâche dans laquelle des rats ont été challanged pour retourner à la maison après un voyage vers l'extérieur après une série parfumée de leur refuge à une alimentation en granulés situé à l'extrémité de la chaîne. Les rats témoins navigué efficacement en utilisant des stratégies compter à la fois spatiale et de morts. Les rats avec des lésions fi…

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par l'Institut canadien de recherche en santé.

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    

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).
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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).

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