Omkeerbare koeling-geïnduceerde deactiveringen te bestuderen van de corticale bijdragen aan belemmering geheugen in de wandelende kat
Summary
Complexe motoriek in naturalistische omgevingen vereisen zorgvuldige coördinatie van de ledematen omvat de regio’s van de pariëtale cortex. Het volgende protocol beschrijft het gebruik van omkeerbare koeling-geïnduceerde deactivering om aan te tonen van de rol van de pariëtale gebied 5 bij geheugen-geleide obstakel vermijden in de wandelende kat.
Abstract
Op complexe, naturalistische terrein, kan sensorische informatie over milieu obstakel worden gebruikt snel aanpassen motorische bewegingen voor vermijden. Bijvoorbeeld in de kat, kan visuele informatie over een dreigende belemmering moduleren intensivering voor vermijden. Locomotor aanpassing kan ook optreden los van visie, zoals plotselinge tactiele ingangen aan de been door verwachte obstakel kunnen wijzigen de intensivering van alle vier poten voor vermijden. Dergelijke complexe motorische coördinatie impliceert supraspinal structuren, zoals de pariëtale cortex. Dit protocol beschrijft het gebruik van omkeerbare, koeling-geïnduceerde corticale deactivering te beoordelen van de pariëtale cortex bijdragen aan geheugen-geleide obstakel motoriek bij de kat. Kleine koeling lussen, bekend als cryoloops, zijn speciaal gevormd om het deactiveren van de afzonderlijke regio’s van belang zijn voor hun bijdragen aan een openlijke gedrag beoordelen. Dergelijke methoden zijn gebruikt om het toelichten van de rol van de pariëtale gebied 5 bij geheugen-geleide obstakel vermijden bij de kat.
Introduction
Op naturalistische, oneffen terrein, kunt sensorische informatie over obstakel, die kan worden verkregen via de visie of touch, snel wijzigen motoriek voor vermijden. Deze zorgvuldige coördinatie van stepping bewegingen omvat meerdere corticale gebieden1,2. Bijvoorbeeld, zijn gebieden van motorische cortex3,4 pt6,7 van de5,van de pariëtale cortex betrokken tijdens complexe motorische taken zoals het obstakel te vermijden. In viervoetig dieren, moeten stap modulaties vereist voor obstakel te vermijden gelden voor zowel de voorpoten als de achterpoten. Als vooruit voortbewegen is vertraagd tussen de voorpoot en hindleg obstakel goedkeuring (die zich kan voordoen als een dier zorgvuldig door middel van een complexe, naturalistische omgeving stalking prooi loopvlakken), wordt informatie over het obstakel gehandhaafd in het geheugen gebruikt om te begeleiden de hindleg intensivering over het obstakel eens wandelen wordt hervat.
Experimentele technieken, gericht op het deactiveren van discrete corticale gebieden kunnen worden gebruikt om te studeren corticale bijdragen aan geheugen-geleide obstakel motoriek. Koeling-geïnduceerde corticale deactivering biedt een omkeerbaar, betrouwbare en reproduceerbare methode voor de beoordeling van de corticale bijdragen aan een openlijke gedrag8. Cryoloops vervaardigd van roestvast stalen buizen zijn specifiek voor de corticale interessegebied, vormige zorgen voor zeer selectieve en discreet deactivering van loci. Zodra geïmplanteerd, gekoeld methanol door het lumen van een cryoloop gepompt koelt de regio cortex direct onder de lus aan < 20 ° C. Kritische temperatuur, wordt synaptische transmissie in de regio van de cortex direct onder de lus geremd. Dergelijke deactivering kan worden omgekeerd door simpelweg ophouden de stroom van methanol. Deze methode is gebruikt voor het bestuderen van de corticale bijdragen aan zintuiglijke verwerking en gedrag9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17, evenals de motorische controle van het saccadic oog bewegingen18 en geheugen-geleide obstakel motoriek19.
Het doel van dit protocol is met omkeerbare koeling-geïnduceerde deactiveringen te beoordelen van de betrokkenheid van de pariëtale corticale gebieden voor motorische coördinatie bij de kat. Specifiek, werd geheugen-geleide obstakel motoriek onderzocht met of zonder actieve pariëtale cortex. Deze methoden zijn gebruikt om aan te tonen met succes de rol van de pariëtale gebied 5 bij geheugen-geleide obstakel vermijden in de wandelende kat19.
Protocol
Representative Results
Discussion
De beschreven paradigma werkzaam koeling-geïnduceerde deactiveringen van discrete corticale gebieden met behulp van de cryoloop te bestuderen van de geheugen-geleide obstakel motoriek bij de kat. De belemmering van de visuele en tactiele geheugen paradigma’s zijn vrij eenvoudig voor dieren uit te voeren zoals zij naturalistische motorische problemen met een minimale inspanning exploiteren bij een dier is gemotiveerd om te volgen een bewegende voedselbron. Dus, de meerderheid van de stage is gewijd aan het wennen van het…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We mijn dankbaarheid uitspreken aan de steun van de Canadese instituten van gezondheidsonderzoek, natuurwetenschappen en Engineering onderzoek Raad van Canada (NSERC) en de Stichting van Canada voor innovatie. C.W. werd gesteund door een Alexander Graham Bell Canada Graduate beurs (NSERC).
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 |
Referências
- 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).
