En objektiv og reproduserbar Test av Olfactory læring og diskriminering i mus
Summary
Her trener vi mus på en associative læring oppgave å teste lukt diskriminering. Protokollen lar for studier på læring-indusert strukturelle endringer i hjernen.
Abstract
Luktesans er dominerende sensoriske modalitet i mus og påvirker mange viktige måter, blant annet beite, predator oppdagelsen parring og foreldre. Viktigere, kan mus trenes til å knytte romanen lukt bestemte atferdsdata Svar å olfactory krets-funksjonen. Denne protokollen detaljer prosedyren for trening mus på en Go/nei-Go-Go operant læring aktivitet. I denne tilnærmingen, mus er trent på hundrevis av automatiserte forsøk daglig for 2-4 uker og kan deretter testes på romanen gå/nei-Go-Go lukt par vurdere olfactory diskriminering, eller brukes til studier på hvordan lukt læring endrer strukturen eller funksjon av er olfactory krets. I tillegg har musen olfactory pære (SR) pågående integrasjonen av voksen-født neurons. Interessant, øker olfactory læring både overlevelse og synaptic tilkoblinger av disse voksen-født neurons. Derfor kan denne protokollen kombineres med andre biokjemiske elektrofysiologiske og imaging teknikker å studere læring og aktivitet avhengig av faktorer som megle neuronal overlevelse og plastisitet.
Introduction
Musen OB, der lukt informasjonen først inn sentralnervesystemet (CNS), gir en utmerket modell for å studere erfaring avhengig av strukturelle endringer. OB circuity integrerer hele tiden voksen-født nerveceller i en aktivitet-avhengige måte. Voksen-født Nevron forløpere deler av fra progenitors langs de subventricular sonen tilstøtende til sideventriklene1. Ved overføring til OB disse neuronal forløpere enten overleve, skille, og integrere som hemmende granule celler eller gjennomgår apoptose2. Utvalg for cellen skjebne er påvirket av olfactory aktivitet, inkludert olfactory læring3,4,5,6. Etter integrasjon forekommer læring-indusert synaptic endringene i granule celler under en to ukers kritiske perioden7,8. Dermed er analyser for olfactory læring nyttig for å undersøke hvordan erfaring-avhengige plastisitet påvirkninger strukturelle og funksjonelle omorganisering av en moden hjernen krets.
Denne protokollen gir en tilnærming til olfactory opplæring ved hjelp av en kan opereres forfatning paradigme. I denne oppgaven er vann-belastede mus opplært til å knytte en odor (lukt “Go”) med vann premie og en annen lukt (“No-Go” lukt) prøve tidsavbrudd straff. Mus fremgang gjennom en gradert rekke treningsfaser i løpet av 2-4 uker. Når opplæring er fullført, mus reagerer å gå eller No-Go lukt med diskret, tilsvarende handlinger (søker vann belønning på farten prøvelser og ikke søker vann belønningen No-Go testrapport) (figur 1A). Når opplæring er fullført, mus kan utfordres videre med kjemisk lignende lukt par til å teste diskriminering eller bli overført til studier undersøker hvordan olfactory læring endrer strukturen eller funksjon av OB Selv om lukt diskriminering oppgaver har vært beskrevet tidligere, er mest avhengig av subjektive målinger som antall snuse mellom to odorants9,10. Videre, behovet for menneskelig scoring av slike oppgaver er også tidkrevende. Aktiviteten gå/nei-Go-Go olfactory læring som er beskrevet i denne protokollen gir en objektiv, direkte måling av lukt diskriminering og olfactory læring.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gnager olfactory systemet gir en unik modell for å studere sensoriske avhengige plastisitet. Her presenterer vi en olfactory læring paradigme for å trene mus knytte odorant par med enten en belønning eller straff. Gjennom denne lære oppgaven kan nedstrøms krets endringer studeres i senere eksperimenter (elektrofysiologi i vivo neuronal bildebehandling, osv.). Ved ferdigstillelse, vil mus lære å utføre en enkel lukt cued oppgave for å knytte vann belønning med en lukt og tidsavbrudd straff en …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne protokollen er tilpasset fra tidligere arbeid i vår lab (Huang et al. 8). alle metodene som er beskrevet her er godkjent av Animal Care og bruk Committee (ACUC) av Baylor College of Medicine. Det støttes av McNair Medical Institute, NINDS grant R01NS078294 til B.R.A., NIH IDDRC grant U54HD083092, NIDDK grant F30DK112571 til JMP og NINDS grant F31NS092435 til CKM.
Materials
| Glass vial | Qorpak | GLC-01016 | |
| Silicon Tubing | Thermo Scientific | 86000030 | |
| 18 gauge needles | BD | 305196 | |
| 1-Butanol | Sigma Aldrich | 437603 | |
| Propionic Acid | Sigma Aldrich | 402907 | |
| Mouse Chamber | Med Associates | ENV-307W | |
| Chamber Floor | Med Associates | ENV-307W-GFW | |
| Water Port | Med Associates | ENV-313W | Need two |
| Odor stimulus | Med Associates | ENV-275 | Contain 2 valves to gate odor delivery |
| Odor Port | Med Associates | ENV-375W-NPP | |
| USB Interface | Med Associates | DIG-703A-USB | |
| Desktop Computer with Windows 2000, XP, Vista, or 7 | |||
| Flow meter | VWR | 97004-952 | |
| Behavioral software | Med Associates | SOF-735 | This software, which runs each training stage, has now been replaced with Med-PC V |
| Data Transfer software | Med Associates | SOF-731 | This software formats the data to Excel |
| Training Software | Med Associates | DIG-703A-USB | This software is used to program each training stage |
| Water Valve | Neptune Research | 225P012-11 | This valve is used to gate the water delivery. Need Two |
| Odor Valve | Neptune Research | 360P012-42 | This valve is used to gate the odor delivery. Need Two |
Referências
- Carleton, A., Petreanu, L. T., Lansford, R., Alvarez-Buylla, A., Lledo, P. M. Becoming a new neuron in the adult olfactory bulb. Nat Neurosci. 6 (5), 507-518 (2003).
- Petreanu, L., Alvarez-Buylla, A. Maturation and death of adult-born olfactory bulb granule neurons: role of olfaction. J Neurosci. 22 (14), 6106-6113 (2002).
- Yamaguchi, M., Mori, K. Critical period for sensory experience-dependent survival of newly generated granule cells in the adult mouse olfactory bulb. PNAS. 102 (27), 9697-9702 (2005).
- Rochefort, C., Gheusi, G., Vincent, J. D., Lledo, P. M. Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory. J Neurosci. 22 (7), 2679-2689 (2002).
- Arenkiel, B. R., et al. Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing. PloS one. 6 (12), 29423 (2011).
- Alonso, M., Viollet, C., Gabellec, M. M., Meas-Yedid, V., Olivo-Marin, J. C., Lledo, P. M. Olfactory discrimination learning increases the survival of adult-born neurons in the olfactory bulb. J Neurosci. 26 (41), 10508-10513 (2006).
- Quast, K. B., et al. Developmental broadening of inhibitory sensory maps. Nat Neurosci. 20 (2), 189 (2017).
- Huang, L., et al. Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb. J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).
- Arbuckle, E. P., Smith, G. D., Gomez, M. C., Lugo, J. N. Testing for odor discrimination and habituation in mice. J Vis Sci. (99), e52615 (2015).
- Zou, J., Wang, W., Pan, Y. W., Lu, S., Xia, Z. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. , 11-18 (2015).
- Uchida, N., Takahashi, Y. K., Tanifuji, M., Mori, K. Odor maps in the mammalian olfactory bulb: domain organization and odorant structural features. Nat Neurosci. 3 (10), 1035 (2000).
- Cang, J., Isaacson, J. S. In vivo whole-cell recording of odor-evoked synaptic transmission in the rat olfactory bulb. J Neurosci. 23 (10), 4108-4116 (2003).
- Parthasarathy, K., Bhalla, U. S. Laterality and symmetry in rat olfactory behavior and in physiology of olfactory input. J Neurosci. 33 (13), 5750-5760 (2013).
- Rajan, R., Clement, J. P., Bhalla, U. S. Rats smell in stereo. Science. 311 (5761), 666-670 (2006).
- Batista-Brito, R., Close, J., Machold, R., Fishell, G. The distinct temporal origins of olfactory bulb interneuron subtypes. J Neurosci. 28 (15), 3966-3975 (2008).
- Sakamoto, M., et al. Continuous postnatal neurogenesis contributes to formation of the olfactory bulb neural circuits and flexible olfactory associative learning. J Neurosci. 34 (17), 5788-5799 (2014).
- Resendez, S. L., Jennings, J. H., Ung, R. L., Namboodiri, V. M. K., Zhou, Z. C., Otis, J. M., Stuber, G. D. Visualization of cortical, subcortical, and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses. Nat Protoc. 11 (3), 566 (2016).
- Park, S., et al. One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers. Nat Neurosci. 20 (4), 612 (2017).
