Summary

מבחן אובייקטיבי, לשחזור של למידה חוש הריח ואפליה בעכברים

Published: March 22, 2018
doi:

Summary

כאן, אנחנו מאמנים עכברים בפעילות associative learning כדי לבדוק את ריח אפליה. פרוטוקול זה מאפשר גם במחקרים על למידה-induced שינויים מבניים במוח.

Abstract

חוש הריח המודאליות חושית הדומיננטית בעכברים, משפיע על התנהגויות חשובות רבות, כולל שיחור מזון, איתור טורף, הזדווגות, והורות. חשוב, עכברים יכולים להיות מאומנים כדי לשייך ריחות הרומן תגובות התנהגותיות ספציפיות כדי לספק תובנות פונקציה מעגל חוש הריח. פרוטוקול זה מפרט את ההליך עבור עכברים הדרכה בפעילות הולכים/לא הולכים למידה operant. בגישה זו, עכברים מאומנים על מאות ניסויים אוטומטית מדי יום במשך 2-4 שבועות, ואז יכול להיבדק על הרומן הולכים/לא הולכים ריח זוגות כדי להעריך את חוש הריח אפליה, או לשמש עבור מחקרים על איך ריח למידה משנה את מבנה או הפונקציה של חוש הריח מעגל. בנוסף, הנורה הריח העכבר (אבוב) כולל אינטגרציה מתמשכת של מבוגר-נולד נוירונים. מעניין, חוש הריח למידה מגביר הישרדות והן קשרים סינפטיים של נוירונים אלה למבוגרים-נולד. לכן, פרוטוקול זה יכול להיות משולב עם טכניקות טיפול נוספות הביוכימי אלקטרופיזיולוגיות, הדמיה ללמוד למידה, תלויי-פעילות גורמים מתווכים עצביים הישרדות, פלסטיות.

Introduction

העכבר אבוב, שבו מידע ריח נכנס לראשונה על מערכת העצבים המרכזית (CNS), מספק מודל מצויין ללמוד שינויים מבניים תלויי-ניסיון. OB circuity משתלבת ללא הרף למבוגרים-נולד נוירונים באופן בלתי תלוי-פעילות. מבוגר-נולד נוירון מבשרי לחלק של אבות כי קו לאזור subventricular הסמוך החדרים הצדדיים1. בעת העברת לתוך המכ, מבשרי עצביים אלה לשרוד, להבדיל, ו לשלב כתאי גרגר מעכבות או עוברים אפופטוזיס2. הבחירה לגורל תא מושפעת פעילות חוש הריח, כולל למידה חוש הריח3,4,5,6. לאחר שילוב, מתרחשים שינויים סינפטיים הנוצרות על-ידי למידה בתאים גרגר במהלך שבועיים קריטי תקופה7,8. לפיכך, מבחני ללמידה חוש הריח שימושיים לבחינת תלויי-ניסיון איך פלסטיות השפעות מבניות ופונקציונליים ארגון מחדש של מעגל חשמלי במוח הבוגר.

פרוטוקול זה מציע גישה אחת הכשרה חוש הריח באמצעות של פרדיגמה אופרנטית. במשימה זו, עכברים נטולי מים מאומנים כדי לשייך עונש זמן קצוב משפט אחד (לריח “ללכת”) עם פרס המים וריח אחר ריח (ריח “האסור”). עכברים התקדמות דרך סדרה מדורגת של הכשרה שלבים במשך 2-4 שבועות. בסיום ההכשרה, עכברים להגיב לריח או מבוטל עם התנהגויות דיסקרטית, המקביל (המבקשים פרס מים על ניסויים קדימה, לא מחפשים. הפרס מים על ניסויים האסור) (איור 1א’). לאחר השלמת התרגול, עכברים ניתן לערער עוד יותר עם זוגות ריח כימי דומה לבדיקת אפליה או להפוך לקביעת מחקרים למידה איך הריח החוקר משנה את מבנה או הפונקציה של הרופא הקבוע למרות ריח אפליה הפעילויות שתוארו קודם לכן, ביותר להסתמך על מדידות סובייקטיבית כגון מספר שמסניפים בין שני odorants9,10. יתר על כן, הצורך האנושי הניקוד של משימות כגון הוא גם אינטנסיבית. הפעילות הולכים/לא הולכים חוש הריח למידה המתוארים פרוטוקול זה מציע לא משוחדת, ישיר מדידה של אפליה ריח ולמידה חוש הריח.

Protocol

כל העכברים שימשו תחת פרוטוקול אושרה על ידי ביילור המכללה של רפואה מוסדיים חיה טיפול שימוש הוועדה בהתאם לסטנדרטים NIH. עכברים בשימוש פרוטוקול זה היו עכברים בוגרים כל (> גיל 6 שבועות) ב- C57BL6/j רקע וכללה עכברים גם זכר וגם נקבה. לאחר פעילויות הדרכה/הזמני, עכברים מוחזרות אל הכלוב שלהם הביתה. <p class="j…

Representative Results

ברגע עכברים למדו את המשימה למידה חוש הריח, הם יכולים עכשיו לקשר ריח הרומן זוגות עם שכר ועונש. אלו עכברים מיומן בדרך כלל מתחילים עם-50% דיוק במשימה הולכים/לא הולכים. ניתן להתוות את האחוז הנכון על ידי ניסיון לחסום כמו עקומת למידה עבור זוגות ריח הרומן (איור 3<strong…

Discussion

מערכת הריח מכרסמים מספקת מודל ייחודי ללמוד פלסטיות התלויים חושית. כאן נציג של פרדיגמה למידה חוש הריח לאלף עכברים לשיוך odorant זוגות עם פרס או עונש. דרך פעילות למידה זו, שניתן ללמוד במורד הזרם במעגל שינויים בניסויים הבאים (אלקטרופיזיולוגיה, ויוו הדמיה עצביים, וכד’). בגמר, עכברים ילמדו…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

פרוטוקול זה הוא ממאמרו של העבודות הקודמות במרחק המעבדה שלנו (Huang. et al. 8)-כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי חיה על עצמך ועל שימוש הוועדה (ACUC) של ביילור לרפואה. זה נתמך על ידי המכון הרפואי מקנייר, NINDS מענק R01NS078294 B.R.A., NIH IDDRC גרנט U54HD083092, NIDDK מענק F30DK112571 JMP, מענק NINDS F31NS092435 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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Arenkiel, B. R., et al. Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing. PloS one. 6 (12), 29423 (2011).
  6. 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).
  7. Quast, K. B., et al. Developmental broadening of inhibitory sensory maps. Nat Neurosci. 20 (2), 189 (2017).
  8. Huang, L., et al. Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb. J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).
  9. 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).
  10. Zou, J., Wang, W., Pan, Y. W., Lu, S., Xia, Z. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. , 11-18 (2015).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Rajan, R., Clement, J. P., Bhalla, U. S. Rats smell in stereo. Science. 311 (5761), 666-670 (2006).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Park, S., et al. One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers. Nat Neurosci. 20 (4), 612 (2017).
check_url/pt/57142?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Liu, G., Patel, J. M., Tepe, B., McClard, C. K., Swanson, J., Quast, K. B., Arenkiel, B. R. An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice. J. Vis. Exp. (133), e57142, doi:10.3791/57142 (2018).

View Video