घ्राण सीखने और चूहों में भेदभाव का एक उद्देश्य और Reproducible परीक्षण
Summary
यहां, हम एक साहचर्य सीखने कार्य पर चूहों ट्रेन गंध भेदभाव का परीक्षण करने के लिए । यह प्रोटोकॉल भी सीखने पर अध्ययन के लिए अनुमति देता है, मस्तिष्क में संरचनात्मक परिवर्तन प्रेरित ।
Abstract
Olfaction चूहों में प्रमुख संवेदी साधन है और चारा सहित कई महत्वपूर्ण व्यवहार को प्रभावित करता है, शिकारी का पता लगाने, संभोग, और parenting. महत्वपूर्ण बात, चूहों घ्राण सर्किट समारोह में अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए विशिष्ट व्यवहार प्रतिक्रियाओं के साथ एसोसिएट उपंयास गंध को प्रशिक्षित किया जा सकता है । इस प्रोटोकॉल के लिए एक जाओ/नो-गो operant लर्निंग कार्य पर प्रशिक्षण चूहों के लिए प्रक्रिया का विवरण । इस दृष्टिकोण में, चूहों स्वचालित परीक्षण के सैकड़ों के लिए दैनिक पर प्रशिक्षित कर रहे है 2-4 सप्ताह और फिर उपंयास जाओ पर परीक्षण किया जा सकता/घ्राण भेदभाव का आकलन करने के लिए, या कैसे गंध सीखने पर अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया जा घ्राण की संरचना या समारोह में बदल सर्किट. इसके अतिरिक्त, माउस घ्राण बल्ब (ओबी) वयस्क जनित न्यूरॉन्स के चल रहे एकीकरण सुविधाएँ. मजे की बात यह है कि घ्राण लर्निंग इन वयस्क जनित न्यूरॉन्स के अस्तित्व और synaptic कनेक्शन दोनों को बढ़ाता है । इसलिए, इस प्रोटोकॉल अंय जैव रासायनिक, electrophysiological के साथ संयुक्त किया जा सकता है, और इमेजिंग तकनीक सीखने और गतिविधि पर निर्भर कारकों का अध्ययन करने के लिए कि ंयूरॉंस अस्तित्व और प्लास्टिक की मध्यस्थता ।
Introduction
माउस ओबी, जहां गंध जानकारी पहले केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) में प्रवेश करती है, अनुभव पर निर्भर संरचनात्मक परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए एक उत्कृष्ट मॉडल प्रदान करता है । ओबी सर्किट लगातार एक गतिविधि पर निर्भर तरीके से वयस्क पैदा न्यूरॉन्स को एकीकृत करता है. वयस्क जनित न्यूरॉन पूर्ववर्ती progenitors से विभाजित है कि लाइन subventricular क्षेत्र पार्श्व निलय के निकटवर्ती1. ओबी में पलायन पर, इन न्यूरॉन अग्रदूतों या तो जीवित, अंतर, और निरोधात्मक दाना कोशिकाओं के रूप में एकीकृत, या apoptosis2से गुजरना. सेल भाग्य के लिए चयन घ्राण लर्निंग3,4,5,6सहित घ्राण गतिविधि से प्रभावित है । एकीकरण के बाद, सीखने प्रेरित synaptic परिवर्तन एक दो सप्ताह क्रिटिकल अवधि7,8के दौरान दाना कोशिकाओं में होते हैं । इस प्रकार, घ्राण सीखने के लिए परख कैसे अनुभव पर निर्भर प्लास्टिक के संरचनात्मक और कार्यात्मक एक परिपक्व मस्तिष्क सर्किट के पुनर्गठन को प्रभावित करता है की जांच के लिए उपयोगी होते हैं ।
इस प्रोटोकॉल एक operant कंडीशनिंग प्रतिमान का उपयोग करके घ्राण प्रशिक्षण के लिए एक दृष्टिकोण प्रदान करता है । इस कार्य में, पानी से वंचित चूहों एक पानी इनाम और एक गंध के साथ एक गंध (“जाओ” गंध) सहयोगी के लिए प्रशिक्षित किया जाता है (“नहीं जाना” गंध) एक परीक्षण मध्यांतर सजा के साथ । चूहों 2-4 सप्ताह के पाठ्यक्रम पर प्रशिक्षण चरणों की एक वर्गीकृत श्रृंखला के माध्यम से प्रगति । जब प्रशिक्षण पूरा हो गया है, चूहों जाने के लिए या नहीं, असतत, इसी व्यवहार के साथ जाओ गंध का जवाब (जाओ परीक्षणों पर एक पानी इनाम की मांग और नहीं-परीक्षण जाओ पर पानी इनाम की मांग) (चित्रा 1ए) । प्रशिक्षण के बाद पूरा हो गया है, चूहों आगे रासायनिक समान गंध जोड़े के साथ चुनौती दी जा सकता है भेदभाव का परीक्षण या कैसे घ्राण सीखने की संरचना या ओबी के समारोह में परिवर्तन की जांच के अध्ययन के लिए संक्रमण हो जाते हैं । हालांकि गंध भेदभाव कार्यों पहले से वर्णित किया गया है, ज्यादातर ऐसे दो odorants9,10के बीच सूंघने की संख्या के रूप में व्यक्तिपरक माप पर भरोसा करते हैं । इसके अलावा, इस तरह के कार्यों के मानव स्कोरिंग के लिए की जरूरत भी समय गहन है । जाओ/इस प्रोटोकॉल में वर्णित कोई जाना घ्राण लर्निंग कार्य गंध भेदभाव और घ्राण सीखने के एक निष्पक्ष, प्रत्यक्ष माप प्रदान करता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
कुतर घ्राण प्रणाली संवेदी निर्भर प्लास्टिक का अध्ययन करने के लिए एक अनूठा मॉडल प्रदान करता है । यहाँ हम एक घ्राण सीखने प्रतिमान वर्तमान चूहों को प्रशिक्षित करने के लिए या तो एक इनाम या सजा के साथ सुगंध?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस प्रोटोकॉल हमारे लैब के भीतर पिछले काम से अनुकूलित है (हुआंग एट अल । 8). यहां वर्णित सभी तरीकों को Baylor कॉलेज ऑफ मेडिसिन की एनिमल केयर एंड फीमेल कमेटी (ACUC) ने अनुमोदित कर दिया है । इसे McNair आयुर्विज्ञान संस्थान, NINDS ग्रांट R01NS078294 को B.R.A., NIH IDDRC ग्रांट U54HD083092, NIDDK ग्रांट F30DK112571 को JMP, और NINDS अनुदान F31NS092435 को CKM से समर्थन प्राप्त है.
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).
