Summary

의 비디오 데모 랫에 Fimbria - Fornix의 조직 손상 후 향기 추적하지만 장애 데드 레크 닝에 의해 조종 보존

Published: April 24, 2009
doi:

Summary

조종사 향기 추적 작업에서 Visual 냄새 트레일 사용하거나 적외선에서 죽은 계산을 사용하여 음식과 피난처로 돌아갑니다 쥐의 능력은 이전 동작의 통합 기록은 해마가 죽었 계산에 필요한 것을 보여줍니다.

Abstract

조종사와 죽은 계산 탐색 전략은 매우 다른 큐 별자리 및 전산 처리 (다윈, 1873 사용; 바로우, 1964, 오키프와 Nadel 1978; Mittelstaedt 및 Mittelstaedt, 1980; Landeau 외, 1984;. 에티엔느, 1987, Gallistel을 1990; 모러 및 Séguinot, 1995). 죽은 응보 자기 운동에 의해 생성된 신호의 통합을 요구 반면 조종사는 비교적 안정적인 외부 (시각, 후각, 청각) 신호 사이의 관계를 사용해야합니다. 동물 vestibular 수용체의자가 운동 정보를 얻을, 그리고 아마도 근육과 관절 수용체, 그리고 운동을 생성하는 명령을 efference 사본. 동물은 또한 움직임에 의한 영상의 흐름, 청각, 후각 및 자극을 사용할 수 있습니다. 조종사 전략에게 동물을 사용하면, 그 환경에서 곳으​​로 방향과 거리를 결정하기 위해 죽은 계산 전략을 사용하는 반면에 그것이 단지 왼쪽 위치로 돌아가려면 이전 움직임에 의해 생성되는 신호를 통합할 수 있습니다 기하학적 계산을 사용할 수 있습니다. 데드 계산은 colloquially "방향 감각 '과이라고"감각 거리. "

해마가 (오키프와 Nadel, 1978, 오키프와 스피크먼, 1987) 조종사에 관여되어 상당한 증거가 있지만.; Whishaw과 Maaswinkel, 1998, 행동 (Whishaw 외, 1997에서 증거도 있습니다; Maaswinkel 및 Whishaw, 1999), 모델링 (Samsonovich 및 맥노튼, 1997), 그리고 electrophysiological (O'Mare 외, 1994;. 샤프 외, 1995;. Taube와 버튼, 1995, 블레어와 샤프, 1996; 맥노튼 외 ., 1996, 위너, 1996; hippocampal 형성이 죽은 계산에 관여되어 Golob 및 Taube, 1997) 연구. 탐색의 두 형태로 해마의 상대적 기여하지만, 여전히 불확 실한 것입니다. . Dudchenko 외, 1997,,. 마틴 외 동물 전략 및 단서 (에티엔느 외 1996의 사용에 매우 유연하기 때문에 일반적으로, 그것은 동물이 죽은 계산 전략 비교 조종사를 사용하고 있는지 확신하기가 어렵습니다 ., 1997, 1999 Maaswinkel 및 Whishaw). 현재 비디오 데모의 목적은 이러한 전략의 사용에 해마의 상대적인 기여를 검토하기 위해 큐 사양의 문제를 해결하는 것이었다. 쥐들은 펠렛은 오픈 필드에 숨겨진 큰 음식을 얻기 위해 선형 또는 다각형 향수 산책로를 따라있는 새 작업에서 훈련했다. 쥐들이 피난처, 정확성 및 홈베이스에 종속되었다 변수 (Whishaw와 토미, 1997)을 반환하는 데 사용되는 신호로 다시 음식을 운반하는 proclivity를 가지고 있기 때문. 음식의 피난처에 도달할 AA 죽은 계산 전략을 사용하는 동물을 강제하려면, 쥐 장님이 아닌 다음에야 때 테스트되거나 적외선 아래 그들이 볼 수있는 스펙트럼 파장은, 어떤 실험의 향기 흔적은 또한 한 번 제거되었습니다 동물은 음식에 도달했습니다. hippocampal 형성의 정보 흐름 (블랜드, 1986)을 방해 해마, fimbria – fornix (FF) 병변의 상대적인 기여를 확인하려면, 메모리 (Gaffan 및 Gaffan, 1991) 손상, 그리고 (Whishaw와 재러드, 공간 적자를 생산 1995)는 사용되었습니다.

Protocol

동물 250-300 GM 무게 열두 성인 여성 롱 – 에번스 쥐 (레스 브리지 동식물 사육장의 대학), ° C 20-21로 유지하고 12 시간에 조명이 실내 온도와 실험실에서 와이어 메쉬 새장의 그룹에 보관되어 있었다 밝은 / 어두운 사이클 (8 8 시까지). 여섯 쥐들이 가짜 작업을받은 여섯는 테스트하기 전에 fimbria – fornix의 병변을 받았습니다. 외과 무균 수…

Discussion

실험 쥐가 그들의 피난처에서 문자열의 끝에있는 음식 펠릿에 향수 문자열을 다음과 같은 외적 여행 후 귀국하는 challanged되었던의 소설 작업을 이용하여 죽은 계산 탐색 대 조종하는 해마의 기여를 조사. 제어 쥐들이 공간과 죽은 모두 계산 전략을 사용하여 효과적으로 탐색. fimbria – fornix의 병변과 쥐들이 성공적으로 공간 전략을 사용하여 탐색하지만 죽은 계산을 사용하도록 강요되면 손상되었…

Acknowledgements

이 작품은 건강 연구의 캐나다 연구소에 의해 지원되었다.

Materials

Material Name Type 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    

References

  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. Neuroscience. 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. Neuroscience. 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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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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