Summary

Trace Fear Conditioning i Mus

Published: March 20, 2014
doi:

Summary

I det følgende eksperiment beskriver vi en protokoll for spor frykt kondisjonering på mus. Denne type assosiativ hukommelse omfatter et spor for å skille den nøytrale stimulus og det ubetingede stimulus.

Abstract

I dette forsøket viser vi en teknikk for å måle læring og hukommelse. I sporet frykt condition protokoll som presenteres her er det fem motstandere mellom en nøytral stimulans og en ubetinget stimulus. Det er en 20 sek spor periode som skiller hver condition rettssaken. På den påfølgende dagen frysing måles under presentasjonen av den betinget stimulus (CS) og spor periode. På den tredje dagen er det en 8 min test for å måle kontekstuell hukommelse. De representative resultatene er fra mus som ble presentert med motvilje ubetinget stimulus (sjokk) sammenlignet med mus som fikk tone presentasjoner uten ubetinget stimulus. Trace frykt condition har blitt brukt til å oppdage subtile læring og hukommelse underskudd og forbedringer i mus som ikke finnes med andre frykt condition metoder. Denne type frykt kondisjone antas å være avhengig av forbindelser mellom den mediale prefrontale cortex og hippocampus. En strøm kontrovers er om denne metoden er antatt å være amygdala-uavhengig. Derfor er andre frykt kondisjone testing er nødvendig for å undersøke amygdala-avhengige læring og hukommelse effekter, for eksempel via forsinkelses frykt kondisjonering.

Introduction

I frykt condition en nøytral stimulus (NS) er sammenkoblet med en ubehagelig ubetinget stimulus (US). NS er normalt en tone og blir en betinget stimulus (CS) gjennom gjentatte paringer med USA. Den CS kan deretter fremkalle en betinget respons (CR), slik som frysing, i fravær av motvilje USA. En vanlig brukt frykt condition protokollen er forsinkelse condition. I denne protokollen utbruddet av NS og USA er sammenhengende eller med noe overlapping i stimulus-presentasjon. Selv om forsinkelse frykt condition er en av de mest brukte typer time assosiativ condition, er det flere andre typer assosiativ condition timelige ordninger: samtidig condition, bakover condition, og spor condition en. I spor frykt kondisjone er det en stimulus fritt intervall mellom NS og USA på flere sekunder resulterer i et "spor"-perioden.

Flere studier har rapportert underskudds i spor frykt condition når nevrotoksiske lesjoner er produsert i de strukturer som innspill til hippocampus 2-5 eller når farmakologiske midler brukes til å blokkere reseptor funksjon i hippocampus. Lesjon til hippocampus resultatene i underskudd i spor condition og kontekstuell condition, men ikke svekke forsinkelse frykt condition åtte. Det er flere fordeler ved å bruke spor frykt condition. Frykten condition-protokollen kan oppnås over en tre-dagers testperiode og gir mulighet for hippocampus-avhengig hukommelse som ikke er romlig avhengig. Spor frykt kondisjone kan brukes som en komplementær test til Morris vannlabyrint, nye objekt anerkjennelse test eller andre labyrint prøver i undersøke hippocampal-avhengige minne.

Protocol

Musene som brukes i følgende eksperiment ble generert og plassert ved Baylor University i en omgivelsestemperatur på 22 ° C, med en 14 timers lys og 10 timer mørke (20:00-06:00 hr) dagaktive syklus. Musene ble gitt ad libitum tilgang til mat og vann. Alle prosedyrer til musene var i samsvar med National Institutes of Health Retningslinjer for omsorg og bruk av forsøksdyr og dyr protokollen ble godkjent av Baylor University Animal Care og bruk komité. Oversikt <p class="jove_c…

Representative Results

For de representative resultatene presenterer vi data fra kontroll C57BL/6J voksne mus som fikk de nøytrale stimulus motstandere med den ubetingede stimulus (sjokktilstand) sammenlignet med mus som fikk den nøytrale stimulus, men ikke fikk det ubetingede stimulus (ingen sjokktilstand). Det er viktig å kjøre denne tilstanden når den først setter opp denne adferdstest for å avgjøre om protokollen har blitt utført riktig. Dataene i figur 1 representerer trening dagen i…

Discussion

Det har vært flere studier som har belyst den nevrale kretser som ligger til grunn spor frykt condition. Trace frykt condition antas å involvere CA1 av hippocampus 12-14. Det er også bevis for at den mediale prefrontale cortex (mPFC) spiller en stor rolle i spor øye-blink kondisjonering 15, og mPFC har blitt funnet å være involvert i spor frykt kondisjonering. En studie fant at mPFC nevroner gi varig aktivitet i løpet av spor periode, og dermed gi en struktur som kan opprettholde minnet unde…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet støttes av en Baylor University Research Council stipend og fra et forskningsstipend fra Epilepsy Foundation.

Materials

FreezeFrame Coulbourn
30% Isopropanol Purchase 90% isopropanol and dilute it down to 30%
70% Ethanol
Amp-meter Med-Associates ENV-420 Windows XP, Vista, and 7 Compatible (32-bit only)
Digital Sound Level Meter 33-2055
Vanilla Extract McCormick Pure Vanilla Extract
Sticky Notes Post-it 3X3 inch

References

  1. Powell, R. A., Honey, P. L., Symbaluk, D. G. . Introduction to learning and behavior. , .
  2. Tsaltas, E., Preston, G. C., Gray, J. A. The effects of dorsal bundle lesions on serial and trace conditioning. Behav. Brain Res. 10, 361-374 (1983).
  3. McAlonan, G. M., Dawson, G. R., Wilkinson, L. O., Robbins, T. W., Everitt, B. J. The effects of AMPA-induced lesions of the medial septum and vertical limb nucleus of the diagonal band of Broca on spatial delayed non-matching to sample and spatial learning in the water maze. Eur. J. Neurosci. 7, 1034-1049 (1995).
  4. Chowdhury, N., Quinn, J. J., Fanselow, M. S. Dorsal hippocampus involvement in trace fear conditioning with long, but not short, trace intervals in mice. Behav. Neurosci. 119, 1396-1402 (2005).
  5. Quinn, J. J., Oommen, S. S., Morrison, G. E., Fanselow, M. S. Post-training excitotoxic lesions of the dorsal hippocampus attenuate forward trace, backward trace, and delay fear conditioning in a temporally specific manner. Hippocampus. 12, 495-504 (2002).
  6. Misane, I., et al. Time-dependent involvement of the dorsal hippocampus in trace fear conditioning in mice. Hippocampus. 15, 418-426 (2005).
  7. Quinn, J. J., Loya, F., Ma, Q. D., Fanselow, M. S. Dorsal hippocampus NMDA receptors differentially mediate trace and contextual fear conditioning. Hippocampus. 15, 665-674 (2005).
  8. McEchron, M. D., Bouwmeester, H., Tseng, W., Weiss, C., Disterhoft, J. F. Hippocampectomy disrupts auditory trace fear conditioning and contextual fear conditioning in the rat. Hippocampus. 8, 638-646 (1998).
  9. Wiltgen, B. J., Sanders, M. J., Ferguson, C., Homanics, G. E., Fanselow, M. S. Trace fear conditioning is enhanced in mice lacking the delta subunit of the GABAA receptor. Learn. Mem. 12, 327-333 (2005).
  10. Davis, R. R., et al. Genetic basis for susceptibility to noise-induced hearing loss in mice. Hear. Res. 155, 82-90 (2001).
  11. Zheng, Q. Y., Johnson, K. R., Erway, L. C. Assessment of hearing in 80 inbred strains of mice by ABR threshold analyses. Hear. Res. 130, 94-107 (1999).
  12. Moyer, J. R., Thompson, L. T., Disterhoft, J. F. Trace eyeblink conditioning increases CA1 excitability in a transient and learning-specific manner. 16, 5536-5546 (1996).
  13. Leuner, B., Falduto, J., Shors, T. J. Associative memory formation increases the observation of dendritic spines in the hippocampus. J. Neurosci. 23, 659-665 (2003).
  14. McEchron, M. D., Disterhoft, J. F. Hippocampal encoding of non-spatial trace conditioning. Hippocampus. 9, 385-396 (1999).
  15. McLaughlin, J., Skaggs, H., Churchwell, J., Powell, D. A. Medial prefrontal cortex and pavlovian conditioning: trace versus delay conditioning. Behav. Neurosci. 116, 37-47 (2002).
  16. Runyan, J. D., Moore, A. N., Dash, P. K. A role for prefrontal cortex in memory storage for trace fear conditioning. J. Neurosci. 24, 1288-1295 (2004).
  17. Gilmartin, M. R., McEchron, M. D. Single neurons in the medial prefrontal cortex of the rat exhibit tonic and phasic coding during trace fear conditioning. Behav. Neurosci. 119, 1496-1510 (2005).
  18. Crow, T., Xue-Bian, J. J., Siddiqi, V., Kang, Y., Neary, J. T. Phosphorylation of mitogen-activated protein kinase by one-trial and multi-trial classical conditioning. J. Neurosci. 18, 3480-3487 (1998).
  19. Martin, K. C., et al. MAP kinase translocates into the nucleus of the presynaptic cell and is required for long-term facilitation in Aplysia. Neuron. 18, 899-912 (1997).
  20. Crestani, F., et al. Trace fear conditioning involves hippocampal alpha5 GABA(A) receptors. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 8980-8985 (2002).
  21. Crestani, F., et al. Decreased GABAA-receptor clustering results in enhanced anxiety and a bias for threat cues. Nat. Neurosci. 2, 833-839 (1999).
  22. Moore, M. D., et al. Trace and contextual fear conditioning is enhanced in mice lacking the alpha4 subunit of the GABA(A) receptor. Neurobiol. Learn. Mem. 93, 383-387 (2010).
  23. Cushman, J. D., Moore, M. D., Jacobs, N. S., Olsen, R. W., Fanselow, M. S. Behavioral pharmacogenetic analysis on the role of the alpha4 GABA(A) receptor subunit in the ethanol-mediated impairment of hippocampus-dependent contextual learning. Alcohol Clin. Exp. Res. 35, 1948-1959 (2011).
  24. Raybuck, J. D., Lattal, K. M. Double dissociation of amygdala and hippocampal contributions to trace and delay fear conditioning. PLoS ONE. 6, (2011).
  25. Kwapis, J. L., Jarome, T. J., Schiff, J. C., Helmstetter, F. J. Memory consolidation in both trace and delay fear conditioning is disrupted by intra-amygdala infusion of the protein synthesis inhibitor anisomycin. Learn. Mem. 18, 728-732 (2011).
  26. Gilmartin, M. R., Kwapis, J. L., Helmstetter, F. J. Trace and contextual fear conditioning are impaired following unilateral microinjection of muscimol in the ventral hippocampus or amygdala, but not the medial prefrontal cortex. Neurobiol. Learn. Mem. 97, 452-464 (2012).
  27. Baysinger, A. N., Kent, B. A., Brown, T. H. Muscarinic receptors in amygdala control trace fear conditioning. PLoS ONE. 7, (2012).
  28. Wanisch, K., Tang, J., Mederer, A., Wotjak, C. T. Trace fear conditioning depends on NMDA receptor activation and protein synthesis within the dorsal hippocampus of mice. Behav. Brain. 157, 63-69 (2005).
  29. Smith, D. R., Gallagher, M., Stanton, M. E. Genetic background differences and nonassociative effects in mouse trace fear conditioning. Learn. Mem. 14, 597-605 (2007).
  30. Rudy, J. W., O’Reilly, R. C. Contextual fear conditioning, conjunctive representations, pattern completion, and the hippocampus. Behav. Neurosci. 113, 867-880 (1999).
  31. Wiltgen, B. J., Sanders, M. J., Anagnostaras, S. G., Sage, J. R., Fanselow, M. S. Context fear learning in the absence of the hippocampus. J. Neurosci. 26, 5484-5491 (2006).
  32. Reijmers, L. G., Perkins, B. L., Matsuo, N., Mayford, M. Localization of a stable neural correlate of associative memory. Science. 317, 1230-1233 (2007).
  33. Huerta, P. T., Sun, L. D., Wilson, M. A., Tonegawa, S. Formation of temporal memory requires NMDA receptors within CA1 pyramidal neurons. Neuron. 25, 473-480 (2000).
  34. Jacobs, N. S., Cushman, J. D., Fanselow, M. S. The accurate measurement of fear memory in Pavlovian conditioning: Resolving the baseline issue. J. Neurosci. Methods. 190, 235-239 (2010).
check_url/51180?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Lugo, J. N., Smith, G. D., Holley, A. J. Trace Fear Conditioning in Mice. J. Vis. Exp. (85), e51180, doi:10.3791/51180 (2014).

View Video