Объективный и воспроизводимые тест обонятельных обучения и дискриминации в мышей
Summary
Здесь мы обучаем мыши на задачу ассоциативные обучения для тестирования запах дискриминации. Этот протокол также позволяет для исследований по вопросам обучения индуцированная структурные изменения в головном мозге.
Abstract
Обоняние является преобладающим сенсорные модальности в мышах и влияет на многие важные поведения, включая нагула, обнаружения хищника, спаривания и воспитания. Важно отметить, что мыши могут быть обучены связать Роман запах с конкретных поведенческих реакций, чтобы обеспечить проницательность в функцию обоняния цепи. Этот протокол подробно процедура подготовки мышей на Go / оперантной обучения задачу. В этом подходе мышей обучаются на сотни автоматизированных процессов ежедневно для 2 – 4 недели и затем могут быть проверены на роман Go / запаха пар для оценки обонятельных дискриминации, или использоваться для исследований как запах обучения изменяет структуру или функцию обоняния цепи. Кроме того мышь обонятельные луковицы (OB) есть Продолжающаяся интеграция взрослого родился нейронов. Интересно, что обонятельные обучения увеличивает выживание и синаптических связей этих нейронов, взрослого родился. Таким образом этот протокол может сочетаться с другими биохимическими, электрофизиологических и изображений методами учиться обучения и деятельности зависимых факторов, которые посредником выживаемость нейронов и пластичности.
Introduction
Мышь Обь, где запах информации впервые входит центральной нервной системы (ЦНС), обеспечивает отличную модель для изучения опыта-зависимых от структурных изменений. OB-амперный постоянно интегрирует взрослого родился нейронов образом зависящих от деятельности. Взрослый родился нейрон прекурсоров разделить покинуть из прародителей, которые выстилают субвентрикулярной зоны, прилегающей к боковых желудочков1. После переноса в Обь, эти нейронные прекурсоров выжить, дифференцировать и интегрировать как тормозной блок ячеек или проходят apoptosis2. Выбор для ячейки судьба зависит от обонятельных деятельности, включая обонятельных обучения3,4,5,6. После интеграции обучения индуцированная синаптических изменения происходят в клетках гранул в течение двух недель критического периода7,8. Таким образом анализы для обоняния обучения являются полезными для изучения как опыт зависимых пластичности влияния структурных и функциональных реорганизации цепи зрелых мозга.
Этот протокол предлагает один из подходов к обонятельной обучения с использованием парадигмы оперантного кондиционирования. В этой задаче лишен воды мышей обучаются связать один запах («Go» запах) с наградой воды и другой запах («Закрытых» запах) с ожидания судебного наказания. Мышей прогресс через серию градуированных подготовки фаз в течение 2-4 недель. После завершения подготовки мышей реагировать на ходу или бесполезное запах с дискретной, соответствующего поведения (ищу награду воды на ходу испытаний и не ищет воды награду на запретную испытаний) (рис. 1A). После обучения, мышей может оспариваться далее с химически аналогичные запах пар для тестирования дискриминации или стать transitioned к изучает расследования как обонятельных обучения изменяет структуру или функцию Оби. Хотя запах дискриминации задачи описали ранее, наиболее полагаться на субъективные измерений, таких как количество нюхает между двумя отдушки9,10. Кроме того потребность человека забил такие задачи также требует больших затрат времени. Go / обонятельных обучения задачи, описанные в настоящем Протоколе предлагает беспристрастной, прямое измерение запах дискриминации и обонятельные обучения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Грызун обонятельной системы обеспечивает уникальную модель для изучения сенсорных зависимых пластичности. Здесь мы представляем обонятельных обучения парадигмы обучить мышей, чтобы связать одоранта пар с награду или наказание. Посредством этой задачи обучения ниже по течению цепи и…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Этот протокол приспособлен от предыдущей работы в нашей лаборатории (Хуан и др. 8). все методы, описанные здесь были одобрены животное уход и использование Комитета (ACUC) колледж Бейлор. Она поддерживается Макнэйр медицинский институт, Грант R01NS078294 NINDS для B.R.A., низ IDDRC Грант U54HD083092, NIDDK Грант F30DK112571 СПМ и Грант F31NS092435 NINDS в 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 |
References
- 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).
