2017年12月11日
复杂的运动在自然主义的环境需要仔细的肢体协调涉及顶叶皮层的区域。下面的协议描述了可逆冷却诱导失活的使用, 以证明顶骨面积5的作用, 在记忆制导避障的步行猫。
在本研究中使用冷却诱导的失活的总体目标是评估皮质对遛猫障碍记忆的贡献。这种方法可以帮助回答运动控制领域的关键问题,例如顶叶皮层是否参与记忆引导的避障。这种技术的主要优点是能够逆转停用。
这允许每只动物作为自己的控制。首先,按照随附的文本协议中所述构建此处显示的设备。接下来,将动物戴上测试背带放在测试设备上,让动物适应设置。
这种皮带方向允许动物沿着装置的中央部分行走而没有任何张力,从而鼓励动物保持在装置的这一部分内。在与移动的测试对象一起工作时,建立这样的边界很有帮助。将软食放在食物平台上,然后将动物放在走道上,让它从平台上吃东西。
确保动物能够舒适地处理,包括必须将动物移动到走道起点区域的情况。为了评估视觉障碍记忆,将障碍物抬高到人行道上,并将平台放置在障碍物的远侧。然后将动物放在走道的起点区域,让动物接近食物,只用前腿跨过障碍物,以便从平台上吃东西。
当动物继续进食时,降低障碍物,使其与走道齐平,以防止任何进一步的视觉或触觉输入。在可变的延迟期之后,再次将食物向前移动以鼓励动物恢复行走。在没有障碍的情况下也进行试验,以防止对障碍的习惯和习得性回避反应的发展。
在存在障碍物和无障碍物的试验中观察后腿踩踏,以验证典型的运动行为和冷却前完整的视觉障碍物记忆。确保动物可以在没有障碍物的情况下清除障碍物,并且与无障碍物试验相比,在存在障碍物的试验中,所有四条腿的跨度都显着升高。要评估触觉障碍物记忆,首先要确保障碍物没有升到人行道上。
然后将动物放在走道的起点,让它走向放置在障碍物槽远端的食物平台。当动物进食时,将障碍物抬高到食物盘下方的走道上,以防止障碍物的任何视觉输入。然后将食物向前移动。
当食物向前移动时,动物在跨过障碍物之前应该用前腿接触障碍物。让动物继续进食,同时跨过前腿和后腿之间的障碍物。在此期间,降低障碍物,使其与走道齐平,以防止任何进一步的视觉或触觉输入。
在可变的延迟期之后,再次将食物向前移动,以鼓励动物恢复行走。在触觉无障碍物试验中,让动物接近并从食物平台上吃东西。但是,在以可变延迟将食物向前移动之前,请升高和降低障碍物。
在没有障碍物且没有前腿接触的情况下进行试验,以防止习惯障碍物的存在或发展习得的回避反应。在存在障碍物和没有障碍物的试验中观察后腿踏步,以在开始皮层冷却之前验证正常的运动行为和完整的障碍物记忆。为了停用大脑的离散区域并评估它们对记忆引导避障的贡献,根据先前报道的外科手术,将 CryoLoops 植入双侧区域 5 和 7,如随附文本协议中所述。
测试前,将 200 毫升甲醇与 500 cc 干冰混合,形成冰浴,以准备冷却回路。将甲醇储液罐的进气管连接到泵。将通向冰浴的流出管连接到泵的另一侧。
将管端连接到虚拟 CryoLoop,并确保两端紧贴入口和出口管,以完成冷却回路。接下来,将热电偶插头连接到数字温度计上,以进行连续温度监测。确保此电缆和管道的长度足以在连接时到达动物的头部。
然后使用开关打开活塞泵,并确认所有连接都紧密且没有泄漏。确保泵设置、冰浴内的管道长度以及从冰浴到虚拟回路的管道长度处于最佳状态,以便虚拟 CryoLoop 温度可以达到 5 摄氏度以下的稳定状态。对初始设置满意后,关闭泵并取下虚拟 CryoLoop。
将动物放在测试设备上并扣上安全带。然后固定带子并系上皮带。接下来,取下植入的 CryoLoop 的保护盖,露出入口和出口管。
将管端紧贴在 CryoLoop 的入口和出口管上,并将热电偶插头连接到数字温度计。从视觉或触觉障碍记忆试验开始测试会话。初始测试后,以随机方式进行所有四种类型的附加试验。
接下来,打开活塞泵并等待 1 到 2 分钟,让 CryoLoop 达到 3 摄氏度的温度。然后运行一组很酷的试验。在试验期间,确保 CryoLoop 的温度保持在 3 摄氏度左右。
然后关闭活塞泵,等待 CryoLoop 恢复到其原始温度。在活塞泵关闭后运行最后的复温试验块。行为测试结束后,从入口管和出口管上拆下管路,并确保更换保护盖。
注意残留的甲醇,这些甲醇可能会从管端滴落并可能刺激动物。取下皮带和挽具,然后将动物送回殖民地。最后,使用切管器修剪管端,以防止在下一个测试日出现连接泄漏。
当猫大脑的第五区域双侧冷却时,在前腿和后腿的障碍物存在试验中,后腿步路都显着减弱。在存在障碍物的试验中,前腿的峰值步高和在没有障碍物的试验中,所有腿都不受区域 5 停用的影响。同样,在存在障碍物或无障碍物的试验中,任何腿的峰值台阶高度与停用区域 7 时的温暖条件没有差异。
与暖区和区域 7 冷却条件相比,在区域 5 冷却条件下,前后腿步和后腿步的台阶间隙减少。此外,与暖区和七区冷却条件下的步态不同,拖曳后腿的步轨迹受区域 5 停用的影响,因为峰值发生在障碍物之前。在尝试此过程时,请务必记住在整个实验过程中监测冷却回路的温度,以确保正确停用。
观看此视频后,您应该对如何通过冷却来使行为正常的动物的皮层区域可逆地失活。
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本研究探讨顶叶皮层在猫行走过程中基于记忆的避障行为中的作用。通过使用可逆性冷却诱导失活技术,该研究旨在阐明这一脑区如何参与复杂运动的协调。
在行为动物中进行可逆的皮层冷却,能够精确地在个体内部探究大脑区域对复杂感觉运动任务的贡献。该方法为记忆引导运动相关神经环路中的靶点验证提供了机制层面的风险评估,有助于在早期发现的关键节点建立预测性信心。该技术的可逆性及定量的行为输出,有利于对神经生物学靶点进行可靠的项目筛选与优化。
这种可逆性失活方案可整合到从发现到临床前的连续过程中,用于神经生物学靶点的验证和机制层面的风险消除。