Name: Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 33 s
Description: Lernen Sie ein objektives Verfahren zur Untersuchung olfaktorischen Lernens und Geruchsdiskriminierung bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht robuste statistische Analysen durch hunderte Versuche und liefert Einblicke in synaptische Plastizität.

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Dieses Protokoll eignet sich von der früheren Arbeit in unserem Labor (Huang Et al. 8). alle hier beschriebene Methoden von Animal Care und Nutzung Ausschuss (ACUC) vom Baylor College of Medicine genehmigt worden. Es wird von der McNair Medical Institute, NINDS Grant R01NS078294, B.R.A., NIH IDDRC Grant U54HD083092, NIDDK Stipendium F30DK112571 JMP und NINDS Grant F31NS092435, CKM unterstützt.

Alle Mäuse dienten unter ein Protokoll nach NIH-Standards vom Baylor College of Medicine institutionelle Animal Care und Use Committee genehmigt. In diesem Protokoll verwendeten Mäuse waren alle erwachsenen Mäusen (> 6 Wochen alt) auf C57BL6/j Hintergrundinformationen und enthalten sowohl männliche als auch weibliche Mäuse. Nach Ausbildung/Inszenierung Aufgaben sind Mäuse in ihre Heimat Käfig zurück.
1. Aufbau und allgemeine Regeln für die Verwendung von operantes Lernen Box (Abbildung 1B, C)
<ol><li>Montieren Sie eine Maus-Kammer mit Kammerboden. Halten Sie die Trainings-Box in einer verkehrsarmen, schwach beleuchteten Bereich um Ablenkungen zu vermeiden.</li>
	<li>Bohren Sie jedes Wasser-Anschluss mit einem kleinen Loch an der Spitze erlauben eine 18-Gauge-Nadel, Wasser im Hafen zu verzichten.</li>
	<li>Füllen Sie Glasflasche mit Geruchsstoff aufgelöst in Mineralöl (wöchentlich ersetzt), und ziehen Sie fest an der Kappe.</li>
	<li>Verbinden Sie 18-Gauge-Nadel mit Silikonschlauch. Stechen Sie Glassockel Fläschchen mit 18-Gauge-Nadel, und schließen Sie andere Silikonschlauch auf die Einnahme der Geruch Häfen.</li>
	<li>Platzieren Sie jedes Silikonschlauch in eine Geruch-Ventil.</li>
	<li>Die Vakuumleitung an die Geruch-Ports anschließen.</li>
	<li>Ein Stab aus Metall halten beimessen Sie zwei 10 mL Spritzen, und schließen Sie Schläuche an die Spritzen. Verbinden Sie die andere Seite des Schlauches mit einer Nadel 18 G. Passen Sie die Nadel in die Bohrung der Nase Poke-Port auf der Maus-Kammer. Verbinden Sie das andere Ende des Schlauches, das Wasserventil.</li>
	<li>Füllen Sie die zwei 10 mL Spritzen mit Nagetier Trinkwasser.</li>
	<li>Verbinden Sie eine Air-Flow-Meter mit dem Lufteinlass und erhalten Sie Luftstrom bei 3 – 5 L/min zu.</li>
	<li>2 Ventile, 2 Geruch Ventile, 2 Wasser-Anschlüsse, Geruch Port und macht auf das USB-Interface-System zu verbinden. Schließen Sie alle Ventile auf "Output" Ports, den Geruch und Wasser Häfen zu 'Input' Häfen. Schließen Sie alle Geräte Strom Ausgänge aus dem USB-Interface-Box an, und zu guter Letzt schließen die USB-Interface-Box an.</li>
	<li>Passen Sie die Vakuum-Saug zur Vermeidung von Kreuzkontamination von Gerüchen zwischen Studien.</li>
	<li>Verwenden Sie Geruch-spezifische Schlauch Verbindung Duftstoff Fläschchen an die Kammer.</li>
</ol>(2) Maus-Zubereitung: 1 – 3 Tage
<ol><li>Mäuse in 3 Gruppen unterteilen: Kontrolle (keine olfaktorische Schulung notwendig), Pseudo-ausgebildete (Mäuse, die Belohnung oder Bestrafung nach dem Zufallsprinzip erhalten), und Gruppen ausgebildet. Setzen Sie Pseudo-ausgebildete Mäuse auf die Ausbildung Box und Geruch Lieferung aus, sondern bieten Sie keine olfaktorische Ausbildung, weil das Ergebnis von Belohnung und Strafe nach dem Zufallsprinzip verbunden ist mit dem Geruch geliefert. Hinweis: Die Pseudo-ausgebildete Gruppe wird das Training Paradigma unter den "Pseudotraining"-Phasen durchlaufen. Ausgebildete Mäuse werden alle Stufen der Ausbildung abzuschließen. Pseudotraining ist optional, wenn der Zweck des Experiments ist es, assay für Verhaltensunterschiede Geruch Diskriminierung oder lernen. Das Protokoll vorausgesetzt, hier fügt dieser Gruppe, wenn der Experimentator neuronalen Unterschiede vor und nach dem Training untersuchen will. Die pseudotrained Gruppe würde dann für die passive Geruch Belichtung und nicht-olfaktorische Verwandte Training steuern.</li>
	<li>Beginnen Wasser Einschränkung bei Mäusen auf 40 mL/kg/Tag. Vermeiden Sie Körpergewicht Verlust mehr als 20 % der Tiere Grundlinie Gewicht zur Vermeidung von Stress (Abb. 2A).</li>
	<li>Wiegen Sie die Mäuse täglich, um sicherzustellen, dass sie über 80 % der Grundlinie Gewicht sind. Wenn eine Maus unterhalb dieser Schwelle fällt, entfernen Sie die Maus aus der Studie und ermöglichen Sie freien Zugang zu Wasser.</li>
	<li>Alle Umweltfaktoren im gesamten Protokoll einschließlich Temperatur, Lärm und streunende Gerüche (einschließlich persönliche Körper und Parfüm/Köln/Deodorant-Düfte) konstant zu halten. Hinweis: Wie bei allen Tierverhalten testen, können kleine Veränderungen der Umwelt stark Ergebnisse beeinflussen.</li>
</ol>3. Anleitung für alle Stufen
<ol><li>Trainingssoftware für jede Stufe unten Code. Starten Sie die Software auf der behavioral Software. Hinweis: Codierung für alle Stufen in zusätzliche Codierung Dateien enthalten sind. Daten für 20 Wanderwege sind gruppiert, wie eine einzelne Block und Maus Performance über Blöcke angezeigt wird. Darüber hinaus kann jede Stufe wiederholt werden auf einer Maus für eine Anzahl von Tagen bis Fertigstellungskriterien erfüllt sind.</li>
	<li>Halten Sie Mäuse nicht im Feld "Verhalten" für mehr als 60 min/Tag.</li>
	<li>Saubere Maus Abfälle aus dem Käfig, bevor jede Maus in den Käfig übertragen werden. Sprühen Sie und wischen Sie die Kammer mit 70 % Ethanol, Maus Geruch Ablenkung zu minimieren.</li>
</ol>4. Ausbildung Stufe 1: Zuordnen von Wasser Belohnung mit einem Center Nase Poke, 1 – 3 Tage
<ol><li>Ordnen Sie in dieser Phase Mäuse mit einer Wasser-Belohnung bei der Auseinandersetzung mit den Wasser-Anschluss zu</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 1 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Programmieren Sie diese Phase nur Wasser Lieferung Port verwenden. Lassen Sie die Maus eine Wasser-Belohnung für jede Nase Poke. Hinweis: Das Programm gibt die Dauer des Verfahrens und die Gesamtzahl der Wasser belohnt die Maus erhalten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die pseudotraining Stufe 1 Programmierung Training Stufe 1 identisch.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Konfigurieren Sie Feld Verhalten mit einem Wasser-Anschluss in der Mitte und mit allen Seite Ports nicht zugegriffen werden. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 1-Programm zu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Betrachten dieser Phase als abgeschlossen, wenn die Maus 100 Versuche innerhalb von 60 min. entfernen erreicht die Maus aus der Kammer nach 60 min oder 100 Studien wurden abgeschlossen (Abbildung 2B). Hinweis: Aufgrund von individuellen Unterschieden, werden einige Mäuse natürlich unterlassen Feld zu erkunden.</li>
	<li>Wenn Unterstützung benötigt wird, liefern Sie manuell Wasser in den Wasser-Anschluss. Wiederholen Sie diese Bühne für bis zu 3 Tage. Hinweis: Mäuse, die bereits ausgebildet werden können weitere Parität zu halten und zu halten auf flüssige Beschränkung wiederholt werden. Es ist auch möglich, eine ganze Gruppe auf Stufe 2 zu fördern, wenn der Konzerndurchschnitt 100 Studien/60 min erreicht. Dadurch wird für alle Mäuse, Ausbildung am selben Tag fortzusetzen.</li>
</ol>5. Ausbildung Stufe 2: Seitenanschluss Wasser Belohnung zuordnen Zentrum Port Nase Poke, 1 – 5 Tage
<ol><li>Lassen Sie in dieser Phase die Mäuse stecken Sie ihre Nase in Zentrum Port und erhalten dann sofort eine Wasser-Belohnung auf der Seite-Häfen.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Konfigurieren Sie das und jeder nachfolgende Phase mit 2 Wasser Anschlüsse an den Seiten und dem Geruch-Hafen in der Mitte. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 2-Programm.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 2 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Bieten Sie die Maus eine Belohnung sofort Wasser auf beiden Seiten nach einer Nase Poke ins Zentrum Geruch Druckstutzen. Ausgabeparameter für diese Stufe eingestellt, als die Dauer der Prüfung, die Anzahl der Versuche eingeleitet und die Anzahl der Wasser-Belohnungen erhalten innerhalb von 5 s von einer Nase Poke.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die pseudotraining Stufe 2 Programmierung Ausbildung Stufe 2 identisch.</li>
	<li>Diesem Zeitpunkt als abgeschlossen zu betrachten, wenn ein Minimum von 40 Studien erfolgen in 60 min, mit mindestens 25 % Wasser Belohnungen erhalten innerhalb von 5 s von der Mitte Port Nase Poke. Entfernen Sie die Maus nach Abschluss dieser Phase (Abbildung 2C) hat. Hinweis: Das Trainingsprogramm berechnet den Prozentsatz von Wasser Belohnungen erhalten rechtzeitig um Abschluss dieser Phase zu bestimmen. Mäuse wie schnell unterscheiden sich zwar in Abschluss dieser Phase, die meisten Mäuse Fertigstellungskriterien innerhalb von 5 Tagen erreicht. Jedoch wenn eine Maus dieser Phase nicht innerhalb von 5 Tagen abgeschlossen wurde, nicht voraus die Maus in die nächste Phase. Diese Maus wird aus der Kohorte entfernt werden.</li>
</ol>6. Ausbildung Stufe 3: Zuordnen von Wasser Belohnung mit einem bestimmten Geruch und innerhalb eines bestimmten Zeitfensters, 1 – 3 Tage
<ol><li>Lassen Sie in dieser Phase die Mäuse, die einen gehen (s +) Geruch auf eine Nase Poke im Zentrum Port erhalten. Anschließend liefern Wasser Belohnung auf eine Nase Poke in die Seite Wasser Anschlüsse innerhalb von 5 s.</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 3 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Die s + Geruch in der Mitte Geruch Port zu liefern.</li>
		<li>Die Wasser-Belohnung zu liefern, wenn die Maus die Seite-Häfen innerhalb von 5 steckt s Lieferung einer Geruch. Hinweis: Das Programm beginnt mit nur erfordern ein 100ms Nase Stich ins Zentrum Port um eine Wasser-Belohnung zu erzielen. Sobald die Maus Zentrum Port für die richtige Menge an Zeit in 80 % der Studien stößt, die Zeitdauer von einer Nase Poke erforderlich für eine Wasser-Belohnung von 50 ms erhöht wird bis zu 400 ms.</li>
		<li>Legen Sie die Ausgabeparameter identisch mit Stufe 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Festlegen der pseudotraining Stufe 3-Programmieranleitung als Training Stufe 3. Jedoch schließen Sie nicht die s + Geruch an den Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller, um sicherzustellen, dass die s + Geruch nicht mit Wasser Belohnung verbunden ist.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Die gleiche Konfiguration auf Stufe 2 eingestellt.</li>
		<li>Die s + Geruch an den Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 3-Programm zu. Sobald diese Phase abgeschlossen ist, entfernen Sie die Maus.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berücksichtigen Sie es gibt mehr als 60 Belohnungen innerhalb von 60 min (Abbildung 2D) dieser Phase als vollständig.</li>
</ol>7. Etappe 4A: Zuordnen von No-Go (s-) Geruch und Timeout Strafe, 1 – 2 Tage
<ol><li>Stellen Sie in dieser Phase die Mäuse ein No-Go-Geruch (s-). Bieten Sie eine Auszeit-Strafe für die Mäuse, die fälschlicherweise auf die Wasser-Anschlüsse gehen nach der No-Go-Geruch riechen.</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 4A Programmieranleitung
	<ol>
<li>Liefern Sie nur den s + Geruchsstoff in dieser Phase zu Beginn identisch mit Stufe 3. Beginnen Sie nach Mäusen komplett 40 Studien random Lieferung der Gerüche, s + und S-Gerüche aufzunehmen. Programm 2-s Timeout Strafe, wenn die Maus versucht, eine Wasser-Belohnung suchen nach präsentiert die No-Go-Geruch. Hinweis: Um Hilfe bei der Unterscheidung von Go vs. No-Go, IR-Standlicht manipuliert werden können, so dass sie auf während Go Geruchsstoffe und berühren während No-Go-Geruchsstoffe. Die Lichter fungieren als sekundäre Cue, Mäuse in der Erstausbildung zu unterstützen. Wenn Mäuse mit den Lichtern ausgebildet sind, sollten sie unter Go Training ohne Licht zu bestätigen, dass sie die Aufgabe mit Gerüchen gelernt haben.</li>
		<li>Legen Sie die Ausgabeparameter als Dauer der Studie, Anzahl der Versuche eingeleitet, Anzahl der Versuche abgeschlossen, % richtig und Gesamtzahl der Belohnungen erhalten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pseudotraining Stadium 4A Programmieranleitung dasselbe als Trainingsphase 4 mit Ausnahme von s + s und S-Gerüche werden von Anfang an nach dem Zufallsprinzip vorgestellt. Geben Sie Wasser Belohnung oder Timeout Strafen nach dem Zufallsprinzip, ungeachtet der Aufgabenleistung.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 3.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie das Bühnenprogramm 4A. Schalten Sie nach den Mäusen komplett 40 versuchen das Programm, nach dem Zufallsprinzip die Gerüche zu liefern. Sobald diese Phase abgeschlossen ist, entfernen Sie die Maus.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berücksichtigen Sie es gibt 40 Studien mit > 60 % richtigen Antworten dieser Phase als vollständig.</li>
</ol>8. Etappe 4 b: Zuordnen von No-Go (s-) Geruch und Time Out Strafe, 5 – 11 Tage
<ol><li>
Ausbildung Stufe 4 b Programmieranleitung
	<ol>
<li>Dieser Phase identisch mit Stufe 4A, zu machen, jedoch ist die Timeout-Strafe für Versuch Wasser Belohnung nach einer S-Geruch 4 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die Pseudotraining Stufe 4 b Programmieranleitung identisch mit Stufe 4A, aber Wasser Belohnung und Auszeit Strafe werden nach dem Zufallsprinzip pro Testversion geliefert.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 4A.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie das Bühnenprogramm 4 b. Berücksichtigen diese Phase abgeschlossen gibt es > 100 Versuche innerhalb von 60 min mit Genauigkeit > 85 % (Abb. 2E)</li>
	</ol>
</li>
	<li>Überwachen Sie den maximalen und minimalen Prozentsatz korrekt für jede Sitzung, jede Maus Fortschritt in dieser Phase zu verfolgen. Ca. 85-90 % der Mäuse erreichen Fertigstellungskriterien für diese Phase. Schließen Sie Mäuse, die Fertigstellung dieser Phase für die Go/No-Go Testphase nicht erreichen.</li>
	<li>(Optional) Am Ende dieser Phase gelten Sie ein Umkehr-Training, wo der Geruch Fläschchen Plattform Go/No-Go Geruchsstoffe eingeschaltet sind. Stellen Sie sicher, dass die Mäuse nicht mit einen anderen Reiz, wie das Geräusch der Ventile die Seite Ports zugeordnet sind.</li>
</ol>9. Go/No-Go assay Aufgabe: 1 Tag, 20 Min per Mausklick pro Tag
<ol><li>Betrachten Sie dies als die letzte Etappe zur Genauigkeit der Geruch Verbände erkennen und lernen, Geruch Paare diskriminieren zu bestimmen. Hinweis: Neuartige Geruchsstoffe werden genutzt für S + / S-testen Sie wie lange Tiere nehmen, um neue Zusammenhänge zu lernen. Strukturell ähnlichen Geruchsstoff Paare werden verwendet, um die Aufgabe schwieriger. Beispiele hierfür sind 1-Butanol vs. 1-Pentanol, Isoamyl Acetat vs. Isoamyl Butyrat und + Carvon vs. - Carvon.</li>
	<li>
Programmieranleitung
	<ol>
<li>Lassen Sie die Trainings-Software die Länge der Nase Poke ermitteln. Programmieren Sie ein 300 ms Nase Stich ins Zentrum Geruch Port, die Aufgabe auszuführen.</li>
		<li>Setzen die Ausgabeparameter identisch mit Stadium 4 b, außer nicht mit jedem Licht geführt, Hinweise.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 4 b.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Bühne Go/No-Go-Programm zu. Setzen Sie die Mäuse, die das olfaktorische Lernaufgabe zu neuartigen Paare von chemisch ähnliche Gerüche gelernt haben. Hinweis: Wildtyp-Mäusen mit ausreichenden Geruch Diskriminierung erreichen > 85 % Genauigkeit mit neuartigen Geruchsstoffe nach ca. 10-20 Blöcke oder 200-400 Studien(Abbildung 3).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Carleton, A., Petreanu, L. T., Lansford, R., Alvarez-Buylla, A., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Becoming+a+new+neuron+in+the+adult+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Becoming a new neuron in the adult olfactory bulb.</a> Nat Neurosci. 6 (5), 507-518 (2003).</li>
<li>Petreanu, L., Alvarez-Buylla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maturation+and+death+of+adult-born+olfactory+bulb+granule+neurons%3A+role+of+olfaction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Maturation and death of adult-born olfactory bulb granule neurons: role of olfaction.</a> J Neurosci. 22 (14), 6106-6113 (2002).</li>
<li>Yamaguchi, M., Mori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+period+for+sensory+experience-dependent+survival+of+newly+generated+granule+cells+in+the+adult+mouse+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Critical period for sensory experience-dependent survival of newly generated granule cells in the adult mouse olfactory bulb.</a> PNAS. 102 (27), 9697-9702 (2005).</li>
<li>Rochefort, C., Gheusi, G., Vincent, J. D., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enriched+odor+exposure+increases+the+number+of+newborn+neurons+in+the+adult+olfactory+bulb+and+improves+odor+memory%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory.</a> J Neurosci. 22 (7), 2679-2689 (2002).</li>
<li>Arenkiel, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+remodeling+of+olfactory+bulb+microcircuits+revealed+by+monosynaptic+tracing%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing.</a> PloS one. 6 (12), 29423(2011).</li>
<li>Alonso, M., Viollet, C., Gabellec, M. M., Meas-Yedid, V., Olivo-Marin, J. C., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Olfactory+discrimination+learning+increases+the+survival+of+adult-born+neurons+in+the+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Olfactory discrimination learning increases the survival of adult-born neurons in the olfactory bulb.</a> J Neurosci. 26 (41), 10508-10513 (2006).</li>
<li>Quast, K. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+broadening+of+inhibitory+sensory+maps%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Developmental broadening of inhibitory sensory maps.</a> Nat Neurosci. 20 (2), 189(2017).</li>
<li>Huang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Task+learning+promotes+plasticity+of+interneuron+connectivity+maps+in+the+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb.</a> J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).</li>
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<li>Resendez, S. L., Jennings, J. H., Ung, R. L., Namboodiri, V. M. K., Zhou, Z. C., Otis, J. M., Stuber, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+cortical%2C+subcortical%2C+and+deep+brain+neural+circuit+dynamics+during+naturalistic+mammalian+behavior+with+head-mounted+microscopes+and+chronically+implanted+lenses%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Visualization of cortical, subcortical, and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses.</a> Nat Protoc. 11 (3), 566(2016).</li>
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</ol>

Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte und keinen Interessenkonflikt.

Das Nagetiere olfaktorische System bietet ein einzigartiges Modell um sensorische abhängigen Plastizität zu studieren. Hier präsentieren wir eine olfaktorische lernen Paradigma um Mäuse zuzuordnende Geruchsstoff Paare entweder eine Belohnung oder Strafe zu trainieren. Durch diese Lernaufgabe können nachgeschalteten Stromkreis Änderungen in späteren Experimenten (Elektrophysiologie, in Vivo neuronale Bildgebung, usw.) untersucht werden. Nach der Fertigstellung werden Mäuse lernen, zur Durchführung einer ...

Die Maus OB, wo Geruch Informationen zuerst das zentrale Nervensystem (ZNS) eingibt, liefert ein hervorragendes Modell um Erfahrung-abhängige strukturelle Veränderungen zu untersuchen. OB Schaltungs integriert kontinuierlich Erwachsenen geboren Neuronen in einer Aktivität-abhängigen Weise. Erwachsenen geboren Neuron Vorstufen Teilen aus von Vorfahren, die die subventricular Zone angrenzend an der seitlichen Ventrikel1Linie. Bei der Migration in den OB, diese neuronalen Vorstufen überleben, zu unterscheiden, und integrieren Sie als hemmende Granulat Zellen oder Apoptose2zu unterziehen. Auswahl für das Schicksal der Zelle wird durch olfaktorische Aktivitäten, einschließlich der olfaktorischen lernen3,4,5,6beeinflusst. Nach der Integration treten lernen-induzierte Synaptische Veränderungen in Granulat Zellen während einer zweiwöchigen kritische Periode7,-8. Somit eignen sich Assays für olfaktorische lernen für die Prüfung wie Erfahrung-abhängigen Plastizität Einflüsse strukturelle und funktionelle Reorganisation einer ausgereiften Gehirn-Schaltung.
Dieses Protokoll bietet eine olfaktorische Ausbildungsansatz mithilfe einer operanten Konditionierung Paradigmas. In dieser Aufgabe sind Wasser entzogen Mäuse ausgebildet, um eine Testversion Timeout-Strafe ein Geruch ("Go" Geruch) mit einer Wasser-Belohnung und einen anderen Geruch ("No-Go" Geruch) zugeordnet. Mäuse-Fortschritt durch eine abgestufte Reihe von Ausbildungsphasen im Laufe von 2-4 Wochen. Wenn die Ausbildung abgeschlossen ist, Mäuse reagieren auf den Go oder No-Go Geruch mit diskreten, entsprechende Verhaltensweisen (Suche nach Wasser Belohnung auf Go Studien und nicht der Suche nach Wasser Belohnung über No-Go-Studien) (Abb. 1A). Nach der Ausbildung abgeschlossen, ist Mäuse können weiter mit chemisch ähnlichen Geruch Paare in Frage gestellt werden, um Diskriminierung zu testen oder zu umgestellt werden Studien untersuchen wie olfaktorische lernen die Struktur oder Funktion des die OB. verändert Obwohl Geruch Diskriminierung Aufgaben zuvor beschrieben wurden, die meisten verlassen sich auf subjektive Messungen z. B. Anzahl der schnüffelt zwischen zwei Geruchsstoffe9,10. Darüber hinaus ist die Notwendigkeit für die menschliche Bewertung solcher Aufgaben auch zeitintensiv. Die Go/No-Go olfaktorische Lernaufgabe beschrieben in diesem Protokoll bietet eine unvoreingenommene, direkte Messung der Geruch Diskriminierung und olfaktorischen lernen.

<table><tbody><tr><td>Glasfläschchen</td><td>Qorpak</td><td>GLC-01016</td><td></td></tr><tr><td>Silikonschlauch</td><td>Thermo Scientific</td><td>86000030</td><td></td></tr><tr><td>18-Gauge-Nadeln</td><td>BD</td><td>305196</td><td></td></tr><tr><td>1-Butanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>437603</td><td></td></tr><tr><td>Propionsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>402907</td><td></td></tr><tr><td>Mauskammer</td><td>Med Associates</td><td>ENV-307W</td><td></td></tr><tr><td>Kammerboden</td><td>Med Associates</td><td>ENV-307W-GFW</td><td></td></tr><tr><td>Wasseranschluss</td><td>Med Associates</td><td>ENV-313W</td><td>Benötigen Sie zwei</td></tr><tr><td>Geruchsreize</td><td>Med Associates</td><td>ENV-275</td><td>Enthält 2 Ventile zum Absperren der Geruchsabgabe&nbsp;</td></tr><tr><td>Odor Port</td><td>Med Associates</td><td>ENV-375W-NPP</td><td></td></tr><tr><td>USB-Schnittstelle</td><td>Med Associates</td><td>DIG-703A-USB</td><td></td></tr><tr><td>Desktop-Computer mit Windows 2000, XP, Vista oder 7</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Durchflussmesser</td><td>VWR</td><td>97004-952</td><td></td></tr><tr><td>Verhaltenssoftware</td><td>Med Associates</td><td>SOF-735</td><td>Diese Software, die jede Trainingsstufe ausführt, wurde nun ersetzt durch Med-PC V</td></tr><tr><td>Datenübertragungssoftware</td><td>Med Associates</td><td>SOF-731</td><td>Diese Software formatiert die Daten in Excel</td></tr><tr><td>Trainingssoftware</td><td>Med Associates</td><td>DIG-703A-USB</td><td>Diese Software wird verwendet, um jede Trainingsstufe zu programmieren</td></tr><tr><td>Wasserventil</td><td>Neptune Research</td><td>225P012-11</td><td>Dieses Ventil wird verwendet, um die Wasserzufuhr zu begrenzen. Benötigen Sie zwei</td></tr><tr><td>Geruchsventile</td><td>Neptune Research</td><td>360P012-42</td><td>Dieses Ventil wird verwendet, um die Geruchsabgabe zu begrenzen. Brauche zwei</td></tr></tbody></table>

eine objektive und reproduzierbare test der olfaktorischen lern- und diskriminierung bei mäusen

An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Geruchssinn ist die vorherrschende sensorische Modalität bei Mäusen und beeinflusst viele wichtige Verhaltensweisen, einschließlich der Nahrungssuche, Raubtier-Erkennung, Paarung und Elternschaft. Wichtig ist, können Mäuse zuordnen neue Gerüche mit bestimmten Verhaltensreaktionen Einblick in olfaktorische Schaltung Funktion trainiert werden. Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren für die Ausbildung Mäuse auf ein Go/No-Go operant Lernaufgabe. Bei diesem Ansatz Mäuse sind auf Hunderten von automatisierten Tests täglich für 2 – 4 Wochen trainiert und können dann auf neuartige Go/No-Go Geruch Paare beurteilen olfaktorische Diskriminierung, oder verwendet werden, für Studien über wie Geruch lernen die Struktur oder Funktion des die olfaktorischen verändert getestet werden Stromkreis. Darüber hinaus bietet die Maus Riechkolben (OB) Integration von Erwachsenen geboren Neuronen. Interessanterweise erhöht olfaktorische lernen das Überleben und die synaptischen Verbindungen dieser Neuronen Erwachsenen geboren. Dieses Protokoll ist daher, kombinierbar mit anderen biochemischen, elektrophysiologischen und bildgebenden Techniken Lernende und Tätigkeit-abhängige Faktoren zu untersuchen, die neuronale überleben und Plastizität zu vermitteln.

Wenn Mäuse die olfaktorischen Lernaufgabe gelernt haben, können sie jetzt neuartige Geruch Paare mit Belohnung und Bestrafung verknüpfen. Diese ausgebildeten Mäuse beginnen normalerweise mit etwa 50 % Genauigkeit auf die Go/No-Go-Aufgabe. Der richtigen Prozentsatz kann durch Test Block als eine Lernkurve für neuartige Geruch Paare(Abbildung 3)dargestellt. Innerhalb 10 Block-Studien, die meisten Mäuse weniger als 30 min durchführen zu nehmen, ...

Hier trainieren wir Mäuse auf eine assoziative Lernaufgabe Geruch Diskriminierung zu testen. Dieses Protokoll ermöglicht auch Studien zu lernen-induzierten strukturellen Veränderungen im Gehirn.

Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verhaltensprotokolls ist es, Mäuse so zu trainieren, dass sie einen Geruch mit einer Belohnung und einen anderen Geruch mit einer Bestrafung verbinden. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der Neurowissenschaften zu beantworten, wie z. B. Lernen, synaptische Plastizität und sensorische Diskriminierung. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass Mäuse, sobald sie trainiert sind, innerhalb von Stunden Hunderte von Versuchen durchführen, um eine robuste statistische Stichprobenentnahme zu ermöglichen.Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Therapie oder Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen, da der Schweregrad der Riechdysfunktion einen späteren kognitiven Verfall beim Menschen vorhersagt. Obwohl diese Methode Einblicke in den Geruchssinn geben kann, kann sie auch auf andere Systeme wie Sehen oder Hören angewendet werden. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die ersten Schritte sowohl für die Einrichtung der Verhaltenskammer als auch für die Verwendung der Software aufgrund unterschiedlicher Verbindungsports und Trainingsschritte schwer zu erlernen sind.Bauen Sie zunächst eine Mauskammer mit Kammerboden zusammen. Bewahren Sie die Trainingsbox an einem wenig frequentierten, schwach beleuchteten Bereich auf, um Ablenkungen zu vermeiden. Bohren Sie dann jede Wasseröffnung mit einem kleinen Loch an der Oberseite, damit eine 18-Gauge-Nadel Wasser in die Öffnung abgeben kann.Füllen Sie ein Glasfläschchen mit in Mineralöl gelöstem Odorstoff und ziehen Sie die Kappe fest fest. Verbinden Sie als Nächstes eine 18-Gauge-Nadel mit dem Silikonschlauch. Durchstechen Sie die Glasfläschchenkappe und verbinden Sie das andere Ende des Silikonschlauchs mit dem Einlass der Geruchsöffnungen.Legen Sie danach jeden Silikonschlauch in ein Geruchsventil. Verbinden Sie die Vakuumleitung mit den Geruchsanschlüssen. Befestigen Sie zwei 10-Milliliter-Spritzen an einer Metallhaltestange und verbinden Sie den Schlauch mit den Spritzen.Verbinden Sie anschließend die andere Seite des Schlauchs mit einer 18-Gauge-Nadel. Stecken Sie die Nadel in das Bohrloch des Nasensteckanschlusses an der Mauskammer und verbinden Sie das andere Ende des Schlauchs mit dem Wasserventil. Füllen Sie die beiden 10-Milliliter-Spritzen mit Nagetier-Trinkwasser.Schließen Sie dann einen Luftmassenmesser an den Lufteinlass an und halten Sie den Luftstrom bei drei bis fünf Litern pro Minute. Schließen Sie die beiden Wasserventile, zwei Geruchsventile, zwei Wasseranschlüsse, den Geruchsanschluss und die Stromversorgung an das USB-Schnittstellensystem an. Schließen Sie schließlich die USB-Schnittstellenbox an die Stromversorgung an.Stellen Sie anschließend die Vakuumabsaugung ein, um eine Kreuzkontamination von Gerüchen zwischen den Versuchen zu vermeiden, und verwenden Sie geruchsspezifische Schläuche, um Odormittelfläschchen mit der Kammer zu verbinden. Um die Mäuse auf das Training vorzubereiten, beginnen Sie mit der Wasserrestriktion bei 40 Millilitern pro Kilogramm und Tag. Wiegen Sie die Mäuse täglich, um sicherzustellen, dass sie über 80 % des Ausgangsgewichts liegen, und halten Sie alle Umweltfaktoren während des gesamten Protokolls konstant, einschließlich Temperatur, Lärm und Streugerüche.Reinigen Sie den Käfig, bevor jede Maus in ihn übertragen wird. Sprühen und wischen Sie die Kammer mit 70% Ethanol ab, um die Ablenkung durch Mäusegerüche zu minimieren. Konfigurieren Sie für die erste Trainingsphase das Verhaltensfeld mit einem Wasseranschluss in der Mitte, auf den alle seitlichen Ports nicht zugreifen können.Setze eine Maus in die Kammer ein und schließe sie. Beginnen Sie dann mit dem Programm der ersten Phase. Betrachten Sie diese Phase als abgeschlossen, wenn die Maus innerhalb von 60 Minuten 100 Versuche absolviert.Entfernen Sie die Maus nach 60 Minuten aus der Kammer, oder 100 Versuche sind abgeschlossen. Konfigurieren Sie für die zweite Trainingsphase diese und jede weitere Phase mit zwei Wasseranschlüssen an den Seiten und der Geruchsöffnung in der Mitte. Setze eine Maus in die Kammer ein und schließe sie.Beginnen Sie dann mit dem Programm der zweiten Phase. Betrachten Sie diese Phase als abgeschlossen, wenn mindestens 40 Prüfungen in 60 Minuten durchgeführt werden und mindestens 25 % der Wasserbelohnungen innerhalb von fünf Sekunden nach dem Anstoßen der Nase in der Mitte des Ports erhalten werden. Entfernen Sie die Maus, sobald dieser Schritt abgeschlossen ist.Verbinden Sie für die dritte Trainingsstufe den S-plus-Geruch mit dem Odor Delivery Controller. Setze eine Maus in die Kammer ein und schließe sie. Beginnen Sie anschließend mit dem Programm der dritten Phase.Betrachten Sie diese Phase als abgeschlossen, wenn es innerhalb von 60 Minuten mehr als 60 Belohnungen gibt, und entfernen Sie die Maus, sobald die Phase absolviert wurde. Legen Sie für das Training der vierten Stufe A die gleiche Boxkonfiguration wie in der vorherigen Phase drei fest. Verbinden Sie dann sowohl S-plus- als auch S-Minus-Geruch mit dem Odor Delivery Controller.Setze eine Maus in die Kammer ein und schließe sie. Beginnen Sie dann mit dem Programm der vierten Stufe A. Nachdem die Maus 40 Versuche abgeschlossen hat, schalten Sie das Programm so um, dass die Gerüche nach dem Zufallsprinzip abgegeben werden.Entfernen Sie die Maus, sobald der Schritt abgeschlossen ist. Für das Training der Stufe vier-B machen Sie diese Stufe identisch mit Stufe vier-A. Die Timeout-Strafe für den Versuch einer Wasserbelohnung nach einem S-Minus-Geruch beträgt jedoch vier Sekunden.Verbinden Sie sowohl S-plus- als auch S-Minus-Geruch mit dem Geruchsabgaberegler. Lege eine Maus in die Kammer. Schließen Sie die Mauskammer und starten Sie das Programm der Stufe vier-B.Betrachten Sie diese Phase als abgeschlossen, wenn mehr als 100 Versuche innerhalb von 60 Minuten mit einer Genauigkeit von mehr als 85 % vorliegen. Stellen Sie für den Go/No-Go-Assay die Box-Konfiguration auf die gleiche wie in der vorherigen Stufe vier-B ein. Verbinden Sie sowohl S-plus- als auch S-Minus-Geruch mit dem Geruchsabgaberegler. Setze dann eine Maus in die Kammer ein.Starten Sie das Stage-Go/No-Go-Programm und setzen Sie dann die Maus, die die olfaktorische Lernaufgabe gelernt hat, neuartigen Paaren chemisch ähnlicher Gerüche aus. Sobald die Mäuse die olfaktorische Lernaufgabe gelernt haben, können sie neuartige Geruchspaare mit Belohnung und Bestrafung assoziieren. Diese trainierten Mäuse beginnen normalerweise mit einer Genauigkeit von etwa 50 % bei der Go/No-Go-Aufgabe.Der prozentuale Korrektheitsgrad kann als Lernkurve für neuartige Geruchspaare durch Versuchsblöcke aufgetragen werden. Innerhalb von 10 Blockversuchen sind Mäuse in der Lage, Gerüche korrekt zu unterscheiden, mit einer Genauigkeit von mehr als 85 %. Dies zeigt, dass unser Protokoll Wildtyp-Mäuse erfolgreich darauf trainiert hat, einen Geruch mit einer Wasserbelohnung und einen anderen mit einer Auszeitbestrafung zu assoziieren.Sobald die Mäuse die Aufgabe gelernt haben, können die Geruchspaare modifiziert werden, um die Schwierigkeit der Aufgabe zu erhöhen oder zu verringern. Wenn Sie beispielsweise die Konzentration des Geruchspaares verringern, erhöht sich die Schwierigkeit der Aufgabe. Mäuse sind auch in der Lage, sich an zuvor erlernte Geruchspaare zu erinnern.Nach einer Wartezeit von sieben Tagen seit dem Erlernen der Aufgabe zeigt ein Rückruftest, dass sich Wildtyp-Mäuse schnell an zuvor erlernte Geruchsassoziationen erinnern können. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, sicherzustellen, dass die gewünschten Geruchsstoffe richtig mit der Verhaltensbox verbunden sind. Dies ist besonders wichtig, wenn mehrere Experimentatoren unterschiedliche Gerüche verwenden.Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie Odor Mapping durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, wie z.B.: Wie beeinflusst Lernen die Art und Weise, wie sensorische Informationen vom Gehirn repräsentiert werden? Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Neurowissenschaften, um lerninduzierte neuronale Veränderungen im olfaktorischen System der Maus zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Mäusen beibringt, einen Geruch mit einer Belohnung und einen anderen Geruch mit einer Bestrafung zu verbinden.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit scharfen Nadeln äußerst gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen wie die ordnungsgemäße Entsorgung von scharfen Gegenständen getroffen werden sollten.

an-objective-reproducible-test-olfactory-learning-discrimination

Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

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Dieses Protokoll beschreibt den Aufbau eines Olfaktometers für Go/No-Go-Experimente zum Geruchsverhalten. Es werden Schritt-für-Schritt-Anleitungen zusammen mit Bildern bereitgestellt, um den erfolgreichen Bau des Olfaktometers zu gewährleisten. Informationen zur Fehlerbehebung von Problemen, die während des Prozesses auftreten, sind ebenfalls enthalten.

Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren

Hier stellen wir ein Protokoll eines olfaktorischen Präferenztests vor, das es ermöglicht, negative olfaktorische Verzerrungen sowohl gegenüber appetitiven als auch gegenüber aversiven Geruchsreizen in Mausmodellen für Depressionen zu bewerten.

Ein olfaktorischer Präferenztest zur Messung olfaktorischer hedonischer Verzerrungen in Mausmodellen für Depressionen

Die Lashley III Labyrinth ist ein Weg-Learning-Aufgabe, die nicht auf aversive Reize oder visuelle Hinweise angewiesen ist. Es ist somit eine sehr attraktive Option für die Bewertung Lernen und Gedächtnis, vor allem bei älteren Mäusen oder sonst wo Stress ist eine Überlegung.

Low-Stress-Route Learning Mit dem Lashley III Maze in Mäuse

Lernen Sie ein objektives Verfahren zur Untersuchung olfaktorischen Lernens und Geruchsdiskriminierung bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht robuste statistische Analysen durch hunderte Versuche und liefert Einblicke in synaptische Plastizität.

Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen

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