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El uso de condicionamiento de clásico de Eyeblink rastro para evaluar disfunción hipocampal en un modelo de rata de trastornos del espectro alcohólico Fetal

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DOI:

10.3791/55350

5 de agosto de 2017

En este artículo

Resumen

Condicionamiento de clásico de rastro eyeblink (ECC) se utilizó para evaluar aprendizaje dependiente de hipocampo en ratas adultas que fueron administrados a una alta concentración (11,9% v/v) de alcohol durante el desarrollo temprano del cerebro neonatal. En general, los procedimientos ECC son sonidas herramientas de diagnóstico para detectar disfunción cerebral a través de muchos contextos psicológicos y biomédicos.

Resumen

Administraron a las ratas neonatales una relativamente alta concentración de alcohol etílico (11,9% v/v) durante días postnatales 4-9, cuando el cerebro fetal experimenta rápidos cambios organizacionales y es similar a acelerados cambios en el cerebro que ocurren durante el tercer trimestre en los seres humanos. Este modelo de trastornos del espectro alcohólico fetal (FASD) produce daño cerebral grave, mímico la cantidad y el patrón de consumo de concentrado que se produce en algunas embarazadas alcohólicas. Describimos el uso del rastro eyeblink condicionamiento clásico (ECC), una variante de orden superior de aprendizaje, para evaluar la disfunción hipocampo a largo plazo que se ve normalmente en la descendencia de adultos expuestos al alcohol. A los 90 días de edad, roedores fueron quirúrgicamente preparados con grabación y electrodos estimulantes, que medida electromiográfica (EMG) parpadean la actividad del músculo del párpado izquierdo y entregan leve choque posterior para el ojo izquierdo, respectivamente. Después de un período de recuperación de 5 días, experimentaron 6 sesiones de traza ECC para determinar diferencias de aprendizaje entre los exponen al alcohol y las ratas de control. Rastro de ECC es uno de muchos procedimientos posibles de ECC que pueden ser fácilmente modificados usando el mismo equipo y software, que pueden evaluarse diferentes sistemas neurales. Procedimientos ECC en general, pueden utilizarse como herramientas de diagnóstico para la detección de patología neural en sistemas cerebrales diferentes y distintas condiciones que insultan al cerebro.

Introducción

Es bastante difícil imaginar que en la actualidad, con mejores servicios de salud y acceso a ellos, el abuso de alcohol siga siendo un problema de salud global importante. Desafortunadamente, se ha demostrado que una madre embarazada que consume una gran cantidad de alcohol puede tener un hijo con daño cerebral severo y trastornos neurodesarrolladores que duran toda la vida, como se evidencia en las personas afectadas por el síndrome alcohólico fetal (SAF)1,2,3. En mujeres con algún historial confirmado de consumo materno de alcohol, el feto en desarrollo también es susceptible a pequeñas cantidades de alcohol o a diferentes patrones de consumo que producen variaciones en las concentraciones de alcohol en sangre. En este último caso, aunque los niños no presenten alteraciones morfológicas o neuroconductuales tan severas como las del SAF, aún pueden exhibir discapacidades cognitivas y trastornos emocionales de por vida que van desde leves hasta graves3,4. En conjunto, el SAF y las formas menos severas de alteraciones prenatales inducidas por el alcohol constituyen un conjunto de trastornos del espectro alcohólico fetal (TEAF). No sorprende que los TEAF sean completamente prevenibles, pero sorprendentemente, las estimaciones indican que en poblaciones donde el abuso de alcohol es bastante común, siguen siendo la causa no genética principal de discapacidad neural y cognitiva, afectando aproximadamente al 2% y 5% de los niños pequeños en Estados Unidos y en países europeos como Francia y Suecia. En cuanto a la incidencia del SAF únicamente en Estados Unidos, la prevalencia es de 2 a 7 por cada 1.000 nacidos vivos5, lo que implica que la incidencia general de los TEAF es mucho mayor que la del SAF.

Estudios de neuroimagen realizados en niños con TRAS han mostrado que presentan anomalías cerebrales, como un cuerpo calloso más delgado6, un vermis cerebeloso anterior más pequeño7 y un hipocampo más reducido8. Estas anomalías cerebrales subyacen a algunas de las alteraciones neurocognitivas a largo plazo observadas en niños con TRAS. Aún no se han determinado con claridad los vínculos exactos que relacionan las variaciones en los cambios cerebrales inducidos por el alcohol materno con las variaciones en el perfil (es decir, tipo, grado) de alteraciones neurocognitivas específicas. Sin embargo, como punto de partida, el hipocampo es un excelente candidato para determinar su susceptibilidad a los efectos del alcohol prenatal. De hecho, los niños con TRAS presentan déficits en comportamientos mediados por el hipocampo, como el aprendizaje de ubicaciones9,10 y el recuerdo diferido de objetos11.

Los modelos en roedores de los TRAS se han demostrado invaluables para elucidar los mecanismos que conducen a las alteraciones neurocognitivas observadas en niños con TRAS. Un modelo bien establecido de exposición aguda que hemos adoptado implica la administración de alcohol a ratas durante los días postnatales 4-9.12,13, un período en el que el cerebro experimenta una formación rápida de sinapsis y contactos dendríticos, comparable a la semana fetal humana 24 y que se extiende hasta la 3rd trimestre14,15,16,17. Este modelo en particular induce una pérdida significativa de neuronas del hipocampo18,19 y neuronas en muchas otras regiones cerebrales, como el cerebelo12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, acompañado de graves deterioros en las funciones cognitivas que abarcan diferentes dominios21,24,25. La alteración cognitiva provocada por la exposición temprana al alcohol en ratas puede evaluarse de diversas maneras, particularmente mediante condicionamiento clásico del parpadeo (ECC). La ECC es un paradigma que se ha utilizado durante más de un siglo para investigar científicamente la base fundamental del aprendizaje.26,27 y, como tal, proporciona un método útil para comprender mejor las consecuencias neurocognitivas adversas derivadas de la exposición al alcohol durante el período fetal. Es un paradigma muy flexible que permite a los investigadores utilizar una variedad de procedimientos de CCE, cualquiera de los cuales puede examinarse en múltiples especies de mamíferos a lo largo de la escala filogenética (desde ratones hasta humanos) y en diferentes etapas del desarrollo cerebral.28,29,30,31Además, los circuitos neuronales fundamentales que median el aprendizaje asociativo en este paradigma están respaldados por informes experimentales y neuropsicológicos en estas mismas especies.26,32,33,34,35,36,37.

Una forma de ECC, la ECC de rastro, se demuestra en este artículo (Figura 1). Para proporcionar contexto, se compara con la forma más tradicional: la ECC de retardo. El paradigma de ECC se modeló a partir del condicionamiento clásico con perros, realizado por primera vez por el fisiólogo ganador del Premio Nobel, Iván Pávlov. Pávlov descubrió que ciertos estímulos, como los tonos, no provocan naturalmente la salivación, pero cuando preceden y se superponen con la administración de alimento, la respuesta salival puede fortalecerse mediante la presentación repetida de ambos estímulos, siempre que se mantenga esta contingencia tono-alimento. Este es un ejemplo de ECC de retardo, basado en la idea de que la fuerza asociativa está mediada por la contigüidad temporal inmediata entre los dos estímulos, lo que hace óptimas las condiciones de aprendizaje para un animal. También probó otras variaciones de la contingencia tono-alimento, como apagar el tono y dejar un período de "rastro" antes de administrar el alimento. Cuando ambos estímulos estaban suficientemente discontiguos, resultaba mucho más difícil que los perros emitieran respuestas de salivación antes de la administración del alimento. La discontigüidad entre el apagado del tono y la administración del alimento es, por tanto, un ejemplo de ECC de rastro. Dado que los roedores no salivan naturalmente ante la presencia de alimento, se utilizan en su lugar estímulos más relevantes para la especie, como una descarga leve; asimismo, no emiten naturalmente respuestas defensivas de parpadeo ante los tonos. En este contexto, los procedimientos de ECC en roedores implican presentar un tono a un nivel determinado de decibelios y emparejarlo de alguna manera con una descarga leve, ya sea al músculo del párpado (orbicularis oculi) o al músculo temporalis, para provocar una respuesta de parpadeo. El tono se considera un estímulo condicionado (EC), mientras que la descarga se considera un estímulo incondicionado (EI). En la ECC de retardo, primero se presenta el EC; este estímulo permanece activo durante una duración determinada. Posteriormente, se administra el EI. Ambos estímulos se superponen durante un tiempo determinado y luego terminan simultáneamente; la respuesta de parpadeo resultante provocada por el EI se considera una respuesta incondicionada (RI). En este procedimiento, los roedores aprenden a emitir respuestas de parpadeo algún tiempo después de la presentación del EC, pero justo antes del EI, con el fin de anticiparse a este estímulo aversivo. La respuesta de parpadeo aprendida se denomina respuesta condicionada (RC). En la ECC de rastro, el EC y el EI están separados por un período de tiempo sin estímulos, conocido como intervalo de rastro; no se superponen en el tiempo, como ocurre en la ECC de retardo. Durante este intervalo, el animal debe resolver los requisitos asociativos entre los estímulos. De forma similar a la ECC de retardo, el aprendizaje ocurre cuando el animal emite de manera consistente una respuesta de parpadeo después de que el EC se apaga, pero inmediatamente antes de la administración del EI. Tras un cierto número de sesiones de adquisición (EC emparejado con EI), se desarrollan curvas de aprendizaje (es decir, basadas en diferentes mediciones de RC). Estudios con lesiones y neuroimagen muestran que el aprendizaje exitoso en la ECC de retardo depende de una circuitría neuroanatómica intacta entre el cerebelo y el tronco encefálico38,39,40, mientras que la ECC de rastro es un procedimiento de orden superior que requiere la participación adicional del hipocampo41,42,43,44 y otras estructuras corticales45,46. Debido a los requisitos temporales necesarios para adquirir con éxito respuestas condicionadas de rastro, esta tarea también es más difícil de aprender (incluso para sujetos normales).

Gráfico de condicionamiento clásico; voltios frente a tiempo; que muestra los intervalos de tono, choque y respuesta adaptativa.
Figura 1: Condicionamiento clásico del parpadeo rastreado. Se muestra una forma de onda real representativa de una rata adulta en el grupo control sin intubación (UC). Primero se presenta el estímulo condicionado (EC) tono (85 dB, 2,8 kHz) durante 380 ms. A continuación, sigue un intervalo de traza de 500 ms en el que no se presenta ningún estímulo. Posteriormente, se administra el estímulo no condicionado (EIC) de choque (1,6 mA) durante 100 ms. El aprendizaje exitoso en esta tarea ocurre cuando aumenta, a lo largo de muchas sesiones de entrenamiento, la frecuencia (%) o la amplitud (en voltios) de los parpadeos durante la ventana temporal de respuesta condicionada (RC) (período total de RC). En particular, los roedores con un hipocampo intacto suelen emitir más RCs bien temporizadas (RCs adaptativas) justo antes del inicio del EIC de choque (dentro de una ventana de 200 ms). También se miden las respuestas de sobresalto (SR) durante los primeros 80 ms tras el inicio del EC tono y las respuestas no condicionadas (RNC). Las SR no asociativas suelen ser bajas o inexistentes en roedores bien entrenados, mientras que se espera que las RNC presenten alta frecuencia y amplitud. Esta tarea requiere que el roedor aprenda a establecer la asociación entre el final del EC y el inicio del EIC (durante el intervalo de traza), lo que la hace inherentemente más difícil de adquirir en comparación con la ECC de retraso. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Aquí demostramos las consecuencias funcionales adversas de la exposición al alcohol en neonatos administrada de manera similar a un atracón, evaluada mediante un procedimiento de condicionamiento clásico con intervalo (ECC) que presenta una señal condicionada (CS) de tono de 85 dB (2,8 kHz) que permanece activa durante 380 ms, seguida de una señal incondicionada (US) de choque de 1,6 mA que permanece activa durante 100 ms, y estos estímulos están separados por un período de intervalo de 500 ms. Hemos informado previamente sobre la utilidad de este ensayo conductual en estudios anteriores que examinan la intervención con colina y la suplementación con hierro para mitigar los efectos de la exposición al alcohol en neonatos18,47. De hecho, el ECC con intervalo puede utilizarse como una herramienta diagnóstica para evaluar la patología del hipocampo inducida por el alcohol en neonatos. La ventaja que presenta frente al ECC de retardo es que es más sensible para detectar alteraciones en la función del hipocampo, la cual está comprometida en humanos con TEAF.

La demostración del CCE se extiende mucho más allá del campo del alcohol fetal. Muchas variantes del CCE (por ejemplo, retraso, traza, compuesto, inversión) pueden utilizarse para elucidar las diferencias ontogenéticas en el aprendizaje a lo largo del desarrollo, la base neurobiológica del aprendizaje asociativo en mamíferos normales, así como las vulnerabilidades de diferentes sistemas cerebrales frente a múltiples desafíos, incluidos (aunque no exclusivamente) teratógenos, toxinas ambientales, lesiones cerebrales traumáticas, enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos.

Protocolo

NOTA: Todos los procedimientos fueron aprobados y realizados de acuerdo con las políticas establecidas por el IACUC de la Universidad East Carolina. Las ratas Long-Evans se obtuvieron a partir de hembras apareadas con machos reproductores. Las crías de los tres grupos de tratamiento (véase 1.1) se generaron dentro de una camada procedente de la misma madre. Se produjeron cinco camadas y cada una fue reducida a 8 crías en el día postnatal (DP) 3. Las dos crías restantes de cada camada se asignaron a experimentos separados. Tanto las crías macho como hembra (una por grupo de exposición) se incluyeron en el estudio. Un total de N = 27 crías adultas fueron examinadas en este estudio; 3 ratas fueron excluidas debido a cables conductores rotos de 3T (véase 3.1.1) que no pudieron repararse el día 1 del entrenamiento ECC.

1. Preparación de grupos, materiales y soluciones

  1. El día postnatal 3, retire las crías de la madre y colóquelas sobre una almohadilla térmica regulada con agua para mantenerlas calientes. Utilice un procedimiento de selección aleatoria para asignar las crías de rata a uno de tres grupos: (1) intubadas con alcohol (IA); (2) control intubado simulado (IS); o (3) control no intubado (CN). Realice procedimientos aprobados para la identificación, como tatuaje con tinta [no tóxica] en sus patas utilizando una aguja de 30G x 1/2 pulgada, siguiendo un esquema numérico. Devuelva las crías a la madre una vez finalizado el tatuaje.
  2. Prepare un tubo (o tubos) de intubación intragástrica utilizando polietileno (PE) tamaño 50 y 10. La longitud total de este tubo depende del usuario y puede ajustarse según sea necesario.
    1. Utilice tijeras de disección micro para cortar un trozo de 7,6 cm de tubo PE-50 y un trozo de 15,2 cm de tubo PE-10.
    2. Conecte cuidadosamente el tubo PE-50 a una aguja hipodérmica estéril de 22 G x 2,5 cm.
    3. Introduzca un extremo del tubo PE-10 en el extremo abierto del tubo PE-50. Puede ser necesario realizar un corte diagonal en la punta del tubo PE-10 para facilitar su inserción en el tubo PE-50.
    4. Corte un pequeño trozo de tubo PE-50 (aproximadamente 2-3 mm) e introdúzcalo en el extremo abierto del tubo PE-10. Esto servirá como tope visual.
    5. Guarde el tubo completo de intubación intragástrica en alcohol isopropílico al 70 % fresco para mantenerlo estéril.
  3. Realice procedimientos asépticos para preparar una solución de leche patrón en botellas de 50 mL. La solución patrón de leche se basa en una fórmula dietética establecida inicialmente por West et al. (1984)48. Almacene las botellas a -18 °C hasta su uso. Derrita dos botellas de leche utilizando agua tibia antes de su uso.
    1. Extraiga 7,16 mL de alcohol etílico al 95 % (USP) utilizando una jeringa estéril y añádalo a una botella de leche de 50 mL. Esto produce una solución de alcohol al 11,9 % v/v que se administra a las crías de rata durante las dos primeras alimentaciones del día (véase 2.1.1); la dosis diaria total de alcohol es de 5,25 g/kg/día. Está diseñada para administrar el alcohol en un volumen (0,0278 mL/g por alimentación) en solución de leche enriquecida.
      NOTA: Esta cantidad puede ajustarse según el tamaño de la camada y el uso previsto durante 3-4 días. La cantidad de alcohol añadida también debe ajustarse para obtener una solución al 11,9 % v/v.
    2. Agite bien esta botella y etiquétela adecuadamente (es decir, Alcohol Etílico al 11,9 % v/v en Leche).
    3. Etiquete la segunda botella de leche (sin alcohol añadido) adecuadamente (por ejemplo, Solo Leche) y utilícela para alimentaciones suplementarias según se indica en 2.1.1.
    4. Guarde ambas botellas de leche en el refrigerador.

2. Exposición neonatal al alcohol (días postnatales 4-9)

  1. Someter a las crías AI y SI a un total de 4 intubaciones diarias a partir del día 4 posnatales. Separar cada intubación por 2 h. Dado que las crías AI son intubadas con una solución real, cada una de sus intubaciones se considera una alimentación.
    1. Intubar a las crías AI con la solución de Alcohol Etílico al 11,9 % v/v en Leche durante las dos primeras alimentaciones del día, y luego intubarlas con la solución Solo Leche durante las dos últimas alimentaciones del día para suplementar su crecimiento.
    2. Intubar a las crías SI cuatro veces sin ninguna solución cada dos horas, asegurando la misma duración de exposición al tubo PE-10 que soportan las crías AI. El grupo UC no recibe ninguna intubación.
  2. Retirar las crías de la madre y colocarlas sobre una almohadilla térmica regulada por agua para mantenerlas calientes. Pesar cada cría y registrar su peso corporal (en g). Consultar una tabla de alimentación preelaborada para determinar el volumen de intubación de cada cría AI y anotarlo en una hoja de registro.
    1. Colocar la solución de Alcohol Etílico al 11,9 % v/v en Leche en un baño de agua tibia y agitarla bien.
    2. Procedimiento de intubación intragástrica:
      1. Lavar bien el tubo de intubación intragástrica, que se almacenó en alcohol isopropílico al 70 %, con agua tibia.
      2. Extraer la cantidad correcta de solución utilizando una jeringa estéril de 1 mL.
      3. Sumergir la punta del tubo de intubación (extremo PE-10) en aceite de maíz fresco (esto facilita la inserción).
      4. Medir la longitud del tubo PE-10 desde la boca de la cría hasta su estómago. Ajustar el tope del PE-50 para guiar el punto de detención.
      5. Insertar cuidadosamente el tubo PE-10 en la boca de la cría, avanzando por el esófago, pasando ligeramente a través del esfínter gastroesofágico y entrando en el estómago. Examinar a la cría, estabilizarla y presionar el émbolo de la jeringa para administrar la solución. Hacerlo a un ritmo lento.
        NOTA: Para evitar insertar accidentalmente el tubo en la tráquea, primero dirigir el tubo de forma que se curve y haga contacto con el paladar blando antes de avanzar hacia adelante. Utilizar el paladar como guía, ya que el tubo se desviará naturalmente de esta región y será dirigido hacia el esófago. De lo contrario, cualquier desviación sustancial de la punta hacia la región ventral podría hacer que entre en la tráquea. Es mejor retirar el tubo y no continuar con la intubación si no se está seguro de su posición de entrada; volver a insertar el tubo correctamente en el siguiente intento.
      6. Retirar cuidadosamente el tubo PE-10 y examinar a la cría en busca de reflujo de la solución, sangre o lesión física. Devolver la cría con sus camadas si está bien. El procedimiento completo de intubación toma aproximadamente menos de 1 minuto por cada cría y alrededor de 4 minutos en total para las 4 crías sometidas a intubación en cada camada (2 AI, 2 SI).
      7. Procedimiento de intubación intragástrica para crías SI: Seguir el mismo procedimiento de inserción del PE-10 que para las crías AI, pero sin ninguna solución y durante la misma duración (1 minuto).
      8. Devolver todas las crías a la madre inmediatamente después de completar los procedimientos con la última cría de la camada. Devolver a la madre al vivario hasta la siguiente sesión de alimentación (en 2 h).
      9. Lavar el tubo de intubación intragástrica con agua estéril tibia y devolverlo al alcohol isopropílico al 70 % para su almacenamiento. Lavar bien el tubo con agua antes de cada sesión de alimentación.
      10. Repetir los pasos del 2.2 (excepto pesar las crías) al 2.2.2.9 para la segunda sesión de alimentación. En las dos últimas alimentaciones, intubar a las crías AI con la solución Solo Leche utilizando los mismos volúmenes de intubación determinados en el paso 2.2.
  3. Pesar a las ratas a intervalos regulares, como en el día 15 posnatales (cuando abren los ojos), día 21 posnatales (destete), día 30, día 60 y día 90 posnatales (cirugía), para obtener curvas de crecimiento representativas.

3. Fabricación y modificación de electrodos

  1. Construya una "etapa inicial" electromiográfica (EMG) para cada rata (Figura 2). La etapa inicial permite la grabación de respuestas de parpadeo mediante el sistema de parpadeo (Figura 4).
    1. Construya una etapa inicial que conste de dos alambres de acero inoxidable revestidos con politetrafluoroetileno (PTFE) tamaño 3T (5 cm cada uno), un alambre de acero inoxidable revestido con PTFE tamaño 10T (5 cm), tres pines de contacto macho y un aislante de zócalo micro tipo tira recortado a 3 orificios (véase 3.1.4).
    2. Retire el revestimiento de PTFE del alambre 10T sujetando el centro con una pinza de precisión dentada y eliminando el revestimiento en ambas direcciones con una pinza de precisión lisa. Asegúrese de que se haya eliminado todo rastro de revestimiento de este alambre.
      1. Prense un extremo del alambre 10T a un pin de contacto con una pinza dental de plataforma dentada; este servirá como alambre de tierra. Sujete cuidadosamente un alambre 3T con la pinza de precisión lisa a 1-1,5 mm de un extremo. Retire el revestimiento de PTFE de 1-1,5 mm dejando intacto el resto del revestimiento. Prense un pin de contacto al extremo expuesto del alambre 3T.
      2. Realice los mismos procedimientos con el segundo alambre 3T. Ambos alambres servirán como los electrodos positivo y negativo de las grabaciones EMG.
    3. Realice pruebas de tracción en todos los alambres para asegurarse de que estén firmemente sujetos a los pines. Tenga cuidado de no doblar ni dañar los alambres.
    4. Corte un segmento de una tira aislante de zócalo hasta 3,5 orificios (corte por el centro del cuarto orificio) con la cuchilla de un pelacables. Reduzca este segmento a solo 3 orificios completos y lije ambos lados si es necesario. Esto ayuda a garantizar que haya disponibles 3 orificios completos. Inserte las unidades de pin-alambre en los tres orificios de la tira micro hasta que los extremos prensados queden al ras con el borde inferior del segmento aislante. El conjunto 10T debe colocarse en uno de los orificios externos de la tira micro, no en el central.
  2. Modifique los electrodos estimulantes bipolares (Figura 2).
    1. Proporcione a cada rata un electrodo estimulante bipolar. Este electrodo aplica una pequeña cantidad de corriente eléctrica mediante un aislador de estímulos (véase sistema de parpadeo) como estímulo aversivo (US) durante la ECC. Los electrodos se adquieren de un fabricante en forma trenzada y están protegidos.
    2. Destrence los dos conductores metálicos 2-3 veces para formar una forma en V (separación de 5 mm) y luego use la pinza de precisión lisa para enderezar cada "punta" lo más posible. Raspe 1 mm del revestimiento protector de la punta de cada brazo (completamente alrededor) con una cuchilla de afeitar. Inspeccione cada punta en busca de irregularidades o dobleces y corrija si es necesario, sin eliminar más revestimiento protector.
  3. Elimine el aceite de fabricación y los residuos extraños de las etapas iniciales EMG y de los electrodos bipolares lavándolos con alcohol etílico al 95 %. Déjelos secar y luego autoclávelos.

Componentes del ensamblaje del conector, incluidos pines, carcasas y cables, sobre una superficie de trabajo.
Figura 2: Electrodos de registro electromiográfico (EMG) y electrodo bipolar. El cabezal EMG terminado (derecha, naranja) se construye con tres pines de contacto macho, dos cables revestidos de PTFE del tamaño 3T, un cable revestido de PTFE del tamaño 10T y una tira micro modificada. Cada uno de los tres cables mide aproximadamente 5 cm y está prensado a los pines de contacto. El electrodo bipolar terminado (derecha, blanco) está desenrollado, reenderezado y moldeado en forma de V (separación de 5 mm). Se ha eliminado el blindaje de las puntas de los dos terminales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. Procedimiento de cirugía de párpados (día 90 posnatal)

  1. Preparación de materiales (ver Materiales para información detallada sobre suministros), animales, áreas quirúrgicas y no quirúrgicas:
    1. Someter a autoclave los instrumentos y suministros quirúrgicos: el número entre paréntesis ( ) indica aproximadamente la cantidad necesaria por rata adulta o medida: instrumentos quirúrgicos (1 juego por cada 4 ratas, según aprobación del ECU IACUC), compresas de gasa (3-4), hisopos con punta de algodón (5-6), envoltura 20 x 20 (4 por/sesión quirúrgica), crisol de porcelana (1), espátula microestéril de acero inoxidable (1), solución salina al 0,9 % (1 botella lavadora), placa de Petri (1) y tornillos de acero inoxidable 0-80 (3/rata).
    2. Suministros estériles adicionales necesarios: hoja quirúrgica tamaño 10 (1 por cada 4 ratas), campo quirúrgico (1 por rata), ungüento oftálmico veterinario, povidona-yodo (1 botella lavadora), aguja hipodérmica 26G x 3/8" (2), torno de mano chapado en níquel con broca #55, destornillador de relojero plano chapado en níquel (hoja de 1,8-2 mm).
    3. Preparar un área de contención estéril para todos los instrumentos y suministros quirúrgicos utilizando un desinfectante aprobado de grado médico/científico. Colocar los materiales en este espacio cuando el área esté lista.
    4. Preparar un espacio quirúrgico estéril utilizando un desinfectante aprobado de grado médico/científico. Este espacio contiene una almohadilla térmica de agua regulada por temperatura, un aparato estereotáxico equipado con máscara de anestesia para rata, un esterilizador de perlas de vidrio y un vaporizador de gas isoflurano (para anestesia). El vaporizador tiene tubos conectados a la máscara de anestesia y a una cámara de inducción ubicada en un espacio separado para procedimientos no estériles de preparación de animales; cada tubo está controlado por su propia válvula.
    5. Lavarse cuidadosamente las manos y los brazos con jabón antimicrobiano. Sin tocar el interior, abrir previamente cualquier artículo que haya sido empaquetado en bolsas o envolturas de esterilización. Ponerse guantes estériles mediante procedimiento aséptico y trasladar todos los artículos pertinentes al área quirúrgica. Ajustar la profundidad adecuada de la broca en el torno de mano (~ 2 mm) y preparar el destornillador. Cubrir los materiales estériles con una envoltura estéril hasta que esté listo para comenzar la cirugía.
    6. Preparar un espacio no estéril con una balanza, afeitadora eléctrica de pelo, jeringas estériles de 1 mL con agujas 26G x 3/8 in (1 por rata), registro quirúrgico y buprenorfina (concentración de 0,03 mg/mL) administrada a 0,1 mL/100 gramos.
      ADVERTENCIA: La buprenorfina es un opioide semisintético de la lista III de la DEA y debe guardarse bajo llave y registrarse adecuadamente.
    7. Verificar el nivel de gas adecuado en el vaporizador de isoflurano; agregar más gas si está bajo. Dejar los mandos de flujo y mezcla de gas apagados por ahora. Encender el tanque de O2 y verificar que haya suficiente gas para todas las cirugías.
    8. Pesar cada rata y registrar su peso corporal en el registro quirúrgico. Utilizar una tabla de inyección de buprenorfina para determinar el volumen de inyección adecuado.
    9. Encender la válvula del vaporizador hacia la cámara de inducción y dejar la válvula hacia la máscara quirúrgica apagada. Ajustar la mezcla a 3 y el caudal a 3 (3 % de isoflurano con 100 % de O2 como gas portador a un volumen de 3 L/min).
    10. Colocar una rata en la cámara de inducción y permitir que alcance el plano anestésico adecuado (respiración lenta, ausencia de reflejo podal, ausencia de reflejo palpebral). Retirar la rata de la cámara una vez que haya alcanzado el plano anestésico.
    11. Afeitarle la cabeza con la afeitadora, exponiendo una cantidad suficiente de piel para el sitio de incisión y el párpado izquierdo. Si es necesario, colocarla nuevamente en la cámara de inducción para alcanzar el plano anestésico antes de continuar con el afeitado.
    12. Desinfectar la piel expuesta aplicando alternadamente isopropanol y povidona-yodo tres veces. Si es necesario, colocarla nuevamente en la cámara de inducción para alcanzar el plano anestésico antes de trasladarla a la mesa quirúrgica.
  2. Cirugía
    1. Encender la válvula del vaporizador hacia la máscara de anestesia y cerrar la válvula hacia la cámara de inducción. Ajustar la mezcla a 2,5 y el caudal a 2 (2,5 % de isoflurano con 100 % de O2 como gas portador a un volumen de 2 L/min). Trasladar la rata al aparato estereotáxico y seguir los procedimientos estándar para fijar su cabeza a la barra incisiva y a las barras auriculares (ver Geiger et al., 200849 como ejemplo).
    2. Administrar a la rata una inyección prequirúrgica de buprenorfina (SC) y desechar cuidadosamente la aguja (sin tapar) en un contenedor para objetos punzocortantes. Colocar un campo quirúrgico estéril sobre la rata, dejando expuesta solo el área quirúrgica y aislándola del resto del cuerpo.
    3. Ponerse mascarilla quirúrgica, gorro quirúrgico, bata quirúrgica, gafas y cualquier otro equipo de protección personal requerido por el IACUC. Lavarse y frotarse cuidadosamente las manos y los brazos con jabón antimicrobiano. Ponerse guantes estériles mediante procedimiento estéril.
    4. Aplicar una pequeña cantidad de ungüento oftálmico en ambos ojos usando un hisopo con punta de algodón para evitar que se sequen.
    5. Proceder con la cirugía cuando la rata muestre el plano anestésico adecuado. Monitorear continuamente a la rata durante toda la cirugía y verificar periódicamente el nivel de isoflurano. Ajustar los mandos de flujo y mezcla según corresponda durante la cirugía, basándose en la respuesta de la rata a la anestesia.
    6. Realizar una incisión anteroposterior en la línea media del cráneo con una hoja de bisturí. Esta incisión debe exponer suficiente área delante de los ojos (es decir, exponer el hueso frontal) y ligeramente detrás de la sutura lambdoidea.
    7. Raspar cuidadosamente el periostio en la parte superior del cráneo sin causar hemorragia excesiva. Limpiar el tejido conectivo y la sangre sobrante con un hisopo con punta de algodón.
    8. Taladrar un orificio usando la broca con ayuda del torno de mano, comenzando directamente detrás de la sutura coronal en un hueso parietal. Retirar cualquier sangre y restos óseos con un hisopo con punta de algodón. Agarrar un tornillo 0-80 por la rosca con fórceps de astillas y fijarlo al orificio con el destornillador de relojero; apretar el tornillo lo suficiente sin dañar el tejido cortical cerebral (normalmente 3-4 vueltas completas).
    9. Seguir los mismos procedimientos descritos en 4.2.8 para fijar otros dos tornillos 0-80 al cráneo, uno directamente detrás de la sutura coronal del hueso parietal opuesto y otro directamente anterior a la sutura lambdoidea derecha. Se ha encontrado que 3 tornillos son suficientes para anclar el cemento dental (ver 4.2.18) al cráneo, ya que un cuarto tornillo (anterior a la sutura lambdoidea izquierda) impediría la colocación del electrodo bipolar.
    10. Retirar un cabezal EMG de la placa de Petri. Orientar el cabezal de modo que el cable 10T quede en el lado derecho de la rata. Doblar el cable 10T hacia arriba, haciéndolo paralelo al borde inferior de la tira microscópica. Darle una ligera curvatura hacia el lado derecho para que el cable pueda rodear los tornillos 0-80 anterior y posterior. Dejarlo a un lado, pero lo suficientemente cerca para alcanzarlo.
    11. [Suponiendo que se es diestro] Colocar fórceps de vendaje de 3 in en la mano izquierda y fórceps de vendaje de 4 in en la mano derecha. Agarrar la piel superior en el sitio de incisión del ojo izquierdo con los fórceps de 4 in y dirigir los fórceps de 3 in hacia la comisura de este ojo; agarrar la piel en esta comisura. Mantener el agarre con los fórceps de 3 in mientras se sueltan los fórceps de 4 in.
    12. Tomar una aguja de 26G x 3/8 in e insertarla a través de la comisura del párpado; rotar la aguja de modo que el bisel quede hacia arriba. Usar fórceps microdisectores con plataforma para insertar el cable 3T central en el orificio de la aguja. Empujarlo a través del orificio unos centímetros sin introducirlo completamente; este cable es el electrodo negativo.
    13. Realizar los procedimientos descritos en 4.2.11 y 4.2.12 para insertar el cable 3T externo en la porción media del párpado; este cable es el electrodo positivo.
    14. Agarrar ambas agujas con una mano mientras se sostiene el cabezal con la otra mano (o con fórceps). Tirar de las agujas lejos del párpado mientras se guía el cabezal en la misma dirección en un movimiento continuo. Si es necesario, rotar el cabezal de modo que el cable 10T quede hacia el ojo derecho del animal; no permitir que los cables 3T se crucen. Usar fórceps de punta fina para verificar que el electrodo positivo esté en el centro del párpado.
    15. Ajustar el cabezal para que quede centrado entre los ojos y en una posición óptima encima del hueso frontal, anterior a los tornillos insertados bilateralmente. Sostener el cabezal con una mano y los fórceps de vendaje de 3 in con la otra. Enrollar el cable 10T alrededor de uno o ambos tornillos del lado 10T.
    16. Colocar fórceps de vendaje de 3 in en una mano y fórceps de vendaje de 4 in en la otra. Usar los fórceps de 3 in para agarrar la piel en el sitio de incisión hacia la sien izquierda. Usar los fórceps de 4 in para crear un pequeño "bolsillo" separando la piel (es decir, la fascia superficial) del músculo temporal. Usar tijeras de iris para cortar más tejido conectivo, trabajando hacia la comisura del ojo izquierdo, para aumentar el tamaño de este bolsillo. Tener cuidado de no profundizar demasiado ni cortar vasos sanguíneos.
    17. Tomar un electrodo bipolar y dar forma a los cables conductores de modo que puedan ajustarse al recorrido del músculo temporal, mientras que las dos puntas queden situadas (dorsal y ventral) posterior al ojo izquierdo (ver video), y el extremo inferior del electrodo bipolar pueda colocarse recto encima del cráneo. Dejar suficiente distancia entre el cabezal y este electrodo para que los conectores del cable conmutador (Figura 3) puedan acoplarse sin impedimentos.
    18. Verter polvo de cemento dental en el crisol: comenzar con aproximadamente 1/3 del crisol y luego ajustar la cantidad según sea necesario. Agregar el componente líquido hasta que la consistencia sea acuosa, y mezclar estos componentes con la espátula. Cuando la consistencia del cemento se vuelva más viscosa, aplicarlo en el sitio de incisión, cubriendo todos los bordes de la piel con márgenes de al menos 1/8 in.
      1. Aplicar suficiente cemento para reforzar el cabezal y el electrodo bipolar sin impedir que la rata cierre ambos ojos. Limpiar rápidamente cualquier cemento que gotee sobre áreas no deseadas del pelaje de la rata.
    19. Asegurarse de que al menos 4-5 roscas del electrodo bipolar queden sin sellar con cemento para que el conector bipolar pueda enroscarse (Figura 3). Retirar el exceso de cemento del cabezal: la parte superior de la tira microscópica y los tres pines de contacto deben quedar limpios. El cemento se endurece rápidamente y podría impedir fácilmente el acoplamiento completo de cualquiera de estos electrodos a los conectores del cable conmutador. Usar fórceps de astillas para retirar el cemento excedente que ya se haya secado parcialmente.
    20. Esperar a que el cemento se endurezca; se vuelve transparente. Usar tijeras microdisectoras para cortar el exceso de longitud de los dos cables 3T, dejando unos centímetros de margen de trabajo.
    21. Agarrar los fórceps microdisectoras con plataforma en la mano izquierda mientras se toman los fórceps microdisectoras con puntas finas en la mano derecha. Agarrar un cable 3T con los fórceps izquierdos ligeramente delante del párpado. Con los fórceps derechos, empujar el párpado hacia arriba para exponer más cable 3T y mantenerlo en esa posición. Soltar los fórceps izquierdos y usar la mano izquierda para agarrar el cabezal (asegurándose de que ya esté fijo). Usar los fórceps derechos para retirar parte del revestimiento de PTFE, permitiendo que el cable haga contacto con el músculo orbicularis oculi.
      NOTA: Tener cuidado de no tirar demasiado fuerte de un cable 3T, ya que podría desprendérselo del pin de contacto. Si un cable se desprende, no será posible reemplazar el pin de contacto, ya que el cemento endurecido no se soltará libremente del cráneo sin causar fractura ósea.
    22. Realizar los pasos descritos en 4.2.21 para retirar el exceso de PTFE del segundo cable 3T.
    23. Agarrar los dos fórceps microdisectoras como se indica en 4.2.21 (con plataforma en la izquierda, puntas finas en la derecha). Colocar los fórceps izquierdos ligeramente delante de un cable 3T, dejando espacio para que los fórceps derechos se posicionen directamente delante del párpado. Agarrar el cable con ambos fórceps.
      1. Crear un "gancho" manteniendo los fórceps derechos fijos y rotando los fórceps izquierdos hacia arriba y alrededor hacia el párpado; hacerlo en un solo movimiento. Soltar cuidadosamente los fórceps derechos y luego los izquierdos.
        NOTA: Colocar los electrodos en forma de gancho sobre los párpados ayuda a minimizar la posibilidad de que rocen la córnea. Esto también reduce la posibilidad de rotura del cable en cualquier momento durante la fase de pruebas conductuales. Aunque el gancho no evita completamente que el cable roce la córnea en todos los animales, generalmente no muestran signos de daño ocular, como lo reflejan sus altas amplitudes de parpadeo (medidas por el osciloscopio digital en 5.1.7) y las observaciones diarias de salud postoperatoria (lagrimeo excesivo, cierre parcial del párpado, falta de movilidad por daño ocular). Si una rata muestra signos iniciales de incomodidad, se anestesia con isoflurano (ver 4.1.10) y se examinan y/o reposicionan sus electrodos. Se aplica ungüento oftálmico para prevenir el secado de la córnea. La rata se observa diariamente en busca de complicaciones oculares postoperatorias y, si persisten, se debe buscar atención veterinaria. Las ratas que presenten complicaciones oculares graves que no puedan corregirse mediante reposicionamiento de los electrodos o tratamiento veterinario, se eutanizan humanamente según los procedimientos operativos estándar del ECU IACUC.
    24. Realizar los pasos descritos en 4.2.23 para el segundo cable 3T. Cortar el exceso de cable con las tijeras microdisectoras.
    25. Usar una mano para liberar a la rata de las barras auriculares mientras se sostiene su cuerpo con la otra. Inspeccionar su cabeza en busca de sangre o restos, limpiar si es necesario y administrarle una inyección postoperatoria de buprenorfina.
    26. Colocar la rata en un recipiente de recuperación que tenga una fuente de calor (como una almohadilla térmica de agua regulada por temperatura) para facilitar la recuperación. Registrar la hora de finalización de la cirugía en el registro quirúrgico y cualquier nota pertinente sobre la rata durante la cirugía. Monitorear a la rata para verificar una respiración adecuada y, cuando muestre recumbencia esternal o se mueva, puede devolverse a su jaula de origen.
    27. Reesterilizar los instrumentos (excepto los fórceps microdisectoras, ya que podrían dañarse) usando el esterilizador de perlas y asegurarse de que el área quirúrgica permanezca aséptica, repitiendo los procedimientos asépticos si se realizarán múltiples cirugías de párpados.

5. Procedimiento de Condicionamiento Clásico del Parpadeo por Estímulo Auditivo

Configuración del experimento conductual con conmutador de 5 canales, EMG, cámara web, espuma acústica, análisis de sonido.
Figura 3: Caja de condicionamiento operante modificada para el condicionamiento del parpadeo. Las ratas son mamíferos de movimiento libre, por lo que se utiliza un conmutador rotatorio para mantener el contacto de la señal eléctrica desde los electrodos de EMG y los conectores bipolares fijados en la cabeza. El conmutador está sujeto al brazo del soporte, que está contrapesado para aliviar la presión sobre la rata. Un altavoz piezoeléctrico emite un tono de 2,8 kHz a 85 dB, y estos valores se calibran regularmente. La espuma acústica ayuda a atenuar el ruido ambiental. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Configuración de electromiografía con osciloscopios, preamplificador para señales de EMG de ratas; experimento.
Figura 4: Sistema de condicionamiento del parpadeo. Este sistema personalizado consta de una unidad integradora de EMG que filtra y amplifica las señales entrantes de las ratas, una unidad de control de estímulos que administra diversos estímulos además de tonos y descargas eléctricas, un preamplificador para cada caja operante con el fin de aumentar la ganancia de la señal de EMG, y un aislador de estímulos para cada caja operante; este último proporciona niveles variables de descarga (en mA). Un osciloscopio digital (no incluido en el sistema estándar de condicionamiento del parpadeo) se utiliza con fines diagnósticos durante la habituación y la adquisición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Comience la habituación y el entrenamiento de adquisición 5 días después de la cirugía. Somete a cada rata a un día de manipulación y habituación al aparato de entrenamiento, que consiste en una caja de condicionamiento operante modificada alojada en una cámara mayor atenuada al sonido (Figura 3), seguido de 6 días de entrenamiento de adquisición. Realice las sesiones de habituación y adquisición utilizando un sistema personalizado de parpadeo ocular (Figura 4).
    1. Cree un archivo de registro de entrenamiento e imprímalo para usarlo en el control diario. Este registro debe tener asignadas previamente, de forma pseudoaleatoria (o mediante otro método de aleatorización), las ratas a sus cajas de entrenamiento.
    2. Encienda el sistema de parpadeo ocular, la computadora y ejecute el software de parpadeo ocular. Esta versión del software tiene diferentes módulos (o aplicaciones) que funcionan de forma independiente. Ejecute el módulo Animal para crear un archivo *.RAT que contenga la información del sujeto (número de sesión, identificación del animal, sexo, peso y número de caja). Un solo archivo RAT gestiona hasta cuatro ratas, lo que constituye un grupo de sujetos. Ingrese los valores correspondientes y guarde el archivo. Cree un archivo RAT independiente para cada grupo de ratas que se entrenará.
    3. Transfiera las ratas desde su vivario hasta la sala de pruebas y cierre la puerta. Manipule cada rata durante 5 min.
    4. Transfiera una rata a su caja designada y conecte los conectores EMG y bipolares del cable del conmutador a la etapa EMG y al electrodo bipolar correspondientes en su cabeza.
      NOTA: En la primera exposición al cable del conmutador, una rata puede resistirse y mostrar signos de estrés. Manipule la rata con cuidado y permita pausas entre intentos fallidos de conexión para aliviar su estrés.
    5. Utilice un conmutador que gire 360° mientras mantiene la transmisión/recepción de la señal eléctrica mientras la rata se mueve libremente dentro de la caja. Este tiene 5 canales (3 para los electrodos EMG, 2 para los electrodos bipolares) que conducen a la unidad integradora EMG, la cual filtra y amplifica la señal cruda.
    6. Verifique que la rata se mueva libremente y que no esté impedida por el peso del ensamblaje del cable del conmutador o del brazo del soporte. Ajuste el contrapeso en la parte trasera del soporte si es necesario. Compruebe que todos los conectores estén firmes y luego cierre la puerta de la caja. Realice el mismo procedimiento de conexión/verificación para todas las ratas.
    7. Utilice un osciloscopio para observar su actividad EMG en busca de señales anormales (por ejemplo, actividad eléctrica de alta frecuencia y/o alta amplitud) y un sistema de vigilancia por video para verificar su estado (por ejemplo, actividad motora, sensibilidad al entorno, signos de dolor), si está disponible. Anote cualquier problema observado en el registro de entrenamiento.
    8. Permita que las ratas se habitúen a sus cámaras durante 10 min y luego devuélvalas a sus jaulas de origen.
    9. Limpie y desinfecte las cajas operantes, barra el suelo y limpie la(s) mesa(s). Realice estos procedimientos después de cada sesión.
  2. El entrenamiento de adquisición se lleva a cabo durante 6 días consecutivos (sesiones).
    1. Día 1: Transfiera una rata a su caja designada y conecte los conectores EMG y bipolares del cable del conmutador a la etapa EMG y al electrodo bipolar correspondientes en su cabeza. Realice los mismos procedimientos indicados en 5.1.6 y 5.1.7.
    2. Encienda los aisladores de estímulo y ajuste la corriente a 0.4 mA (4% de 10 mA, como se muestra en el video). Los aisladores entregan corriente eléctrica de forma alterna (es decir, de ensayo a ensayo) entre las puntas dorsal y ventral del electrodo bipolar. Esto ayuda a reducir la fatiga de las fibras musculares (en cada sitio muscular) durante entregas repetidas del estímulo.
    3. Observe todas las respuestas de parpadeo emitidas y las tolerancias mostradas en cada ensayo para todas las ratas. Después de cada segundo ensayo, aumente la intensidad del estímulo aversivo (US) en 0.4 mA para cada rata, hasta alcanzar 1.6 mA (en los ensayos 7 y 8). Verifique que todas las ratas respondan normalmente en sus cajas, que todos los ajustes de amplificación y ganancia sean constantes, y que las señales eléctricas sean adecuadas (es decir, ruido EMG bajo o mínimo). Utilice una intensidad del estímulo aversivo (US) de 1.6 mA durante todos los días del entrenamiento de adquisición.
      NOTA: Si una rata muestra signos de dolor ante un nivel determinado de choque (por ejemplo, saltar alto del suelo, trepar por las paredes, correr alrededor), se pausa el ensayo y se regresa al valor anterior de mA (0.4 mA por debajo) durante dos ensayos. Posteriormente, se vuelve a aplicar el valor de choque más alto que no toleró; si muestra tolerancia, se continúa aumentando hasta alcanzar 1.6 mA. Si no tolera ningún valor, entonces se utilizará durante todo el entrenamiento el valor inmediatamente inferior (en incrementos de 0.4 mA) en el que sí muestre tolerancia.
    4. Utilice un osciloscopio para observar su actividad EMG en busca de señales anormales (e.g., actividad eléctrica de alta frecuencia y/o alta amplitud) y un sistema de vigilancia por video para verificar su estado (e.g., actividad motora, sensibilidad al entorno, signos de dolor).
      NOTA: Explicación del ECC con intervalo: Un período representativo de ensayo con formas de onda EMG capturadas se ilustra en Figura 1 y el procedimiento de ECC con intervalo se explica en detalle en el video. El archivo de entrenamiento de condicionamiento con intervalo está configurado para entregar 100 ensayos (90 ensayos emparejados CS-US y 10 ensayos con solo CS cada 10o ensayo), con un intervalo interensayo promedio de 30 segundos. Toda la sesión de entrenamiento dura aproximadamente 52 min (suponiendo que no haya pausas). Todas las ratas son novatas en la Sesión 1 y desarrollarán curvas de aprendizaje diferenciales (determinadas por la expresión de respuestas condicionadas, CR) a medida que avancen por varios días de entrenamiento.
    5. Comience el entrenamiento: Ejecute el módulo del software Blink. Cuando se solicite, seleccione el archivo RAT correcto y el archivo de entrenamiento para el condicionamiento de parpadeo ocular "con intervalo".
    6. Anote la hora de inicio y el nombre del experimentador en el registro de entrenamiento. En este punto, supervise toda la actividad: señales EMG adecuadas, buenas respuestas de parpadeo al estímulo aversivo (US) (es decir, respuestas incondicionadas UR altas/frecuentes), estado de salud de los animales y funcionamiento correcto del hardware. Anote cualquier observación relevante en el registro de entrenamiento.
    7. La recolección de datos se realiza automáticamente mediante el software en archivos RAW (uno por rata, por día). Los archivos RAW contienen amplitud EMG (en voltios), conteos de frecuencia, latencia y datos de área para las respuestas de sobresalto (SR), respuestas incondicionadas (UR) y respuestas condicionadas (CR) (totales y adaptativas). El artefacto del choque oculta los primeros 100 ms del periodo UR; por lo tanto, solo los últimos 140 ms del periodo UR contienen datos UR.
    8. Al final del entrenamiento, el software se cerrará automáticamente. Retire todas las ratas de sus cajas de entrenamiento y devuélvalas al vivario.
    9. Repita los pasos 5.2.5 - 5.2.6 para todos los días subsiguientes de entrenamiento. Antes de iniciar el módulo Blink en un día determinado, actualice el número de sesión dentro del archivo RAT. Esto permite la creación de nuevos archivos RAW para todas las ratas ese día. Cada rata debe tener 6 archivos RAW, suponiendo que ninguna haya sido retirada del entrenamiento.
  3. Procese los archivos RAW y cree un archivo filtrado para el análisis estadístico.
    1. Ejecute el módulo de Análisis. Revise cada sesión de cada rata ensayo por ensayo en busca de ensayos problemáticos. Esto se realiza para detectar ensayos que puedan estar comprometidos por diversas razones (e.g., actividad excesiva en la línea base previa al CS, movimiento excesivo, desprendimiento del electrodo, problemas con cables/alambres). El software cuenta con algoritmos que ayudan al experimentador a detectar y eliminar "ensayos malos" del conjunto de datos filtrado.
    2. Importe los datos filtrados a un programa de hoja de cálculo y realice los análisis estadísticos pertinentes.

Resultados

El software del eyeblink es capaz de proporcionar un conjunto de datos grande y amplio para muchos tipos de mediciones. Por brevedad, se reporta en este estudio, representante de resultados para el aprendizaje y rendimiento medidas adaptativa porcentaje de CR, amplitud CR adaptable, porcentaje de UR y amplitud de UR. El período adaptativo de CR fue elegido ya que representa la adquisición de eyeblink oportunas respuestas sobre entrenamiento repetido, como resultado de la mayor plasticidad sináptica en el hipocampo durante el rastro ECC50,51,52. Las medidas de UR fueron escogidas para dilucidar si los déficits de aprendizaje neonatal inducida por el alcohol en trazan ECC fueron debido a trastornos en el aprendizaje asociativo o interrupciones en la respuesta al choque en nosotros - lo cual podría indicar diferencias motivacionales o motor, en lugar de las diferencias de aprendizaje entre grupos de tratamiento. Datos para cada medida se analizaron 2 (sexo) x 3 (Neonatal Group) x 6 (sesión) mezclado ANOVAs, con período de sesiones como el factor de medidas repetidas. Efectos principales significativos para el tratamiento de neonatal se analizaron usando pruebas post-hoc de Tukey e interacciones significativas se analizaron mediante pruebas de efectos simples. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando un mínimo nivel alfa de 0.05 y los resultados en gráficos son media ± SEM.

A partir de la medida de porcentaje de CR adaptable, el ANOVA indicaron un efecto principal significativo de grupo neonatal, F(2,21) = 11.69, p < 0.001, pero ningún efecto principal significativo del sexo (p = 0.71) o interacción significativa entre estos factores (p = 0,20). Como se esperaba, adaptación porcentaje CR aumentó durante las seis sesiones de entrenamiento, F(5, 105) = 81.15, p < 0.001 y las diferencias entre los grupos neonatales dependían de algún nivel de sesión, F(10, 105) = 4.58, p < 0.001. No había ninguna otras interacciones significativas con el factor de la sesión. Además de amplitud adaptativa de CR, otra vez hubo un efecto principal significativo de grupo neonatal, F(2,21) = 22.32, p < 0.001, pero ningún efecto principal significativo del sexo (p = 0.21) o interacción significativa entre estos factores (p = 0.48). Amplitud de CR también aumentó significativamente con las seis sesiones de entrenamiento, F(5, 105) = 59,27, p < 0.001 y las diferencias entre los grupos neonatales dependían de algún nivel de sesión, F(10, 105) = 4.31, p < 0.001. En general, ambas medidas CR mostraron diferencias significativas entre el grupo de medios y estos medios separados considerablemente en diferentes sesiones de entrenamiento. Para confirmar que los grupos difieren significativamente, pruebas post-hoc de Tukey demostraron que las ratas (AI) intubados alcohol realizaron significativamente peor en ambas medidas de CR que el unintubated de control (UC) y ratas (SI) sham intubados (p < 0.01 para el porcentaje de CR; p < 0.001 para amplitud de CR), que no difirieron entre sí (p> 0.05). Efectos simples pruebas realizadas en el grupo Neonatal x interacciones sesión ambas medidas CR, confirmada que las ratas AI fueron significativamente más deterioradas en la adquisición de CRs iniciando a las 2 de la sesión y realizar en la sesión 6 en comparación con ratas UC y SI (todos p< 0.05), que no difieren unos de otros a lo largo de seis sesiones. La única excepción era amplitud CR adaptable para las ratas SI no comenzó a difieren significativamente de las ratas de AI hasta sesión 3. Estos resultados se muestran en la figura 5A, 5B.

No hubo diferencias significativas en las medidas de UR debido a sexo, grupo de Neonatología o las interacciones de estos factores con el factor de la sesión. Estos resultados negativos indican que cada grupo era capaz de emitir respuestas eyeblink al choque nos igual, y que los déficits de aprendizaje observados en las ratas de AI no fueron influyeron por las diferencias motivacionales o motor de centelleo (figura 6A, 6B).

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Figura 5 : Adquisición de rastro condicionado respuesta (media ± SEM). La exposición temprana de alcohol (Grupo IA) había afectada significativamente la adquisición de porcentaje de adaptación respuesta condicionada (CR) (A) y amplitud (B). Traza ECC es inherentemente difícil de adquirir, por lo tanto las medidas son relativamente más bajas para todos los grupos - con retraso ECC, porcentajes pueden llegar a 80-85% en modelos de roedores de FASD21,53. Sin embargo, el rastro, el procedimiento ECC es más impuestos en el hipocampo, que es susceptible a los efectos del alcohol durante el desarrollo temprano del cerebro. * = p < 0.05, ** = p < 0.01, *** = p < 0.001 entre UC y AI ratas; tamaños de muestra se encuentran en paréntesis. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Figura 6 : Adquisición de respuestas de unconditioned (media ± SEM). Rendimiento del eyeblink (porcentaje de UR y amplitud de UR) no fue significativamente diferente entre los grupos. La falta de diferencias indican que la intensidad de choque utilizada durante el entrenamiento de la adquisición no alteró diferencialmente motivación en las ratas de AI o su capacidad de producir defensiva parpadear las respuestas al choque, en comparación con ambos grupos de control (UC y SI). Tamaños de muestra se encuentran en paréntesis. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discusión

Crías de rata neonatal que recibieron alcohol etílico durante días postnatales 4-9 exhibieron rastro eyeblink acondicionado debilitaciones en la edad adulta. Estos resultados apoyan la idea que el alcohol es un teratógeno con aguantar efectos perjudiciales en la función hippocampal. En general, condicionada respuesta en el procedimiento de seguimiento fue menor en las ratas expuestas al alcohol en comparación con las ratas en ambos grupos de control. Las debilitaciones de aprendizaje asociativo en las ratas expuestas al alcohol no fueron influenciadas por las diferencias de motivación o motor (es decir., no hubo diferencias en parpadear a intensidad de choque U.S.).

Mientras que rastro ECC es una herramienta diagnóstica útil para desdoblamiento neuropatología hipocampo inducida por el desafío, los resultados de este método deben colocarse en el contexto adecuado. En primer lugar, los elementos procesales fundamentales en esta demostración implicó la entrega específica de alcohol durante un período conocido de vulnerabilidad para el cerebro en desarrollo, fabricación de hardware de electrodo que permite la grabación de la actividad electromiográfica y ofrece golpes, implante quirúrgico del citado hardware y prueba animal subsecuente usando un paradigma de aprendizaje que evalúa una función cognitiva de interés. En cada etapa del proceso, se debe tener cuidado para no causar daño innecesario/involuntario a los roedores sujetos y para monitorear sus señales de salud regularmente. Los resultados conductuales proporcionan la "ventana" a cognición, un constructo psicológico que sólo está exactamente descrito cuando su salud no se vea comprometida por los errores experimentales que abarcan dosis de alcohol, defectos de hardware o implantación quirúrgica. Así, cada elemento procesal en el proceso de investigación debe ser aplicado de una manera sana con el fin de asegurar que los resultados de ECC se pueden extrapolar a los resultados en los seres humanos. En segundo lugar, el paradigma de la ECC proporciona una idea sobre la naturaleza del aprendizaje asociativo, pero debe procurar no extender resultados con este enfoque y ampliamente los atribuyen a otros dominios cognitivos - como memoria de trabajo, memorias de corto/largo plazo y la conciencia - a menos que uno ha incorporado algunas facetas de estos dominios dentro de un estudio ECC de diseño experimental. Por ejemplo, esta demostración había examinado de la fase de adquisición del aprendizaje de ECC de rastro, pero no examinaron la retención de memoria en las ratas después de completado el entrenamiento. Memoria es un proceso psicológico independiente que debe ser evaluado además de aprendizaje. Por su diseño, uno puede incorporar un intervalo de retención de memoria para evaluar o capacidad de la memoria a corto plazo o a largo plazo. En tercer lugar, el reconocimiento que hay memoria paralelo sistemas54 que pueden funcionar simultáneamente junto con los factores motivacionales, vivenciales y hormonales que contribuyen al comportamiento, es esencial para entender que es la asociatividad (durante ECC) pero uno de los muchos procesos que revelan lo que es "bueno" o "pobre" sobre el aprendizaje. Por último, traza ECC no es una tarea puramente hipocampo dependientes, como otras regiones del cerebro pueden mediar algún componente de la CR. Por lo tanto, una comprensión de las interacciones entre diferentes circuitos neuronales o del tipo de los parámetros de estímulo que se utilizan en un estudio, debe tenerse en cuenta al hacer implicaciones en base a resultados discretos. El cerebelo, por ejemplo, también contribuye al rastro ECC, donde influye en las características topográficas de la CR y CR tiempo, particularmente cuando el ISI es corto en duración. Rastro de ECC no se ve afectado en los seres humanos con daño cerebeloso que se prueban con un intervalo largo rastro (1.000 ms), pero se ve afectado en aquellos que reciben un seguimiento más corto intervalo (400 ms)34. Además, lesiones bilaterales de la corteza prefrontal medial dorsal (mPFC) dirigidos a las regiones agranular anterior del cingulate y medial en ratones, evitar la adquisición de rastro CRs55, mientras que la destrucción del mPFC caudal en conejos produce similares resultados46. Estos resultados también destacan la importancia de considerar las diferencias especies de contribuciones prefrontales cerebelosa cerebro tallo por aprendizaje asociativo, como rastro ECC. Mientras que la exposición neonatal alcohol durante la adquisición de 4-9 afectado PD de CRs de traza de 500 ms para adulto ratas en este estudio y otros47,56, no es el mismo caso para las ratas expuestas al alcohol neonatales que experimentar un intervalo de seguimiento de 300 ms, incluso cuando en una relativamente alta dosis de alcohol (5 g/kg)57, sugiriendo que la debilitación de la traza en las ratas expuestas al alcohol depende de la duración del intervalo del rastro.

En este estudio, el hipocampo se destacó como ser vital importancia para mediar rastro ECC y cuando por la exposición neonatal alcohol, exposiciones daño neural relacionado como se refleja por deficiencias en la adquisición de traza CRs. Debe advirtió, sin embargo, que el circuito cerebelo-cerebro de vástago, particularmente el núcleo interpositus, es esencial para muchas facetas de la ECC, incluyendo la adquisición, la expresión y características topográficas de la CR, dependiendo del tipo de tarea ECC incluyendo rastro ECC36,40,55,58,59. De hecho, este circuito neural interactúa con el hipocampo para la conducción de la expresión de CRs en formas de orden superior de ECC, como rastro ECC60. No está completamente claro si exposición de alcohol durante el desarrollo temprano del cerebro específicamente afecta la función hipocampal en el rastro ECC. Muchas regiones diferentes del cerebro son vulnerables al insulto de alcohol temprano, incluyendo el mPFC, el cerebelo y el hipocampo18,19,23,47,61,62, y es muy probable que el alcohol altera el funcionamiento de estas estructuras en diferentes grados y diversos, pero funcionalmente importantes diferencias en muchos procedimientos ECC. A pesar de las dificultades sobre la interpretación de los resultados de estudios ECC de rastro, adquisición de rastro CRs ha demostrado depender menos de un hipocampo intacto, apoyada por lesión animal estudios42,44,63,64,65. Así, este procedimiento sigue siendo un enfoque altamente valioso para demostrar los vínculos entre la exposición del alcohol del desarrollo trazar acondicionado responder porque el circuito neural subyacente, es mucho mejor entendían que la de otras tareas de dependiente del hipocampo, como lugar de aprendizaje en el laberinto de agua de Morris, reconocimiento de objetos nuevos y contextual y miedo acondicionado.

ECC como forma de conducta a la cognición, del "análisis" tiene amplia aplicabilidad en el campo de desarrollo neuroteratology. De hecho, hallazgos recientes de nuestro laboratorio apoyan la noción que el hipocampo en desarrollo es altamente sensible a los efectos del alcohol, que pueden ser mitigados por diferentes estrategias intervencionistas18,47. El beneficio clave aquí es que con una mejor comprensión de los déficits de aprendizaje ECC rastro inducida por el alcohol, pueden ser predictivos de otros problemas en funciones basadas en el hipocampo fuera aprendizaje asociativo - particularmente los conocidos ser mediado por el neurocircuitry hipocampo mismo.

Aplicación de seguimiento ECC y sus otras variantes (por ejemplo, demora, reversión, discriminación, compuesta) para dilucidar los mecanismos neurobiológicos y sistemas neurales implicados en el aprendizaje asociativo, se puede extender más allá del campo de la investigación del alcohol en el feto. Por ejemplo, este paradigma ha recibido mucha atención en casos humanos y modelos animales de enfermedades psiquiátricas como esquizofrenia66,67, enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer68,69, drogas de abuso70,71,72. Sus ventajas como método de investigación para evaluar la disfunción y función neurocognitiva así son evidentes a través de muchas disciplinas psicológicas y biomédicas, incluyendo la neurociencia.

Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por una beca para TDT del Alcohol bebida médica investigación Fundación (ABMRF).

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
alcohol neonatal
190 Proof (USP)Pharmco-AAPER225-36000 [Almacén médico de la ECU]Puede ser sustituido; debe ser USP; evite el uso de alcohol etílico de 200 grados
Contenedor/Cesta para cachorrosCualquier
aceite de maízCualquieralimenticio
Bomba de terapia de agua calentada con AlmohadillasGaymarTP-500Para mantener calientes a los cachorros; puede ser sustituido
Agujas hipodérmicas de 22 G x 1 pulg., estérilesCualquier
aguja hipodérmica de 30 G x 1/2 pulg., estérilesCualquier
alcohol isopropílico 70%EMD MilliporePX1840-4 [Fisher Scientific]Se puede sustituir; grado de reactivo
www.fishersci.com
Ratas Long-Evans (reproductoras femeninas y masculinas)Charles River LaboratoriesN/A [Departamento de Medicina Comparativa de la ECU]Es necesario especificar la edad y el peso; el precio varía según estos factores
www.criver.com
Micro Tijeras de disección, 3,5 pulgadas, 23 mm Hojas Instrumentos deinvestigación biomédica11-2200Para cortar tubos de PE
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Tubo de polietileno 10 (0.011 pulg. Documento de identidad; 0.024 pulg. D.O.)BD Diagnostic Systems22-204008 [Fisher Scientific]Se puede sustituir
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Tubo de polietileno 50 (0.023 pulg. Documento de identidad; 0,038 pulg. D.O.)BD Diagnostic Systems22270835 [Fisher Scientific]Puede ser sustituido
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Calentador de agua regulado o calentador de biberonespara bebés CualquieraOpcional; Ayuda a calentar soluciones de leche fría
Jeringas de Tuberculina, Estériles, 1.0 mlCualquiera Jeringas
de Tuberculina, Estériles, 10 mlCualquieraSe puede usar para extraer alcohol etílico o usar una micropipeta de tamaño adecuado
Báscula de pesajeCualquieraDebe tener buena resolución (en unidades de gramos)
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
>EMG Fabricación de escenario de cabeza y electrodo bipolar Modificaciónbipolar fuerte
, 2 canales SS TwistedPlastics One, Inc.MS303/2-B/SPC  ELEGIR SS  2C TW .008"Debe especificar una longitud personalizada de 20 mm debajo del pedestal
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Centi-Loc Strip Socket Insulator (aka, Micro Strip)ITT Cannon / ITT Interconnect SolutionsCTA4-IS-60* o CTA4-1S-60**Depende del proveedor; consulte www.onlinecomponents.com o www.avnetexpress.avnet.com
Alicates dentales, dentadosCMF Medicon390.20.05Se puede sustituir; se puede sustituir; se usa para engarzar cables a los pines de contacto macho
www.medicon.de
Micro Tijeras de disección, 3.5 pulgadas, 23 mm Cuchillas Instrumentos deInvestigación Biomédica11-2200Solo úselo para cortar cables de 3T; cortar cables de 10T dañará la cuchilla - use la cuchilla del pelacables en su lugar
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Alambre de acero inoxidable recubierto de PTFE, 10T (diámetro desnudo .010 in)Sigmund Cohn-Medwire316SS10T
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Alambre de acero inoxidable recubierto de PTFE, 3T (diámetro desnudo 0.003 in)Sigmund Cohn-Medwire316SS3T
www.sigmundcohn.com
Hoja de afeitarCualquieraPara pelar 1 mm de las puntas del electrodo bipolar
Pin de contacto de enchufe Relia-Tac,interconexión Cooper220-P02-100Ver Allied Electronics Cat # 70144761
www.alliedelec.com
Pinzas, Alta Precisión, Dentadas, 4 3/4 pulgadasMicroscopía Electrónica Ciencias78314-00DPara sujetar firmemente el alambre de 10T mientras se pela PTFE con pinzas lisas www.emsdiasum.com
, Alta Precisión, Liso, 4 3/4 pulgadasCiencias de la Microscopía Electrónica78313-00B
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Pinzas, Puntas Ultrafinas, 4 3/4 pulgadasCiencias de la Microscopía Electrónica78510-0Para pelar 1 mm de PTFE de un extremo del cable 3T; agarre la parte blindada con pinzas lisas
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Pelacables, 16-26 AWGCualquieraUtilice el extremo de la cuchilla para cortar micro tiras
NameCompanyNúmero de catálogoComments
>Cirugía de párpados
Instrumentos quirúrgicos (acero inoxidable de alta calidad)
2 x Pinzas de vendaje, 4 en dentadoInstrumentos de investigación biomédica30-1205Se pueden sustituir; Pinzas adicionales para agarrar electrodos/tornillos fuera de la bandeja de cirugía
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Pinzas de apósito, 3 pulgadas dentadasInstrumentos de investigación biomédica30-1200Se puede sustituir
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Bandeja de instrumentosInstrumentos de investigación biomédica24-1355Se puede sustituir
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Mango de cuchillo n.º 3, 5 eninstrumentos de investigación biomédica26-1000Se puede sustituir
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Micro Pinza de Disección, 3.5 in, Puntos FinosInstrumentos de Investigación Biomédica10-1630Se puede sustituir
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Micro Pinza de Disección, 3.5 in, Plataforma Lisa (0.3 x 5 mm)Instrumentos de Investigación Biomédica10-1720
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Micro Tijeras de Disección, 3.5 pulgadas, Extremadamente Delicadas, Hojas de 15 mm Instrumentos deInvestigación Biomédica11-2000Se puede sustituir
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Pinzas de astillas lisas, 3.5 in Instrumentos de investigación biomédica30-1600Puede ser sustituido
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#10 Cuchilla quirúrgica de acero inoxidable para mango #3, estérilcualquieraPuede ser sustituido
0-80 x 0.125 en tornillos de acero inoxidable PlasticsOne, Inc.0-80 x 0.125Puede ser sustituido
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Almohadillas de preparación con alcohol, estérilesFisher Scientific22-363-750 [Fisher ScientificPuede ser sustituido
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Betadine Povidone-Iodine PurdueFrederick Co.6761815101 [Fisher Scientific]Puede ser sustituido
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Almohadillas de preparación de povidona yodada BetadineMoore Medical19-898-946 [Fisher Scientific]Puede ser sustituido
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Hisopos con punta de algodón, esterilizables en autoclaveCualquieraPor lo general, 7,6 cm o 15,2 cm de longitud
Broca para tornillo de banco, #55 (0,052 pulgadas)Cualquiermetal debe resistir la oxidación y la corrosión
Almohadillas de gasa, 2 pulgadas x 2 pulgadasFisher Scientific22-362-178 [Fisher Scientific]Se puede sustituir
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Guantes de látex/nitrilo/vinilo de uso generalCualquiera
Esterilizador de perlas de vidrioCualquieraEsterilizar instrumentos entre cirugías
Bomba de terapia de agua caliente con almohadillas x 2GaymarTP-500Se puede sustituir; se recomiendan bombas separadas: 1 para cirugía, 1 para recuperación
Agujas hipodérmicas de 26 G x 3/8 pulgadas, estérilescualquier
isofluranoVedcoNDC 50989-150-12El fabricante puede ser sustituido; Es posible que se requiera aprobación veterinaria
Sistema de vaporizador de isoflurano, de mesa, que no rerespiraV3000PK Scientific de ParklandPuede ser sustituido
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Jewelers Destornillador con hoja de 1,8-2 mmCualquiermetal debe resistir la oxidación y la corrosión
Paquete Ortho-Jet BCA (Cemento Dental)Lang DentalB1334Contiene polvo (1 lb) y líquido
www.langdental.com
Tanque de oxígeno con regulador de presión, granproveedor local
Crisol de porcelana, de alta forma, vidriado, 10 mlCoorsTek, Inc.07-965C [Fisher Scientific]Se puede sustituir por Fisher FB-965-I Wide-Form Crucible
www.fishersci.com
Puralube Veterinary Ophthalment Oinkment, EstérilHenry Schein CompanyNC0144682 [Fisher Scientific]Se puede sustituir
www.fishersci.com
Quatricide PV-15Desinfectante antimicrobianoPV-15; puede ser sustituido
www.pharmacal.com
Mascarillas de anestesia con gas rata para cirugía estereotáxica Stoelting Company51610
www.stoeltingco.com
Aparato estereotáxico para ratas con barras para los oídos (45 grados)Se recomiendan lasbarras de 45 grados para evitar dañar los tímpanos
Instrumento quirúrgico Roboz LecheRoboz SurgicalNC9358575 [Fisher Scientific]Puede ser sustituido; para lubricar instrumentos durante el autoclave
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Recortadora de pelo para roedoresCualquier
cloruro de sodioFisher ScientificS641-500 [Fisher Scientific]Para producir solución salina al 0,9%; grado de reactivo; USP
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Microespátula de acero inoxidable (Hoja: 0.75 L x 0.18 in. W)Fisher Scientific21-401-15 [Fisher Scientific]Puede ser sustituido
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Starrett Tornillo de banco de clavija, 0.000 in - 0.055 inCualquierniquelado o equivalente recomendado para resistir la oxidación y la corrosión
Guantes quirúrgicos estérilesCualquier
envoltura de esterilización, 20 pulgadas x 20 pulgadas, esterilizable en autoclavePropper Manufacturing11-890-8C [Fisher Scientific]Útil para envolver suministros esterilizables en autoclave y en campo estéril durante la cirugía
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Paño quirúrgico, estéril/esterilizable en autoclaveCualquieraPuede ser necesario cortarlo a medida para ratas
Bata quirúrgicaCualquiera* Si lo requiere IACUC
Mascarilla quirúrgicaCualquier
Jeringas de Tuberculina, Estériles, 1.0 mlCualquier
Básculade Peso CualquieraDebe tener buena resolución (en unidades de gramos)
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Eyeblink (asumiendo un sistema de 4 roedores)
5 canales x 4Plastics One, Inc.SL2 + 3C
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Cable de electrodo bipolar, Dual 305 x 4Plastics One, Inc.305-305 80CM TT2 (C)Proporciona un extremo de enchufe al electrodo bipolar en la rata y al conmutador; debe modificarse
www.plastics1.com
Cable, 5 Canales, Blindado, 26 AWG x 4CualquieraPara fabricar el cable del conmutador, esto debe hacerse desde cero
Cámara para la caja de prueba operante (interior: 24 de alto x 23 de ancho x 14 de profundidad) x 4AsociadosSe puede sustituir; las dimensiones internas deben caber cómodamente en la caja de prueba operante, con espacio para la espuma acústica; ajuste con ventilador - 55-60 dB
www.med-associates.com
y software EyeblinkJSA DesignsN/APatentado y personalizado para el laboratorio
de investigaciónTubo termorretráctil (3/16 pulg., 1/4 pulg., 3/8 pulg., 1/2 pulgada de diámetro)CualquieraPara proteger los extremos y empalmes soldados del cable del conmutador modificado
Espuma acústica de melamina de triple pico con Hypalon negro (24 x 48 pulgadas)McMaster-Carr9162T5Se puede sustituir; cortado para adaptarse a 4 cámaras de carcasa
www.mcmaster.com
Caja de prueba operante (exterior 12.5 L x 10 W x 13.5 in H), completa x 4Med-AssociatesPaquete personalizado ENV-007Con piso de rejilla de acero inoxidable y parte superior personalizada (orificio de 3 pulgadas en el centro para el cable del conmutador)
www.med-associates.com
Osciloscopio (opcional)CualquieraEspecificaciones mínimas recomendadas: ancho de banda analógico de 200 MHz, muestreo en tiempo real de 1 GS/s, 4 canales; ver www.picotech.com
/td>
Tweeters piezoeléctricos (altavoces) x 4 (7 x 3 pulgadas)MCM Electronics53-805Debe coincidir con las especificaciones de rango de frecuencia para el sistema eyeblink (2500 Hz - 25 KHz)
www.mcmelectronics.com
Estación de soldadura, Soldadura, Fundente, EstañoCualquieraPara soldar cables de 26 AWG a enchufes hembra (que se ajustan a los pines de contacto relia-tac macho) y enchufes bipolares Aisladores de
estímulo x 4WPI InternationalA365Estas unidades funcionan con pilas alcalinas de 16-9V; está disponible una versión recargable adecuada (A365R)
www.wpiinc.com
Cable de electrodo tripolar para conmutador SL3C x 4plásticos uno, Inc.335-335 80cm TT3 CProporciona un extremo de enchufe a la etapa de cabecera EMG en la rata y al conmutador; debe modificarse
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USB Luces LED x 4Cualquierluz basada en USB no causa "ruido" eléctrico con las señales EMG de las ratas
www.plastics1.com
Webcams x 4, Software de vigilanciaCualquier
PC Ordenador con MS Windows OSCualquiera
grado macho farmacéutico * médicos Sistema

Referencias

  1. Jones, K. L., Smith, D. W. Recognition of the fetal alcohol syndrome in early infancy. Lancet. 2, 999-1001 (1973).
  2. Stratton, K. R., Howe, C. J., Battaglia, F. C. Fetal alcohol syndrome: Diagnosis, epidemiology, prevention, and treatment. , National Academy Press. (1996).
  3. Streissguth, A. P., Barr, H. M., Martin, D. C., Herman, C. S. Effects of maternal alcohol, nicotine, and caffeine use during pregnancy on infant mental and motor development at eight months. Alcohol Clin Exp Res. 4 (2), 152-164 (1980).
  4. Streissguth, A. P., O'Malley, K. Neuropsychiatric implications and long-term consequences of fetal alcohol spectrum disorders. Semin Clin Neuropsychiatry. 5 (3), 177-190 (2000).
  5. May, P. A., et al. Prevalence and epidemiologic characteristics of FASD from various research methods with an emphasis on recent in-school studies. Dev Disabil Res Rev. 15 (3), 176-192 (2009).
  6. Sowell, E. R., et al. Mapping callosal morphology and cognitive correlates: Effects of heavy prenatal alcohol exposure. Neurology. 57 (2), 235-244 (2001).
  7. Sowell, E. R., et al. Abnormal development of the cerebellar vermis in children prenatally exposed to alcohol: Size reduction in lobules I-V. Alcohol Clin Exp Res. 20 (1), 31-34 (1996).
  8. Autti-Ramo, I., et al. MRI findings in children with school problems who had been exposed prenatally to alcohol. Dev Med Child Neurol. 44 (2), 98-106 (2002).
  9. Hamilton, D. A., Kodituwakku, P., Sutherland, R. J., Savage, D. D. Children with Fetal Alcohol Syndrome are impaired at place learning but not cued-navigation in a virtual Morris water task. Behav Brain Res. 143 (1), 85-94 (2003).
  10. Uecker, A., Nadel, L. Spatial but not object memory impairments in children with fetal alcohol syndrome. Am J Ment Retard. 103 (1), 12-18 (1998).
  11. Uecker, A., Nadel, L. Spatial locations gone awry: object and spatial memory deficits in children with fetal alcohol syndrome. Neuropsychologia. 34 (3), 209-223 (1996).
  12. Goodlett, C. R., Lundahl, K. R. Temporal determinants of neonatal alcohol-induced cerebellar damage and motor performance deficits. Pharmacol Biochem Behav. 55 (4), 531-540 (1996).
  13. Goodlett, C. R., Kelly, S. J., West, J. R. Early postnatal alcohol exposure that produces high blood alcohol levels impairs development of spatial navigation learning. Psychobiol. 15, 64-74 (1987).
  14. Bayer, S. A., Altman, J., Russo, R. J., Zhang, X. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. Neurotoxicol. 14 (1), 83-144 (1993).
  15. Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch Dis Child. 48 (10), 757-767 (1973).
  16. West, J. R. Fetal alcohol-induced brain damage and the problem of determining temporal vulnerability: A review. Alcohol Drug Res. 7 (5-6), 423-441 (1987).
  17. Zecevic, N., Rakic, P. Differentiation of Purkinje cells and their relationship to other components of developing cerebellar cortex in man. J Comp Neurol. 167, 27-48 (1976).
  18. Rufer, E. S., et al. Adequacy of maternal iron status protects against behavioral, neuroanatomical, and growth deficits in fetal alcohol spectrum disorders. PLoS One. 7 (10), e47499(2012).
  19. Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for ethanol-induced cell loss in the hippocampal formation. Neurotoxicol Teratol. 25 (5), 519-528 (2003).
  20. Pierce, D. R., Goodlett, C. R., West, J. R. Differential neuronal loss following early postnatal alcohol exposure. Teratology. 40 (2), 113-126 (1989).
  21. Tran, T. D., Jackson, H. J., Horn, K. H., Goodlett, C. R. Vitamin E does not protect against neonatal ethanol-induced cerebellar damage or deficits in eyeblink classical conditioning in rats. Alcohol Clin Exp Res. 29 (1), 117-129 (2005).
  22. Goodlett, C. R., Peterson, S. D., Lundahl, K. R., Pearlman, A. D. Binge-like alcohol exposure of neonatal rats via intragastric intubation induces both Purkinje cell loss and cortical astrogliosis. Alcohol Clin Exp Res. 21 (6), 1010-1017 (1997).
  23. Green, J. T., Tran, T. D., Steinmetz, J. E., Goodlett, C. R. Neonatal ethanol produces cerebellar deep nuclear cell loss and correlated disruption of eyeblink conditioning in adult rats. Brain Res. 956, 302-311 (2002).
  24. Cronise, K., Marino, M. D., Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on learning in rats. Behav Neurosci. 115 (1), 138-145 (2001).
  25. Tran, T. D., Cronise, K., Marino, M. D., Jenkins, W. J., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on brain weight, body weight, activity and investigation. Behav Brain Res. 116 (1), 99-110 (2000).
  26. Steinmetz, J. E. Brain substrates of classical eyeblink conditioning: A highly localized but also distributed system. Behav Brain Res. 110 (1-2), 13-24 (2000).
  27. Thompson, R. F. The neurobiology of learning and memory. Science. 233 (4767), 941-947 (1986).
  28. Ivkovich, D., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Eyeblink classical conditioning: Vol. 1 Applications in humans. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. , Kluwer Academic Publishers. 119-142 (2000).
  29. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume I - Applications in humans. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
  30. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume II - Animal models. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
  31. Kishimoto, Y., et al. Implicit Memory in Monkeys: Development of a Delay Eyeblink Conditioning System with Parallel Electromyographic and High-Speed Video Measurements. PLoS One. 10 (6), e0129828(2015).
  32. Chen, L., Bao, S., Lockard, J. M., Kim, J. K., Thompson, R. F. Impaired classical eyeblink conditioning in cerebellar-lesioned and Purkinje cell degeneration (pcd) mutant mice. J Neurosci. 16 (8), 2829-2838 (1996).
  33. Freeman, J. H. Jr, Carter, C. S., Stanton, M. E. Early cerebellar lesions impair eyeblink conditioning in developing rats: Differential effects of unilateral lesions on postnatal day 10 or 20. Behav Neurosci. 109 (5), 893-902 (1995).
  34. Gerwig, M., et al. Trace eyeblink conditioning in patients with cerebellar degeneration: Comparison of short and long trace intervals. Exp Brain Res. 187 (1), 85-96 (2008).
  35. LaBar, K. S., Disterhoft, J. F. Conditioning, awareness, and the hippocampus. Hippocampus. 8 (6), 620-626 (1998).
  36. McCormick, D. A., Steinmetz, J. E., Thompson, R. F. Lesions of the inferior olivary complex cause extinction of the classically conditioned eyeblink response. Brain Res. 359 (1-2), 120-130 (1985).
  37. Clark, R. E., Zola, S. Trace eyeblink classical conditioning in the monkey: a nonsurgical method and behavioral analysis. Behav Neurosci. 112 (5), 1062-1068 (1998).
  38. Anderson, B. J., Steinmetz, J. E. Cerebellar and brainstem circuits involved in classical eyeblink conditioning. Rev Neurosci. 5 (3), 251-273 (1994).
  39. Thompson, R. F., Krupa, D. J. Organization of memory traces in the mammalian brain. Annu Rev Neurosci. 17, 519-549 (1994).
  40. Miller, M. J., et al. fMRI of the conscious rabbit during unilateral classical eyeblink conditioning reveals bilateral cerebellar activation. J Neurosci. 23 (37), 11753-11758 (2003).
  41. Geinisman, Y., et al. Remodeling of hippocampal synapses after hippocampus-dependent associative learning. J Comp Neurol. 417 (1), 49-59 (2000).
  42. Ivkovich, D., Stanton, M. E. Effects of early hippocampal lesions on trace, delay, and long-delay eyeblink conditioning in developing rats. Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 426-446 (2001).
  43. Moyer, J. R. Jr, Deyo, R. A., Disterhoft, J. F. Hippocampectomy disrupts trace eye-blink conditioning in rabbits. Behav Neurosci. 104 (2), 243-252 (1990).
  44. Solomon, P. R., Vander Schaaf, E. R., Thompson, R. F., Weisz, D. J. Hippocampus and trace conditioning of the rabbit's classically conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 100 (5), 729-744 (1986).
  45. Kronforst-Collins, M. A., Disterhoft, J. F. Lesions of the caudal area of rabbit medial prefrontal cortex impair trace eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 69 (2), 147-162 (1998).
  46. Weible, A. P., McEchron, M. D., Disterhoft, J. F. Cortical involvement in acquisition and extinction of trace eyeblink conditioning. Behav Neurosci. 114 (6), 1058-1067 (2000).
  47. Thomas, J. D., Tran, T. D. Choline supplementation mitigates trace, but not delay, eyeblink conditioning deficits in rats exposed to alcohol during development. Hippocampus. 22 (3), 619-630 (2012).
  48. West, J. R., Hamre, K. M., Pierce, D. R. Delay in brain growth induced by alcohol in artificially reared rat pups. Alcohol. 1 (3), 213-222 (1984).
  49. Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable stereotaxic surgery in rodents. J Vis Exp. (20), e880(2008).
  50. Christian, K. M., Thompson, R. F. Neural substrates of eyeblink conditioning: acquisition and retention. Learn Mem. 10 (6), 427-455 (2003).
  51. Kishimoto, Y., Nakazawa, K., Tonegawa, S., Kirino, Y., Kano, M. Hippocampal CA3 NMDA receptors are crucial for adaptive timing of trace eyeblink conditioned response. J Neurosci. 26 (5), 1562-1570 (2006).
  52. Shors, T. J., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature. 410 (6826), 372-376 (2001).
  53. Tran, T. D., Stanton, M. E., Goodlett, C. R. Binge-like ethanol exposure during the early postnatal period impairs eyeblink conditioning of short and long CS-US intervals in rats. Dev Psychobiol. 49 (6), 589-605 (2007).
  54. Mizumori, S. J., Yeshenko, O., Gill, K. M., Davis, D. M. Parallel processing across neural systems: Implications for a multiple memory system hypothesis. Neurobiol Learn Mem. 82 (3), 278-298 (2004).
  55. Siegel, J. J., et al. Trace Eyeblink Conditioning in Mice Is Dependent upon the Dorsal Medial Prefrontal Cortex, Cerebellum, and Amygdala: Behavioral Characterization and Functional Circuitry(1,2,3). eNeuro. 2 (4), (2015).
  56. Murawski, N. J., Jablonski, S. A., Brown, K. L., Stanton, M. E. Effects of neonatal alcohol dose and exposure window on long delay and trace eyeblink conditioning in juvenile rats. Behav Brain Res. 236 (1), 307-318 (2013).
  57. Lindquist, D. H. Hippocampal-dependent Pavlovian conditioning in adult rats exposed to binge-like doses of ethanol as neonates. Behav Brain Res. 242, 191-199 (2013).
  58. Ivarsson, M., Svensson, P. Conditioned eyeblink response consists of two distinct components. J Neurophysiol. 83 (2), 796-807 (2000).
  59. Woodruff-Pak, D. S., Lavond, D. G., Thompson, R. F. Trace conditioning: abolished by cerebellar nuclear lesions but not lateral cerebellar cortex aspirations. Brain Res. 348 (2), 249-260 (1985).
  60. Takehara-Nishiuchi, K. The Anatomy and Physiology of Eyeblink Classical Conditioning. Curr Top Behav Neurosci. , (2016).
  61. Mattson, S. N., Schoenfeld, A. M., Riley, E. P. Teratogenic effects of alcohol on brain and behavior. Alcohol Res Health. 25 (3), 185-191 (2001).
  62. Goodfellow, M. J., Abdulla, K. A., Lindquist, D. H. Neonatal Ethanol Exposure Impairs Trace Fear Conditioning and Alters NMDA Receptor Subunit Expression in Adult Male and Female Rats. Alcohol Clin Exp Res. 40 (2), 309-318 (2016).
  63. Beylin, A. V., et al. The role of the hippocampus in trace conditioning: Temporal discontinuity or task difficulty? Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 447-461 (2001).
  64. Port, R. L., Romano, A. G., Steinmetz, J. E., Mikhail, A. A., Patterson, M. M. Retention and acquisition of classical trace conditioned responses by rabbits with hippocampal lesions. Behav Neurosci. 100 (5), 745-752 (1986).
  65. Weiss, C., Bouwmeester, H., Power, J. M., Disterhoft, J. F. Hippocampal lesions prevent trace eyeblink conditioning in the freely moving rat. Behav Brain Res. 99 (2), 123-132 (1999).
  66. Brown, S. M., et al. Eyeblink conditioning deficits indicate timing and cerebellar abnormalities in schizophrenia. Brain Cogn. 58 (1), 94-108 (2005).
  67. Sears, L. L., Steinmetz, J. E. Effects of haloperidol on sensory processing in the hippocampus during classical eyeblink conditioning. Psychopharmacology. 130 (3), 254-260 (1997).
  68. Kronforst-Collins, M. A., Moriearty, P. L., Schmidt, B., Disterhoft, J. F. Metrifonate improves associative learning and retention in aging rabbits. Behav Neurosci. 111 (5), 1031-1040 (1997).
  69. Woodruff-Pak, D. S., Finkbiner, R. G., Sasse, D. K. Eyeblink conditioning discriminates Alzheimer's patients from non-demented aged. Neuroreport. 1 (1), 45-48 (1990).
  70. Oristaglio, J., Romano, A. G., Harvey, J. A. Amphetamine influences conditioned response timing and laterality of anterior cingulate cortex activity during rabbit delay eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 92 (1), 1-18 (2009).
  71. Scavio, M. J., Clift, P. S., Wills, J. C. Posttraining effects of amphetamine, chlorpromazine, ketamine, and scopolamine on the acquisition and extinction of the rabbit's conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 106 (6), 900-908 (1992).
  72. Fortier, C. B., et al. Delay discrimination and reversal eyeblink classical conditioning in abstinent chronic alcoholics. Neuropsychology. 22 (2), 196-208 (2008).

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