Name: Grabación Potenciales de Acción Individual Neuronas de que se mueven libremente Palomas en sus Tres Etapas del Aprendizaje (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-02T13:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: Aprende a registrar potenciales de acción de neuronas individuales en palomas durante tareas de discriminación visual con adquisición, extinción y readquisición. Este método permite estudiar los patrones de disparo neuronal en tiempo real.

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Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la Fundación Alemana de Investigación (DFG) a MCS (PARA 1581, el STU 544/1-1) y OG (PARA 1581, SFB 874). La página web de la DFG es http://www.dfg.de/en/index.jsp. Los financiadores no tenía papel en el diseño del estudio, recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación de los autores manuscript.The agradecer a Thomas Seidenbecher para que nos proporciona el protocolo de sobrerregulación, así como Tobias Otto para obtener ayuda con la configuración del electrofisiológico equipo de grabación.

<ol><li>Bingman, V. P., Gasser, B. A., Colombo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Responses+of+pigeon+%28Columba+livia%29+wulst+neurons+during+acquisition+and+reversal+of+a+visual+discrimination+task%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Responses of pigeon (Columba livia) wulst neurons during acquisition and reversal of a visual discrimination task.</a> Behav Neurosci. 122, 1139-1147 (2008).</li>
<li>Herry, C., Ciocchi, S., Senn, V., Demmou, L., Müller, C., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Switching+on+and+off+fear+by+distinct+neuronal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Switching on and off fear by distinct neuronal circuits.</a> Nature. 454, 600-606 (2008).</li>
<li>Quirk, G. J., Repa, C., LeDoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fear+conditioning+enhances+short-latency+auditory+responses+of+lateral+amygdala+neurons%3A+parallel+recordings+in+the+freely+behaving+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Fear conditioning enhances short-latency auditory responses of lateral amygdala neurons: parallel recordings in the freely behaving rat.</a> Neuron. 15, 1029-1039 (1995).</li>
<li>Quirk, G. J., Armony, J. L., Ledoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Components+of+Tone-Evoked+Spike+Trains+in+Auditory+Cortex+and+Lateral+Amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Components of Tone-Evoked Spike Trains in Auditory Cortex and Lateral Amygdala.</a> Neuron. 19, 613-624 (1997).</li>
<li>Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+fear+conditioning+increases+CS-elicited+spike+firing+in+lateral+amygdala+neurons+even+after+extensive+overtraining%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Auditory fear conditioning increases CS-elicited spike firing in lateral amygdala neurons even after extensive overtraining.</a> Eur J Neurosci. 12, 4047-4054 (2000).</li>
<li>Milad, M. R., Quirk, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurons+in+medial+prefrontal+cortex+signal+memory+for+fear+extinction%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurons in medial prefrontal cortex signal memory for fear extinction.</a> Nature. 420, 713-717 (2002).</li>
<li>Hobin, J. A., Goosens, K. A., Maren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Context-dependent+neuronal+activity+in+the+lateral+amygdala+represents+fear+memories+after+extinction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Context-dependent neuronal activity in the lateral amygdala represents fear memories after extinction.</a> J Neurosci. 23, 8410-8416 (2003).</li>
<li>Maren, S., Hobin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+regulation+of+context-dependent+neuronal+activity+in+the+lateral+amygdala%5BTitle%5D)+AND+%22Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Hippocampal regulation of context-dependent neuronal activity in the lateral amygdala.</a> Learn Mem. 14, 318-324 (2007).</li>
<li>Knapska, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+involvement+of+the+central+amygdala+in+appetitive+versus+aversive+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Differential involvement of the central amygdala in appetitive versus aversive learning.</a> Learn Mem. 13, 192-200 (2006).</li>
<li>Harloe, J. P., Thorpe, A. J., Lichtman, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+endocannabinoid+regulation+of+extinction+in+appetitive+and+aversive+Barnes+maze+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Learn+Mem%22%5BJournal%5D)">Differential endocannabinoid regulation of extinction in appetitive and aversive Barnes maze tasks.</a> Learn Mem. 15, 806-809 (2008).</li>
<li>Gray, C. M., Maldonado, P. E., Wilson, M., McNaughton, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tetrodes+markedly+improve+the+reliability+and+yield+of+multiple+single-unit+isolation+from+multi-unit+recordings+in+cat+striate+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex.</a> J Neurosci Methods. 63, 43-54 (1995).</li>
<li>Lewicki, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+methods+for+spike+sorting%3A+the+detection+and+classification+of+neural+action+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Network%22%5BJournal%5D)">A review of methods for spike sorting: the detection and classification of neural action potentials.</a> Network. 9, (1998).</li>
<li>Skinner, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((34%3BSuperstition%26%2334%3B+in+the+pigeon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Psychol%22%5BJournal%5D)">34;Superstition&#34; in the pigeon.</a> J Exp Psychol. 121, 273-274 (1948).</li>
<li>Herrnstein, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+and+absolute+strength+of+response+as+a+function+of+frequency+of+reinforcement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Anal+Behav%22%5BJournal%5D)">Relative and absolute strength of response as a function of frequency of reinforcement.</a> J Exp Anal Behav. 4, 267-272 (1961).</li>
<li>Brown, P. L., Jenkins, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auto-shaping+of+the+pigeon%27s+key-peck%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Anal+Behav%22%5BJournal%5D)">Auto-shaping of the pigeon's key-peck.</a> J Exp Anal Behav. 11, 1-8 (1968).</li>
<li>Epstein, R., Kirshnit, C. E., Lanza, R. P., Rubin, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((34%3BInsight%26%2334%3B+in+the+pigeon%3A+antecedents+and+determinants+of+an+intelligent+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">34;Insight&#34; in the pigeon: antecedents and determinants of an intelligent performance.</a> Nature. 308, 61-62 (1984).</li>
<li>Mazur, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Varying+initial-link+and+terminal-link+durations+in+concurrent-chains+schedules%3A+a+comparison+of+three+models%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Processes%22%5BJournal%5D)">Varying initial-link and terminal-link durations in concurrent-chains schedules: a comparison of three models.</a> Behav Processes. 66, 189-200 (2004).</li>
<li>Herrnstein, R. J., Loveland, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+visual+concept+in+the+pigeon%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Complex visual concept in the pigeon.</a> Science. 146, 549-551 (1964).</li>
<li>Stüttgen, M. C., Yildiz, A., Güntürkün, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+criterion+setting+in+perceptual+decision+making%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Anal+Behav%22%5BJournal%5D)">Adaptive criterion setting in perceptual decision making.</a> J Exp Anal Behav. 96, 155-176 (2011).</li>
<li>Stüttgen, M. C., Kasties, N., Lengersdorf, D., Starosta, S., Güntürkün, O., Jäkel, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suboptimal+criterion+setting+in+a+perceptual+choice+task+with+asymmetric+reinforcement%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Processes%22%5BJournal%5D)">Suboptimal criterion setting in a perceptual choice task with asymmetric reinforcement.</a> Behav Processes. 96, 59-70 (2013).</li>
<li>Rose, J., Otto, T., Dittrich, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Biopsychology-Toolbox%3A+a+free%2C+open-source+Matlab-toolbox+for+the+control+of+behavioral+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">The Biopsychology-Toolbox: a free, open-source Matlab-toolbox for the control of behavioral experiments.</a> J Neurosci Methods. 175, (2008).</li>
<li>Bilkey, D. K., Muir, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+low+cost%2C+high+precision+subminiature+microdrive+for+extracellular+unit+recording+in+behaving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A low cost, high precision subminiature microdrive for extracellular unit recording in behaving animals.</a> J Neurosci Methods. 92, 87-90 (1999).</li>
<li>Bilkey, D. K., Russell, N., Colombo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+lightweight+microdrive+for+single-unit+recording+in+freely+moving+rats+and+pigeons%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">A lightweight microdrive for single-unit recording in freely moving rats and pigeons.</a> Methods. 30, 152-158 (2003).</li>
<li>Gallistel, C. R., Gibbon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time%2C+rate%2C+and+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Rev%22%5BJournal%5D)">Time, rate, and conditioning.</a> Psychol Rev. 107, 289-344 (1993).</li>
<li>Starosta, S., Güntürkün, O., Stüttgen, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-response-outcome+coding+in+the+pigeon+nidopallium+caudolaterale%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Stimulus-response-outcome coding in the pigeon nidopallium caudolaterale.</a> PLoS One. 8, (2013).</li>
<li>McNaughton, B. L., O'Keefe, J., Barnes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+stereotrode%3A+a+new+technique+for+simultaneous+isolation+of+several+single+units+in+the+central+nervous+system+from+multiple+unit+records%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">The stereotrode: a new technique for simultaneous isolation of several single units in the central nervous system from multiple unit records.</a> J Neurosci Methods. 8, 391-397 (1983).</li>
<li>Hill, D. N., Mehta, S. B., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quality+metrics+to+accompany+spike+sorting+of+extracellular+signals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Quality metrics to accompany spike sorting of extracellular signals.</a> J Neurosci. 31, 8699-8705 (2011).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Este protocolo describe una tarea conductual complejo adecuado para las grabaciones de una sola unidad concurrentes. Hemos descrito la tarea CFSE para las palomas, pero se puede adaptar fácilmente a los roedores al exigir asoma la nariz o de la palanca de pulsar en lugar de picotazos clave, y sustituyendo visual por olfativo, auditivo, o estímulos táctiles. Tal vez los pasos más críticos durante el procedimiento de formación son: 1) la reducción gradual de la recompensa probabilidad y 2) aum...

El aprendizaje de nuevas asociaciones de estímulo-respuesta en los resultados se acopla a una amplia gama de procesos de plasticidad neural. Estos procesos se reflejan en última instancia, en la salida de pico cambiante de las neuronas individuales. Podría decirse que uno de los paradigmas de aprendizaje más frecuentemente empleado es el condicionamiento del miedo pavloviano realizado con roedores. En este contexto, la adquisición y la extinción de una respuesta condicionada se llevan a cabo dentro de unas pocas docenas de ensayos 2. El rápido desarrollo de miedo condicionado puede ser ventajosa debido a que permite la ejecución de un gran número de animales dentro de un corto período de tiempo. Asimismo, la adquisición y la extinción se pueden observar dentro de unas pocas decenas de ensayos en un solo día en los animales ingenuos 3,4 o repartidos en 2 a 3 días 2,5-8. Sin embargo, los conocimientos adquiridos acerca de los cambios de la actividad neuronal durante el aprendizaje en estos experimentos no se aplican necesariamente fuera del dominio de condicionamiento del miedo. Por ejemplo, el comportamiento dirigido a un objetivo impulsado por la posiciónrefuerzo tiva se modela de forma más adecuada por operante en lugar de procedimientos de condicionamiento pavloviano, y puede, en parte, dependerá de diferentes sustratos neurales 9,10. Además, el condicionamiento del miedo se desarrolla tan rápidamente que las respuestas neuronales a la CS sólo pueden ser observados por unas pocas docenas de ensayos, poner límites severos sobre el análisis de los cambios de la actividad neuronal durante el aprendizaje. Por desgracia, la adquisición y la extinción de la respuesta operante suele tardar varios días. Esto es perjudicial para las investigaciones neurofisiológicas, porque es muy difícil de registrar la actividad de las células individuales durante más de unas pocas horas. Debido a la gran similitud de las formas de onda de los potenciales de acción registrados extracelularmente, es problemático afirmar que los picos registrados en un solo día se generan a partir de la misma célula que los picos con formas de onda similares registrados en la siguiente 11,12, especialmente en áreas con un alto densidad celular tales como el hipocampo. <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; Para abordar estas cuestiones, hemos desarrollado un nuevo paradigma de comportamiento utilizando 3 las condiciones de aprendizaje dentro de una sesión experimental en un solo día. Esto requiere que el animal experimental está dispuesto a realizar cientos de ensayos bajo condiciones variables en un horario delgada de refuerzo. Las palomas mensajeras (Columbia livia forma domestica) son organismos modelo clásico en la psicología experimental 13-17. Estas aves son capaces de realizar discriminaciones visuales complejas 18, puede adaptarse de forma flexible a los cambios de comportamiento de las contingencias de refuerzo 19,20, y son los trabajadores de forma única ávidos, la realización de ensayos de 1000 con una cantidad mínima de refuerzo. Estas características los hacen especialmente adecuado para los experimentos descritos a continuación.

<table><tbody><tr><td>Alambre de resistencia (para uso como electrodos)</td><td>California Fine Wire, Grover Beach, CA, EE. UU</td><td></td>. <td>Stablohm 675; alambres de nicromo recubiertos de formvar (diámetro exterior 25 y micro; m)</td></tr> <tr><td>Microconectores</td><td>Ginder Scientific, Nepean, Ontario, Canadá</td><td></td><td>GS18PLG-220 (enchufe) & GS18SKT-220 (zócalo para construir el escenario principal)</td></tr><tr><td>Cánulas</td><td>Henke Sass Wolf, Tuttlingen, Alemania</td><td></td><td>0.4 x 20 mm/ 27 Gx3/4"</td></tr> <tr><td>Solución de oro para enchapado</td><td>Neuralynx, Bozeman, MT, EE. UU</td><td></td>. <td>Proceso SIFCO Oro sin cianuro, Código 5355</td></tr><tr><td>Solución para baño ultrasónico</td><td>Alconox, Inc., Nueva York, EE. UU.</td><td>1304</td><td>Tergazyme</td></tr><tr><td>Pegamento conductor</td><td>Henkel Loctite</td><td></td><td>LOCTITE 3888 Relleno de plata, conductor, adhesivo</td></tr><tr><td>Tornillos de acero inoxidable</td><td>J.I. Morris, Southbridge, MA, EE. UU</td><td></td>. <td>F0CE125 tornillos miniatura autorroscantes, longitud del cuerpo 1/8</td></tr><tr><td>pulgadas Cemento dental fotopolimerizable</td><td>van der Ven Dental, Duisburg, Alemania</td><td></td> Unidad fotopolimerizable <td>Omniceram Evo Flow A2</td></tr><tr><td></td><td>van der Ven Dental, Duisburg, Alemania</td><td></td><td>Jovident Excelled 215 Lámpara de polimerización (unidad de fotopolimerización LED inalámbrica)</td></tr><tr><td>Amplificadores de filtro</td><td>npi electronic GmbH, Alemania</td> Convertidor A/D <td>DPA-2FS</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Cambridge Electronic Design, Cambridge, Reino Unido</td><td>power 1401</td><td></td></tr><tr><td>Spike2 software</td><td>Cambridge Electronic Design, Cambridge, Reino Unido</td><td></td><td>Versión 7.06a</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>The Mathworks, Natick, MA, EE. UU.</td><td></td><td>R2012a</td></tr></tbody></table>

grabación potenciales de acción individual neuronas &quot;de que se mueven libremente palomas en sus tres etapas del aprendizaje

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

Mientras que el tema de la educación ha atraído un enorme interés de los científicos, tanto de comportamiento y neuronales, relativamente pocos investigadores han observado la actividad de una sola neurona mientras que los animales están adquiriendo una respuesta operantemente acondicionado, o cuando se extingue esa respuesta. Pero incluso en estos casos, los períodos de observación por lo general abarcan sólo una única etapa de aprendizaje, es decir, la adquisición o la extinción, pero no ambos (las excepciones incluyen los protocolos que emplean el aprendizaje reversión; ver Bingman et al 1 para un ejemplo.). Sin embargo, la adquisición y la extinción implican diferentes mecanismos de aprendizaje y por lo tanto se espera que estén acompañados de diferentes tipos y / o loci de la plasticidad neuronal. En consecuencia, hemos desarrollado un paradigma de comportamiento que instituye tres etapas de aprendizaje en una sola sesión de comportamiento y que es muy adecuado para el registro simultáneo de los potenciales de acción de las neuronas individuales. Animales de unre entrenados en una tarea de elección forzada intervalo único que requiere el mapeo de cada uno de dos posibles respuestas de opción a la presentación de diferentes estímulos visuales nuevos (adquisición). Después de haber alcanzado un criterio de rendimiento predefinido, una de las dos respuestas de opción ya no está reforzada (extinción). Después de una cierta disminución en el nivel de rendimiento, las respuestas correctas se refuerzan de nuevo (readquisición). Mediante el uso de un nuevo conjunto de estímulos en cada sesión, los animales pueden experimentar el proceso de adquisición-extinción-readquisición repetidamente. Debido a las tres etapas de aprendizaje ocurren en una sola sesión de comportamiento, el paradigma es ideal para la observación simultánea de la salida de clavar de múltiples neuronas individuales. Utilizamos las palomas como sistemas modelo, pero la tarea se puede adaptar fácilmente a cualquier otra especie capaz de aprendizaje discriminativo acondicionado.

Comportamiento Figura 4A muestra el rendimiento de comportamiento de un animal en una sesión de ejemplo. El nivel de rendimiento del animal alcanza criterio para NS 2 dentro de los 180 ensayos (45 presentaciones de estímulo) y está cerca del 100% para el NS 1 desde el principio. Esta estrategia - primera respuesta a la misma clave tanto para los nuevos estímulos, y luego ajustando respuestas para uno de los estímulos - es lo más a menudo observado como inicial aleatoria respond...

El aprendizaje de nuevas asociaciones de estímulo-respuesta se acopla a una amplia gama de procesos neuronales que se reflejan en última instancia en el cambio de pico de salida de las neuronas individuales. Aquí se describe un protocolo de comportamiento que permite el registro continuo de la actividad de una sola neurona mientras que los animales adquieren, extinguen y readquirir una respuesta condicionada en una sola sesión experimental.

Grabación Potenciales de Acción Individual Neuronas &quot;de que se mueven libremente Palomas en sus Tres Etapas del Aprendizaje

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

El objetivo general del siguiente experimento es caracterizar los patrones de respuesta de neuronas individuales. Mientras el sujeto experimental realiza una tarea de discriminación visual que implica adquisición, extinción y reacquisición de respuestas condicionadas. Primero, se entrena a un sujeto experimentado para emitir una de dos posibles respuestas de elección tras la presentación de uno de dos estímulos visuales diferentes.Después de que el animal realiza de forma fiable una discriminación respondiendo a uno aleatorio de los dos estímulos, ya no se sigue con refuerzo. Una vez que la respuesta condicionada a ese estímulo ha deteriorado las respuestas, nuevamente se refuerzan continuamente, lo que conduce a una rápida recuperación de la respuesta. Los resultados muestran que los patrones de respuesta de neuronas individuales cambian gradualmente mientras el animal participa en la tarea de aprendizaje.La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes es que diferentes etapas de aprendizaje se implementan en una sola sesión en cuestión de horas. Esto permite rastrear los potenciales de acción de neuronas individuales a lo largo del proceso de aprendizaje. Este método puede proporcionar información sobre los mecanismos subyacentes al comportamiento operante adaptativo a nivel celular individual.Para comenzar el moldeamiento automático, coloque una paloma en una cámara de prueba configurada como se describe en el protocolo de texto adjunto. Luego, presente un estímulo visual de inicialización de cinco segundos en la tecla central. Inmediatamente después de la finalización del estímulo de inicialización o tras un picotazo individual a la tecla de respuesta, lo que ocurra primero, apague la iluminación de la tecla y presente la recompensa alimenticia activando el comedero durante dos segundos.Mantenga el intervalo entre ensayos más largo que la presentación del estímulo. Tiempo para facilitar el aprendizaje. El estímulo de inicialización se reutilizará como confirmación de inicialización y tecla de elección en la tarea final.Una vez que el animal responda en al menos el 85 % de los ensayos, disminuya progresivamente el intervalo entre ensayos hasta 10 segundos y el tiempo de presentación hasta dos segundos. Aumente el número de respuestas requeridas para el refuerzo a tres. Incremente el número total de ensayos por día para que el animal se entrene durante aproximadamente una hora.Repita estos pasos de entrenamiento para las teclas de respuesta izquierda y derecha hasta obtener una respuesta de manera confiable al estímulo de inicialización para todas las teclas. Alterne aleatoriamente los ensayos para las teclas izquierda, derecha y central; presente primero el estímulo de inicialización en la posición central y, tras obtener una respuesta, presente el estímulo de inicialización en cualquiera de las teclas laterales. No refuerce la respuesta en la tecla central.Alterne aleatoriamente de prueba en prueba qué lado de las teclas se refuerza. Si no hay respuesta en la tecla central después de cinco segundos, finalice la prueba. Esta etapa de entrenamiento dura aproximadamente tres días tras la inicialización del IST.Presente dos nuevos estímulos, que posteriormente servirán como estímulos familiares en la tarea final, y repita los pasos de formación automática con estos estímulos para obtener una respuesta ante los estímulos familiares. El entrenamiento con los nuevos estímulos generalmente produce respuestas correctas dentro de cuatro días. Ilumine únicamente la tecla de elección, que es la correcta para el estímulo familiar dado.Esta fase del entrenamiento debería durar aproximadamente una semana una vez que el sujeto realice respuestas de forma confiable, con al menos el 85 % de respuestas hacia la tecla lateral correcta. Introduzca ensayos de elección libre en los que ambas teclas laterales se iluminen durante la fase de elección. Responder a la tecla lateral correcta se refuerza con alimento en el eje durante dos segundos.Las respuestas incorrectas se siguen con la desconexión de las luces de la casa durante dos segundos. Si no se da ninguna respuesta dentro de los tres segundos, configure el programa para finalizar el ensayo y reiniciar el intervalo entre ensayos. Esta fase del entrenamiento debería durar aproximadamente dos semanas.Aumente gradualmente la fracción de ensayos de elección libre del 20 % al 100 % a lo largo del entrenamiento. Si el sujeto obtiene un rendimiento superior al 90 % de respuestas correctas en los ensayos de elección libre, disminuya la probabilidad de recompensa por respuestas correctas a 0,5 mientras aumenta el número de ensayos por sesión a 1000. No cambie los parámetros todos los días, sino elíjalos de forma flexible.Dependiendo del nivel de desempeño del sujeto. Esta fase de entrenamiento dura aproximadamente cuatro semanas. Las palomas son inherentemente neofóbicas y mostrarán reticencia a picotear estímulos desconocidos.Por lo tanto, repita la autoformación con una amplia variedad de estímulos visuales diferentes. Una vez finalizado el entrenamiento, se puede realizar la tarea final de elección forzada de un solo intervalo con estímulos novedosos bajo diferentes condiciones de refuerzo. Durante la etapa de calentamiento, permita que el sujeto realice 50 ensayos con los estímulos familiares.Establezca la probabilidad de recompensa para estos estímulos en menos de uno durante todas las fases, para evitar la pérdida de motivación para responder durante la etapa de adquisición. Alterne aleatoriamente los ensayos con la presentación de estímulos familiares y novedosos, asignando diferentes teclas de respuesta como correctas para los dos estímulos novedosos y reforzando cada respuesta correcta. Calcule el porcentaje de respuestas correctas como un promedio móvil sobre los últimos 120 ensayos.La adquisición finaliza cuando el rendimiento para cada estímulo novedoso supera el 85 % tras haberse realizado al menos 150 ensayos durante la fase de extinción. Deje de reforzar las respuestas correctas y de castigar las respuestas incorrectas ante un estímulo novedoso aleatorio. Comience la fase de requisición cuando sea correcto.La respuesta al estímulo de extinción desciende por debajo del 60 % y el animal ha completado al menos 150 ensayos en total en esta fase. Durante la etapa de reacquisición, refuerce las respuestas correctas y castigue las respuestas incorrectas al estímulo de extinción tal como se hizo durante la etapa de adquisición. Finalice la sesión cuando el rendimiento para este estímulo supere el 85 % y el animal haya realizado al menos 150 ensayos en esta fase.Implante los electrodos. Una vez que los animales hayan completado varias veces todo el proceso de adquisición, extinción y readquisición, utilice un nuevo par de estímulos novedosos para cada sesión y avance los electrodos al menos 125 micrómetros o media revolución del tornillo micrométrico antes de comenzar. Si no se observan potenciales de acción con una relación señal-ruido suficiente, interrumpa la sesión y coloque al animal en la página principal antes de intentarlo nuevamente al día siguiente.Utilice el software de análisis fuera de línea Ban para aplicar un filtro pasa banda a todos los canales desde 500 hasta 5.000 hertz con atenuaciones abruptas, extraiga los picos mediante umbrales de amplitud y ordénelos manualmente utilizando el análisis de componentes principales. El código MATLAB personalizado para el ordenamiento de resultados está disponible en el intercambio de archivos central de MATLAB. Una unidad individual bien aislada debe corresponder a un grupo claramente separado.En el espacio del componente principal no hay signos de múltiples unidades cuando todas las longitudes de onda registradas se superponen y se representan como un mapa de calor. Presentan amplitudes de forma de onda de pico distribuidas simétricamente y una grabación estable a lo largo de la sesión, como lo muestra la amplitud de pico invariable, sin o con muy pocos eventos de espigas que ocurren durante el período refractario del anterior. Espiga y una relación señal-ruido de al menos dos.Inspeccione los canales brutos fuera de línea en busca de artefactos relacionados con el movimiento y descarte cualquier canal si es necesario. Pruebe la presencia de posibles artefactos eléctricos que ocurran durante el picoteo de la tecla. Al examinar el histograma temporal de los conteos de picos en relación con cada picoteo de tecla registrado.Los artefactos inducidos por picoteo aparecerán como un pico en el histograma dentro de los 50 milisegundos del tiempo cero, como comprobación adicional en el gráfico. Las formas de onda de todos los eventos de picos registrados dentro de los 20 milisegundos de una tecla se almacenan por separado y se comparan con las formas de onda de los picos detectados fuera de esta ventana. Estos datos conductuales de un animal que realiza la tarea de elección forzada de intervalo único muestran un 100 % de elecciones correctas desde el inicio del entrenamiento para el estímulo novedoso uno, y alcanzan el rendimiento de criterio para el estímulo novedoso dos dentro de 180 ensayos en esta sesión; el estímulo novedoso dos fue seleccionado al azar para someterse a extinción, lo que significa que todas las elecciones posteriores a este estímulo ya no son recompensadas ni castigadas durante la extinción.El rendimiento disminuye para el estímulo de extinción, pero se mantiene alto para el otro estímulo novedoso. Se alcanza el nivel de criterio para la extinción en el ensayo 370, una vez que las respuestas correctas e incorrectas vuelven a reforzarse y castigarse durante la requisición. El criterio de rendimiento del 85 % se alcanza en el ensayo 402.El patrón de respuesta de una unidad en la aguja pálida registrada lateralmente mientras un animal realizaba esta tarea muestra modulación de la respuesta durante la presentación de un estímulo novedoso. En la fase de adquisición, las unidades responden fuertemente al estímulo novedoso. Dos.Al principio del aprendizaje, hay pocos cambios en la actividad de disparo durante las fases de extinción y reacquisición. También hay poca respuesta al estímulo novedoso. Uno durante la sesión.Otra unidad responde durante movimientos hacia la derecha pero no hacia la izquierda, lo que sugiere una codificación sensoriomotora. Después de ver este video, deberías tener una buena comprensión de cómo entrenar paso a paso a los animales para realizar la tarea final de elección forzada de intervalo único con contingencias dinámicas de refuerzo. Esta técnica allanará el camino para que los investigadores en el campo del aprendizaje y la memoria exploren la reorganización de redes neuronales durante diferentes tipos de aprendizaje a nivel de célula individual.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociencia

Mediciones no invasivas de los patrones de actividad neuronal en animales de comportarse libremente se obtienen mediante la combinación de grabaciones neurofisiológicas con videografía de alta velocidad.

Grabaciones de la activación de circuitos neuronales en animales comportarse libremente

En este informe, presentamos un sistema totalmente automatizado y altamente versátil capaz de probar simultáneamente múltiples comportamientos cognitivos y el registro de las actividades neuronales de los roedores.

Un sistema totalmente automatizado y altamente versátil para las pruebas múltiples funciones cognitivas y el registro de las actividades neuronales en los roedores

Este video muestra la grabación de las señales cerebrales de un lechón que se mueve libremente. Se limpia la cabeza del lechón y se colocan los electrodos. A continuación, estos electrodos se conectan a una unidad de telemetría. La configuración está asegurada con caucho de silicona. Se permite que el lechón se aclimate antes del registro de datos.

Registro de señales cerebrales de lechones que se mueven libremente

Fuente: Moore, J. D., et al. Monitoreo yuxtacelular y localización de neuronas individuales dentro de las estructuras cerebrales subcorticales de ratas alertas, con la cabeza restringida. J. Vis. Exp. (2015)Este video muestra el método de registro y tinción yuxtacelular en una rata despierta y restringida. El procedimiento consiste en registrar las señales de las neuronas e inyectar un tinte para localizar con precisión el sitio de grabación. Esta técnica permite un mapeo preciso de la...

Registro yuxtacelular y tinción para un mapeo preciso de la actividad neuronal en una rata despierta 

La implantación de arreglos organizados de microhilos para su uso en una sola unidad los registros electrofisiológicos se presenta una serie de desafíos técnicos. Se describen los métodos para llevar a cabo esta técnica y el equipo necesario. Además, se discute el uso beneficioso de arrays microhilo organizados para grabar desde subregiones neuronales distintas con alta selectividad espacial.

Un procedimiento para la implantación de matrices Organizados de Microhilos para grabaciones de una sola unidad en Awake, Comportarse Animales

Este protocolo describe el diseño y la implantación quirúrgica de un mecanismo de restricción de la cabeza para monitorear la actividad neuronal en las estructuras cerebrales subcorticales en ratas alerta.  Delinea procedimientos para aislar neuronas individuales en la configuración yuxtacelular e identificar eficientemente sus ubicaciones anatómicas.

Monitoreo Juxtacellular y localización de las neuronas individual dentro de las estructuras cerebrales subcorticales de Alerta, ratas Head-restringido

Simultáneas grabaciones extracelulares de largo plazo a partir de dos neuropiles cerebrales diferentes o dos extensiones anatómicas diferentes se establecieron en las abejas. Estas grabaciones permiten la investigación de los aspectos temporales de procesamiento neuronal a través de diferentes áreas cerebrales en la única neurona, así como a nivel de conjunto en un animal de comportarse.

Grabaciones simultáneas a largo plazo en dos etapas de procesamiento neuronal en Behaving abejas

Presentamos métodos para la construcción de electrodos que registren simultáneamente la actividad neuronal extracelular y liberen múltiples sustancias neuroactivas en las proximidades de los sitios de registro en ratones despiertos. Esta técnica permite el análisis detallado de las entradas sinápticas locales putativas a la neurona de interés.

Extracelular de grabación de la actividad neuronal junto con la aplicación de sustancias Microiontophoretic neuroactivos en ratones Awake

Ceguera de cambio es un fenómeno de la atención visual, por el que pasan desapercibidos bajo ciertas circunstancias específicas cambios en una presentación visual. Este protocolo describe una variación en el paradigma de parpadeo para investigar la ceguera de cambio que es apropiado y eficaz para la investigación con las palomas.

Un método para investigar la ceguera cambio en palomas (Columba Livia)

Este protocolo presenta un método para obtener imágenes de la actividad de la población neuronal con resolución de una sola célula en especies de invertebrados no transgénicos utilizando colorantes sensibles al voltaje de absorbancia y una matriz de fotodiodos. Este enfoque permite un flujo de trabajo rápido, en el que las imágenes y el análisis se pueden realizar en el transcurso de un solo día.

Imágenes ópticas basadas en fotodiodos para registrar dinámicas de red con resolución de una sola neurona en invertebrados no transgénicos

Este protocolo describe un método para obtener grabaciones in vivo de una sola neurona de alta densidad a partir del tronco encefálico de ratones con cabeza fija. Este enfoque se implementa para medir el potencial de acción de las neuronas en el gris periacueductal ventrolateral, una región del tronco encefálico inactiva durante el sueño de movimiento ocular rápido (REM), antes y durante la anestesia general.

Registros agudos de electrodos múltiples de una sola unidad del tronco encefálico de ratones con cabeza fija

Aprende a registrar potenciales de acción de neuronas individuales en palomas durante tareas de discriminación visual con adquisición, extinción y readquisición. Este método permite estudiar los patrones de disparo neuronal en tiempo real.

Grabación Potenciales de Acción Individual Neuronas "de que se mueven libremente Palomas en sus Tres Etapas del Aprendizaje

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