Combinato Shuttle-Box Training con elettrofisiologiche Cortex registrazione e stimolazione come strumento per studiare percezione e apprendimento

Max F.K. Happel; Matthias Deliano; Frank W. Ohl

doi:10.3791/53002

Articolo metodologico

Combinato Shuttle-Box Training con elettrofisiologiche Cortex registrazione e stimolazione come strumento per studiare percezione e apprendimento

DOI:

10.3791/53002

⸱

22 ottobre 2015

Max F.K. Happel¹^,² , Matthias Deliano^*¹ , Frank W. Ohl^*¹^,²^,³

¹Leibniz Institute for Neurobiology, Magdeburg, Germany, ²Otto-von-Guericke University, Magdeburg, Germany, ³Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS), Magdeburg, Germany

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

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Shuttle-box apprendimento evitamento è ben consolidata in neuroscienze comportamentali. Questo protocollo descrive come navetta-box di apprendimento nei roditori può essere combinata con microstimolazione site-specific elettrica intracorticale (ICMS) e croniche simultanea nelle registrazioni vivo come strumento per studiare molteplici aspetti dell'apprendimento e della percezione.

Abstract

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Apprendimento Shuttle-box evasione è un metodo consolidato in neuroscienze comportamentali e sperimentali messe a punto sono stati tradizionalmente su misura; l'attrezzatura necessaria è ora disponibile da diverse società commerciali. Questo protocollo fornisce una descrizione dettagliata di una navetta-box evitare paradigma di apprendimento nei due sensi nei roditori (gerbilli qui Mongolia; Meriones unguiculatus) in combinazione con microstimolazione site-specific elettrica intracorticale (ICMS) e simultanee elettrofisiologici vivo registrazioni croniche in. Il protocollo dettagliato è applicabile per studiare molteplici aspetti del comportamento di apprendimento e la percezione di diverse specie di roditori.

ICMS site-specific dei circuiti corticali uditive come stimoli condizionati qui viene utilizzato come strumento per testare la rilevanza percettiva di specifici afferenti, efferenti e connessioni intracorticali. Pattern di attivazione distinti possono essere evocati da utilizzando diversi arr elettrodi di stimolazioneays per, ICMS strato dipendenti locali o siti distanti ICMS. Utilizzando analisi comportamentale di rilevamento del segnale si può determinare quale strategia stimolazione è più efficace per suscitare un segnale comportamentale rilevabile e saliente. Inoltre, multicanale registrazioni parallele utilizzando diversi modelli di elettrodi (elettrodi di superficie, elettrodi di profondità, etc.) consentono di indagare osservabili neuronali nel corso tempo di tali processi di apprendimento. Esso verrà discusso come i cambiamenti del design comportamentale può aumentare la complessità cognitiva (ad esempio il rilevamento, la discriminazione, l'apprendimento di inversione).

Introduzione

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Un obiettivo fondamentale di neuroscienza comportamentale è di stabilire legami specifici tra neuronali proprietà strutturali e funzionali, l'apprendimento, e la percezione. Attività neurale associata con la percezione e l'apprendimento può essere studiato dalla registrazione elettrofisiologica dei potenziali d'azione e potenziali di campo locale in diverse strutture cerebrali in più siti. Mentre registrazioni elettrofisiologiche forniscono associazioni correlativi tra l'attività e il comportamento neuronale, microstimolazione diretta elettrica intracorticale (ICMS) da oltre un secolo è stato il metodo più diretto per....

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Protocollo

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Tutti gli esperimenti presentati in questo lavoro sono state condotte in accordo con gli standard etici definiti dalla legge tedesca per la protezione degli animali da esperimento. Gli esperimenti sono stati approvati dal comitato etico dello stato della Sassonia-Anhalt.

1. Su misura multicanale Electrode Array per microstimolazione e registrazione

Matrice microstimolazione su misura
1. Per la consegna di ICMS, preparare elettrodi di stimolazione nella progettazione dello spazio desiderato (array laterale qui di 2 canali) con fili a 3 cm di lunghezza Teflon isolati in acciaio inox (Ø con isolamento = 50 micron). V....

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Risultati

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Questa sezione illustra un esempio rappresentativo di apprendimento shuttle-box in un gerbillo mongolo. Il soggetto è stato addestrato per discriminare il sito ICMS tra due elettrodi di stimolazione impiantato 700 micron uno dall'altro nella corteccia uditiva (figure 1 e 2). Array di stimolazione possono essere personalizzati in diversi modelli spaziali (Figura 1). Qui, la discriminazione dei due siti ICMS è appreso entro 3 allenamenti con la presentazione di 30 CS + e CS-ciascuno

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Discussione

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Questo protocollo descrive un metodo di ICMS simultanei site-specific e registrazioni elettrofisiologiche multicanale in un animale di apprendimento utilizzando un avversivo piede-shock sistema di navetta-box controllato a doppio senso. Il protocollo sottolinea concetti tecnici chiave per tale combinazione e sottolinea l'importanza della messa a terra della animale solo tramite l'elettrodo di un terreno comune, lasciando il gridfloor ad una tensione fluttuante. Qui, uditivo apprendimento navetta-box è stato appl.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Il lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni dal Deustche Forschungsgemeinschaft DFG e il Leibniz-Institut per Neurobiologia. Ringraziamo Maria-Marina Zempeltzi e Kathrin Ohl per l'assistenza tecnica.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Filo di acciaio inox isolato in teflon	California Fine Wire		diam. 50µ m con sistema di connettori pin di isolamento
	Molex Holding GmbH	510470200	Griglia PicoBlade TEM passo 1,25 mm
Quantifoil	Science Services	EQ225-N27
Acrilico dentale Paladur	Heraeus Kulzer	64707938
Trapano manuale OmniDrill35	WPI
Ketamina 500mg/10ml	Ratiopharm GmbH	7538837
Rompun 2%, 25ml	Bayer Vital GmbH	5066.0
Cloruro di sodio 0.9%, 10ml	B.Braun AG
Lubrificante KY-Jelly	Johnson &
Shuttle-box E10-E15	Coulbourn Instruments	H10-11M-SC
Generatore di stimoli MCS STG 2000	Sistemi
Plexon Headstage cavo 32V-G20	Plexon Inc.	HSC/32V-G20
Plexon Headstage 32V-G20	Plexon Inc.	HST/32V-G20
PBX preamplificatore 32 canali	Plexon Inc.	32PBX box
Sistema di acquisizione multicanale	Plexon Inc.	MAP 32/HLK2
Cryostate CM3050 S	Leica Microsystems GmbH
Scheda di elaborazione del segnale Ni-Daq	National Instruments
Lab StandardTM Stereotaxic Instruments	Stoelting Co.
Audio attentore g.pah	g.pah Guger technologies
Cresyl violet acetato	Roth GmbH	7651.2
Roticlear	Roth GmbH	A538.1
Acetato di sodio triidrato	Roth GmbH	6779.1
Esacianoferrato di potassio (II) triidrato	Roth GmbH	7974.2
Fosfahte di idrogeno disodico diidrato	Merck	1.065.801.000
Modulo di condizionamento dell'impedenza ICM	FHC	55-70-0
Controllore della temperatura animale	Strumenti di precisione mondiali	ATC2000

503599PRID00000772Johnsonmulticanale

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cohen, M. R., Newsome, W. T. What electrical microstimulation has revealed about the neural basis of cognition. Current Opinion in Neurobiology. 14 (2), 169-177 (2004).
Histed, M. H., Bonin, V., Reid, R. C. Direct acti....

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Shuttle Box Training Electrophysiological Cortex Recording Intracortical Microstimulation Auditory Cortex Two Way Avoidance Learning Behavioral Signal Detection Multi Electrode Arrays Site Specific Stimulation Neural Mass Action Learning Behavior Analysis

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