Name: 小脳依存感覚連想学習を監視するための柔軟なプラットフォーム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-01-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 32 s
Description: 学ぶ小脳依存感覚連想学習の追跡法。マウスを用いた低コストで柔軟なプラットフォームにより、クライミングファイバー依存タスクを実装し、小脳活動と行動の関係を詳細に解析できます。

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この研究は、国立精神衛生研究所NRSA F32 MH120887-03(G.J.B.へ)およびR01 NS045193およびR01 MH115750(S.S-H.W.へ)からの助成金によって支援されています。DECセットアップの最適化に役立つ議論をしてくれたBas Koekkoek博士とHenk-Jan Boele博士、DTSCセットアップの最適化に役立つ議論をしてくれたYue Wang博士とXiaoying Chen博士に感謝します。

<ol><li>McCormick, D. A., Lavond, D. G., Clark, G. A., Kettner, R. E., Rising, C. E., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+engram+found%3F+Role+of+the+cerebellum+in+classical+conditioning+of+nictitating+membrane+and+eyelid+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+Psychonomic+Society%22%5BJournal%5D)">The engram found? Role of the cerebellum in classical conditioning of nictitating membrane and eyelid responses.</a> Bulletin of the Psychonomic Society. 18 (3), 103-105 (1981).</li>
<li>McCormick, D. A., Clark, G. A., Lavond, D. G., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initial+localization+of+the+memory+trace+for+a+basic+form+of+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Initial localization of the memory trace for a basic form of learning.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 79 (8), 2731-2735 (1982).</li>
<li>McCormick, D. A., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellum%3A+essential+involvement+in+the+classically+conditioned+eyelid+response%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Cerebellum: essential involvement in the classically conditioned eyelid response.</a> Science. 223 (4633), New York, N.Y. 296-299 (1984).</li>
<li>Krupa, D. J., Thompson, J. K., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localization+of+a+memory+trace+in+the+mammalian+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Localization of a memory trace in the mammalian brain.</a> Science. 260 (5110), New York, N.Y. 989-991 (1993).</li>
<li>Llinás, R., Sugimori, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+properties+of+in+vitro+Purkinje+cell+dendrites+in+mammalian+cerebellar+slices%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological properties of in vitro Purkinje cell dendrites in mammalian cerebellar slices.</a> The Journal of Physiology. 305, 197-213 (1980).</li>
<li>Mintz, M., Lavond, D. G., Zhang, A. A., Yun, Y., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unilateral+inferior+olive+NMDA+lesion+leads+to+unilateral+deficit+in+acquisition+and+retention+of+eyelid+classical+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+and+Neural+Biology%22%5BJournal%5D)">Unilateral inferior olive NMDA lesion leads to unilateral deficit in acquisition and retention of eyelid classical conditioning.</a> Behavioral and Neural Biology. 61 (3), 218-224 (1994).</li>
<li>Welsh, J. P., Harvey, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+lesions+and+the+nictitating+membrane+reflex%3A+performance+deficits+of+the+conditioned+and+unconditioned+response%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%3A+The+Official+Journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cerebellar lesions and the nictitating membrane reflex: performance deficits of the conditioned and unconditioned response.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 9 (1), 299-311 (1989).</li>
<li>Mauk, M. D., Steinmetz, J. E., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Classical+conditioning+using+stimulation+of+the+inferior+olive+as+the+unconditioned+stimulus%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Classical conditioning using stimulation of the inferior olive as the unconditioned stimulus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 83 (14), 5349-5353 (1986).</li>
<li>Steinmetz, J. E., Lavond, D. G., Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Classical+conditioning+in+rabbits+using+pontine+nucleus+stimulation+as+a+conditioned+stimulus+and+inferior+olive+stimulation+as+an+unconditioned+stimulus%5BTitle%5D)+AND+%22Synapse%22%5BJournal%5D)">Classical conditioning in rabbits using pontine nucleus stimulation as a conditioned stimulus and inferior olive stimulation as an unconditioned stimulus.</a> Synapse. 3 (3), New York, N.Y. 225-233 (1989).</li>
<li>Chettih, S. N., McDougle, S. D., Ruffolo, L. I., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+timing+of+motor+output+in+the+mouse%3A+The+role+of+movement+oscillations+in+eyelid+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Adaptive timing of motor output in the mouse: The role of movement oscillations in eyelid conditioning.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 5, 72(2011).</li>
<li>Heiney, S. A., Wohl, M. P., Chettih, S. N., Ruffolo, L. I., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar-dependent+expression+of+motor+learning+during+eyeblink+conditioning+in+head-fixed+mice%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cerebellar-dependent expression of motor learning during eyeblink conditioning in head-fixed mice.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (45), 14845-14853 (2014).</li>
<li>Heiney, S. A., Kim, J., Augustine, G. J., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precise+control+of+movement+kinematics+by+optogenetic+inhibition+of+purkinje+cell+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Precise control of movement kinematics by optogenetic inhibition of purkinje cell activity.</a> Journal of Neuroscience. 34 (6), 2321-2330 (2014).</li>
<li>Ten Brinke, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolving+models+of+pavlovian+conditioning%3A+Cerebellar+cortical+dynamics+in+awake+behaving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Evolving models of pavlovian conditioning: Cerebellar cortical dynamics in awake behaving mice.</a> Cell Reports. 13 (9), 1977-1988 (2015).</li>
<li>Gao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitatory+cerebellar+nucleocortical+circuit+provides+internal+amplification+during+associative+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Excitatory cerebellar nucleocortical circuit provides internal amplification during associative conditioning.</a> Neuron. 89 (3), 645-657 (2016).</li>
<li>Giovannucci, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+granule+cells+acquire+a+widespread+predictive+feedback+signal+during+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cerebellar granule cells acquire a widespread predictive feedback signal during motor learning.</a> Nature Neuroscience. 20 (5), 727-734 (2017).</li>
<li>Ten Brinke, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+modulation+of+activity+in+cerebellar+nuclei+neurons+during+pavlovian+eyeblink+conditioning+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Dynamic modulation of activity in cerebellar nuclei neurons during pavlovian eyeblink conditioning in mice.</a> eLife. 6, 28132(2017).</li>
<li>Wang, X., Yu, S., Ren, Z., De Zeeuw, C. I., Gao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+FN-MdV+pathway+and+its+role+in+cerebellar+multimodular+control+of+sensorimotor+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">A FN-MdV pathway and its role in cerebellar multimodular control of sensorimotor behavior.</a> Nature Communications. 11 (1), 6050(2020).</li>
<li>Albergaria, C., Silva, N. T., Pritchett, D. L., Carey, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotor+activity+modulates+associative+learning+in+mouse+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Locomotor activity modulates associative learning in mouse cerebellum.</a> Nature Neuroscience. 21 (5), 725-735 (2018).</li>
<li>Kim, O. A., Ohmae, S., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cerebello-olivary+signal+for+negative+prediction+error+is+sufficient+to+cause+extinction+of+associative+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A cerebello-olivary signal for negative prediction error is sufficient to cause extinction of associative motor learning.</a> Nature Neuroscience. 23 (12), 1550-1554 (2020).</li>
<li>Yamada, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+experience+remodels+genome+architecture+in+neural+circuit+to+drive+motor+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sensory experience remodels genome architecture in neural circuit to drive motor learning.</a> Nature. 569 (7758), 708-713 (2019).</li>
<li>Horlington, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Startle+response+circadian+rhythm+in+rats%3A+lack+of+correlation+with+motor+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Startle response circadian rhythm in rats: lack of correlation with motor activity.</a> Physiology & Behavior. 5 (1), 49-53 (1970).</li>
<li>Yeomans, J. S., Li, L., Scott, B. W., Frankland, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tactile%2C+acoustic+and+vestibular+systems+sum+to+elicit+the+startle+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Tactile, acoustic and vestibular systems sum to elicit the startle reflex.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 26 (1), 1-11 (2002).</li>
<li>Raspberry Pi Operating system images. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.raspberrypi.com/software/operationg-systems/">https://www.raspberrypi.com/software/operationg-systems/</a> (2021).</li>
<li>VNC Server. VNC® Connect. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.realvnc.com/en/connect/download/vnc/">https://www.realvnc.com/en/connect/download/vnc/</a> (2021).</li>
<li>Anaconda: The world's most popular data science platform. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://xddebuganaconda.xdlab.co/">https://xddebuganaconda.xdlab.co/</a> (2021).</li>
<li>De Zeeuw, C. I., Ten Brinke, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+learning+and+the+cerebellum%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harbor+Perspectives+in+Biology%22%5BJournal%5D)">Motor learning and the cerebellum.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 7 (9), 021683(2015).</li>
<li>Badura, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normal+cognitive+and+social+development+require+posterior+cerebellar+activity%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Normal cognitive and social development require posterior cerebellar activity.</a> eLife. 7, 36401(2018).</li>
<li>Koekkoek, S. K. E., Den Ouden, W. L., Perry, G., Highstein, S. M., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+kinetic+and+frequency-domain+properties+of+eyelid+responses+in+mice+with+magnetic+distance+measurement+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Monitoring kinetic and frequency-domain properties of eyelid responses in mice with magnetic distance measurement technique.</a> Journal of Neurophysiology. 88 (4), 2124-2133 (2002).</li>
<li>Kloth, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+associative+sensory+learning+defects+in+five+mouse+autism+models%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Cerebellar associative sensory learning defects in five mouse autism models.</a> eLife. 4, 06085(2015).</li>
<li>Boele, H. -J., Koekkoek, S. K. E., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebellar+and+extracerebellar+involvement+in+mouse+eyeblink+conditioning%3A+the+ACDC+model%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Cellular+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Cerebellar and extracerebellar involvement in mouse eyeblink conditioning: the ACDC model.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 3, (2010).</li>
<li>Lin, C., Disterhoft, J., Weiss, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whisker-signaled+eyeblink+classical+conditioning+in+head-fixed+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Whisker-signaled eyeblink classical conditioning in head-fixed Mice.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (109), e53310(2016).</li>
<li>Pereira, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+animal+pose+estimation+using+deep+neural+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Fast animal pose estimation using deep neural networks.</a> Nature Methods. 16 (1), 117-125 (2019).</li>
<li>Mathis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DeepLabCut%3A+markerless+pose+estimation+of+user-defined+body+parts+with+deep+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">DeepLabCut: markerless pose estimation of user-defined body parts with deep learning.</a> Nature Neuroscience. 21 (9), 1281-1289 (2018).</li>
</ol>

著者らは、開示する利益相反はありません。

ここで概説する関連プロトコルを備えたプラットフォームは、2つの感覚連想学習タスクにおける動物の行動を確実に追跡するために使用することができる。各タスクは、クライミングファイバー経路を通る無傷の通信に依存します。ここで説明する設計では、小脳応答の学習と記録/摂動を容易にする要素を組み込んでいます。これらには、自由な移動11、18 、ならびに頭部固定を可能にするホイールが含まれる。このホイールは、マウス被験者が自由に位置決めすることを可能にし、これはDEC取得18にとって重要であることが観察されている。マウスの頭部固定により、研究者は、他のモデル種や自由に動く条件下での使用がより困難な遺伝的、電気生理学的、イメージング的、および光遺伝学的アプローチを利用することができます12。これらの各アプリケーションに設計を使用しました。マイクロコントローラ上で実行されるソフトウェアは、多光子取得または光遺伝学的刺激との同期のためのタイミング信...

パブロフ的条件付けは、条件付け応答を惹起する刺激間の1秒未満の関連を、小脳依存性学習をプローブするために長い間使用されてきた。例えば、古典的な遅延アイブリンクコンディショニング(DEC)では、動物は、常に反射的なまばたきを誘発する無条件刺激(米国;例えば、角膜に適用される空気のパフ)と繰り返し対になったときに、中立的な条件刺激(CS;例えば、光の閃光または聴覚的トーン)に応答して、タイミングよく保護点滅することを学び、 CSの終わりまたはその近くに来る。学習された応答は条件付き応答 (CR) と呼ばれ、反射応答は無条件応答 (UR) と呼ばれます。ウサギでは、小脳特異的病変がこの形態の学習を混乱させる1,2,3,4。さらに、Purkinje細胞複合体スパイクは、それらのクライミングファイバー入力5によって駆動され、適切なタイミングのCRの獲得に必要な6,7および十分な8,9信号を提供する。
より最近では、登山繊維依存性連想学習パラダイムが頭部固定マウスのために開発されている。DECは、この構成10,11に適合した最初の連想学習パラダイムであった。頭部固定マウスにおけるDECは、小脳領域11、12、13、14、15、16、17および回路素子11、12、13、14、15、18、19を同定するために用いられてきた タスクの獲得と消滅に必要です。このアプローチはまた、タスクパラメータの細胞レベルの生理学的表現が学習とともにどのように進化するかを実証するためにも使用されている13,15,16。
まばたきに加えて、遅延驚愕触覚条件付け(DTSC)パラダイムは、頭部固定マウス20のための新規連想学習タスクとして最近開発された。概念的にはDECと同様に、DTSCは、米国、URとして驚愕反射21,22に従事するのに十分な強度で顔へのタップを伴う中立的なCSの提示を含む。DTSCパラダイムでは、URとCRの両方が車輪上の後方移動として読み取られます。DTSCは現在、連想学習が小脳活動と遺伝子発現のパターンをどのように変えるかを明らかにするために使用されています20。
本研究では、DECやDTSCを1つのプラットフォームで柔軟に適用する手法を開発した。刺激属性とプラットフォーム属性を図 1に図式化します。この設計には、カメラで動物の行動を追跡する機能と、ホイール上のマウスの動きを追跡するロータリーエンコーダーが組み込まれています。データロギングとトライアル構造のすべての側面は、ペアのマイクロコントローラ(Arduino)とシングルボードコンピュータ(SBC;ラズベリーパイ)。これらのデバイスは、提供されたグラフィカルユーザーインターフェイスを介してアクセスできます。ここでは、セットアップ、実験の準備と実行のためのワークフローと、データ視覚化のためのカスタマイズされた分析パイプラインを紹介します。

<table><tbody><tr><td>「B」クイックベース C&B メタボンド - 10 mL ボトル</td><td>Parkell</td><td>S398</td><td>歯科用セメント溶剤</td></tr> <tr><td>"C" ユニバーサル TBB 触媒 - 0.7 mL</td><td>Parkell</td><td>S371</td><td>触媒</td></tr><tr><td>#8 ワッシャー</td><td>Thorlabs</td><td>W8S038</td><td>ワッシャー</td></tr><tr><td>0.250" (1/4") x 8.00" ステンレス鋼 精密 シャフト</td><td>サーボシティ</td><td>634172</td><td>1/4" シャフト</td></tr><tr><td>0.250"(0.770インチ)クランプハブ</td><td>サーボシティ</td><td>545588</td><td>クランプハブ</td></tr><tr><td>1/4" から 6 mm 止めねじ シャフト カプラー - 5 パック</td><td>Actobotics</td><td>625106</td><td>シャフト カップリング スリーブ</td></tr><tr><td>1/4" -20 キャップ ネジ、3/4" ロング</td><td>Thorlabs</td><td>SH25S075</td><td>1/4" ボルト</td></tr><tr><td>100 個 5 mm 395 &ndash;400 nm UV紫外線LED発光ダイオードクリアラウンドレンズ29 mm長リード(DC 3V)LEDライト+100個抵抗</td><td>EDGELEC</td><td>&lrm;ED_YT05_U_100Pcs</td><td>CS LED</td></tr><tr><td>2 m Micro HDMI - DVI-D ケーブル - オス/M - 2 m Micro HDMI - DVI ケーブル - 19 ピン HDMI (D) オス - DVI-D オス - 1920 x 1200 Video</td><td>Star-tech</td><td>&lrm;HDDDVIMM2M</td><td>Raspberry Pi4B 監視ケーブル</td></tr><tr><td>256 GB Ultra Fit USB 3.1 フラッシュ ドライブ</td><td>SanDisk</td><td>&lrm;SDCZ430-256G-G46</td><td>USBサムドライブ</td></tr><tr><td>3.3 V&ndash;5 V 4チャンネルロジックレベルコンバータ双方向シフターモジュール</td><td>Amazon</td><td>B00ZC6B8VM</td><td>ロジックレベルシフター</td></tr><tr><td>32 GB 95 MB/s (U1) microSDHC EVO Select メモリカード</td><td>Samsung</td><td>&lrm;MB-ME32GA/AM</td><td>microSDカード</td></tr><tr><td>4.50インチ アルミチャンネル</td><td>Servocity</td><td>585444</td><td>4.5インチ アルミチャンネル</td></tr><tr><td>48-LED CCTV Ir 赤外線ナイトビジョンイルミネーター</td><td>Towallmark</td><td>SODIAL</td><td>赤外線ライトアレイ</td></tr><tr><td>4PCSブレッドボードキット 2PCS 830ポイント 2PCS 400ポイント無はんだブレッドボード プロトシールド配布用 接続ブロック</td><td>REXQualis</td><td>B07DL13RZH</td><td>ブレッドボード</td></tr><tr><td>5ポートギガビットアンマネージドイーサネットネットワークスイッチ</td><td>TP-Link</td><td>&lrm;TL-SG105</td><td>イーサネットスイッチ</td></tr><tr><td>5 V 2.5 A Raspberry Pi 3 B+ 電源/アダプタ</td><td>Canakit</td><td>&lrm;DCAR-RSP-2A5</td><td>Raspberry Pi 3B+</td></tr><tr><td>5-0 ETHILON BLACK 1 x 18" C-3</td><td>Ethicon</td><td>668G</td><td>縫合糸</td></tr><tr><td>6 mm シャフト エンコーダー 2000 PPR プッシュプル ライン ドライバー ユニバーサル出力 ライン ドライバー出力 5-26 V DC 電源</td><td>Calt</td><td>&nbsp;B01EWER68I</td><td>ロータリーエンコーダー</td></tr><tr><td>&Oslash;1/2 "光学ポスト、SS、8-32止めネジ、1/4 "-20タップ、L = 1"、5パック</td><td>Thorlabs</td><td>TR1-P5</td><td>光学ポスト</td></tr><tr><td>&Oslash;1/2 "光学ポスト、SS、8-32止めネジ、1/4 "-20タップ、L = 2"、5パック</td><td>Thorlabs</td><td>TR2-P5</td><td>光学ポスト</td></tr><tr><td>&Oslash;1/2 "光学ポスト、SS、8-32止めネジ、1/4 "-20タップ、L = 4"、5パック</td><td>Thorlabs</td><td>TR4-P5</td><td>光学ポスト</td></tr><tr><td>&Oslash;1/2 "光学ポスト、SS、8-32止めネジ、1/4 "-20タップ、L = 6"、5パック</td><td>Thorlabs</td><td>TR6-P5</td><td>光学ポスト</td></tr><tr><td>&Oslash;1/2 "ポストホルダー、スプリング式六角ロックつまみネジ、L = 2"</td> <td>Thorlabs</td><td>PH2</td><td>光ポストホルダー</td></tr><tr><td>アダプター-062-M X LUER LOCK-F</td><td>The Lee Co.</td><td>TMRA3201950Z</td><td>ソレノイドバルブルアーアダプター</td></tr><tr><td>エアロマットフォームローラーサイズ:36インチ長さ</td>エア<td>ロマット</td><td>B002H3CMUE</td><td>フォームローラー</td></tr><tr><td>アルミブレッドボード10"x12"x1/2"、1/4"-20タップ</td><td>ThorlabsMB1012</td><td></td><td>アルミブレッドボード</td></tr><tr><td>AmazonベーシックHDMI-DVIアダプターケーブル、ブラック、6フィート、1パック</td><td></td><td>AmazonHL-007347</td>ラ<td>ズベリーPi3B +モニターケーブル</td></tr><tr><td>Arduino&nbsp;Uno R3</td><td>Arduino</td><td>A000066</td><td>Arduino Uno(マイコンボード)</td></tr><tr><td>Arduino Due</td><td>Arduino</td><td>&lrm;A000062</td><td>Arduino Due (マイクロコントローラーボード)</td></tr><tr><td>ベンチ電源、シングル、調整可能、3出力、0 V、24 V、0 A、2 A</td><td>Tenma</td><td>72-8335A</td><td>電源</td></tr><tr><td>クリアスクラッチおよびUV耐性キャストアクリルシート、12 "x 24" x 1/8 "</td><td>McMaster Carr</td><td>8560K257</td>アクリル<td>シート</td></tr><tr><td>CNCステッピングモータードライバー1.0&ndash;4.2 A 20&ndash;Nema 17および23ステッピングモーター</td><td>ステッピング</td>オンライン<td>B06Y5VPSFN</td><td>ステッピングモータードライバー</td></tr><tr><td>コンパクト圧縮空気レギュレーター、インラインリリーフ、真鍮ハウジング、1/4 NPT</td><td>マクマスターカー6763K13</td><td></td><td>空気源レギュレータ</td></tr>ー<tr><td>コットンスワブ</td>ピ<td>ューリタン806-WC</td><td></td><td>コットンスワブ</td></tr><tr><td>デル1908FP 19インチフラットパネルモニター-1908FPC</td><td>、デル</td><td>1908FPC</td><td></td></tr><tr><td>Raspberry Piカメラ用コンピューターモニターフレックスケーブル</td><td>Adafruit</td><td>2144</td><td>カメラシリアルインターフェースケーブル</td></tr><tr><td>高トルクNema 17バイポーラステッピングモーター92オンス&middot;in/65 N&middot;cm 2.1 A 押出機モーター</td><td>ステッピング オンライン</td><td>17HS24-2104S</td><td>ステッピング モーター</td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>ヘンリー シャイン</td><td>66794001725</td><td>イソフルラン</td></tr><tr><td>クレイジー マキシマム ボンド パーマネント グルー、0.18 オン</td>ス<td>Krazy Glue</td><td>KG483</td><td>シアノアクリレート接着剤</td></tr><tr><td>Lidocaine HCl</td><td>VetOne</td><td>510212</td><td>Lidocaine</td></tr><tr><td>低強度鋼六角ナット、グレード 2、亜鉛メッキ、1/4 インチ-20 ねじサイズ</td><td>McMaster Carr</td><td>90473A029</td><td>ナット</td></tr><tr><td>M3 x 50 mm 部分ねじ六角レンチ ソケット キャップ ヘッド ネジ 10 個</td><td>Uxcell</td><td>A16040100ux1380</td><td>M3 ボルト</td></tr><tr><td>NEMA 17 ステッピング モーター マウント</td><td>ACTOBOTICS</td><td>555152</td><td>ステッピングモーターマウント</td></tr><tr><td>公式Raspberry Pi電源 5.1 V 3 A USB C 付き - 長さ 1.5 m</td><td>Adafruit</td><td>4298</td><td>Raspberry Pi 4B</td></tr><tr><td>Optixcare Dog 用電源 &キャットアイルーブ潤滑ジェル、0.70オンスチューブ</td><td>Optixcare</td><td></td><td>142422眼軟膏</td></tr>精密<tr><td>ステンレス鋼ボールベアリング、シールド、商品番号R188-2Z、13000rpm最大速度</td><td>McMaster-Carr</td><td>3759T57</td><td></td></tr>ベアリング<tr><td>プレミアムメス/メスジャンパーワイヤー-40 x 6インチ</td><td>Adafruit</td><td>266</td><td>ワイヤー</td></tr><tr><td>プレミアムメス/オス「エクステンション」ジャンパーワイヤー-40 x 6インチ(150 mm)</td><td>Adafruit</td><td>826</td><td>ワイヤー</td></tr><tr><td>プレミアム オス/オス ジャンパー ワイヤー - 40 x 6 インチ</td> <td>Adafruit</td><td>758</td><td>ワイヤー</td></tr><tr><td>C& 用放射線不透過性 L-パウダーB METABOND - 5 g</td><td>Parkell</td><td>S396</td><td>歯科用セメント粉末</td></tr><tr><td>Raspberry Pi (3B+ または 4B)</td><td>Adafruit</td><td>3775 または 4295</td><td>Raspberry Pi</td></tr><tr><td>Raspberry Pi NoIR カメラモジュール V2 - 8MP 1080P30</td><td>Raspberry Pi Foundation</td><td>RPI3-NOIR-V2</td><td>Raspberry NoIR V2 カメラ</td></tr><tr><td>直角ブラケット、1/4" (M6) 座ぐりスロット、8-32 タップ</td><td>Thorlabs</td><td>AB90E</td><td>直角ブラケット</td></tr><tr><td>&Oslashの直角クランプ。1/2 "ポスト、3/16 "六角</td><td>Thorlabs</td><td>RA90</td><td>直角光学ポストクランプ</td></tr><tr><td>&Oslash用直角エンドクランプ。1/2 "ポスト、1/4 "-20スタッドおよび3/16"六角</td><td>Thorlabs</td><td>RA180</td><td>直角エンドクランプ</td></tr><tr><td>RJ45 Cat-6イーサネットパッチインターネットケーブル</td><td>Amazon</td><td>&lrm;CAT6-7FT-5P-BLUE</td><td>イーサネットケーブル</td></tr><tr><td>&Oslash用回転クランプ;1/2 "ポスト、360&deg;連続調整可能、3/16インチ六角</td><td>Thorlabs</td><td>SWC</td><td>回転光学ポストクランプスパイ</td></tr><tr><td>ク&ドライバー-0.1 TO 5 MS</td><td>The Lee Co.</td><td></td><td>IECX0501350A ソレノイド バルブ ドライバー</td></tr><tr><td>スイベル ベース アダプター</td><td>Thorlabs</td><td>UPHA</td><td>ポスト ホルダー アダプター</td></tr><tr><td>USB 2.0 A-オス - マイクロ B ケーブル、6 フィート</td><td>Amazon</td><td>&lrm;7T9MV4</td><td>USB2 タイプ A - USB2 マイクロ ケーブル</td></tr><tr><td>USB 2.0 プリンター ケーブル - A - オス - B - オス、6 フィート (1.8 m)</td><td>Amazon</td><td>B072L34SZS</td><td>USB2 タイプ B - USB2 タイプ A ケーブル</td></tr><tr><td>VHS-M/SP-12 V</td><td>The Lee Co.</td><td>INKX0514900A</td><td>電磁弁</td></tr><tr><td>亜鉛メッキ鋼1/4 "ワッシャー、OD 1.000 "</td><td>マクマスター</td><td>カー91090A108</td><td>ワッシャー</td></tr></tbody></table>

小脳依存感覚連想学習を監視するための柔軟なプラットフォーム

A Flexible Platform for Monitoring Cerebellum-Dependent Sensory Associative Learning

プルキンエ細胞への上昇線維入力は、小脳依存性連想学習に不可欠な有益なシグナルを提供する。頭部固定マウスでこれらのシグナルを研究することは、イメージング、電気生理学的、および光遺伝学的方法の使用を容易にする。ここでは、ランニングホイール上で自由に位置決めする頭部固定マウスの連想学習を追跡できる低コストの行動プラットフォーム(〜$ 1000)が開発されました。このプラットフォームには、まばたきコンディショニングと遅延触覚驚愕条件付けの2つの一般的な連想学習パラダイムが組み込まれています。動作はカメラと検出器によるホイールの動きを使用して追跡されます。コンポーネントとセットアップについて説明し、トレーニングとデータ分析のための詳細なプロトコルを提供します。このプラットフォームは、光遺伝学的刺激および蛍光イメージングの組み込みを可能にする。この設計により、単一のホストコンピュータが複数のプラットフォームを制御して、複数の動物を同時に訓練することができます。

DEC実験・解析のワークフロー 適切な実験パラメータ選択は、遅延アイブリンクコンディショニング(DEC)トレーニングを成功させるために重要です。ここで示すデータでは、GUI を使用して 350 ミリ秒の CS 期間と 50 ミリ秒の US 期間を選択しました。このペアリングは、300msの刺激間間隔をもたらす:低振幅CR産生10 を防止するのに十分な長さと、不十分な学習またはトレース条件付けの体制に入ることを避けるのに十分な短い、追加の脳領域11に関与するプロセス。試行間隔は、ITIの低フィールドと高フィールドを使用して、5〜15秒の範囲から均一にランダムに選択されるように設定しました。試験間間隔のランダム化により、動物被験者はCSと米国以外のタイミングの手がかりをタスクのパフォーマンスに使用することが不可能になります。
CSまたはUSのいずれかを省略した試験を含めることで、訓練された動物においてもCRおよびUR運動学の評価が可能になる。ユーザは、...

私たちは、2つの登山繊維依存連想学習タスク中の動物の行動を追跡するための単一のプラットフォームを開発しました。低コストの設計により、繊維関連小脳活動の登山に向けられた光遺伝学的またはイメージング実験との統合が可能になります。

Climbing fiber inputs to Purkinje cells provide instructive signals critical for cerebellum-dependent associative learning. Studying these signals in ...

感覚連想学習パラダイムは、小脳の機能、脳の他の部分との関係、および行動について多くのことを明らかにしました。マウスをモデル生物として用い、世界中の研究室がこれらの強力な方法を効果的かつ安価に実施するための十分な詳細の方法を提示する。私たちのプロトコルは、研究者が複数の小脳依存行動を設定することを可能にします。当社の研究プラットフォームのコア機能は、特定の研究課題に合わせて簡単に変更できます。まず、カメラのシリアルインターフェイスケーブルをカメラとSBCのカメラポートに接続します。次に、SBCのオペレーティングシステムをホストコンピューターにダウンロードし、microSDカードにsshというファイルを作成します。microSDカードをホストマシンから取り出します。SBC microSD カードスロットに挿入し、SBC に電力を供給します。次に、ホストへの有線接続を受け入れるように SBC を準備するには、端末を開き、コマンド ifconfig" と入力して、SBC のイーサネット IP アドレスを記録します。次に、ラズベリーパイ構成設定の[インターフェイス]タブに移動し、カメラ、SSH、およびVNCのオプションを有効にします。有線接続を確立するには、イーサネットケーブルをSBCとホストコンピューターのイーサネットポートに接続し、これらのケーブルのもう一方の端をイーサネットスイッチに接続します。次に、VNC などの仮想ネットワークコンピューティングクライアントを使用して、SBC IP アドレスと既定の認証を使用してデスクトップにアクセスします。次に、必要なソフトウェアと必要な Python ライブラリを SBC にダウンロードします。マイクロコントローラを直接制御するには、マイクロコントローラ統合開発環境またはIDEソフトウェアをダウンロードしてください。次に、SBC 端末ウィンドウを開き、「ダウンロード」ディレクトリに移動して、IDE をインストールします。マイクロコントローラIDEを開いた後、「ツール」を選択し、「ライブラリの管理」を選択して、Paul Stoffregenのエンコーダライブラリをインストールします。最後に、SBC の USB ポートにサム ドライブを挿入し、USB 外部記憶装置をマウントするためのコマンドを入力します。SBCをマイクロコントローラのプログラミングポートに接続したら、マイクロコントローラIDEでダウンロードスケッチを開き、マイクロコントローラにアップロードします。次に、適切なバージョンのArduinoアンドロイドをホストコンピュータにダウンロードしてインストールします。次に、DTSC_USをダウンロードします。ホストコンピュータにスケッチしません。USB A-USB Bワイヤをホストコンピュータとマイクロコントローラに接続しま

a-flexible-platform-for-monitoring-cerebellum-dependent-sensory

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

本稿では、同時に複数の認知行動をテストし、げっ歯類のために神経活動を記録することができる完全に自動化された汎用性の高いシステムを提案する。...

マルチ認知機能のテストとげっ歯類の神経活動を記録するための完全に自動化された汎用性の高いシステム

げっ歯類オペラントコンディショナー完全に自動化されたプロトコルが提案されている。プロトコルは、感覚運動統合と認知対照実験の基礎となる、この制御に影響を与える神経活動への広がりを調査するために、行動のイベントの正確な時間的制御に依存しています。...

感覚統合と認知制御実験のための完全に自動化されたげっ歯類エアコンプロトコル

我々は、床の投影迷路に完全に自動化された認知課題の慢性電気生理学的記録のためにラットを訓練するためのプロトコルを記述します。...

フロアプロジェクション迷路を用いた記録神経活動のための自動化された視覚認知課題

この方法では、マウスは顕微鏡イメージングや動物の頭をしっかり固定を必要とする単一セルの電気生理学的記録、中に移動し、探索するための具体的な、使い慣れた環境を作成します。...

フラットの床の空輸プラットフォーム：げっ歯類の移動自由アウェイクに顕微鏡または電気生理学と行動を組み合わせるための新しい方法

シャトルボックス回避学習、行動神経科学においてよく確立されています。このプロトコルは、げっ歯類での学習シャトルボックスは、サイト固有の電気皮質内微小刺激（ICMS）と学習と知覚の複数の側面を研究するためのツールとして、in vivoでの録音での同時慢性と組み合わせることができる方法について説明します。...

知覚と学習を研究するためのツールと​​しての電気生理学的皮質の記録と刺激と組み合わせたシャトル・ボックストレーニング

スライス パッチ ・ クランプの技術学習によって誘発される可塑性を分析するため

一部の遺伝子操作動物では、単一のプロトコルを使用して、小脳プルキンジェ細胞にLTDを誘導できず、LTDと運動学習の間に不一致がある場合があります。遺伝子操作動物におけるLTD誘導を評価するには、複数のプロトコルが必要です。標準プロトコルが表示されます。...

成人小脳スライスにおける長期うつ病誘導の評価

WheelConは、急な、ねじれ、でこぼこしたトレイルをマウンテンバイクを非侵襲的にシミュレートするビデオゲームを設計するための斬新で無料でオープンソースのプラットフォームです。これは、人間の感覚運動制御(遅延、量子化、ノイズ、妨害、および複数のフィードバックループ)に提示するコンポーネントを含み、研究者が感覚運動制御における階層化されたアーキテクチャを研究することを可能にします。...

WheelCon:人間の感覚運動制御を研究するためのホイールコントロールベースのゲームプラットフォーム

この記事では、エラスムスラダーと呼ばれるデバイスを使用して、微細運動能力の非侵襲的で自動化された評価と、課題に対する適応的および連想的運動学習を可能にするプロトコルを紹介します。タスクの難易度を滴定して、重大な程度から微妙な程度までの運動障害を検出できます。...

エラスムス梯子を用いたマウスの微細運動学習と連想運動学習のモニタリング

現在の研究では、機械学習を使用して、TgF344-ADラットを含むげっ歯類モデルの運動障害を調べるための細かい運動行動テストについて説明しています。...

神経変性疾患の前臨床モデルにおける関節運動学を研究するための微細運動課題

学ぶ小脳依存感覚連想学習の追跡法。マウスを用いた低コストで柔軟なプラットフォームにより、クライミングファイバー依存タスクを実装し、小脳活動と行動の関係を詳細に解析できます。

小脳依存感覚連想学習を監視するための柔軟なプラットフォーム

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