Summary
Condicionamento de rastreamento eyeblink clássico (ECC) foi utilizado para avaliar aprendizagem associativa de hipocampo-dependente em ratos adultos que foram administrados uma alta concentração (11,9% v/v) de álcool durante o desenvolvimento cerebral neonatal precoce. Em geral, procedimentos ECC são som ferramentas de diagnóstico para a detecção de disfunção cerebral em muitas configurações psicológicas e biomédicas.
Abstract
Foram administrados a ratos neonatais relativamente alta concentração de álcool etílico (11,9% v/v) durante dias pós-natal 4-9, quando o cérebro do feto passa por rápida mudança organizacional e é semelhante ao acelerado alterações cerebrais que ocorrem durante o terceiro trimestre em seres humanos. Este modelo de transtornos do espectro do álcool fetal (FASDs) produz danos cerebrais graves, imitando a quantidade e o padrão de esporádico que ocorre em algumas gestantes alcoólicas. Nós descrevemos o uso de rastreamento eyeblink condicionamento clássico (ECC), uma variante de ordem superior de aprendizagem associativa, para avaliar a disfunção hippocampal a longo prazo que é normalmente vista na prole adulta expostas ao álcool. Com 90 dias de idade, roedores foram cirurgicamente preparados com gravação e eletrodos estimulantes, que medida eletromiográfica (EMG) piscarem a atividade do músculo da pálpebra esquerda e entregues leve choque posterior para o olho esquerdo, respectivamente. Após um período de recuperação de 5 dias, eles foram submetidos a 6 sessões de rastreamento ECC para determinar as diferenças de aprendizagem associativa entre álcool-expostos e ratos controlam. Rastreamento de ECC é um dos muitos procedimentos ECC possíveis que podem ser facilmente modificados usando o mesmo equipamento e software, para que podem avaliar diferentes sistemas neurais. ECC procedimentos em geral, podem ser usados como ferramentas de diagnóstico para a detecção de patologia neural no cérebro de diferentes sistemas e diferentes condições que insultar o cérebro.
Representative Results
O software eyeblink é capaz de fornecer um grande e abrangente conjunto de dados para vários tipos de medições. Por questões de brevidade, relatamos neste estudo, representante os resultados para a aprendizagem e desempenho medidas que incluem adaptável porcentagem de CR, adaptável amplitude de CR, percentagem de UR e amplitude de UR. O período adaptativo de CR foi escolhido como ele representa a aquisição de respostas eyeblink bem-cronometrada sobre treinamento repetido, como resultado de maior plasticidade sináptica no hipocampo durante rastreamento ECC50,,51,52. As medidas de UR foram escolhidas para elucidar se os défices de aprendizagem neonatal induzida pelo álcool em rastrear ECC foram devido a perturbações na aprendizagem associativa ou interrupções na resposta ao choque nos - o que pode indicar diferenças motivacionais ou motor, em vez de aprender as diferenças entre os grupos de tratamento. Os dados para cada medida foram analisados usando 2 (sexo), x 3 (grupo Neonatal), x 6 (sessão) misturado ANOVAs, com sessão como o fator de medidas repetidas. Significativos efeitos principais para tratamento neonatal foram analisados usando testes post hoc de Tukey e interações significativas foram analisadas usando testes de efeitos simples. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando um nível mínimo de alfa de 0,05 e resultados em gráficos são média ± SEM.
Começando com a medida de porcentagem de CR adaptável, a ANOVA indicou um significativo efeito principal do grupo neonatal, F(2,21) = 11,69, p < 0.001, mas nenhum significativo efeito principal do sexo (p = 0,71) ou interação significativa entre esses fatores (p = 0.20). Como esperado, percentagem de CR adaptável aumentou durante as seis sessões de treinamento, F(5, 105) = 81.15, p < 0,001 e as diferenças entre os grupos neonatais eram dependentes de algum nível de sessão, F(10, 105) = 4,58, p < 0.001. Não havia nenhuma outras interações significativas que envolvem o fator de sessão. Da mesma forma para amplitude de CR adaptável, houve novamente um significativo efeito principal do grupo neonatal, F(2,21) = 22.32, p < 0.001, mas nenhum significativo efeito principal do sexo (p = 0,21) ou interação significativa entre esses fatores (p = 0,48). Amplitude de CR também aumentou significativamente ao longo das seis sessões de treinamento, F(5, 105) = 59.27, p < 0,001 e as diferenças entre os grupos neonatais eram dependentes de algum nível de sessão, F(10, 105) = 4.31, p < 0.001. Em geral, as duas medidas de CR mostraram diferenças significativas entre os meios do grupo e estes meios separados significativamente em diferentes sessões de treinamento. Para confirmar que os grupos diferiam significativamente, testes post hoc de Tukey mostraram que os ratos (AI) álcool-intubado realizada significativamente pior em ambas as medidas CR do que o unintubated-controle (UC) e ratos de (SI) de Souza-intubado (p < 0,01 para porcentagem de CR; p < 0.001 por amplitude CR), que não diferiram entre si (pdo > 0,05). Efeitos simples testes realizados no grupo Neonatal significativa x interações de sessão para as duas medidas de CR, confirmadas que os ratos AI foram mais significativamente afectados em adquirir CRs começando na sessão 2 e continuando a sessão 6 em comparação com ratos tanto UC e SI (todos os p< 0.05), que não diferiram entre si ao longo de seis sessões. A única exceção foi a amplitude de CR adaptável para ratos de SI não começou diferir significativamente dos ratos AI até sessão 3. Estes resultados são mostrados na Figura 5A, 5B.
Não havia diferenças significativas nas medidas UR devido ao sexo, grupo neonatal ou interações desses fatores com o fator de sessão. Estes resultados negativos indicaram que cada grupo era capaz de emitir respostas eyeblink ao choque-nos igualmente, que os défices de aprendizagem observados nos ratos AI não foram influenciados pelas diferenças motivacionais ou motor em piscar (figura 6A, 6B).
Figura 5 : Aquisição de rastreamento condicionado responder (média ± SEM). Exposição precoce de álcool (Grupo AI) afetado significativamente a aquisição de percentuais adaptável resposta condicionada (CR) (A) e amplitude (B). Rastreamento de ECC é inerentemente difícil de adquirir, portanto, as medidas são relativamente mais baixas para todos os grupos - com atraso ECC, percentagens podem chegar a 80-85% em modelos de roedores de FASD21,53. No entanto, o rastreamento de procedimento ECC é mais desgastante para o hipocampo, que é suscetível aos efeitos do álcool durante o desenvolvimento precoce do cérebro. * = p < 0.05, * * = p < 0,01, * * * = p < 0.001 entre ratos UC e AI; tamanhos de amostra são fornecidos em parênteses. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6 : Aquisição de respostas unconditioned (média ± SEM). Desempenho eyeblink (percentagem de UR e UR amplitude) não foi significativamente diferente entre os grupos. A falta de diferenças indicam que a intensidade do choque utilizada durante o treinamento de aquisição não alterou diferencialmente motivação nos ratos AI ou sua capacidade de produzir defensiva piscar respostas ao choque, em comparação com os dois grupos de controle (UC e SI). Tamanhos de amostra são fornecidos em parênteses. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Discussion
Filhotes de rato neonatal que receberam álcool etílico durante dias pós-natal 4-9 exibiram rastreamento eyeblink condicionado deficiências na idade adulta. Estes resultados suportam a ideia de que o álcool é um teratógeno com suportando os efeitos prejudiciais sobre a função do hipocampo. Globalmente, condicionado a responder no processo de rastreamento foi menor para os ratos expostos ao álcool em comparação com ratos em ambos os grupos de controle. As deficiências de aprendizagem associativa em ratos expostos a álcool não foram influenciadas pelas diferenças motivacionais ou motor (i. e., sem diferenças de piscar a intensidade do choque U.S.).
Enquanto traço ECC é uma ferramenta de diagnóstico útil para elucidar induzida pelo desafio hippocampal neuropatologia, os resultados deste método devem ser colocados no contexto adequado. Em primeiro lugar, os principais elementos processuais nesta demonstração envolveram a entrega específica de álcool durante uma conhecida janela de vulnerabilidade para o cérebro em desenvolvimento, fabricação de hardware de eléctrodo que permite a gravação da atividade eletromiográfica e entrega de choque, através da implantação cirúrgica do hardware acima e subsequentes ensaios em animais usando um paradigma de aprendizagem que avalia uma função cognitiva de interesse. Em cada fase do processo, deve-se tomar cuidado para não causar danos desnecessários/não-intencionais para os temas de roedores e monitorar seus sinais de saúde regularmente. Seus resultados comportamentais fornecem a "janela" para a cognição, uma construção psicológica que é somente com precisão descrito quando sua saúde não seja comprometida por erros experimentais englobando a dosagem de álcool, defeitos de hardware ou implantação cirúrgica. Assim, cada elemento processual no processo de investigação deve ser implementado de forma som para garantir que os resultados do ECC podem ser extrapolados para achados em seres humanos. Em segundo lugar, o paradigma ECC oferece uma visão sobre a natureza da aprendizagem associativa, mas deve ter cuidado para não estender conclusões usando esta abordagem e amplamente atribui-los para outros domínios cognitivos - como memória de trabalho, as memórias de curto/longo prazo e consciência - a menos que um incorporou algumas facetas destes domínios dentro de um estudo ECC pelo delineamento experimental. Por exemplo, esta demonstração analisou a fase de aquisição da aprendizagem do ECC de rastreamento, mas não examinar a retenção da memória nos ratos após eles completaram o treinamento. Memória é, portanto, um processo psicológico independente deve ser avaliadas, além de aprender. Por design, pode-se incorporar um intervalo de retenção de memória para avaliar qualquer capacidade de memória de curto prazo ou a longo prazo. Em terceiro lugar, o reconhecimento de que há memória paralelo sistemas54 que podem funcionar simultaneamente, juntamente com fatores motivacionais, experienciais e hormonais que contribuem para o comportamento, é essencial para compreensão associatividade (durante ECC) é mas um dos muitos processos que revelam o que é "bom" ou "pobres" sobre aprendizagem. Por último, rastreamento ECC não é uma tarefa puramente hipocampo-dependente, como outras regiões do cérebro podem mediar entre algum componente do CR. Assim, uma compreensão das interacções entre os diferentes circuitos neurais e/ou o tipo de estímulo de parâmetros que são utilizados em um estudo, deve ser tomado em consideração quando fazendo implicações com base nos resultados discretos. O cerebelo, por exemplo, também contribui para rastreamento ECC, onde influencia as características topográficas do CR e CR timing, particularmente quando o ISI é curto em duração. Rastreamento ECC não é afetado em humanos com danos Cerebelares, que são testados com um intervalo de tempo de rastreamento (1.000 ms), mas é afetado em quem recebe o rastreamento mais curto intervalo (400 ms)34. Além disso, lesões bilaterais do córtex pré-frontal medial dorsal (mPFC) que se destinam as regiões agranular medial e cingulado anterior em ratos, evitar aquisição de rastreamento CRs55, enquanto a destruição do mPFC caudal em coelhos produz semelhante resultados46. Esses achados também destacam a importância de considerar as diferenças de espécie no pré-frontal contribuições Cerebelares-cérebro-tronco conduzida aprendizagem associativa, como rastreamento de ECC. Enquanto exposição neonatal álcool durante a aquisição de 4-9 prejudicados PD de 500 ms rastreamento CRs para adulto ratos neste estudo e outros47,56, isto não é o mesmo caso para neonatais ratos expostas ao álcool que experimentam um intervalo de rastreamento de 300 ms, mesmo quando desafiado em uma dose relativamente alta de álcool (5 g/kg)57, sugerindo que a deficiência de rastreamento em ratos expostos a álcool é dependente da duração do intervalo de rastreamento.
Neste estudo, o hipocampo foi enfatizado como sendo extremamente importante para mediar rastreamento ECC e quando desafiados pela exposição de álcool neonatal, exposições dano neural, como refletido por deficiências na aquisição de rastreamento CRs. Isso deve advertiu, no entanto, que os circuitos de haste de cérebro-cerebelo, particularmente o núcleo interpositus, são essencial para muitas facetas do ECC, incluindo a aquisição, expressão e características topográficas do CR, dependendo do tipo de tarefa ECC, incluindo rastreamento ECC36,40,55,58,59. Com efeito, este circuito neural interage com o hipocampo para dirigir a expressão de Sir durante formulários de ordem superior do ECC, como rastreamento ECC60. Se a exposição de álcool durante o desenvolvimento precoce do cérebro afecta especificamente hippocampal função em rastreamento ECC não está inteiramente claro. Muitas regiões cerebrais diferentes são vulneráveis ao insulto de álcool precoce, incluindo o mPFC, cerebelo e hipocampo18,19,23,,47,61,62, e é muito provável que o álcool perturba o funcionamento dessas estruturas em diferentes graus e para variar, mas funcionalmente importantes diferenças em muitos procedimentos ECC. Apesar das armadilhas quanto à interpretação dos resultados de estudos de rastreamento ECC, aquisição bem sucedida de rastreamento CRs foi mostrada para contar pelo menos com um hipocampo intacto, como suportado por lesão animais estudos42,44,63,64,65. Este procedimento assim continua a ser uma abordagem altamente valiosa para demonstrar as ligações entre a exposição do desenvolvimento do álcool para rastreamento condicionado a responder porque os circuitos neurais subjacentes, é muito melhor entendido do que a de outras tarefas, hipocampo-dependente, como lugar de aprendizagem no labirinto de água Morris, reconhecimento de objetos novos e contextuais e rastreamento de medo condicionado.
ECC como um método comportamental a "ensaiar" cognição, tem aplicabilidade generalizada no campo do desenvolvimento neuroteratology. Com efeito, descobertas recentes de nosso laboratório de apoiar a noção de que o hipocampo em desenvolvimento é altamente sensível aos efeitos do álcool, que podem ser atenuados por diferentes estratégias intervencionista18,47. A principal vantagem aqui é que com uma melhor compreensão dos défices de aprendizagem ECC de rastreamento induzida pelo álcool, elas podem ser preditivas de outros problemas em funções hippocampal baseado fora de aprendizagem associativa - particularmente aqueles conhecidos ser mediado pelo mesmo neurocircuitos hippocampal.
Aplicativo de rastreamento ECC e suas variantes (por exemplo, atraso, reversão, discriminação, composta) para elucidar os mecanismos neurobiológicos e sistemas neurais envolvidos na aprendizagem associativa, pode ser estendido além do campo de pesquisa do álcool fetal. Por exemplo, este paradigma tem recebido muita atenção em casos humanos e modelos animais de condições psiquiátricas como esquizofrenia66,67, doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer68,69e drogas de abuso70,,71,72. Seus benefícios como um método de pesquisa para avaliar disfunção e função neurocognitive são, portanto, evidentes em muitas disciplinas psicológicas e biomédicas, incluindo neurociência.
Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Este trabalho foi financiado por um subsídio para TDT de álcool bebida médica Research Foundation (ABMRF).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Neonatal Alcohol Exposure | |||
| 190 Proof Ethyl Alcohol (USP) | Pharmco-AAPER | 225-36000 [ECU Medical Storeroom] | Can be substituted; should be USP; avoid using 200 proof ethyl alcohol |
| Container/Basket for Pups | Any | ||
| Corn Oil | Any | Food grade | |
| Heated Water Therapy Pump w/ Pads | Gaymar | TP-500 | To keep pups warm; can be substituted |
| Hypodermic Needles 22G x 1 in, Sterile | Any | ||
| Hypodermic Needles 30G x 1/2 in, Sterile | Any | ||
| Isopropyl Alcohol 70% | EMD Millipore | PX1840-4 [Fisher Scientific] | Can be substituted; reagent grade www.fishersci.com |
| Long-Evans Rats (Female and Male Breeders) | Charles River Laboratories | N/A [ECU Dept. of Comparative Medicine] | Age and weight need to be specified; pricing varies by these factors www.criver.com |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | For cutting PE tubing brisurgical.com |
| Polyethylene 10 Tubing (0.011 in. I.D.; 0.024 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22-204008 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Polyethylene 50 Tubing (0.023 in. I.D.; 0.038 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22270835 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Regulated water heater or baby milk bottle warmer | Any | Optional; helps with warming up cold milk solutions | |
| Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
| Tuberculin Syringes, Sterile, 10 ml | Any | Can be used to draw out ethyl alcohol or use appropriate size micropipet | |
| Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| EMG Headstage Fabrication and Bipolar Electrode Modification | |||
| Bipolar Electrode, 2 Channel SS Twisted | Plastics One, Inc. | MS303/2-B/SPC ELECT SS 2C TW .008" | Must specify custom length of 20 mm below pedestal www.plastics1.com |
| Centi-Loc Strip Socket Insulator (aka, Micro Strip) | ITT Cannon / ITT Interconnect Solutions | CTA4-IS-60* or CTA4-1S-60* | *Depends on vendor; see www.onlinecomponents.com or www.avnetexpress.avnet.com |
| Dental Pliers, Serrated | CMF Medicon | 390.20.05 | Can be substituted; use to crimp wires to male contact pins www.medicon.de |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | Only use to cut 3T wires; cutting 10T wires will damage the blade - use the blade of the wire stripper instead brisurgical.com |
| PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 10T (Bare Diameter .010 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS10T | www.sigmundcohn.com |
| PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 3T (Bare Diameter 0.003 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS3T | www.sigmundcohn.com |
| Razor Blade | Any | To strip 1 mm from prongs of bipolar electrode | |
| Relia-Tac Socket Contact Pin, Male | Cooper Interconnect | 220-P02-100 | See Allied Electronics Cat # 70144761 www.alliedelec.com |
| Tweezers, High Precision, Serrated, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78314-00D | To grasp 10T wire firmly while stripping PTFE with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
| Tweezers, High Precision, Smooth, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78313-00B | www.emsdiasum.com |
| Tweezers, Ultra Fine Tips, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78510-0 | To strip 1 mm of PTFE from one end of 3T wire; grasp shielded portion with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
| Wire Stripper, 16-26 AWG | Any | Use the blade end to cut micro strips | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyelid Surgery | |||
| Surgical Instruments (High Quality Stainless Steel) | |||
| 2 x Dressing Forceps, 4 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1205 | Can be substituted; extra forceps for grasping electrodes/screws outside of surgery tray brisurgical.com |
| Dressing Forceps, 3 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1200 | Can be substituted brisurgical.com |
| Instrument Tray | Biomedical Research Instruments | 24-1355 | Can be substituted brisurgical.com |
| Knife Handle No. 3, 5 in | Biomedical Research Instruments | 26-1000 | Can be substituted brisurgical.com |
| Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Fine Points | Biomedical Research Instruments | 10-1630 | Can be substituted brisurgical.com |
| Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Smooth Platform (0.3 x 5 mm) | Biomedical Research Instruments | 10-1720 | brisurgical.com |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, Extremely Delicate, 15 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2000 | Can be substituted brisurgical.com |
| Plain Splinter Forceps, 3.5 in | Biomedical Research Instruments | 30-1600 | Can be substituted brisurgical.com |
| #10 Stainless Steel Surgical Blade for #3 Handle, Sterile | Any | Can be substituted | |
| 0-80 x 0.125 in Stainless Steel Screws | Plastics One, Inc. | 0-80 x 0.125 | Can be substituted www.plastics1.com |
| Alcohol Prep Pads, Sterile | Fisher Scientific | 22-363-750 [Fisher Scientific | Can be substituted www.fishersci.com |
| Betadine Povidone-Iodine | Purdue Frederick Co. | 6761815101 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Betadine Povidone-Iodine Prep Pads | Moore Medical | 19-898-946 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Cotton-Tipped Swabs, Autoclavable | Any | Typically 7.6 cm or 15.2 cm length | |
| Drill Bit for Pin Vise, #55 (0.052 in) | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
| Gauze Pads, 2 in x 2 in | Fisher Scientific | 22-362-178 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| General Purpose Latex/Nitrile/Vinyl Gloves | Any | ||
| Glass Bead Sterilizer | Any | Sterilize instruments between surgeries | |
| Heated Water Therapy Pump w/ Pads x 2 | Gaymar | TP-500 | Can be substituted; separate pumps are recommended - 1 for surgery, 1 for recovery |
| Hypodermic Needles 26G x 3/8 in, Sterile | Any | ||
| Isoflurane | Vedco | NDC 50989-150-12 | Manfacturer can be substituted; veterinary approval may be required |
| Isoflurane Vaporizer System, Tabletop, Non-Rebreathing | Parkland Scientific | V3000PK | Can be substituted www.parklandscientific.com |
| Jewelers Screwdriver w/ 1.8-2 mm Blade | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
| Ortho-Jet BCA Package (Dental Cement) | Lang Dental | B1334 | Contains powder (1 lb) and liquid www.langdental.com |
| Oxygen Tank with Pressure Regulator, Large | Local supplier | ||
| Porcelain Crucible, High-Form, Glazed, 10 ml | CoorsTek, Inc. | 07-965C [Fisher Scientific] | Can be substituted with Fisher FB-965-I Wide-Form Crucible www.fishersci.com |
| Puralube Veterinary Ophthalmic Ointment, Sterile | Henry Schein Company | NC0144682 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Quatricide PV-15 | Pharmacal | PV-15 | Antimicrobial disinfectant; can be substituted www.pharmacal.com |
| Rat Gas Anesthesia Masks for Stereotaxic Surgery | Stoelting Company | 51610 | www.stoeltingco.com |
| Rat Stereotaxic Apparatus w/ Ear Bars (45 Degree) | Any | 45 degree bars are recommended to prevent damaging eardrums | |
| Roboz Surgical Instrument Milk | Roboz Surgical | NC9358575 [Fisher Scientific] | Can be substituted; for lubricating instruments during autoclaving www.fishersci.com |
| Rodent Hair Trimmer | Any | ||
| Sodium Chloride | Fisher Scientific | S641-500 [Fisher Scientific] | To make 0.9% saline; reagent grade; USP www.fishersci.com |
| Stainless Steel Microspatula (Blade: 0.75 L x 0.18 in. W) | Fisher Scientific | 21-401-15 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
| Starrett Pin Vise, 0.000 in - 0.055 in | Any | Nickel-plated or equivalent recommended to resist rusting and corrosion | |
| Sterile Surgical Gloves | Any | ||
| Sterilization Wraps, 20 in x 20 in, Autoclavable | Propper Manufacturing | 11-890-8C [Fisher Scientific] | Useful for wrapping autoclavable supplies and on sterile field during surgery www.fishersci.com |
| Surgical Drape, Sterile/Autoclavable | Any | May need to cut to size for rats | |
| Surgical Gown* | Any | *If required by IACUC | |
| Surgical Mask | Any | ||
| Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
| Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eyeblink System and Components (assuming 4-rodent system) | |||
| 5 Channel Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | SL2 + 3C | www.plastics1.com |
| Bipolar Electrode Cable, Dual 305 x 4 | Plastics One, Inc. | 305-305 80CM TT2 (C) | Provides plug end to bipolar electrode on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
| Cable, 5 Channel, Shielded, 26 AWG x 4 | Any | To fabricate commutator cable; this must be made from scratch | |
| Chamber for Operant Test Box (Inside: 24 H x 23 W x 14 D in) x 4 | Med-Associates | Can be substituted; inner dimensions should fit operant test box comfortably, with room for acoustical foam; fit with fan - 55-60 dB www.med-associates.com |
|
| Eyeblink System and Software | JSA Designs | N/A | Proprietary and customized for research lab |
| Heat Shrink Tubing (3/16 in, 1/4 in, 3/8 in, 1/2 in Diameters) | Any | To protect modified commutator cable soldered ends and splices | |
| Melamine Triple Peak Acoustical Foam w/Black Hypalon (24 x 48 in) | McMaster-Carr | 9162T5 | Can be substituted; cut to fit 4 housing chambers www.mcmaster.com |
| Operant Test Box (Exterior 12.5 L x 10 W x 13.5 in H), Complete x 4 | Med-Associates | ENV-007 Custom Package | With stainless steel grid floor and custom top (3 in hole in center for commutator cable) www.med-associates.com |
| Oscilloscope (Optional) | Any | Recommended minimum specs: 200 MHz analog bandwidth, 1 GS/s real-time sampling, 4 channels; see www.picotech.com /td> |
|
| Piezo Tweeters (Speakers) x 4 (7 x 3 in) | MCM Electronics | 53-805 | Must match frequency range specifications for eyeblink system (2500 Hz - 25 KHz) www.mcmelectronics.com |
| Soldering Station, Solder, Flux, Tinner | Any | For soldering 26 AWG cables to female sockets (that fit male relia-tac contact pins) and bipolar plugs | |
| Stimulus Isolators x 4 | WPI International | A365 | These units run on 16-9V alkaline batteries; a suitable rechargeable version (A365R) is available www.wpiinc.com |
| Tripolar Electrode Cable for SL3C Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | 335-335 80cm TT3 C | Provides plug end to EMG headstage on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
| USB LED Lights x 4 | Any | USB-based lights do not cause electrical "noise" with the EMG signals from the rats www.plastics1.com |
|
| Webcams x 4, Surveillance Software | Any | ||
| PC Computer Running MS Windows OS | Any |
References
- Jones, K. L., Smith, D. W. Recognition of the fetal alcohol syndrome in early infancy. Lancet. 2, 999-1001 (1973).
- Stratton, K. R., Howe, C. J., Battaglia, F. C. Fetal alcohol syndrome: Diagnosis, epidemiology, prevention, and treatment. , National Academy Press. (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sowell, E. R., et al. Mapping callosal morphology and cognitive correlates: Effects of heavy prenatal alcohol exposure. Neurology. 57 (2), 235-244 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch Dis Child. 48 (10), 757-767 (1973).
- 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).
- 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).
- 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).
- Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for ethanol-induced cell loss in the hippocampal formation. Neurotoxicol Teratol. 25 (5), 519-528 (2003).
- Pierce, D. R., Goodlett, C. R., West, J. R. Differential neuronal loss following early postnatal alcohol exposure. Teratology. 40 (2), 113-126 (1989).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Thompson, R. F. The neurobiology of learning and memory. Science. 233 (4767), 941-947 (1986).
- 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).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume I - Applications in humans. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume II - Animal models. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- LaBar, K. S., Disterhoft, J. F.
- 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).
- 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).
- Anderson, B. J., Steinmetz, J. E. Cerebellar and brainstem circuits involved in classical eyeblink conditioning. Rev Neurosci. 5 (3), 251-273 (1994).
- Thompson, R. F., Krupa, D. J. Organization of memory traces in the mammalian brain. Annu Rev Neurosci. 17, 519-549 (1994).
- 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).
- Geinisman, Y., et al. Remodeling of hippocampal synapses after hippocampus-dependent associative learning. J Comp Neurol. 417 (1), 49-59 (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N.
- Christian, K. M., Thompson, R. F. Neural substrates of eyeblink conditioning: acquisition and retention. Learn Mem. 10 (6), 427-455 (2003).
- 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).
- Shors, T. J., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature. 410 (6826), 372-376 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ivarsson, M., Svensson, P. Conditioned eyeblink response consists of two distinct components. J Neurophysiol. 83 (2), 796-807 (2000).
- 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).
- Takehara-Nishiuchi, K. The Anatomy and Physiology of Eyeblink Classical Conditioning. Curr Top Behav Neurosci. , (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Brown, S. M., et al. Eyeblink conditioning deficits indicate timing and cerebellar abnormalities in schizophrenia. Brain Cogn. 58 (1), 94-108 (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fortier, C. B., et al. Delay discrimination and reversal eyeblink classical conditioning in abstinent chronic alcoholics. Neuropsychology. 22 (2), 196-208 (2008).
