Methodenartikel

Trace Angst Conditioning in Muizen

DOI:

10.3791/51180

⸱

20 maart 2014

 ,  , 
1Department of Psychology and Neuroscience, Baylor University, 2Institute of Biomedical Studies, Baylor University

In dit artikel

Samenvatting

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

In het volgende experiment beschrijven we een protocol voor het trace vreesconditionering bij muizen. Deze vorm van associatief geheugen omvat een spoor periode dat de neutrale stimulus en de ongeconditioneerde stimulus scheidt.

Samenvatting

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

In dit experiment presenteren wij een techniek te leren en geheugen te meten. In het spoor vreesconditionering protocol hier gepresenteerde er vijf paringen tussen een neutrale stimulus en een ongeconditioneerde stimulus. Er is een 20 sec spoor periode dat elke conditionering proces scheidt. Op de volgende dag bevriezing wordt gemeten tijdens de presentatie van de geconditioneerde stimulus (CS) en trace periode. Op de derde dag is er een 8 min test om contextueel geheugen meten. De representatieve resultaten zijn van muizen die werden gepresenteerd met de aversieve ongeconditioneerde stimulus (schok) in vergelijking met muizen die de toon presentaties ontvangen zonder de ongeconditioneerde stimulus. Trace angst conditionering is met succes gebruikt om subtiele leren en geheugen tekorten en verbeteringen te detecteren in muizen die niet zijn gevonden met andere angst conditionering methoden. Dit soort angst conditionering wordt aangenomen afhankelijk van verbindingen tussen de mediale prefrontale cortex en de hippocampus. Een van de huidige controverse is de vraag of deze methode wordt verondersteld om amygdala-onafhankelijk zijn. Daarom wordt andere vreesconditionering tests nodig zijn om amygdala-afhankelijk leren en geheugen effecten, zoals door de delay angst conditionering te onderzoeken.

Inleiding

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

In vreesconditionering een neutrale stimulus (NS) is gekoppeld aan een aversieve ongeconditioneerde stimulus (US). De NS is normaal gesproken een toon en wordt een geconditioneerde stimulus (CS) door herhaalde paringen met de VS. De CS kan dan uitlokken een geconditioneerde respons (CR), zoals bevriezing, bij afwezigheid van de aversieve VS. Een veelgebruikt vreesconditionering protocol is vertraging conditionering. In dit protocol het begin van de NS en VS grenst of met een overlap stimulus. Ook al vertraging angst conditionering is een van de meest gebruikte vormen van tijdelijke associatieve conditionering, zijn er verschillende andere vormen van associatieve conditionering tijdelijke regelingen: gelijktijdige conditioning, achteruit conditionering en trace conditionering 1. In trace vreesconditionering er een-stimulus interval tussen de NS en de VS van enkele seconden resulteert in een "trace"-periode.

Verschillende studies hebben gemeld tekorts in sporenhoeveelheden vreesconditionering als neurotoxische laesies worden in de structuren die ingang in de hippocampus 2-5 of als farmacologische middelen worden gebruikt om receptorfunctie blokkeren de hippocampus. Letsel aan de hippocampus leidt tot tekorten in trace conditionering en contextuele conditionering, maar heeft vertraging vreesconditionering 8 niet aantasten. Zijn er verschillende voordelen aan het gebruik van spoor angst conditionering. De angst conditionering protocol kan worden bereikt over een drie-daagse testperiode en zorgt voor hippocampus-afhankelijke geheugen dat niet ruimtelijk afhankelijk. Trace vreesconditionering kan worden gebruikt als een aanvullend test om de Morris water maze, nieuw objectherkenning test, of andere doolhof tests onderzoeken hippocampus-afhankelijk geheugen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

De muizen die in het volgende experiment werden gegenereerd en is gevestigd aan de Baylor University bij een omgevingstemperatuur van 22 ° C, met een 14 uur licht en 10 uur donker (20:00-06:00 uur) dagelijkse cyclus. De muizen kregen ad libitum toegang tot voedsel en water. Alle procedures om de muizen in overeenstemming waren met de National Institutes of Health Richtlijnen voor de Zorg en gebruik van proefdieren en het dier protocol werd goedgekeurd door Baylor University Animal Care en gebruik Comite.

Overzicht

Het trace geconditioneerde angst taak is gebaseerd op de procedures beschreven door Wiltgen en collega's 9.

1. Voorbereiding van de apparatuur

De angst conditioneringsinrichting kamer (26 cm x 22 cm x 18 cm) bestaat uit twee zijden die acryl zijn, twee zijden die metaal zijn en een roostervloer bodem die wordt gebruikt om een ​​milde voet schok. De testkamer is huisd in een gezond verzwakte kamer. De kamer is ook licht strak naar buiten te voorkomen dat licht van het beïnvloeden van de bewegingsdetectie software.

  1. Kalibreer de schok niveaus, lichtniveaus en geluidsintensiteit niveaus voor de testkamer. Meet het achtergrondniveau van de testkamer. Het achtergrondgeluid in deze kamer is 65 dB. Gebruik een geluidsmeter om dit niveau te meten. De meter moet worden ingesteld op 70 dB, ingesteld op C, en om de ontdekking instellen traag.
    1. Kalibreer de schokken tot 0,5 mA. Gebruik van een externe kalibratie apparaat te kunnen kalibreren de schok (zie Materialen tabel). De interne meting van de schok generator is niet nauwkeurig. De schok generator beheert gecodeerde schok die niet nauwkeurig kan worden gemeten met een standaard ampèremeter.
    2. Plaats een lood op een van de spijlen en plaats het andere leiding 3 of 4 bar boven. Gebruik de schok generator om de schok toe te dienen. Pas het schokken tot het juiste niveau is bereikt. Doe dit voor EAch vrezen conditioneringskamer.
    3. Sluit de deur van de kamer bij het meten van het lichtniveau van de kamer. Kalibreer het lichtniveau tot ongeveer 1.0. Dit is een getal specifiek voor de FreezeFrame software die in dit experiment. Een externe lichtmeter zal dit lezen als 2 lux. Het licht kan worden aangepast aan door de ligging van het huis licht of door de condensor van de lens. Zorg ervoor dat u de stelschroeven voor de lens te draaien na het aanpassen.
    4. Kalibreer het geluid decibel tot 85 dB. Gebruik een externe decibel meter in het testen kooi om het aantal decibels (zie Materialen tabel) te kalibreren. De gepresenteerde geluid zal een 2700 Hz toon zijn. Opmerking: Bij gebruik van muizen ouder dan 6 maanden oud is het misschien beter om witte ruis te gebruiken, omdat oudere muizen kan hebben horen tekorten.
  2. Nadat het apparaat klaar is nemen de proefpersonen naar een aparte portefeuille kamer. Opmerking: Gebruik de muis niet te huisvesten in dezelfde kamer als de testkamer.
  3. Etiket the staart van de muizen die zal worden getest teneinde testen. Het beste is om overmatige behandeling te verminderen voor het testen. Als alternatief kan de staarten worden bestempeld als de dag voor het experiment te beperken omgaan met stress. Nadat de muizen zijn gelabeld zodat ze wennen aan de kamer voor 30 minuten. Extra schone kooien voor de huisvesting van de muizen na het testen is voltooid.

2. Trace Conditioning Dag 1

  1. Verwijder elke muis uit de kooi en plaats ze in individuele kooien voor vervoer naar de angst conditioneringskamer. Gebruik schoon beddengoed voor elke kooi. Plaats een notitie op de overdracht kooi om de volgorde van muizen juiste testen te houden. Opmerking: Als de muizen afzonderlijk zijn gehuisvest dan kunnen ze in hun eigen kooi worden vervoerd.
  2. Plaats de muis in de testkamer en sluit de deur. Start het programma.
  3. Op de trainingsdag, zodat de muizen om de kamer te verkennen gedurende 3 minuten. De software geeft vervolgens een 20 sec toon (85 dB, 2700 Hz) to dier. Na een slagtijd van 20 seconden een lichte schok (2s, 0,5 mA) wordt toegediend aan het dier.
  4. Noteer de reactie van de patiënt te bevestigen dat zij de aversieve stimuli ontvangen door het bekijken van de video. Een 200 sec inter-trial interval scheidt de 5 conditionering proeven. Elke proef bestaat uit een 20 sec toon gevolgd door een 20 seconden vertraging dan een schok.
  5. Na het testen is voltooid waarop het dier kan in de testkamer blijven gedurende 1 minuut voordat u deze uit de testen kooi.
  6. Plaats het dier terug in de overdracht kooi en terug te sturen naar zijn kooi. Als er nog meer muizen in hun kooi vervolgens individueel huis van de muis totdat alle muizen complete testen. Dit zal de stress tot overige muizen die niet zijn getest. Een alternatieve oplossing zou zijn om afzonderlijk huis alle muizen een week voorafgaand aan het testen van de invloed van continu verwijderen muizen ve kooi te beperken.
  7. Reinig de testkamer met 30% isopropanol na each dier wordt getest.
  8. Herhaal stappen 2.2-2.7 alle muizen in de test cohort.
  9. Terug alle muizen naar hun kolonie kamer na de laatste muis in het cohort is getest.

3. Trace Angst Conditioning Dag 2: Trace Memory Testing

  1. Trace geheugen testen zal plaatsvinden op dag 2. In dit protocol zijn er 3 tone presentaties. Leg de muizen in een nieuwe context voor het trace conditionering test.
  2. Bereid de software om een ​​programma uit te voeren met een 2 min basislijnperiode gevolgd door drie 20 sec toon presentaties. Er is sa 220 sec ITI tussen elke toon presentatie.
  3. Voor de nieuwe context staat, plaatst helder acryl inzetstukken op de vloer van de kamer naar de vorm, de textuur en de kleur van de conditioneringskamer veranderen.
  4. Verander de geur in de kamer door het plaatsen van vanille-extract in een weeg boot onder de vloer insert.
  5. Reinig de kamer met 70% ethanol in plaats van 30% isopropanol. Opmerking: Dit zal helpeneen roman context te creëren.
  6. Breng de muizen naar de verhoorkamer en relabel hun staarten om te testen indien nodig.
  7. Bereid roman context overdracht kooien door het beddengoed te vervangen door papiersnippers. Opmerking: Dit zal helpen bij het creëren van een nieuwe context.
  8. Plaats de muizen in de testkamer en start het programma. Reinig de kamer met 70% ethanol na het testen is voltooid.
  9. De terugkeer van de muizen om hun huis kooi na het spoor conditionering is voltooid. Retourneer alle muizen hun kolonie kamer wanneer alle muizen getest.

4. Trace Fear Conditioning Dag 3: Contextueel geheugen testen

  1. Op de derde dag contextuele conditionering wordt uitgevoerd. Bereid de software om een ​​programma te bevriezen gedrag opnemen 8 minuten lopen.
  2. Reinig de kamer met 30% isopropanol voor het testen en na het testen van elke muis. De context dient identiek aan dag 1 zijn. De overdracht kooien moet hetzelfde zijn als in dag 1 zijn.
  3. Breng de muis naar de verhoorkamer en label hun staart voor het testen.
  4. Plaats elke muis in de testkamer en start het programma. Reinig de kamer met 30% isopropanol na het testen is voltooid.
  5. Terug alle muizen naar hun kolonie kamer wanneer voltooid.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Voor de representatieve resultaten presenteren we data van controle C57BL/6J volwassen muizen die de neutrale stimulus paringen ontvangen met de ongeconditioneerde stimulus (shock toestand) in vergelijking met muizen die de neutrale stimulus ontvangen, maar niet de ongeconditioneerde stimulus (geen schok conditie) niet ontvangen. Het is belangrijk om deze aandoening uitgevoerd wanneer de eerste inbedrijfstelling dit gedragstest te bepalen of het protocol correct is uitgevoerd.

De gegevens in...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

Er zijn verschillende studies die de neurale circuits die trace angst conditionering ten grondslag hebben opgehelderd geweest. Trace vreesconditionering wordt verondersteld om de CA1 van de hippocampus 12-14 betrekken. Er zijn ook aanwijzingen dat de mediale prefrontale cortex (mPFC) speelt een grote rol bij het ​​spoor in het oog knipperen conditioning 15, en de mPFC is gevonden om te worden betrokken bij spoor angst conditionering. Een studie wees uit dat mPFC neuronen bieden aanhoudende activite...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Dit werk wordt ondersteund door een subsidie ​​Baylor University Research Council en uit een onderzoek subsidie ​​van de Stichting Epilepsie.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
FreezeFrameCoulbourn
30% IsopropanolKoop 90% isopropanol en verdun het tot 30%
70% Ethanol
Amp-meterMed-AssociatesENV-420Compatibel met Windows XP, Vista en 7 (alleen 32-bit)
Digital Sound Level Meter33-2055
Vanilla ExtractMcCormick Pure Vanilla Extract
Sticky NotesPost-it3 in x 3 in

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Powell, R. A., Honey, P. L., Symbaluk, D. G. Introduction to learning and behavior. , 4th ed, Wadsworth Cengage Learning. Forthcoming.
  2. Tsaltas, E., Preston, G. C., Gray, J. A. The effects of dorsal bundle lesions on serial and trace conditioning. Behav. Brain Res. 10, 361-374 (1983).
  3. McAlonan, G. M., Dawson, G. R., Wilkinson, L. O., Robbins, T. W., Everitt, B. J. The effects of AMPA-induced lesions of the medial septum and vertical limb nucleus of the diagonal band of Broca on spatial delayed non-matching to sample and spatial learning in the water maze. Eur. J. Neurosci. 7, 1034-1049 (1995).
  4. Chowdhury, N., Quinn, J. J., Fanselow, M. S. Dorsal hippocampus involvement in trace fear conditioning with long, but not short, trace intervals in mice. Behav. Neurosci. 119, 1396-1402 (2005).
  5. Quinn, J. J., Oommen, S. S., Morrison, G. E., Fanselow, M. S. Post-training excitotoxic lesions of the dorsal hippocampus attenuate forward trace, backward trace, and delay fear conditioning in a temporally specific manner. Hippocampus. 12, 495-504 (2002).
  6. Misane, I., et al. Time-dependent involvement of the dorsal hippocampus in trace fear conditioning in mice. Hippocampus. 15, 418-426 (2005).
  7. Quinn, J. J., Loya, F., Ma, Q. D., Fanselow, M. S. Dorsal hippocampus NMDA receptors differentially mediate trace and contextual fear conditioning. Hippocampus. 15, 665-674 (2005).
  8. McEchron, M. D., Bouwmeester, H., Tseng, W., Weiss, C., Disterhoft, J. F. Hippocampectomy disrupts auditory trace fear conditioning and contextual fear conditioning in the rat. Hippocampus. 8, 638-646 (1998).
  9. Wiltgen, B. J., Sanders, M. J., Ferguson, C., Homanics, G. E., Fanselow, M. S. Trace fear conditioning is enhanced in mice lacking the delta subunit of the GABAA receptor. Learn. Mem. 12, 327-333 (2005).
  10. Davis, R. R., et al. Genetic basis for susceptibility to noise-induced hearing loss in mice. Hear. Res. 155, 82-90 (2001).
  11. Zheng, Q. Y., Johnson, K. R., Erway, L. C. Assessment of hearing in 80 inbred strains of mice by ABR threshold analyses. Hear. Res. 130, 94-107 (1999).
  12. Moyer, J. R., Thompson, L. T., Disterhoft, J. F. Trace eyeblink conditioning increases CA1 excitability in a transient and learning-specific manner. 16, 5536-5546 (1996).
  13. Leuner, B., Falduto, J., Shors, T. J. Associative memory formation increases the observation of dendritic spines in the hippocampus. J. Neurosci. 23, 659-665 (2003).
  14. McEchron, M. D., Disterhoft, J. F. Hippocampal encoding of non-spatial trace conditioning. Hippocampus. 9, 385-396 (1999).
  15. McLaughlin, J., Skaggs, H., Churchwell, J., Powell, D. A. Medial prefrontal cortex and pavlovian conditioning: trace versus delay conditioning. Behav. Neurosci. 116, 37-47 (2002).
  16. Runyan, J. D., Moore, A. N., Dash, P. K. A role for prefrontal cortex in memory storage for trace fear conditioning. J. Neurosci. 24, 1288-1295 (2004).
  17. Gilmartin, M. R., McEchron, M. D. Single neurons in the medial prefrontal cortex of the rat exhibit tonic and phasic coding during trace fear conditioning. Behav. Neurosci. 119, 1496-1510 (2005).
  18. Crow, T., Xue-Bian, J. J., Siddiqi, V., Kang, Y., Neary, J. T. Phosphorylation of mitogen-activated protein kinase by one-trial and multi-trial classical conditioning. J. Neurosci. 18, 3480-3487 (1998).
  19. Martin, K. C., et al. MAP kinase translocates into the nucleus of the presynaptic cell and is required for long-term facilitation in Aplysia. Neuron. 18, 899-912 (1997).
  20. Crestani, F., et al. Trace fear conditioning involves hippocampal alpha5 GABA(A) receptors. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 8980-8985 (2002).
  21. Crestani, F., et al. Decreased GABAA-receptor clustering results in enhanced anxiety and a bias for threat cues. Nat. Neurosci. 2, 833-839 (1999).
  22. Moore, M. D., et al. Trace and contextual fear conditioning is enhanced in mice lacking the alpha4 subunit of the GABA(A) receptor. Neurobiol. Learn. Mem. 93, 383-387 (2010).
  23. Cushman, J. D., Moore, M. D., Jacobs, N. S., Olsen, R. W., Fanselow, M. S. Behavioral pharmacogenetic analysis on the role of the alpha4 GABA(A) receptor subunit in the ethanol-mediated impairment of hippocampus-dependent contextual learning. Alcohol Clin. Exp. Res. 35, 1948-1959 (2011).
  24. Raybuck, J. D., Lattal, K. M. Double dissociation of amygdala and hippocampal contributions to trace and delay fear conditioning. PLoS ONE. 6, (2011).
  25. Kwapis, J. L., Jarome, T. J., Schiff, J. C., Helmstetter, F. J. Memory consolidation in both trace and delay fear conditioning is disrupted by intra-amygdala infusion of the protein synthesis inhibitor anisomycin. Learn. Mem. 18, 728-732 (2011).
  26. Gilmartin, M. R., Kwapis, J. L., Helmstetter, F. J. Trace and contextual fear conditioning are impaired following unilateral microinjection of muscimol in the ventral hippocampus or amygdala, but not the medial prefrontal cortex. Neurobiol. Learn. Mem. 97, 452-464 (2012).
  27. Baysinger, A. N., Kent, B. A., Brown, T. H. Muscarinic receptors in amygdala control trace fear conditioning. PLoS ONE. 7, (2012).
  28. Wanisch, K., Tang, J., Mederer, A., Wotjak, C. T. Trace fear conditioning depends on NMDA receptor activation and protein synthesis within the dorsal hippocampus of mice. Behav. Brain. 157, 63-69 (2005).
  29. Smith, D. R., Gallagher, M., Stanton, M. E. Genetic background differences and nonassociative effects in mouse trace fear conditioning. Learn. Mem. 14, 597-605 (2007).
  30. Rudy, J. W., O'Reilly, R. C. Contextual fear conditioning, conjunctive representations, pattern completion, and the hippocampus. Behav. Neurosci. 113, 867-880 (1999).
  31. Wiltgen, B. J., Sanders, M. J., Anagnostaras, S. G., Sage, J. R., Fanselow, M. S. Context fear learning in the absence of the hippocampus. J. Neurosci. 26, 5484-5491 (2006).
  32. Reijmers, L. G., Perkins, B. L., Matsuo, N., Mayford, M. Localization of a stable neural correlate of associative memory. Science. 317, 1230-1233 (2007).
  33. Huerta, P. T., Sun, L. D., Wilson, M. A., Tonegawa, S. Formation of temporal memory requires NMDA receptors within CA1 pyramidal neurons. Neuron. 25, 473-480 (2000).
  34. Jacobs, N. S., Cushman, J. D., Fanselow, M. S. The accurate measurement of fear memory in Pavlovian conditioning: Resolving the baseline issue. J. Neurosci. Methods. 190, 235-239 (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Angstgeheugenhippocampusafhankelijk lerenfreezing gedragauditieve toonvoetschokcontextueel geheugennieuwe contextgeluidsisolerende kamerangstconditioneringskamer

Gerelateerde artikelen