Nieinwazyjne pomiary wzorców aktywności neuronalnej u zwierząt zachowujących swobodną aktywność uzyskuje się poprzez połączenie rejestracji neurofizjologicznych z szybką wideografią.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Rejestracja aktywacji obwodów neuronalnych u zwierząt w warunkach swobodnego zachowania
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Ustalenie związku między wzorcami aktywności neuronalnej a odpowiadającą im ekspresją behawioralną jest trudne w przypadku zwierząt swobodnych. Tradycyjne metody nieinwazyjne wymagają przynajmniej częściowego unieruchomienia badanych osobników i pozwalają jedynie na identyfikację dużych grup jednocześnie aktywowanych neuronów. Z drugiej strony, niewielkie zespoły neuronów lub pojedyncze neurony można mierzyć wyłącznie za pomocą rejestracji z pojedynczych komórek, uzyskiwanej z preparatów znacznie zredukowanych. Ponieważ ekspresja naturalnych zachowań jest ograniczona u zwierząt unieruchomionych i poddanych sekcji, trudne jest zidentyfikowanie leżących u ich podstaw mechanizmów neuronalnych kontrolujących takie zachowania.
W niniejszym materiale przedstawiam nieinwazyjną technikę fizjologiczną, która umożliwia pomiar aktywacji obwodów neuronalnych u zwierząt w stanie swobodnego zachowania. Wykorzystując parę elektrod drucianych umieszczonych w komorze wypełnionej wodą, elektrody kąpielowe rejestrują potencjały polowe neuronów i mięśni generowane przez młode raki podczas naturalnych lub eksperymentalnie wywołanych reakcji ucieczki. Podstawowe reakcje ucieczki raków są zapośredniczone przez trzy różne typy uderzeń ogonem, które odsuwają zwierzęta od miejsca stymulacji. Każdy typ uderzenia ogonem jest kontrolowany przez osobny obwód neuronalny; dwie najszybsze i najsilniejsze reakcje ucieczki wymagają aktywacji różnych zestawów dużych neuronów „dowodzących”. W połączeniu z obserwacjami behawioralnymi, zapisy z elektrod kąpielowych pozwalają na jednoznaczną identyfikację tych neuronów oraz powiązanych z nimi obwodów neuronalnych. W ten sposób aktywność obwodów neuronalnych leżących u podstaw naturalnie występujących zachowań może być mierzona u zwierząt nieskrępowanych i w różnych kontekstach behawioralnych.
Protokół
Część 1: Komora rejestracyjna
- Komora rejestracyjna ma kształt prostokąta i jest wykonana z cienkościennego szkła. Wymiary komory wynoszą 8,5 cm x 2 cm x 5 cm (długość x szerokość x wysokość) dla zwierząt o całkowitej długości 2,5 – 3,5 cm (mierzonej od rostrum do telsonu).
Przykład komory użytej w naszych eksperymentach przedstawiono na Rys. 1. - Alternatywnie komory rejestracyjne można wykonać z innych materiałów (np. nietoksycznego przezroczystego tworzywa sztucznego). Rozmiar komór może się różnić w zależności od procedury eksperymentalnej i powinien być dostosowany do każdej serii doświadczeń. Aby uzyskać najlepsze wyniki, rozmiar komory powin....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Nieinwazyjne rejestracje aktywności pojedynczych neuronów lub aktywacji obwodów neuronalnych są trudne do uzyskania u zwierząt poruszających się swobodnie. Opisana tutaj metoda umożliwia identyfikację wzorców aktywacji neuronalnej leżących u podstaw naturalnie występujących zachowań.
W przeszłości z powodzeniem wykorzystaliśmy tę technikę do pomiaru wzorców aktywności w neuronalnych obwodach ucieczkowych młodych raków podczas formowania się hierarchii dominacji społecznej1, podczas .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Technika rejestracji w kąpieli została po raz pierwszy zastosowana przez Fricke (1984)8 oraz Beall i wsp. (1990)9 do pomiaru pól elektrycznych generowanych podczas ruchów obrotowych ogona (tail-flips). Technika ta została później zmodyfikowana i ulepszona w laboratorium dr. Donalda Edwardsa (Georgia State University) przez jego byłego studenta doktoranta dr. Fadi A. Issę oraz byłego stażystę podoktorskiego dr. Jensa Herberholza. Dalsze udoskonalenia zostały wprowadzone, a nowe zastosowania badawcze przetestowano w laboratorium dr. Jensa Herberholza na University of Maryland. Chciałbym podziękować mojemu koledze dr. Davidowi Yagerowi za udostępnie....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Bibliografia
- Herberholz, J., Issa, F. A., Edwards, D. H. Patterns of neural circuit activation and behavior during dominance hierarchy formation in freely behaving crayfish. J. Neurosci. 21, 2759-2767 (2001).
- Herberholz, J., Sen, M. M., Edwards, D. H.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
