Węch jest podstawową modalnością sensoryczną u gryzoni, bez której nie byłyby one w stanie skutecznie nawigować ani przetrwać w swoim środowisku. Jest to szczególnie ważne dla nowonarodzonych szczeniąt, które nie widzą ani nie słyszą w pierwszym tygodniu po urodzeniu, aby używać węchu w celu zlokalizowania matki do karmienia1. W rezultacie nowonarodzone młode szczurów mogą być uwarunkowane tak, aby preferowały zapachy za pomocą prostych manipulacji eksperymentalnych. Różnorodne bodźce zostały wykorzystane jako bodziec bezwarunkowy (UCS) w celu wywołania uwarunkowanych reakcji na nowe zapachy (bodziec warunkowy, CS) u noworodków, w tym środowisko gniazdowania2,3, ssanie mleka4-6, głaskanie lub stymulacja dotykowa7-12, szczypanie ogona13, ślina matki13, łagodny wstrząs stopy14-18 i wewnątrzczaszkowa stymulacja mózgu19. W niniejszym badaniu wykorzystano dobrze ugruntowany paradygmat wczesnej preferencji zapachowej, w którym zapach, w tym przypadku mięty pieprzowej, łączy się ze stymulacją dotykową w celu wywołania preferencji dla mięty pieprzowej 24 godziny później10,11,20. Te wspomnienia zapachów są zależne od nienaruszonych obwodów węchowych, w tym przede wszystkim opuszki węchowej (OB)21-23 i przedniej kory gruszkowatej (aPC)24,25.
Eksperymentalne badania wczesnego uczenia się preferencji zapachowych pogłębiły i poszerzyły nasze zrozumienie molekularnych i fizjologicznych podstaw pamięci ssaków. Ten model ssaków ma kilka zalet w badaniu mechanizmów pamięci. Po pierwsze, zidentyfikowano neuronalne źródła sygnału UCS. Różne bodźce, jak wspomniano powyżej, stymulują uwalnianie noradrenaliny w miejscu sinawym26, co z kolei aktywuje wiele adrenergicznych w OB i aPC, powodując efekty komórkowe i fizjologiczne, które wspierają uczenie się22,27,28. Po drugie, mechanizmy wspomagające pamięć zachodzą w dobrze zdefiniowanych laminarnych strukturach nerwowych. Prostota obwodów węchowych u nowonarodzonych szczurów zapewnia naukowcom idealne ramy do odkrycia skomplikowanych procesów związanych z plastycznością synaptyczną. Węchowe neurony czuciowe (OSN) w nabłonku węchowym rzutują na komórki mitralne / kępkowe w OB, a te komórki mitralne / kępkowe z kolei rzutują ipsilateralnie do kory gruszkowatej (PC) przez boczny przewód węchowy (LOT), wśród innych struktur29. Zarówno synapsy OSN w OB30,31, jak i synapsy LOT24,25 w aPC zostały zidentyfikowane jako krytyczne loci dla zmian synaptycznych, które wspierają uczenie się i pamięć. Po trzecie, we wczesnym wieku u szczurów bodźce węchowe mogą być łatwo zlateralizowane. Każdy aPC ma dostęp do obustronnych informacji o zapachu za pośrednictwem spoidła przedniego, gdy ta istota biała jest w pełni uformowana w 12. dniu po urodzeniu (PD12)32. Przed PD 12 wejście zapachu można odizolować do ipisilateralnego OB i aPC poprzez pojedynczą okluzję naris24,25,31,33,34. Pojedyncza okluzja naris pozwala na tworzenie pamięci zapachowej z otwartego naris i zapobiega tej samej pamięci z okluzji naris przed PD 1233. Pamięć zapachowa jest izolowana do półkuli ipsilateralnej, w tym zarówno OB, jak i aPC. Dlatego każde szczenię szczura może być swoją własną kontrolą do uczenia się i wspierania fizjologii.
W niniejszym badaniu wprowadzono zlateralizowany protokół wczesnego uczenia się preferencji zapachowych. Metoda ta służy jako potężne narzędzie do badania mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw uczenia się zapachu poprzez zapewnienie kontroli wewnątrzzwierzęcej24,25,31 , zmniejszając w ten sposób zarówno liczbę wymaganych zwierząt, jak i ogólną zmienność. Okluzja Naris jest odwracalna, ponieważ smar lub zatyczkę do nosa można nakładać i usuwać przy minimalnym stresie lub uszkodzeniu zwierzęcia. W tym miejscu opisano najpierw szczegółowe procedury wczesnego treningu i testowania preferencji zapachowych, ze szczególnym uwzględnieniem protokołu lateralizowanego z wykorzystaniem pojedynczej okluzji naris z zatyczką nosową. Następnie przedstawiono wyniki w celu wykazania skuteczności pojedynczej okluzji naris w izolowaniu wejścia zapachu i tworzeniu lateralizowanej pamięci zapachowej. Na koniec omówiono potencjał wykorzystania tego lateralizowanego modelu uczenia się do badania zmian fizjologicznych w układzie węchowym, które zarówno generują uczenie się, jak i wspierają ekspresję pamięci.