Name: W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do testowania funkcji wielopoznawczych i rejestrowania aktywności neuronalnej u gryzoni (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-03T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Poznaj w pełni zautomatyzowany system do testowania funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u szczurów. Ta metoda umożliwia badanie wielu funkcji mózgu w zautomatyzowany sposób.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Niniejsza praca była wspierana przez Neurosciences Research Foundation oraz granty z The Blasker-Rose-Miah Fund of The San Diego Foundation i The G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation.

<ol><li>Zheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+map+reorganization+and+pitch+discrimination+in+adult+rats+chronically+exposed+to+low-level+ambient+noise%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Syst.Neurosci%22%5BJournal%5D)">Auditory map reorganization and pitch discrimination in adult rats chronically exposed to low-level ambient noise.</a> Front. Syst.Neurosci. 6, 65(2012).</li>
<li>Talwar, S. K., Gerstein, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+frequency+discrimination+in+the+white+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Hear+Res%22%5BJournal%5D)">Auditory frequency discrimination in the white rat.</a> Hear Res. 126, 135-150 (1998).</li>
<li>Talwar, S. K., Gerstein, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+signal+detection+analysis+of+auditory-frequency+discrimination+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoust.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">A signal detection analysis of auditory-frequency discrimination in the rat.</a> J. Acoust. Soc. Am. 105, 1784-1800 (1999).</li>
<li>Sloan, A. M., Dodd, O. T., Rennaker, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+discrimination+in+rats+measured+with+tone-step+stimuli+and+discrete+pure+tones%5BTitle%5D)+AND+%22Hear+Res%22%5BJournal%5D)">Frequency discrimination in rats measured with tone-step stimuli and discrete pure tones.</a> Hear Res. 251, 60-69 (2009).</li>
<li>Syka, J., Rybalko, N., Brozek, G., Jilek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+frequency+and+intensity+discrimination+in+pigmented+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Hear+Res%22%5BJournal%5D)">Auditory frequency and intensity discrimination in pigmented rats.</a> Hear Res. 100, 107-113 (1996).</li>
<li>Eldar, E., Morris, G., Niv, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+motivation+on+response+rate%3A+A+hidden+semi-Markov+model+analysis+of+behavioral+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The effects of motivation on response rate: A hidden semi-Markov model analysis of behavioral dynamics.</a> J. Neurosci. Methods. , (2011).</li>
<li>Bieszczad, K. M., Weinberger, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+strategy+trumps+motivational+level+in+determining+learning-induced+auditory+cortical+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Learning strategy trumps motivational level in determining learning-induced auditory cortical plasticity.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 93, 229-239 (2010).</li>
<li>Sagvolden, T. I. mpulsiveness, overactivity, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((poorer+sustained+attention+improve+by+chronic+treatment+with+low+doses+of+l-amphetamine+in+an+animal+model+of+Attention-Deficit%2FHyperactivity+Disorder+%28ADHD%29%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Funct%22%5BJournal%5D)">poorer sustained attention improve by chronic treatment with low doses of l-amphetamine in an animal model of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD).</a> Behav. Brain Funct. 7, 6(2011).</li>
<li>Sagvolden, T., Johansen, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+Models+of+ADHD%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Top+Behav.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Rat Models of ADHD.</a> Curr. Top Behav. Neurosci. , (2011).</li>
<li>Brown, D. C., Nichols, J. A. 2nd, Thomas, F., Dinh, L., Atzori, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nicotinic+modulation+of+auditory+attentional+shift+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+brain+research%22%5BJournal%5D)">Nicotinic modulation of auditory attentional shift in the rat.</a> Behavioural brain research. 210, 273-279 (2010).</li>
<li>Johnson, K. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+discrimination%3A+neural+processes+preceding+discrimination+decision%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Sensory discrimination: neural processes preceding discrimination decision.</a> J. Neurophysiol. 43, 1793-1815 (1980).</li>
<li>Johnson, K. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+discrimination%3A+decision+process%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Sensory discrimination: decision process.</a> J. Neurophysiol. 43, 1771-1792 (1980).</li>
<li>Fraser, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+anxiety-+and+locomotion-related+behaviours+in+mice%3A+a+new+way+of+using+old+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Measuring anxiety- and locomotion-related behaviours in mice: a new way of using old tests.</a> Psychopharmacology (Berl). 211, 99-112 (2010).</li>
<li>Hui, G. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conditioned+tone+control+of+brain+reward+behavior+produces+highly+specific+representational+gain+in+the+primary+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+Learning+and+Memory%22%5BJournal%5D)">Conditioned tone control of brain reward behavior produces highly specific representational gain in the primary auditory cortex.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 92, 27-34 (2009).</li>
<li>Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+stimuli+enhance+MDMA-conditioned+reward+and+MDMA-induced+nucleus+accumbens+dopamine%2C+serotonin+and+locomotor+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">Auditory stimuli enhance MDMA-conditioned reward and MDMA-induced nucleus accumbens dopamine, serotonin and locomotor responses.</a> Brain Res. Bull. 77, 189-196 (2008).</li>
<li>Kudoh, M., Shibuki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+sequence+discrimination+learning+motivated+by+reward+requires+dopaminergic+D2+receptor+activation+in+the+rat+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+%26+Memory%22%5BJournal%5D)">Sound sequence discrimination learning motivated by reward requires dopaminergic D2 receptor activation in the rat auditory cortex.</a> Learning & Memory. 13, 698-69 (2006).</li>
<li>Shiflett, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cue-elicited+reward-seeking+requires+extracellular+signal-regulated+kinase+activation+in+the+nucleus+accumbens%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cue-elicited reward-seeking requires extracellular signal-regulated kinase activation in the nucleus accumbens.</a> J. Neurosci. 28, 1434-1443 (2008).</li>
</ol>

Produkcja i bezpłatny dostęp do tego artykułu wideo są sponsorowane przez Med Associates, Inc.

Kluczowym aspektem projektowania każdego behawioralnego zadania słuchowego jest eliminacja niepożądanych dźwięków wynikających z rozproszenia i odbicia w środowisku testowym. Słaba kontrola akustyczna może mieć znaczący wpływ na badane zachowanie i prowadzić do wyników mylących lub nawet nieinterpretowalnych. Komora behawioralna zastosowana w opisanym tutaj systemie została zaprojektowana tak, aby była akustycznie przezroczysta, co pozwala uniknąć odbicia dźwięku od ścian komory. Rzeczywiście, przy pomiarach wykonanych z centrum komory, odbicie dźwięku było praktycznie niewykrywalne (dane nie przedstawiono).
Chociaż system ten opracowaliśmy głównie do badania układu słuchowego, może on zostać łatwo dostosowany przez innych badaczy do analizy innych układów sensorycznych. Modyfikacje oprogramowania i sprzętu można wprowadzać z łatwością w zależności od zadań, bez konieczności zmiany ogólnej konfiguracji systemu. Modułowy panel sterowania sprawia, że system jest szczególnie wszechstronny, umożliwiając dodawanie i/lub zastępowanie poszczególnych urządzeń w celu realizacji nowych zadań behawioralnych. Na przykład zadania behawioralne związane z węchem można zaimplementować poprzez dostarczanie bodźca zapachowego do urządzenia typu nose poke. Do realizacji złożonych zadań olfaktorycznych na panelu sterowania można łatwo zainstalować ściankę z pięcioma podświetlanymi otworami nose poke z systemem podawania bodźców zapachowych firmy MED Associates (ENV-115A-OF). Ponadto wszystkie urządzenia operantowe można z łatwością zastąpić takimi, które są przeznaczone dla myszy, bez zmiany konfiguracji systemu.
Precyzyjna kontrola czasowa każdego urządzenia operacyjnego, a także wysokorozdzielcze rejestrowanie pojedynczych zdarzeń w danej próbie, umożliwiają dokładne manipulowanie urządzeniami w celu dostosowania projektu zadań behawioralnych do badania różnych funkcji poznawczych mózgu (patrz poniżej). W połączeniu z rejestracją aktywności neuronalnej system ten pozwala na badanie szerokiego zakresu zagadnień z dziedziny neuronauk. Na przykład w opisanym powyżej zadaniu słuchowym, w ramach jednej próby można badać następujące kwestie związane z funkcjami poznawczymi mózgu:
(1). Motywacja: Ponieważ każda próba jest inicjowana przez „samomotywowaną” czynność wkładania nosa przez zwierzę (Rycina 5A-a i Rycina 3), motywację można zatem ocenić ilościowo, mierząc całkowitą liczbę prób wykonanych przez zwierzę w danej sesji lub liczbę prób wykonanych pod rząd6,7.
(2). Uwaga: Kluczem do otrzymania nagrody w próbie jest prawidłowe rozpoznanie sygnałów słuchowych. W około 25% szczurów, których nie udało się wytrenować do wykonania zadania, głównym czynnikiem był brak uwagi skierowanej na sygnały słuchowe. W przeciwieństwie do nich, u szczurów, które opanowały zadanie, podczas prezentacji sygnału słuchowego zauważalna była chwilowa przerwa w zachowaniach (patrz Rysunek 5A-b oraz Rysunek 3). Dzięki zastosowaniu tego systemu możliwe jest zatem (i) przesiewowe wyłonienie szczurów z „deficytami uwagi” oraz (ii) badanie mechanizmów neuronalnych uwagi, przy połączeniu z rejestracją aktywności neuronów w czasie, gdy zwierzę zwraca uwagę na sygnały słuchowe8-10.
(3). Decyzja: Po rozpoznaniu sygnałów słuchowych zwierzę musi zdecydować, w którym kierunku się obrócić, aby podejść do właściwej dźwigni w ograniczonym przedziale czasowym (Ryc. 5A-c). Jest to zatem również skuteczny paradygmat do badania procesów podejmowania decyzji11,12.
(4). Cierpliwość: Moment wysunięcia dźwigni można kontrolować w taki sposób, aby zwierzę musiało poczekać na jej pojawienie się po dotarciu do miejsca, w którym dźwignia zostanie wysunięta (Rycina 5A-d). Poprzez różnicowanie czasu oczekiwania można badać i kwantyfikować stopień cierpliwości zwierzęcia13.
(5). Nagrody: Końcowym celem zadania jest uzyskanie nagrody (Rysunek 5A-e i Rysunek 3). Zadania behawioralne z wykorzystaniem tego systemu mogą być zatem łatwo zaprojektowane w celu zbadania wielu aspektów procesów decyzyjnych związanych z nagrodą oraz funkcji układów wartościowania w mózgu14-17.

w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

Opracowaliśmy w pełni zautomatyzowany system do testowania zachowań operacyjnych i rejestracji aktywności neuronalnej, dzięki któremu w ramach jednej sekwencji zadań można badać wiele funkcji poznawczych mózgu. Unikalną cechą tego systemu jest wykonana na zamówienie, akustycznie transparentna komora, która eliminuje wiele problemów związanych z kontrolą sygnałów słuchowych występujących w większości dostępnych komercyjnie komór. Łatwość, z jaką można dodawać lub wymieniać urządzenia operacyjne, sprawia, że system ten jest bardzo wszechstronny, umożliwiając implementację różnorodnych zadań behawioralnych opartych na bodźcach słuchowych, wizualnych i węchowych. Automatyzacja systemu pozwala na precyzyjną kontrolę czasową (10 ms) oraz dokładne znakowanie czasowe każdego zdarzenia w zaplanowanej sekwencji behawioralnej. W połączeniu z wielokanałowym systemem rejestracji elektrofizjologicznej pozwala to na sekwencyjne lub niezależne badanie wielu funkcji poznawczych mózgu, takich jak motywacja, uwaga, podejmowanie decyzji, cierpliwość oraz system nagród.

W niniejszym raporcie przedstawiamy w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system umożliwiający jednoczesne badanie wielu zachowań poznawczych oraz rejestrację aktywności neuronów u gryzoni.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

Opracowaliśmy w pełni zautomatyzowany system do testowania zachowań operantnych i rejestrowania aktywności neuronalnej, który umożliwia badanie wielu funkcji poznawczych mózgu...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest przeszkolenie szczura do wykonywania sekwencji zadań, dzięki którym można badać wiele funkcji mózgu. Osiąga się to najpierw poprzez aklimatyzację szczurów do komory behawioralnej. Drugim krokiem jest przeszkolenie szczura do naciskania dźwigni w celu otrzymania granulek pokarmu w ramach nagrody.Następnie szczury są trenowane, aby odsłonić ukrytą dźwignię poprzez włożenie nosa do otworu. Ostatnim krokiem jest nauczenie szczurów rozpoznawania sygnału sensorycznego, a następnie naciśnięcia odpowiedniej dźwigni wskazanej przez ten sygnał. Ostatecznie szczury uczą się całej sekwencji zadań zmierzających do uzyskania nagród.Opracowaliśmy w pełni zautomatyzowany system do testowania zachowań oraz rejestracji aktywności neuronalnej. Wykorzystując ten system, można badać wiele funkcji mózgu. Unikalną cechą tego systemu jest wykonana na zamówienie komora akustycznie transparentna, która jest idealna do treningu zadań słuchowych.Kolejną cechą tego systemu jest możliwość łatwego dodawania różnych urządzeń operantowych, co czyni go bardzo wszechstronnym i pozwala na realizację różnorodnych zadań behawioralnych o charakterze słuchowym, wizualnym i audiowizualnym. System składa się z trzech głównych komponentów: dwuściennej wygłuszonej komory, wielokanałowego systemu rejestracji elektrofizjologicznej oraz w pełni zautomatyzowanego systemu testów behawioralnych. Wewnątrz wygłuszonej komory znajduje się specjalnie zaprojektowana komora operantowa.Komora składa się z trzech akustycznie przezroczystych ścian oraz jednego modułowego panelu sterowania służącego do monitorowania i rejestrowania zachowania. Nad panelem w komorze zamontowana jest kamera wideo. Interfejs przesyła sygnały w obu kierunkach pomiędzy komorą a komputerem.Sygnały słuchowe są generowane przez skalibrowany programowalny generator dźwięku i emitowane za pomocą trzech głośników znajdujących się na panelu sterowania; w celu podania sygnałów wzrokowych na panelu środkowym i bocznych umieszczono lampkę bodźca oraz dwa potrójne wyświetlacze bodźców. Urządzenie do wkładania nosa (nose poke) z trzema kolorowymi diodami LED jest zamontowane w dolnej części panelu środkowego. Detektor podczerwieni zainstalowany w jednostce nose poke rejestruje wkładanie nosa oraz czas jego utrzymania.Po każdej stronie urządzenia zamontowano dwie chowane, wysuwane dźwignie reakcji. Nagrody w postaci peletu są dostarczane przez dwa dozowniki, które zrzucają pokarm do odpowiednich pojemników. Na dnie komory umieszczono cztery pary wiązek podczerwieni, które służą zarówno do określania pozycji zwierzęcia, jak i do sterowania urządzeniami w zależności od jego położenia.Na koniec kable z modułu przedwzmacniacza (head stage) są podłączone do komutatora w celu rejestracji aktywności neuronalnej. Protokół eksperymentalny jest w pełni zautomatyzowany za pomocą programów stworzonych w platformie oprogramowania Med PC four. Dane behawioralne są zapisywane i konwertowane do plików Microsoft Excel, a następnie importowane i analizowane w programie matlab.Przed rozpoczęciem treningu ogranicz podaż pokarmu, aż masa ciała zwierzęcia osiągnie 90% wartości bazowej. Aby przygotować komorę do aklimatyzacji, wciągnij dźwignie, zablokuj otwór na nos korkiem gumowym i umieść około 20 granulek pokarmu w każdym podajniku. Następnie umieść naiwne zwierzę w komorze w celu aklimatyzacji.Szczur wkrótce zacznie badać miseczki z pokarmem i zje granulki. Gdy obie miseczki będą puste, należy użyć oprogramowania, aby podać pojedynczą granulkę do każdej z nich. Dzięki temu szczur nauczy się kojarzyć pokarm z miseczką.Zmuś szczura do przemieszczania się na obie strony komory, podając pellety w sposób losowy do każdego z pojemników z pokarmem. Jedna sesja jest zazwyczaj wystarczająca do ustanowienia asocjacji z pojemnikiem z pokarmem. W nowej sesji wysuń obie dźwignie do wnętrza komory i pozostaw pojemniki z pokarmem puste. Następnie umieść zaaklimatyzowanego szczura w komorze.Gdy zwierzę znajdzie się w pobliżu dźwigni, należy podać pellet. Nagrody należy podawać również wtedy, gdy szczur wykazuje zainteresowanie dźwignią, na przykład poprzez wąchanie, dotykanie lub wspinanie się. Przypadkowe naciśnięcie dźwigni również powinno wywołać podanie nagrody.Aby zachęcić do naciskania dźwigni i wymusić eksplorację obu dźwigni, należy pozwolić zwierzęciu na naciskanie każdej z nich kolejno ograniczoną liczbę razy; po osiągnięciu limitu dźwignia powinna się schować. Wówczas wysuń obie dźwignie, aby powtórzyć procedurę. Stopniowo zmniejszaj limit, aż dźwignia będzie chować się przy każdym naciskaniu.Zazwyczaj jedna lub dwie sesje są wystarczające do wykształcenia skojarzenia między naciskaniem dźwigni a otrzymaniem nagrody pokarmowej. W nowej sesji należy wycofać dźwignie.Usuń gumowy korek z otworu do wkładania nosa i umieść kilka granulek pokarmowych w urządzeniu do wkładania nosa. Ponownie wprowadź zwierzę do komory i w sposób losowy wysuń jedną z dwóch dźwigni.Gdy szczur węszy przy otworze do wkładania nosa w poszukiwaniu peletek pokarmowych i widzi wysuniętą dźwignię, podszedł do niej i naciśnie ją, aby otrzymać nagrodę. Po naciśnięciu dźwigni i podaniu nagrody, należy ją wycofać, aby zachęcić szczura do eksploracji urządzenia do wkładania nosa. Zazwyczaj jednej 30-minutowej sesji wystarczy, aby szczur nauczył się sekwencji zadań: włożenie nosa, naciśnięcie dźwigni, otrzymanie nagrody.W kolejnej nowej sesji umieść zwierzę w komorze, aby rozpocząć trening Q. Po wykonaniu przez zwierzę zdarzenia typu nose poke, odtwórz wyraźny sygnał dźwiękowy. Wysuń dźwignie prawą i lewą.Po każdym zaprezentowaniu sygnału dźwiękowego nagradzaj szczura tylko wtedy, gdy naciśnie on dźwignię wskazaną przez ten sygnał; zwierzę stopniowo nauczy się kojarzyć konkretny sygnał dźwiękowy z jedną dźwignią. Zwierzę powinno być teraz w stanie wykonać zamierzoną pełną sekwencję treningową: dotknięcie nos-poke, sygnał, naciśnięcie dźwigni, nagroda lub brak nagrody.Pozostaw szczura, aby ćwiczył nowo nauczone zadanie, aż do osiągnięcia stałego poziomu wyników. Sesja jest ograniczona do 30 minut. System ten może być wykorzystany do przeprowadzenia zadania dyskryminacji wysokości dźwięku z dwiema alternatywnymi opcjami wyboru, które służy do badania progu dyskryminacji częstotliwości u szczura.Po przeszkoleniu szczurów w szybkim naciskaniu odpowiedniej dźwigni wskazanej sygnałem dźwiękowym, uzyskano krzywą uczenia się słuchowego. Każda kolorowa linia reprezentuje zmienność częstotliwości dyskryminacji u poszczególnych zwierząt. Ciemna linia reprezentuje uśrednioną krzywą uczenia się.Średnio potrzeba było około siedmiu sesji treningowych, aby osiągnąć 75% skuteczności. Kryterium. Zachowanie zwierząt w tym zadaniu można również ilościowo scharakteryzować za pomocą kilku pomiarów, w tym czasu reakcji względem pojawienia się sygnału dźwiękowego, odstępu między próbami oraz dynamiki czasowej wyników. Za pomocą tego systemu można badać również wiele funkcji poznawczych mózgu.Górne podpisy opisują każdą czynność w sekwencji jednej próby. Dolne podpisy wskazują funkcje poznawczo-behawioralne, które można badać w połączeniu z elektrofizjologią. Możliwe jest również badanie neuronalnych podstaw funkcji poznawczo-behawioralnych.Wykres ten przedstawia neuron zarejestrowany w jądrze ssus szczura wykonującego zadanie dyskryminacji wysokości dźwięku z wyborem dwóch alternatyw. Chociaż wykres ten ukazuje neuron zarejestrowany w brzusznej części obszaru segmentowego, podczas przeprowadzania tej procedury ważne jest zwrócenie szczególnej uwagi na różnice między szczurami, ich charakterystykę behawioralną oraz zdolności poznawcze; procedury i parametry szkolenia powinny być dostosowane indywidualnie, aby uzyskać najlepsze wyniki. Mimo że system ten opracowaliśmy głównie do badania systemu słuchowego, może on zostać łatwo zaadaptowany przez innych badaczy do analizy systemu wzrokowego oraz wielu funkcji poznawczych mózgu, takich jak motywacja, uwaga, cierpliwość i nagrody.

a-fully-automated-highly-versatile-system-for-testing-multi-cognitive

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

W pełni zautomatyzowany i bardzo wszechstronny system do testowania funkcji wielokrotnych poznawczych i rejestracji aktywności neuronów u gryzoni

Opisano procedurę optogenetycznej manipulacji aktywnością neuronów piramidowych kory mózgowej przy jednoczesnym monitorowaniu elektroencefalogramu, elektromiogramu oraz stężenia mleczanu w mózgu. Rejestracje eksperymentalne są przeprowadzane u myszy z podłączonymi przewodami podczas spontanicznych cykli snu i czuwania. Sprzęt do optogenetyki został zbudowany w naszym laboratorium; sprzęt pomiarowy jest dostępny w sprzedaży.

Symultaniczna elektroencefalografia, pomiar stężenia mleczanu w czasie rzeczywistym i optogenna manipulacja aktywnością neuronalną w korze mózgowej gryzoni

W pełni zautomatyzowany system do pomiaru fizjologicznie istotnych właściwości mechanizmów pośredniczących w lokalizacji przestrzennej, lokalizacji czasowej, czasie trwania, szacowaniu szybkości i prawdopodobieństwa, ocenie ryzyka, impulsywności oraz dokładności i precyzji pamięci, w celu oceny wpływu manipulacji genetycznych i farmakologicznych na podstawowe mechanizmy poznawcze u myszy.

Zautomatyzowane, ilościowe badania poznawczo-behawioralne myszy: do genetyki, farmakologii, poznania zwierząt i nauczania na studiach licencjackich

Zaproponowano w pełni zautomatyzowany protokół warunkowania działania gryzoni. Protokół opiera się na precyzyjnej kontroli czasowej zdarzeń behawioralnych w celu zbadania zakresu, w jakim ta kontrola wpływa na aktywność neuronalną leżącą u podstaw integracji sensomotorycznej i eksperymentów kontroli poznawczej.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

Opisujemy protokoły szkolenia szczurów do przewlekłych zapisów elektrofizjologicznych w pełni zautomatyzowanych zadaniach poznawczych w labiryncie projekcji podłogowej.

Zautomatyzowane wizualne zadania poznawcze do rejestrowania aktywności neuronalnej za pomocą labiryntu projekcji podłogowej

Wprowadzono bezprzewodowy, dwukierunkowy system do wielokanałowych zapisów neuronowych i stymulacji u swobodnie zachowujących się szczurów. System jest lekki i kompaktowy, dzięki czemu ma minimalny wpływ na repertuar behawioralny zwierzęcia. Co więcej, ten dwukierunkowy system zapewnia wyrafinowane narzędzie do oceny związków przyczynowo-skutkowych między wzorcami aktywacji mózgu a zachowaniem.

Bezprzewodowy, dwukierunkowy interfejs do rejestrowania in vivo i stymulacji aktywności neuronalnej u swobodnie zachowujących się szczurów

To badanie wprowadza metodę jednoczesnego rejestrowania lokalnych potencjałów pola w mózgu, elektrokardiogramów, elektromiogramów i sygnałów oddechowych swobodnie poruszającego się szczura. Technika ta, która obniża koszty eksperymentów i upraszcza analizę danych, przyczyni się do zrozumienia interakcji między mózgiem a narządami obwodowymi.

Jednoczesne zapisy lokalnych potencjałów pola korowego, elektrokardiogram, elektromiogram i rytm oddychania swobodnie poruszającego się szczura

Ten artykuł opisuje protokół oceny funkcji poznawczych dla modeli genetycznych choroby Alzheimera przy użyciu systemu IntelliCage, który jest wysokowydajnym zautomatyzowanym systemem monitorowania zachowań z warunkowaniem instrumentalnym.

Zautomatyzowany, długoterminowy test behawioralny funkcji poznawczych w wielu modelach genetycznych choroby Alzheimera z wykorzystaniem IntelliCage

Przedstawiony tutaj protokół dostarcza informacji na temat jednoczesnej elektroencefalografii (EEG) i oceny behawioralnej w czasie rzeczywistym. Omówiliśmy wszystkie kroki związane z tym protokołem jako atrakcyjnym rozwiązaniem dla badaczy z wielu dziedzin neuronauki, szczególnie w obszarach uczenia się i pamięci.

Jednoczesne monitorowanie bezprzewodowego testu elektrofizjologii i pamięci behawioralnej jako narzędzia do badania neurogenezy hipokampa

Prezentujemy metodę elastycznej chemicznej i multimodalnej stymulacji oraz rejestrowania jednoczesnej aktywności neuronalnej wielu robaków Caenorhabditis elegans. Metoda ta wykorzystuje mikrofluidykę, sprzęt i oprogramowanie typu open source oraz nadzorowaną automatyczną analizę danych, aby umożliwić pomiar zjawisk neuronalnych, takich jak adaptacja, hamowanie czasowe i przesłuchy bodźców.

Zautomatyzowana stymulacja multimodalna i jednoczesna rejestracja neuronów z wielu małych organizmów

Tutaj prezentujemy unikalny, drukowalny w 3D implant dla szczurów, nazwany TD Drive, zdolny do symetrycznych, obustronnych zapisów elektrod drucianych, obecnie w maksymalnie dziesięciu rozproszonych obszarach mózgu jednocześnie.

TD Drive: parametryczny implant o otwartym kodzie źródłowym do wieloobszarowych zapisów elektrofizjologicznych u zachowujących się i śpiących szczurów

Tutaj używamy HD-MEA, aby zagłębić się w dynamikę obliczeniową dużych zespołów neuronalnych, szczególnie w hipokampie, obwodach opuszki węchowej i ludzkich sieciach neuronowych. Uchwycenie aktywności czasoprzestrzennej w połączeniu z narzędziami obliczeniowymi zapewnia wgląd w złożoność zespołu neuronalnego. Metoda ta pomaga lepiej zrozumieć funkcje mózgu, potencjalnie identyfikując biomarkery i metody leczenia zaburzeń neurologicznych.

Rejestrowanie i analizowanie multimodalnej dynamiki zespołów neuronalnych na zintegrowanej z CMOS matrycy mikroelektrod o dużej gęstości

Poznaj w pełni zautomatyzowany system do testowania funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u szczurów. Ta metoda umożliwia badanie wielu funkcji mózgu w zautomatyzowany sposób.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do testowania funkcji wielopoznawczych i rejestrowania aktywności neuronalnej u gryzoni (Wideo) | JoVE Journal

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

Przeglądaj więcej filmów