Name: Odwracalne dezaktywacje wywołane chłodzeniem w celu zbadania wkładu kory mózgowej w pamięć przeszkód u chodzącego kota (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Poznaj metodę odwracalnej dezaktywacji chłodzeniem do badania roli kory mózgowej w pamięci przeszkód u chodzącego kota. Technika ta pozwala ocenić wkład kory czołowej w koordynację ruchów.

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

Dziękujemy za wsparcie ze strony Kanadyjskich Instytutów Badań nad Zdrowiem, Kanadyjskiej Rady ds. Badań nad Naukami Przyrodniczymi i Inżynierią (NSERC) oraz Kanadyjskiej Fundacji na rzecz Innowacji. C.W. była wspierana przez stypendium Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarship (NSERC).

Wszystkie procedury zostały przeprowadzone zgodnie z Przewodnikiem Narodowej Rady ds. Badań Naukowych dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych (ósme wydanie; 2011) oraz Przewodnikiem Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami (1993) i zostały zatwierdzone przez Podkomitet ds. Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Zachodniego Ontario przy Uniwersyteckiej Radzie ds. Opieki nad Zwierzętami.
Poniższa procedura może być zastosowana do eksperymentów badających wpływ kory mózgowej na kontrolę lokomotoryczną u chodzącego kota.
1. Aparatura
<ol>
	<li>Skonstruuj aparaturę służącą do oceny pamięci przeszkód. 
	UWAGA: Urządzenie składa się z chodnika o długości 2,43 m i szerokości 29 cm, otoczonego przezroczystymi ścianami akrylowymi o wysokości 18 cm (<klasa silna = "xfig">Rysunek 1). Wąska szczelina w połowie długości aparatu umożliwia podniesienie lub zdjęcie przeszkody o szerokości 25,8 cm x grubości 3 mm z chodnika za pomocą dźwigni zamontowanej pod powierzchnią do chodzenia.</li>
	<li>Aby upewnić się, że uwaga zwierzęcia jest skupiona na jedzeniu, unikaj używania ręki do podnoszenia lub opuszczania przeszkody. Zamiast tego przeszkoda może być podnoszona lub opuszczana za pomocą nogi eksperymentatora, aby przesunąć dźwignię pod chodnikiem, umożliwiając eksperymentatorowi kontynuowanie karmienia zwierzęcia.</li>
	<li>Prawidłowo konserwuj system dźwigni, aby zapewnić bezgłośne podnoszenie lub opuszczanie przeszkody.</li>
	<li>Użyj małej podwyższonej platformy (23 cm długości x 23 cm szerokości x 16 cm wysokości), na której umieszcza się miękkie jedzenie, aby kierować ruchami zwierzęcia.</li>
	<li>Nagrywaj wszystkie próby za pomocą kamery ethernetowej (54 klatki/s) zamontowanej na statywie w odległości 1,85 m od linii środkowej chodnika.</li>
</ol>
2. Procedury szkoleniowe
UWAGA: Dla udanego pozyskiwania danych, okres szkolenia poprzedzający testy behawioralne zapewnia, że każde zwierzę jest odpowiednio zaaklimatyzowane w pomieszczeniu testowym i aparaturze. Powtarzająca się ekspozycja na nowe środowisko pomoże w zmniejszeniu zaskakujących lub innych stresujących zachowań. Aklimatyzacja może się różnić w zależności od zwierzęcia i może wymagać 1-2 miesięcy treningu. Początkowe sesje aklimatyzacyjne mogą trwać do 5 minut, w zależności od skupienia i motywacji zwierzęcia do jedzenia. Kolejne sesje powinny mieć na celu wydłużenie czasu, w którym zwierzę jest zmotywowane do pracy (zwykle około 20-25 minut).
<ol>
	<li>Pozyskaj dojrzałe ( >6 miesięcy) domowe koty krótkowłose od komercyjnego hodowcy laboratoryjnego o dowolnej wadze i płci. 
	UWAGA: Motywacja do pracy na rzecz żywności i skłonność do współpracy stanowią kryteria wyboru przy podejmowaniu decyzji, które zwierzęta powinny zostać włączone do badania.</li>
	<li>Przyzwyczaj każde zwierzę do noszenia uprzęży, do której przymocowana jest smycz o długości 1 m. Przymocuj smycz do półki nad chodnikiem nad środkiem chodnika. 
	UWAGA: Dzięki temu zwierzę może chodzić po środkowej części aparatu bez żadnego napięcia, zachęcając w ten sposób zwierzę do pozostania w tej części aparatu. Ustalenie takich granic jest pomocne w pracy z poruszającym się obiektem testowym.</li>
	<li>Umieść zwierzę na chodniku, pozwalając mu jeść z platformy, na której umieszcza się miękkie jedzenie. 
	UWAGA: Jednym z celów tego wstępnego szkolenia jest upewnienie się, że zwierzę łatwo podąża za platformą pokarmową, gdy jest przesuwane do przodu, i może wygodnie chodzić z uprzężą i smyczą. Stosowanie miękkiego pokarmu jako pozytywnego wzmocnienia zachęca zwierzę do pozostania skoncentrowanym podczas każdej sesji treningowej lub testowej i sprzyja komfortowemu środowisku pracy.</li>
	<li>Upewnij się, że zwierzę czuje się komfortowo w obsłudze, w tym w sytuacjach, gdy zwierzę musi zostać przeniesione do obszaru początkowego chodnika.</li>
</ol>
3. Protokół treningu i testowania zachowań
UWAGA: Pamięć przeszkód jest oceniana w dwóch paradygmatach: wizualnie zależnym zadaniu pamięci przeszkód i zadaniu pamięci przeszkód zależnym od dotyku. Oba paradygmaty powinny być stosowane podczas wstępnego szkolenia i późniejszych testów.
<ol>
	<li>Wizualna pamięć przeszkód
	<ol>
		<li>Aby ocenić pamięć wizualnej przeszkody, podnieś przeszkodę na chodnik (<silna klasa="xfig">Rysunek 2A). Umieść platformę po drugiej stronie przeszkody. Umieść zwierzę w początkowej części chodnika.</li>
		<li>Pozwól zwierzęciu zbliżyć się do jedzenia, przechodząc przez przeszkodę tylko przednimi łapami, aby jeść z platformy.</li>
		<li>Gdy zwierzę kontynuuje jedzenie, opuść przeszkodę tak, aby zrównała się z chodnikiem, aby zapobiec dalszym bodźcom wizualnym lub dotykowym.</li>
		<li>Po upływie zmiennego okresu opóźnienia należy ponownie przesunąć pokarm do przodu, aby zachęcić zwierzę do wznowienia chodzenia; opóźnienie to może być mniejsze niż 1 s do ponad 2 minut.</li>
		<li>Co ważne, wykonuj próby, w których przeszkoda jest nieobecna, aby zapobiec przyzwyczajeniu się do przeszkody i rozwojowi wyuczonej reakcji unikania. W takich próbach wizualnych bez przeszkód należy upewnić się, że przeszkoda nie została podniesiona na chodnik przed umieszczeniem zwierzęcia w obszarze początkowym chodnika.</li>
		<li>Obserwuj stąpanie tylnych nóg w próbach obecności przeszkód i bez przeszkód, aby zweryfikować typowe zachowania lokomotoryczne i nienaruszoną pamięć wzrokową przeszkód przed schłodzeniem. Upewnij się, że zwierzę jest w stanie pokonać przeszkodę bez kontaktu i że stąpanie na wszystkich czterech nogach jest znacznie podwyższone w próbach z udziałem przeszkód. 
		UWAGA: Oglądanie filmów z prób szkoleniowych może pomóc w tej weryfikacji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dotykowa pamięć przeszkód
	<ol>
		<li>Aby ocenić pamięć przeszkód dotykowych, upewnij się, że przeszkoda nie została podniesiona na chodnik przed umieszczeniem zwierzęcia w obszarze początkowym chodnika (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 2B).</li>
		<li>Pozwól zwierzęciu iść w kierunku platformy żywieniowej umieszczonej po drugiej stronie szczeliny na przeszkody.</li>
		<li>Gdy zwierzę je, podnieś przeszkodę na chodnik pod miską z jedzeniem, zapobiegając jakiemukolwiek wizualnemu wprowadzeniu przeszkody.</li>
		<li>Gdy pokarm jest przesuwany do przodu, należy pamiętać, że zwierzę powinno zetknąć się z przeszkodą przednimi łapami przed przejściem przez nią.</li>
		<li>Pozwól zwierzęciu kontynuować jedzenie, siedząc okrakiem na przeszkodzie między przednimi i tylnymi nogami. W tym czasie opuść przeszkodę tak, aby zrównała się z chodnikiem, aby zapobiec dalszym odbiorom wizualnym lub dotykowym.</li>
		<li>Po zmiennym okresie opóźnienia ponownie przesuń karmę do przodu, aby zachęcić zwierzę do wznowienia chodzenia.</li>
		<li>Co ważne, wykonuj próby, w których przeszkoda jest nieobecna i nie dochodzi do kontaktu z przednią nogą, aby zapobiec przyzwyczajeniu się do przeszkody i rozwojowi wyuczonej reakcji unikania.
		<ol>
			<li>W tych próbach z brakiem przeszkód dotykowych należy podejść do zwierzęcia i jeść z platformy pokarmowej, jak opisano w kroku 3.2.1. Należy jednak podnieść i opuścić przeszkodę (krok 3.2.2) przed przesunięciem żywności do przodu w kroku 3.2.3. Należy zapewnić, aby podobny okres opóźnienia, w którym zwierzę może kontynuować spożywanie posiłków (etap 3.2.4), poprzedza ostateczną kontynuację lokomocji (etap 3.2.5).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Obserwuj stąpanie tylnej nogi w próbach obecności i braku przeszkody, aby zweryfikować normalne zachowania lokomotoryczne i nienaruszoną pamięć wzrokową przeszkód przed schłodzeniem.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Analizy wideo
UWAGA: Aby ocenić pamięć przeszkód, analizy podczas początkowego treningu i późniejszych testów po implantacji pętli chłodzącej obejmują ilościowe określenie wysokości szczytowego kroku, odstępu od kroku i poziomej odległości między palcem a przeszkodą na szczycie każdego kroku zarówno dla paradygmatu wzrokowego, jak i dotykowego (<silna klasa="xfig">Rysunek 2C).
<ol>
	<li>Analizuj filmy za pomocą niestandardowych skryptów.</li>
	<li>W każdej próbie śledź każdą stopę, zaznaczając pozycję palca najbliżej kamery podczas każdego kroku.</li>
	<li>Zmierz wysokość kroku szczytowego jako prostopadłą odległość między palcem a powierzchnią chodnika w najwyższym punkcie na każdej trajektorii kroku (<silna klasa="xfig">Rysunek 2C).</li>
	<li>W próbach z udziałem przeszkód należy zmierzyć prześwit stopnia jako wysokość stopnia bezpośrednio nad szczeliną przeszkody pomniejszoną o wysokość przeszkody.</li>
	<li>Dodatkowo zmierz odległość poziomą między palcem u nogi a przeszkodą na szczycie każdego kroku w próbach z przeszkodami.</li>
	<li>Potwierdź, że możliwości pamięci przeszkód są nienaruszone przed implantacją pętli chłodzącej, sprawdzając, czy szczytowa wysokość kroku jest podwyższona w próbach z udziałem przeszkód w porównaniu z krokami w próbach bez przeszkód.</li>
</ol>
5. Implantacja pętli chłodzącej (Cryoloop)
<ol>
	<li>Implantuj kriopętle obustronnie nad obszarami 5 i 7 zgodnie z wcześniej opisanymi procedurami chirurgicznymi8 (Rysunek 3).</li>
	<li>Krótko mówiąc, dla każdej półkuli wykonaj kraniotomię i durotomię od współrzędnych Horsleya-Clarke'a20 A15 do A25, aby odsłonić połączenie ansatu i bruzd bocznych.</li>
	<li>Umieścić poszczególne pętle chłodzące ukształtowane z rurki podskórnej ze stali nierdzewnej o rozmiarze 23 w taki sposób, aby pętla miała bezpośredni kontakt z powierzchnią korową obszaru ciemieniowego 5 lub 7.</li>
	<li>Przymocuj podstawę każdego krioloopa do czaszki za pomocą akrylu dentystycznego zakotwiczonego w ze stali nierdzewnej.</li>
	<li>Zamknij kraniotomię dodatkowym akrylem dentystycznym; podciągnij brzegi skóry aż do akrylowych krawędzi i zszyj razem.</li>
</ol>
6. Protokół chłodzenia kory mózgowej
<ol>
	<li>Konfiguracja eksperymentalna 
	UWAGA: Przed wprowadzeniem zwierzęcia do pomieszczenia testowego przygotowuje się i testuje obieg chłodzący. Obieg chłodzenia składa się ze zbiornika metanolu z rurką dolotową (średnica zewnętrzna 3,2 mm, średnica wewnętrzna 1,6 mm), pompy tłokowej tłokowej i łaźni suchego lodu połączonych rurką z politetrafluoroetylenu (średnica zewnętrzna 1,6 mm, średnica wewnętrzna 0,5 mm; <silna klasa="xfig">Rysunek 4). Dodatkowo wymagany jest termometr cyfrowy.
	<ol>
		<li>Dodaj 500 ml suchego lodu do 200 ml metanolu w łaźni lodowej. Zamontuj końcówki przewodów ściśle nad wlotem i wylotem atrapy kriopętli, aby zakończyć obwód chłodzenia.</li>
		<li>Podłącz wtyczkę termopary do termometru cyfrowego w celu ciągłego monitorowania temperatury za pomocą składającego się z dwóch męskich złączy termopary i przewodu termopary. Upewnij się, że długość tego jest wystarczająca, aby dotrzeć do głowy zwierzęcia, gdy jeden koniec jest podłączony do termometru.</li>
		<li>Włącz pompę tłokową za pomocą przełącznika. 
		UWAGA: Metanol powinien być pobierany ze zbiornika, przepuszczany przez pompę do łaźni suchego lodu, gdzie metanol przepływający w rurkach zostanie schłodzony do -75 °C. Schłodzony metanol opuści następnie łaźnię lodową i przepłynie przez dołączoną kriopętlę, zanim wróci do zbiornika metanolu.</li>
		<li>Upewnij się, że ustawienie pompy, długość rurki w łaźni lodowej oraz długość rurki od łaźni lodowej do atrap pętli są optymalne, tak aby temperatura atrapy kriopętli mogła osiągnąć stan ustalony około -5.0 °C. 
		UWAGA: Takie temperatury osiągnięte podczas tej początkowej konfiguracji są często wystarczające do osiągnięcia temperatur testowych 3,0 ± 1,0 °C, gdy ten sam system jest używany do chłodzenia wszczepionej kriopętli. Trudności w osiągnięciu wystarczającego chłodzenia można rozwiązać, dostosowując prędkość pompy, zwiększając długość przewodów zanurzonych w łaźni lodowej i/lub minimalizując długość przewodów od łaźni lodowej do kriopętli.</li>
		<li>W razie potrzeby wydłuż odcinek rurki, przewlekając koniec rurki przez złączkę na końcu rurki i przykręć koniec rurki za pomocą narzędzia do wywijania kołnierzy. Przymocuj rurkę o żądanej długości z podobnie kołnierzowym końcem za pomocą łącznika.</li>
		<li>Sprawdź, czy wszystkie połączenia są dobrze dopasowane i czy nie ma wycieków. Gdy jesteś zadowolony z początkowej konfiguracji, wyłącz pompę i wyjmij atrapę kriopętli; Obwód jest teraz przygotowany dla zwierzęcia doświadczalnego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Testy behawioralne
	<ol>
		<li>Umieścić zwierzę na aparaturze badawczej. Nasuń uprząż przez głowę i przymocuj pasek ciasno wokół zwierzęcia. Przymocuj smycz.</li>
		<li>Zdejmij nasadkę ochronną wszczepionego kriopętli, aby odsłonić rurki wlotowe i wylotowe. Dopasuj końcówki przewodów ściśle do rur wlotowych i wylotowych kriopętli. Podłącz wtyczkę termopary do termometru cyfrowego.</li>
		<li>Rozpocznij sesję testową od wizualnej (krok 3.1) lub dotykowej (krok 3.2) próby pamięci przeszkód. Następnie wykonaj dodatkowe próby wszystkich czterech typów (przeszkoda wizualna - obecna, przeszkoda wzrokowa - nieobecna, przeszkoda dotykowa - nieobecna) w losowy sposób. 
		UWAGA: Typowa sesja testowa składa się z "ciepłego" bloku prób, w którym obserwuje się sterowane pamięcią unikanie przeszkód przy braku chłodzenia w celu ustalenia podstawowych miar.</li>
		<li>Włącz pompę tłokową i poczekaj, aż kriopętla osiągnie temperaturę 3,0 ± 1,0 °C (1-2 min). Następnie uruchom "chłodny" blok prób po włączeniu pompy tłokowej. Podczas tego bloku prób, jeśli to konieczne, oceń wkład chłodzonego obszaru w sterowanie pamięciowe. Upewnij się, że temperatura kriopętli jest utrzymywana na poziomie 3,0 ± 1,0 °C w całym bloku. 
		UWAGA: Wszystkie cztery typy prób powinny być losowo przeplatane w całym bloku.</li>
		<li>Uruchom ostatni blok prób "rozgrzewania" po wyłączeniu pompy tłokowej i powrocie kriopętli do pierwotnej temperatury. 
		UWAGA: Zachowanie krokowe linii bazowej jest przywracane podczas tego bloku. Ponownie, wszystkie cztery typy prób powinny być losowo przeplatane w całym bloku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Sprzątanie
	<ol>
		<li>Po zakończeniu testów behawioralnych wyjmij rurki z rurek wlotowych i wylotowych. Należy zwrócić uwagę na resztki metanolu, które mogą kapać z końcówek przewodów i mogą podrażniać zwierzę.</li>
		<li>Upewnij się, że nasadka ochronna została wymieniona. Zdejmij smycz i uprząż przed powrotem zwierzęcia do kolonii. Przytnij końce przewodów (3-4 mm) za pomocą obcinaka do rurek, aby zapobiec nieszczelnym połączeniom w następnym dniu testu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
7. Sprawdzanie stopnia chłodzenia
<ol>
	<li>Na koniec testów behawioralnych upewnij się, że zakres dezaktywacji jest ograniczony do obszaru kory mózgowej bezpośrednio pod każdym kriopętlą, korzystając z wcześniej opisanych technik8. 
	UWAGA: Można to sprawdzić za pomocą mapowania termokliny12 lub kamery termowizyjnej13,14,19.</li>
</ol>

<ol><li>Drew, T., Marigold, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Taking+the+next+step%3A+cortical+contributions+to+the+control+of+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Taking the next step: cortical contributions to the control of locomotion.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 33, 25-33 (2015).</li>
<li>Takakusaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurophysiology+of+gait%3A+From+the+spinal+cord+to+the+frontal+lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Mov.+Disord%22%5BJournal%5D)">Neurophysiology of gait: From the spinal cord to the frontal lobe.</a> Mov. Disord. 28, 1483-1491 (2013).</li>
<li>Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+cortical+activity+during+voluntary+gait+modifications+in+the+cat.+I.+cells+related+to+the+forelimbs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. cells related to the forelimbs.</a> J. Neurophysiol. 70, 179-199 (1993).</li>
<li>Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+motor+cortex+in+the+control+of+accuracy+of+locomotor+movements+in+the+cat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The role of the motor cortex in the control of accuracy of locomotor movements in the cat.</a> J. Physiol. 461, 1-25 (1993).</li>
<li>McVea, D. A., Taylor, A. J., Pearson, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-lasting+working+memories+of+obstacles+established+by+foreleg+stepping+in+walking+cats+require+area+5+of+the+posterior+parietal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Long-lasting working memories of obstacles established by foreleg stepping in walking cats require area 5 of the posterior parietal cortex.</a> J. Neurosci. 29, 9396-9404 (2009).</li>
<li>Lajoie, K., Andujar, J. -E., Pearson, K. G., Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurons+in+area+5+of+the+posterior+parietal+cortex+in+the+cat+contribute+to+interlimb+coordination+during+visually+guided+locomotion%3A+a+role+in+working+memory%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Neurons in area 5 of the posterior parietal cortex in the cat contribute to interlimb coordination during visually guided locomotion: a role in working memory.</a> J. Neurophysiol. 103, 2234-2254 (2010).</li>
<li>Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+motor+and+visual+information+in+the+parietal+area+5+during+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Integration of motor and visual information in the parietal area 5 during locomotion.</a> J. Neurophysiol. 90, 961-971 (2003).</li>
<li>Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cryoloop%3A+An+adaptable+reversible+cooling+deactivation+method+for+behavioral+or+electrophysiological+assessment+of+neural+function%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The cryoloop: An adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function.</a> J. Neurosci. Methods. 86, 179-194 (1999).</li>
<li>Lomber, S. G., Cornwell, P., Sun, J., Macneil, M. A., Payne, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+inactivation+of+visual+processing+operations+in+middle+suprasylvian+cortex+of+the+behaving+cat%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Reversible inactivation of visual processing operations in middle suprasylvian cortex of the behaving cat.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91, 2999-3003 (1994).</li>
<li>Lomber, S. G., Payne, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contributions+of+cat+posterior+parietal+cortex+to+visuospatial+discrimination%5BTitle%5D)+AND+%22Vis.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Contributions of cat posterior parietal cortex to visuospatial discrimination.</a> Vis. Neurosci. 17, 701-709 (2000).</li>
<li>Lomber, S. G., Malhotra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+dissociation+of+%27what%27+and+%27where%27+processing+in+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Double dissociation of 'what' and 'where' processing in auditory cortex.</a> Nat. Neurosci. 11, 609-616 (2008).</li>
<li>Lomber, S. G., Meredith, M. A., Kral, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-modal+plasticity+in+specific+auditory+cortices+underlies+visual+compensations+in+the+deaf%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf.</a> Nat. Neurosci. 13, 1421-1427 (2010).</li>
<li>Kok, M. A., Stolzberg, D., Brown, T. A., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociable+influences+of+primary+auditory+cortex+and+the+posterior+auditory+field+on+neuronal+responses+in+the+dorsal+zone+of+auditory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Dissociable influences of primary auditory cortex and the posterior auditory field on neuronal responses in the dorsal zone of auditory cortex.</a> J. Neurophysiol. 113, 475-486 (2015).</li>
<li>Carrasco, A., Kok, M. A., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+core+auditory+cortex+deactivation+on+neuronal+response+to+simple+and+complex+acoustic+signals+in+the+contralateral+anterior+auditory+field%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Effects of core auditory cortex deactivation on neuronal response to simple and complex acoustic signals in the contralateral anterior auditory field.</a> Cereb. Cortex. 25, 84-96 (2015).</li>
<li>Coomber, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+inactivation+by+cooling+in+small+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Syst.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cortical inactivation by cooling in small animals.</a> Front. Syst. Neurosci. 5, 53(2011).</li>
<li>Malmierca, M. S., Anderson, L. A., Antunes, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cortical+modulation+of+stimulus-specific+adaptation+in+the+auditory+midbrain+and+thalamus%3A+a+potential+neuronal+correlate+for+predictive+coding%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Syst.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The cortical modulation of stimulus-specific adaptation in the auditory midbrain and thalamus: a potential neuronal correlate for predictive coding.</a> Front. Syst. Neurosci. 9, 19(2015).</li>
<li>Antunes, F. M., Malmierca, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+auditory+cortex+deactivation+on+stimulus-specific+adaptation+in+the+medial+geniculate+body%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Effect of auditory cortex deactivation on stimulus-specific adaptation in the medial geniculate body.</a> J. Neurosci. 31, 17306-17316 (2011).</li>
<li>Peel, T. R., Johnston, K., Lomber, S. G., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bilateral+saccadic+deficits+following+large+and+reversible+inactivation+of+unilateral+frontal+eye+field%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Bilateral saccadic deficits following large and reversible inactivation of unilateral frontal eye field.</a> J. Neurophysiol. 111, 415-433 (2014).</li>
<li>Wong, C., Wong, G., Pearson, K. G., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory-guided+stumbling+correction+in+the+hindlimb+of+quadrupeds+relies+on+parietal+area+5%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Memory-guided stumbling correction in the hindlimb of quadrupeds relies on parietal area 5.</a> Cereb. Cortex. , (2016).</li>
<li>Horsley, V., Clarke, R. H. <a target="_blank" href="https://academic.oup.com/brain/article/130/6/1449/297146/The-structure-and-functions-of-the-cerebellum">The structure and function of the cerebellum examined by a new method.</a> Brain Behav Evol. 31, 45-124 (1908).</li>
<li>Lomber, S. G., Malhotra, S., Hall, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+specialization+in+non-primary+auditory+cortex+of+the+cat%3A+areal+and+laminar+contributions+to+sound+localization%5BTitle%5D)+AND+%22Hear.+Res%22%5BJournal%5D)">Functional specialization in non-primary auditory cortex of the cat: areal and laminar contributions to sound localization.</a> Hear. Res. 229, 31-45 (2007).</li>
<li>Johnston, K., Koval, M. J., Lomber, S. G., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macaque+dorsolateral+prefrontal+cortex+does+not+suppress+saccade-related+activity+in+the+superior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Macaque dorsolateral prefrontal cortex does not suppress saccade-related activity in the superior colliculus.</a> Cereb. Cortex. 24, 1373-1388 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Opisany paradygmat wykorzystuje wywołane chłodzeniem dezaktywacje dyskretnych obszarów kory mózgowej za pomocą kriopętli w celu zbadania poruszania się po przeszkodach sterowanych przez pamięć u kota. Paradygmaty wizualnej i dotykowej pamięci przeszkód są dość proste do wykonania dla zwierząt, ponieważ wykorzystują naturalistyczne zachowania lokomotoryczne, które występują przy minimalnym wysiłku, gdy zwierzę jest zmotywowane do podążania za poruszającym się źródłem pożywienia. W związku z tym większość okresu szkolenia ...

Na naturalistycznym, nierównym terenie, informacje sensoryczne o przeszkodzie, które można uzyskać za pomocą wzroku lub dotyku, mogą szybko modyfikować lokomocję w celu jej ominięcia. Ta staranna koordynacja ruchów krokowych obejmuje wiele obszarów korowych1,2. Na przykład obszary kory ruchowej 3,4 i kora ciemieniowa 5,6,7 były zaangażowane w złożone zadania lokomotoryczne, takie jak unikanie przeszkód. U zwierząt czworonożnych modulacje krokowe wymagane do omijania przeszkód muszą obejmować zarówno kończyny przednie, jak i tylne. Jeśli lokomocja do przodu jest opóźniona między przednią a tylną nogą nad prześwitem (co może powstać, gdy zwierzę ostrożnie stąpa po złożonym, naturalistycznym środowisku, podkradając się do ofiary), informacje o przeszkodzie zachowane w pamięci są wykorzystywane do kierowania tylną nogą przechodzącą przez przeszkodę po wznowieniu chodzenia.
Eksperymentalne techniki mające na celu dezaktywację dyskretnych obszarów korowych mogą być wykorzystane do badania wkładu kory mózgowej w poruszanie się po przeszkodach sterowane pamięcią. Dezaktywacja kory mózgowej wywołana chłodzeniem zapewnia odwracalną, niezawodną i odtwarzalną metodę oceny wpływu kory mózgowej na jawne zachowanie8. Kriopętle wykonane z rurek ze stali nierdzewnej mają kształt specyficzny dla obszaru zainteresowania kory mózgowej, zapewniając wysoce selektywną i dyskretną dezaktywację loci. Po wszczepieniu, schłodzony metanol pompowany przez światło kriopętli schładza obszar kory bezpośrednio pod pętlą do <20 °C. Poniżej tej temperatury krytycznej transmisja synaptyczna jest hamowana w obszarze kory bezpośrednio pod pętlą. Taką dezaktywację można odwrócić po prostu poprzez zatrzymanie przepływu metanolu. Metoda ta została wykorzystana do zbadania wpływu kory mózgowej na przetwarzanie sensoryczne i zachowania9,10,11,12,13,14,15,16,17, a także kontrola motoryczna oka sakkadowego movements18 oraz lokomocja przeszkód sterowana przez pamięć19.
Celem tego protokołu jest wykorzystanie odwracalnych dezaktywacji wywołanych chłodzeniem do oceny zaangażowania obszarów kory ciemieniowej w koordynację lokomotoryczną u kota. W szczególności badano poruszanie się po przeszkodach sterowane pamięcią z aktywną korą ciemieniową lub bez niej. Metody te zostały wykorzystane do skutecznego zademonstrowania roli obszaru ciemieniowego 5 w unikaniu przeszkód pod wpływem pamięci w chodzącym cat19.

<table><tbody><tr><td>Kamera</td><td>IDS Imaging Development Systems GmbH</td><td>Model: UI-5240CP-C-HQ</td><td></td></tr><tr><td>Rurka dolotowa</td><td>Restek</td><td>25306</td><td>Niekołnierzowy koniec jest zanurzony w zbiorniku metanolu, podczas gdy kołnierz jest podłączony do pompy</td></tr><tr><td>Pump</td><td>Fluid Metering, Inc.</td><td>Model: QG 150</td><td></td></tr><tr><td>Nalgene Dewar Kolba próżniowa</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F9401</td><td></td></tr><tr><td>Rurki teflonowe</td><td>Ezkem</td><td>A051754</td><td></td></tr><tr><td>Termometr z mikrosondą</td><td>Physitemp</td><td>Model: BAT-12</td><td></td></tr><tr><td>Kołnierzowe końcówki rur</td><td>Valco Instruments Co. Inc.</td><td>CF-1BK</td><td>Dostępne różne kolory do kodowania kolorami. Pakiety zawierają taką samą liczbę podkładek jak złączki</td></tr><tr><td>Podkładki</td><td>Valco Instruments Co., Inc.</td><td>CF-W1</td><td>Dodatkowe podkładki</td></tr><tr><td>Zestaw do wywijania kołnierzy</td><td>Pro Liquid GmbH</td><td>201553</td><td></td></tr><tr><td>Łącznik rurki</td><td>Restek</td><td>25323</td><td></td></tr><tr><td>Obcinak do rurek</td><td>Restek</td><td>25069</td><td></td></tr><tr><td>Męskie złącze termopary</td><td>Omega</td><td>SMPW-T-M</td><td>Służy do wykonania połączenia kablowego z termometrem</td></tr><tr><td>Przewód termopary</td><td>Omega</td><td>PP-T-24S</td><td>Służy do produkcji połączenie kablowe z termometrem</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>n/a</td><td></td></tr></tbody></table>

odwracalne dezaktywacje wywołane chłodzeniem w celu zbadania wkładu kory mózgowej w pamięć przeszkód u chodzącego kota

Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat

Na złożonym, naturalistycznym terenie, informacje sensoryczne o przeszkodzie środowiskowej mogą być wykorzystane do szybkiego dostosowania ruchów lokomotorycznych w celu uniknięcia jej. Na przykład u kota informacje wizualne o zbliżającej się przeszkodzie mogą modulować kroki w celu uniknięcia. Adaptacja lokomotoryczna może również zachodzić niezależnie od wzroku, ponieważ nagłe bodźce dotykowe do nogi przez spodziewaną przeszkodę mogą modyfikować kroki wszystkich czterech nóg w celu uniknięcia. Tak złożona koordynacja ruchowa obejmuje struktury nadrdzeniowe, takie jak kora ciemieniowa. Protokół ten opisuje zastosowanie odwracalnej, indukowanej chłodzeniem dezaktywacji kory mózgowej do oceny wkładu kory ciemieniowej w poruszanie się po przeszkodach sterowanych pamięcią u kota. Małe pętle chłodzące, znane jako kriopętle, są specjalnie ukształtowane, aby dezaktywować dyskretne obszary zainteresowania w celu oceny ich wkładu w jawne zachowanie. Takie metody zostały wykorzystane do wyjaśnienia roli obszaru ciemieniowego 5 w sterowanym pamięciowo unikaniu przeszkód u kota.

Niniejszy protokół został z powodzeniem zastosowany do zbadania wpływu kory ciemieniowej na pamięć przeszkód u chodzącego kota19. W tym badaniu pętle kriogeniczne wszczepiono obustronnie nad obszarami 5 i 7 kory ciemieniowej u trzech dorosłych (wiek &gt;6 miesięcy) kotek (Rycina 5A). Zwierzęta oceniano w paradygmacie taktylnej pamięci przeszkód w warunkach braku chłodzenia (warunek kontrolny, ciepły) lub podczas obustronnej deaktywacji...

Złożona lokomocja w naturalnym środowisku, wymagająca starannej koordynacji kończyn, obejmuje obszary kory ciemieniowej. Poniższy protokół opisuje zastosowanie odwracalnej dezaktywacji wywołanej chłodzeniem w celu zademonstrowania roli obszaru ciemieniowego 5 w sterowanym pamięciowo unikaniu przeszkód u chodzącego kota.

Odwracalne dezaktywacje wywołane chłodzeniem w celu zbadania wkładu kory mózgowej w pamięć przeszkód u chodzącego kota

On complex, naturalistic terrain, sensory information about an environmental obstacle can be used to rapidly adjust locomotor movements for avoidance. For ...

Ogólnym celem zastosowania dezaktywacji indukowanej chłodzeniem w niniejszym badaniu jest ocena udziału kory mózgowej w pamięci o przeszkodach u idącego kota. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie kontroli lokomocji, takie jak to, czy kora ciemieniowa bierze udział w unikaniu przeszkód sterowanym przez pamięć. Główną zaletą tej techniki jest możliwość odwrócenia procesu dezaktywacji.Pozwala to każdemu zwierzęciu pełnić rolę własnej kontroli. Aby rozpocząć, należy zmontować przedstawione tutaj urządzenie zgodnie z opisem w towarzyszącym protokole tekstowym. Następnie, w celu aklimatyzacji zwierzęcia do układu, należy umieścić je na urządzeniu testowym w założonej uprzęży testowej.Taki sposób prowadzenia smyczy pozwala zwierzęciu na poruszanie się wzdłuż środkowej części aparatury bez żadnego napięcia, co zachęca je do pozostania w tej części urządzenia. Wyznaczenie takich granic jest pomocne podczas pracy z poruszającym się obiektem badawczym. Umieść miękką karmę na platformie z pokarmem, a następnie umieść zwierzę na ścieżce, umożliwiając mu jedzenie z platformy.Upewnij się, że zwierzę jest przyzwyczajone do manipulacji, w tym do sytuacji, w których mus

reversible-cooling-induced-deactivations-to-study-cortical

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Niniejszy artykuł przedstawia protokół testów w labiryncie T z wykorzystaniem zmodyfikowanego zautomatyzowanego aparatu do oceny funkcji uczenia się i pamięci u myszy.

Zadania wymuszonej alternacji w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej u myszy

Tutaj tworzymy szklaną pipetę o podwójnej funkcji: hamowaniu głębokich struktur mózgu za pomocą mikroiniekcji leków i monitorowaniu ich efektów w czasie rzeczywistym poprzez jednoczesne zapisy elektrofizjologiczne.

Jednoczesny zapis elektrofizjologiczny i mikroiniekcja środków hamujących do mózgu gryzonia

Zdolność do oceny funkcji wykonawczych, takich jak elastyczność behawioralna u szczurów, jest przydatna do badania neurobiologii funkcji poznawczych zarówno u nienaruszonych zwierząt, jak i w modelach chorób. W tym miejscu opisujemy zautomatyzowane zadania do oceny zmiany strategii i odwróconego uczenia się, które są szczególnie wrażliwe na zakłócenia w sieciach kory przedczołowej.

Procedury instrumentalne do oceny elastyczności behawioralnej u szczurów

Celem tego protokołu jest zbadanie poznania przestrzennego u gryzoni. Wodny labirynt z podwójnym H to nowatorski test, który jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia różnych elementów uczenia się, konsolidacji i pamięci, a także wzajemnego oddziaływania systemów pamięci.

Labirynt Double-H: solidny test behawioralny do uczenia się i pamięci u gryzoni

Tutaj prezentujemy protokół testu poznawczego specyficznego dla myszy, który nie wymaga pływania. Ten test może być wykorzystany do skutecznego odróżnienia kontrolowanych myszy z urazowym uszkodzeniem mózgu wywołanym uderzeniem kory mózgowej od pozorowanych kontroli.

Ocena upośledzenia pamięci przestrzennej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu przy użyciu promienistego labiryntu z bieżnika wodnego

Ten protokół opisuje użycie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny funkcjonalnego uczenia się/pamięci w niedokrwieniu mózgu wywołanym zatrzymaniem krążenia.

Wykorzystanie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny wyników pamięci funkcjonalnej po zatrzymaniu krążenia

Ten artykuł przedstawia eksperymentalne procedury oceny zaburzeń pamięci u myszy z padaczką wywołaną pilokarpiną. Protokół ten może być wykorzystany do badania patofizjologicznych mechanizmów spadku funkcji poznawczych związanego z padaczką, który jest jedną z najczęstszych chorób współistniejących w padaczce.

Ocena funkcji pamięci u myszy z padaczką indukowaną pilokarpiną

W tym miejscu przedstawiamy protokół testu aktywnego unikania miejsc, zależnego od hipokampa paradygmatu uczenia się przestrzennego przeznaczonego dla gryzoni. Zmiana kluczowych parametrów pozwala na ponowne badanie zwierząt przed i po zabiegach lub w czasie.

Test aktywnego unikania miejsc (APA), skuteczne, wszechstronne i powtarzalne zadanie uczenia się przestrzennego dla myszy

Większość eksperymentów behawioralnych dla gryzoni została pierwotnie opracowana dla szczurów. Ze względu na różnice behawioralne między szczurami a myszami, czasami wymagane są modyfikacje dla myszy. Przedstawiamy metodę badania przestrzennej pamięci roboczej u myszy, minimalizującą stres podczas zadania pamięci roboczej.

Zadanie związane z przestrzenną pamięcią roboczą dla myszy w półautomatycznym 8-ramiennym labiryncie promieniowym, zmniejszające skojarzenia pamięci lękliwej w labiryncie

Celem niniejszej pracy było ustalenie reprodukowalnej metody wykonywania kraniektomii z późniejszym trwałym, selektywnym zamknięciem tętnicy mózgowej środkowej u szczurów dla zastosowania w badaniach eksperymentalnych nad deficytami ruchowymi i przestrzenną pamięcią.

Selektywne i trwałe zatorowanie środkowej tętnicy mózgowej u szczurów: eksperymentalne podejście do badania niedoborów motorycznych i przestrzennej pamięci

Poznaj metodę odwracalnej dezaktywacji chłodzeniem do badania roli kory mózgowej w pamięci przeszkód u chodzącego kota. Technika ta pozwala ocenić wkład kory czołowej w koordynację ruchów.

Odwracalne dezaktywacje wywołane chłodzeniem w celu zbadania wkładu kory mózgowej w pamięć przeszkód u chodzącego kota

Przeglądaj więcej filmów