Inspelningar av neurala Circuit Aktivering i fritt bete Djur
Summary
Icke-invasiv mätning av neural aktivitet mönster i fritt bete djur erhålls genom att kombinera neurofysiologiska inspelningar med hög hastighet Videografi.
Abstract
Förhållandet mellan mönster av neural aktivitet och motsvarande beteendemässiga uttryck är svårt att fastställa i ohämmad djur. Traditionella icke-invasiva metoder kräver åtminstone delvis återhållsamma försökspersoner, och de bara möjliggör identifiering av ett stort antal samtidigt aktiverade nervceller. Å andra sidan kan små ensembler av neuroner eller enskilda nervceller bara mätas med hjälp av encelliga inspelningar från i stort sett minskat förberedelser. Eftersom uttrycket av naturliga beteende är begränsad i återhållen och dissekerade djur, de underliggande neurala mekanismer som styr detta beteende är svåra att identifiera.
Här presenterar jag en icke-invasiv fysiologiska teknik som möjliggör mätning av neurala kretsar aktivering i fritt bete djur. Använda ett par av tråd elektroder inuti en vattenfylld kammare, badet elektroderna rekord neurala och muskulös fältet potentialer som genereras av unga kräftor under naturlig eller experimentellt framkallat fly svar. Den primära fly svar kräftor förmedlas av tre olika typer av svans-flips som rör sig djuren bort från den punkt stimulans. Varje typ av svans-flip styrs av sina egna neurala kretsar, de två snabbaste och mest kraftfulla fly svar kräver aktivering av olika uppsättningar av stora kommandot nervceller. I kombination med beteendeterapi observationer, badet elektroden inspelningarna kan otvetydig identifiering av dessa neuroner och tillhörande neurala kretsar. Således aktivitet neurala kretsar underliggande naturligt förekommande beteende kan mätas i ohämmad djur och i olika beteende sammanhang.
Protocol
Discussion
Icke-invasiv inspelningar av enstaka neuron aktivitet eller neurala kretsen aktivering är svårt att få i ohämmad djur. Den metod som beskrivs här ger en möjlighet att identifiera mönster av neural aktivering underliggande naturligt beteende.
Förr i tiden använde vi med framgång denna teknik för att mäta mönster av aktivitet i neurala fly kretsar av ung kräftor under bildandet av social dominans hierarkier 1, under attacker från naturliga fiender 2, och me…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Badet inspelningsteknik användes först av Fricke (1984) 8 och Beall et al. (1990) 9 för att mäta elektriska fält som genereras under svans-flips. Tekniken har senare ändrats och förbättrats i laboratoriet av Dr Donald Edwards (Georgia State University) av hans tidigare doktorand Dr Fadi A. Issa och hans tidigare postdoktoral associera Dr Jens Herberholz. Ytterligare förbättringar har gjorts och nya forskningsansökningar har testats i laboratorium av Dr Jens Herberholz vid University of Maryland. Jag skulle vilja tacka min kollega Dr David Yager för att jag fick använda hans höghastighets-videosystem och min forskarassistenter David Rotstein och William Liden för hjälp med experimenten.
References
- 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. Escape behavior and escape circuit activation in juvenile crayfish during prey-predator interactions. J. Exp. Biol. 207, 1855-1863 (2004).
- Liden, W. H., Herberholz, J. Behavioral and neural responses of juvenile crayfish to moving shadows.J. Exp. Biol. 211, 1355-1361 (2008).
- Finley, L. A., Macmillan, D. L. An analysis of field potentials during different tailflip behaviours in crayfish. Mar. Freshw. Behav. Physiol. 35, 221-234 (2002).
- Eaton, R. C., Lee, R. K. K., Foreman, M. B. The Mauthner cell and other identified neurons of the brainstem escape network of fish. Prog. Neurobiol. 63, 467-485 (2001).
- Canfield, J. G. Some voluntary C-bends may be Mauthner neuron initiated. J. Comp. Physiol. A. 193, 1055-1064 (2007).
- Wöhl, S., Schuster, S. The predictive start of hunting archer fish: a flexible and precise motor pattern performed with the kinematics of an escape C-start. J. Exp. Biol. 210, 311-324 (2007).
- Fricke, R. A. Development of habituation in the crayfish due to selective weakening of electrical synapses. Brain Res. 322, 139-143 (1984).
- Beall, S. P., Langley, D. J., Edwards, D. H. Inhibition of escape tailflip in crayfish during backward walking and the defense posture. J. Exp. Biol. 152, 577-582 (1990).
