Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Un modèle d'apprentissage latéralisé odeur chez les rats nouveau-nés pour dissection Formation Neural Circuits Soutenir la mémoire

Published: August 18, 2014 doi: 10.3791/51808
* These authors contributed equally

Introduction

L'olfaction est la modalité sensorielle primaire chez les rongeurs, sans laquelle ils ne seraient pas en mesure de naviguer avec succès ou survivre dans leur environnement. Il est particulièrement important pour les chiots nouveau-nés, qui ne peuvent ni voir, ni entendre au cours de la première semaine après l'accouchement, à utiliser olfaction afin de localiser leur mère pour nourrir 1. En conséquence, les ratons nouveau-nés peuvent être conditionnés à préférer les odeurs avec des manipulations expérimentales simples. Une variété de stimuli ont été utilisés comme le stimulus inconditionnel (UCS) pour induire des réponses conditionnées à de nouvelles odeurs (de relance conditionné, CS) du nouveau-né, y compris l'environnement de nidification 2,3, le lait de lait 4-6, caressant ou stimulation tactile 7 12, pincement de la queue 13, la salive maternelle 13, choc de pied doux 14-18, et la stimulation cérébrale intracrânienne 19. La présente étude utilise un modèle de préférence au début odeur bien établi, dans lequel une odeur, dans ce cas, la menthe poivrée, is combinée à une stimulation tactile, afin de produire une préférence pour la menthe poivrée 24 h plus tard 10,11,20. Ces odeurs souvenirs dépendent circuit olfactif intact, incluant notamment la le bulbe olfactif (OB) 21-23 et le cortex piriforme antérieur (APC) 24,25.

Des études expérimentales de l'apprentissage des préférences des odeurs début ont approfondi et élargi notre compréhension des mécanismes moléculaires et physiologiques d'une mémoire de mammifères. Ce modèle mammifère a plusieurs avantages à étudier les mécanismes de la mémoire. Tout d'abord, les sources de neurones du signal UCS ont été identifiés. Divers stimuli comme mentionné ci-dessus stimulent le locus coeruleus la libération de norépinéphrine 26, qui à son tour active plusieurs récepteurs adrénergiques dans l'OB et l'APC, entraînant des effets cellulaires et physiologiques qui appuient l'apprentissage 22,27,28. D'autre part, des mécanismes de support de la mémoire prennent place dans des structures neurales laminaires bien définies. Lasimplicité du circuit olfactif chez les rats nouveau-nés fournit aux chercheurs un cadre idéal avec lequel de découvrir les processus complexes liés à la plasticité synaptique. Neurones olfactifs sensoriels (OSN) dans le projet de l'épithélium olfactif SUR DES mitrale cellules / tuftés dans l'OB et ces mitrale cellules / tuftés dans le projet de tour ipsilatéralement à cortex piriforme (PC) via le tractus olfactif latéral (LOT), entre autres structures 29. Les deux synapses OSN dans l'OB 30,31 et 24,25 LOT synapses dans PCa ont été identifiés comme lieux critique des changements synaptiques qui favorisent l'apprentissage et la mémoire. Troisièmement, dans un âge précoce chez les rats, les entrées olfactives peuvent être facilement latéralisés. Chaque APC accès à l'information de l'odeur bilatérale par la commissure antérieure, une fois cette substance blanche est entièrement formé à jour après la naissance 12 (PD12) 32. Avant PD 12, entrée de l'odeur peut être isolé à ipisilateral OB et APC par simple occlusion de la narine 24,25,31,33,34 </ Sup>. Simple narine occlusion permet la formation de la mémoire de l'odeur de la narine ouverte, et empêche même la mémoire des narine occlus avant PD 12 33. Mémoire l'odeur est isolé à l'hémisphère ipsilatéral incluant à la fois l'OB et l'APC. Par conséquent, chaque chiot de rat peut être son propre témoin pour l'apprentissage et qui sous-tendent la physiologie.

Dans la présente étude, l'odeur début protocole d'apprentissage de préférence latéralisé est introduit. Cette méthode est un outil puissant pour étudier les mécanismes neuronaux qui sous-tendent l'apprentissage des odeurs en fournissant un contrôle intra-animaux 24,25,31, réduisant ainsi le nombre d'animaux requis et la variation générale. Narine occlusion est réversible en ce que le bouchon de graisse ou le nez peut être appliqué et retiré au stress ou des dommages à l'animal minimal. Ici, en premier lieu, des procédures détaillées de la formation des préférences des odeurs précoce et les tests sont décrits, avec un accent sur le protocole latéralisée à l'aide unique occlusion de la narine avec un n °prise e. Ensuite, les résultats sont présentés pour démontrer l'efficacité de la seule occlusion de la narine à isoler l'entrée de l'odeur et la production de la mémoire des odeurs latéralisée. Enfin, les potentiels de l'utilisation de ce modèle d'apprentissage latéralisée à étudier les changements physiologiques dans le système olfactif que les deux génèrent l'apprentissage et la mémoire de soutien expression sont discutées.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Sprague Dawley (Charles River) chiots des deux sexes sont utilisés. Portées sont abattus à 12 sur PD1 (naissance étant PD0). Les barrages sont maintenus sur un 12 h cycle lumière / obscurité avec un accès ad libitum à la nourriture et de l'eau. Les procédures expérimentales ont été approuvés par des institutionnels Comité de protection des animaux de l'Université Memorial.

1. Nez plug Construction

REMARQUE:. Cette procédure a été adapté et modifié de Cummings et al (1997) 35.

  1. Acquérir tubes polyéthylène-20 et 3-0 fil de suture de soie.
  2. Couper un petit morceau de tube de polyethylene 20 à environ 0,8 mm.
  3. Fil de suture en soie à travers le tube disposé de sorte qu'il existe fil de chaque côté de la section de tube.
  4. À une extrémité du fil à l'extérieur du bouchon, un nœud dans le fil.
  5. Tirez la section de tube vers le bas sur le noeud dans le fil. Le noeud doit loger dans la tubulure.
  6. Couper les deux extrémités du fil de telle sorte que ~ 2 mm de fil fait saillie à partir de l'une des extrémités du tube (voir figure 1A).

2. Naris occlusion avant la formation

  1. Retirer chiot de barrage et les placer dans un plat couvert et sécurisé avec une literie régulière.
  2. Utilisez une application de coton-tige pour tamponner une gelée d'anesthésique local, la xylocaïne 2%, sur les narine à occlus.
  3. Laisser le chiot de se reposer dans le plat pour ~ 3 min.
  4. Tenez le chiot doucement mais fermement dans la main non dominante.
  5. Utilisation de la main dominante, prendre un pince-nez et tamponnez la même gelée anesthésique local autour de la pointe de laquelle le fil ne dépasse pas. Ceci agira à la fois comme un anesthésique pour des douleurs mineures associées à l'insertion de la fiche et agira comme un lubrifiant à l'intérieur de la narine. NOTE: L'effet de xylocaïne commence dans quelques minutes et dure 20-30 minutes. Chiots donnent en général de bonne tolérance pour l'insertion de bouchon après l'application de la xylocaïne de gelée (minimum difficulté et la vocalisation).
  6. Insérez délicatement le pince-nez en tenant fermement le chiot et tournant lentement la prise avec des poussées très doux jusqu'à ce que la fiche est entièrement insérée et seul le fil de 2 mm est en saillie de la narine (voir figure 1B). Il devrait y avoir aucun saignement soit de narine pendant ce processus. Chiots avec des saignements pendant l'insertion de pince-nez sont exclus et renvoyés aux barrages
  7. Laisser l'animal de se reposer dans ce plat pendant 5 minutes afin de s'habituer à la fiche.
  8. Retirer le chiot de la boîte de l'accoutumance et de commencer le paradigme de conditionnement 24.

Figure 1
Figure 1: Construction d'un pince-nez. A) Schéma montrant les étapes de fabrication d'un pince-nez. Un fil est tiré à travers des tubes de polyéthylène; un nœud est fait et puldirigé vers le milieu de la tubulure à la bloquer; deux extrémités sont coupées avec un résidu de 2 mm à une extrémité de la tubulure. B) de face et vue latérale d'un rat avec un bouchon de nez dans une narine.

3. parfumée Literie Préparation

  1. Le port de gants neufs et dans une hotte pour éviter la contamination de l'odeur, placer 500 ml de literie de copeaux de bois dans un sac en plastique.
  2. Utiliser une seringue de dresser 0,3 ml d'extrait de menthe poivrée, et pulvériser ce sur la literie dans le sac de plastique.
  3. Attachez le sac hermétiquement, secouer vigoureusement le sac, et laisser la litière pour se reposer dans le sac pendant 5 min.
  4. Placez la litière parfumée dans un plat peu profond boîte transparente, acrylique formation (20 x 20 x 5 cm 3, figure 2A) découvert dans une hotte pendant 5 minutes avant de l'utiliser. Une fois que la literie est préparé, jeter ces gants, et ne permettent pas à ces gants pour entrer en contact avec les animaux.
  5. Placez la litière non parfumée dans une boîte en plastique transparent identique, et envous qu'il n'entre pas en contact avec la litière parfumée ou les gants utilisés.

4. Odeur paradigme de conditionnement (voir photo dans la figure 2A)

Chiots subissent soit une seule séance de conditionnement, sur PD 6, ou des séances d'essais multiples (une séance par jour, PD 3-6).

  1. Placez le chiot habitué sur la literie parfumée. Pour le contrôle d'odeur que (O / S -) chiots, laisser ces petits sur la literie pendant 10 min, puis passez à l'étape 4.5. Pour l'odeur + course expérimentale (O / S +) chiots, continuent à les étapes suivantes dans cette section.
  2. Accident vasculaire cérébral le chiot pendant 30 secondes à l'aide d'un petit pinceau. Utilisez des mouvements circulaires rapides principalement autour de la région postérieure du chiot.
  3. Laisser le chiot se reposer pendant 30 secondes.
  4. Répétez les étapes 4.2 et 4.3 pour un total de 10 min (soit 10 paires de caresser + odeur).
  5. Retirer chiot dans la zone de conditionnement, retirer le bouchon de nez et retourner le chiot au barrage.
<p class = "jove_title"> 5. Latéralisée Odeur préférence essais (voir photo dans la figure 2B)

Test produit à différents points dans le temps (par exemple, 24 ou 48 h) après la dernière séance d'entraînement. Les essais sont effectués dans une chambre inoxydable de test en acier (30 x 20 x 18 cm 3), qui est placé au-dessus de deux zones de formation (zone de formation est décrite dans la section 3.4), séparés par une zone neutre de 2 cm. Boîte de formation d'une literie contient de la menthe poivrée au parfum tandis que l'autre boîte contient la litière propre et inodore. Le plancher de la chambre d'essai est une grille métallique, qui est ensuite recouvert d'une feuille de plastique amovible de maille (figure 2B).

  1. Préparer un menthe poivrée et un literie non parfumé, conformément au paragraphe 3, et placer chaque case sous les côtés opposés de la chambre d'essai, 2 cm. Placer la grille de plastique sur le plancher métallique de la grille de la chambre d'essai.
  2. Retirer le chiot à partir du barrage et placer une noisette de graisse inodore cabinet de silicone sur les narinequi est obstruée au cours de la formation. Ré-appliquer de la graisse tout au long de la première procédure de test en fonction des besoins. REMARQUE: Random narine occlusion pendant la formation et les tests peuvent être considérés pour éviter les biais.
  3. Passer chiot dans la zone neutre de la chambre d'essai.
  4. Laisser le chiot à la découverte de la chambre pour 1 minute, en enregistrant combien de temps le chiot a passé au cours des deux côtés de la chambre (soit plus de menthe poivrée ou de la literie neutre parfumé).
  5. Laisser le chiot se reposer pendant 1 min dans une chambre en plastique de maintien couverte.
  6. Répétez les étapes 5.2 et 5.3 pour un total de 10 minutes (soit 5 de tests, séparés par 5 essais de repos) de commutation de l'orientation initiale du chiot dans la chambre afin de contrôler les préférences de direction.
  7. Immédiatement après le test, essuyer la graisse de la narine.
  8. Insérez un noseplug de polyéthylène dans la narine opposée conformément à l'article 2 et permettre à l'animal de se reposer pendant 10 min.
  9. Testez le chiot une fois de plus que dans 5.3 -5.6, enlever le bouchon, et retourner le chiot au barrage. Retirer et nettoyer le filet de plastique de la chambre d'essai avec 95% d'éthanol et laisser le liquide s'évaporer. Placez la maille dos avant de tester la prochaine chiot.
    REMARQUE: l'application de la graisse de silicone à la première occlusion de la narine au cours des essais empêche le risque de saignement et le stress associé à l'insertion de pince-nez.

Figure 2
Figure formation des préférences 2. odeur précoce et les tests. A) la formation d'odeurs précoce des préférences avec odeur + caressant paradigme. B) de test de préférence odeur Deux choix de la literie de menthe poivrée sur un côté, le contrôle de la literie non parfumé sur le côté opposé. Une zone neutre de 2 cm est placé entre les deux.

6 Test de l'efficacité de l'unité Naris occlusion

nt "> Cette expérience est effectuée pour déterminer si simple occlusion de la narine conduit à l'activation latéralisée du système olfactif.

  1. Effectuer occlusions INRA unilatérales sur PD 6 ou 7 chiots comme décrit dans la section 2.
  2. Après environ 5 min accoutumance, placer le chiot dans un récipient en plastique couverte et de l'exposer à 30 ul d'huile de menthe poivrée pur trempés dans un morceau de tissu pendant 10 min.
  3. Immédiatement après l'exposition à l'odeur de menthe poivrée, le chiot injecter par voie intrapéritonéale (ip) avec l'hydrate de chloral (400 mg / kg) comme anesthésique général ou pentobarbital (150 mg / kg).
  4. Une fois complètement anesthésiés (ne présentant pas de réponse à la queue ou le pied presseur), perfuser transcardiaque le chiot avec des solutions de glace de la solution saline (0,9%) pendant environ 1 min, suivi par du paraformaldéhyde (4%, dissous dans une solution tampon 0,1 M de phosphate, PBS ).
  5. Après 10 min de paraformaldéhyde perfusion, de recueillir le cerveau et le placer dans paraformaldéhyde nuit à 4 ° C, puis transfert le cerveau à une solution de saccharose (20% dans PBS) pendant une heure 24 supplémentaire.
  6. Couper les tranches coronales de cerveau à 30 um d'épaisseur avec un cryostat. Recueillir OB et PC tranches et monter sur des lames recouvertes de gélatine, suivie d'une coloration standard d'immunohistochimie pour pCREB anticorps 21,25,30.

7 Test de la réversibilité de l'unité Naris occlusion

Cette expérience teste si l'effet de blocage est réversible à 24 heures après l'enlèvement du bouchon de nez.

  1. Effectuer occlusions INRA unilatérales sur PD 6 ou 7 chiots comme décrit dans la section 2.
  2. Après 15 min (équivalente à la durée de l'occlusion de la narine lors de la formation - 5 min accoutumance + 10 min de la formation), retirez la fiche de nez, et retourner le chiot au barrage.
  3. 24 heures plus tard, exposer le chiot à l'odeur de menthe poivrée dans un récipient en plastique couvert pendant 10 min comme décrit en 6.2.
  4. Suivez mêmes étapes de la secteions 06.03 à 06.06.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ici nous passons en revue quelques-uns des résultats précédemment établis 24 pour démontrer l'efficacité de l'occlusion de la narine à isoler l'entrée de l'odeur et de l'apprentissage à un hémisphère, et la réversibilité de cette méthode.

Simple occlusion de la narine lors de l'entraînement au début de la préférence des odeurs conduit à une mémoire des odeurs latéralisée 24. La mémoire est limité à la narine épargné (figure 3). Lorsque les chiots sont testés pour l'odeur de préférence avec le même narine bouchée comme lors de la formation, ils montrent la préférence pour l'odeur conditionné (par exemple, la menthe poivrée). Lorsque les chiots sont testés avec les narine opposés occlus, ils ne montrent pas de préférence pour l'odeur conditionné. Ensemble, ces résultats suggèrent qu'une mémoire de préférence odeur ne se forme et s'exprime à travers les narine épargnées qui ont subi l'odeur + caressant conditionné associatif.

Figure 3 Figure 3 Simple narine occlusion induit latéralisée l'apprentissage des odeurs. Le protocole de comportement est illustré dans le panneau supérieur. Odeur + caressant (O / S +) ou une odeur que (O / S -) les animaux avec un seul narine bouchée pendant l'entraînement, a subi des tests de préférence des odeurs d'abord avec la même narine bouchée puis avec la narine opposée occlus. Le panneau du bas montre le pourcentage de temps passé sur la literie de menthe parfumé entre les différents groupes dans un test d'odeur deux choix. * P <0,05. Les barres d'erreur, moyenne ± SEM. Reproduit de Fontaine et al. J. Neuroscience (2013) avec l'autorisation.

Les résultats de la formation des odeurs latéralisée dans l'activation latéralisée du système olfactif cours odeur exposition (figure 4) 24. Simple narine occlusion empêche l'activation de l'OB et le PC de l'hémisphère ipsilatéral During exposition d'odeur. Cela est démontré par la surveillance phosphorylation de CREB dans l'OB, et le PC. Comme le montre la figure 4, en utilisant l'immunohistochimie, CREB phosphorylé (pCREB) est nettement inférieure à la suite d'une exposition hémisphère occluse odeur de menthe poivrée, par rapport à l'hémisphère controlatéral épargné. La coloration de Nissl (Figure 4A) montre des corps cellulaires comparables à la couche de cellules de la mitrale OB, et dans la couche de cellules pyramidales de l'ordinateur de deux hémisphères. Cependant, pCREB est nettement moins dans les deux couches de cellules dans l'hémisphère ipsilatéral à la narine occluse (figure 4B).

Figure 4
Figure 4: Résultats Simple narine d'occlusion dans l'activation latéralisée du système olfactif lors de l'exposition de l'odeur. A) la coloration de Nissl du bulbe olfactif(OB) et le cortex piriforme antérieur (APC). B) les expressions de pCREB dans les hémisphères occlus et épargnées suite à une exposition à la menthe dans une seule narine chiot occlus. Les flèches indiquent la couche de cellules mitrale dans la couche de cellules pyramidales et OB dans la PCa. Les barres d'échelle, 500 um. Reproduit de Fontaine et al. J. Neuroscience (2013) avec l'autorisation.

L'effet d'un seul essai (15-20 min) narine occlusion est transitoire et réversible, et n'entraîne pas de dommage visible neuronale à long terme qui pourrait conduire à la perception des odeurs modifié et l'activation neuronale réduite aux odeurs pendant le test 24. Comme indexé par pCREB coloration dans l'OB et le PC (Figure 5), les expressions de pCREB dans les cellules mitrales de l'OB, et les cellules pyramidales dans le PC de l'odeur exposition sont comparables entre les hémisphères occlus et épargnées, 24 heures après le retrait de la fiche de nez - le même point de temps cette odeur tests de préférenceest effectuée après la formation de la préférence des odeurs tôt.

Figure 5
Figure 5 d'évaluation de la réactivité neuronale suivante réversible narine occlusion. PCREB coloration de l'OB et APC, 24 heures après l'enlèvement d'un pince-nez dans un chiot. Les flèches indiquent la couche de cellules mitrale dans la couche de cellules pyramidales et OB dans la PCa. MCL, la couche de cellules mitrale. PCL, la couche de cellules pyramidales. Les barres d'échelle, 500 um pour faible grossissement et 100 um pour un plus fort grossissement.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

L'apprentissage de l'odeur et de la mémoire modèle latéralisée chez les bébés rats dans une fenêtre de temps critique a été créé par Hall et ses collègues. Dans une série d'études 33,34,36, ils ont montré que d'une mémoire de préférence odeur pourrait être latéralisé par les odeurs + lait appariements à une narine à PD 6 chez les ratons. mémoire préférence était robuste quand même narine était ouvert pendant l'entraînement et les tests, mais pas observée lorsque la narine bouchée était débloqué et testé. Cependant, à PD 12, lorsque les connexions commissurales antérieures de cortex olfactif antérieures deviennent fonctionnels 32, les narine non formés seuls pouvaient soutenir l'expression de la préférence de l'odeur acquise au PD 6 lésion de la commissure antérieure restauré la mémoire latéralisée il n'était plus accessible à partir de la narine sans formation 33. Ce modèle d'apprentissage latéralisée a été reproduit avec succès avec une odeur + caressant 24,25,31 paradigme. Odeur + caressant formation avec occ de narinelusion sur PD 6 conduit à une mémoire latéralisée sur PD 7 31. répétées occlusions INRA simples sur PD 3-6 conduit à une mémoire plus latéralisée qui dure au moins 48 heures 24.

Les résultats latéralisée de protocole d'apprentissage de l'odeur de "split brain" chez les animaux individuels. Ce modèle présente de grands avantages pour l'étude du comportement et les changements bio-physiologiques sous-jacentes. Par exemple, comparer les sorties de comportement en utilisant un modèle objet dans-réduit suffisamment variations entre animal conceptions. Petits à cet âge varient considérablement dans leur activité et la réactivité. Le contrôle intra-animaux supprime la variabilité individuelle inhérente à la performance et la réactivité ainsi que des différences intrinsèques de la biologie de l'évaluation des changements moléculaires et physiologiques. En outre, ce modèle infantile puissante de l'apprentissage latéralisée nous donne l'occasion de rapporter les performances de la mémoire individuelle à la physiologie individuelle, et à évaluer ee fondements de souvenirs de durées différentes 24,25,31. L'utilisation de ce modèle d'apprentissage latéralisée en combinaison avec ex vivo expériences comparant la physiologie des deux hémisphères dans les mêmes animaux, il a été récemment démontré que l'apprentissage précoce des odeurs induit la plasticité synaptique comme l'augmentation des réponses des récepteurs AMPA au niveau des synapses à la fois l'OB 31, et APC 24,25. La transmission synaptique améliorée suivant l'apprentissage précoce des odeurs se traduit par une sortie amélioré dans le réseau olfactif représentations 24.

Les études futures devraient explorer les fondements moléculaires de la mémoire des odeurs à l'aide de ce modèle d'apprentissage latéralisée. Cela comprend des études de corrélation regardant les protéines et les gènes activés apprentissage suivante, et des études de causalité à la recherche sur les effets de gain de fonction et la perte de fonction des protéines et des gènes d'intérêt particulier. Une autre possibilité intéressante et importante est d'être en mesure to relier les changements physiologiques et moléculaires à la force de la mémoire comportementale. Pour chaque chiot, il est possible de dériver une première mesure de mémoire de préférence pour les narines ouvertes et occlus. Expériences ex vivo par la suite sur les cortex formés et non formés correspondant fourniraient des changements physiologiques corrélatifs. Il est possible, cependant, que l'odeur d'une nouvelle exposition au cours de l'essai lui-même la préférence va modifier la force synaptique, ou que d'autres régions du cerveau contribuent de manière significative à l'expression de la mémoire. Dans nos études actuelles, la physiologie et le comportement sont réalisées sur des cohortes distinctes. Cela supprime préoccupations au sujet de tests comportementaux qui influent sur les paramètres mêmes de l'intérêt.

Une mise en garde à l'aide du bouchon nez est dommage de tissu neural potentiel qui est associé à l'insertion et l'enlèvement du bouchon. Pour cette raison, des précautions doivent être prises dans l'insertion de la pince-nez et chiots à des saignements lors de l'insertion doivent être exclus, pour éviter tout ef potentiel à long termedéfauts associés aux saignements tels que l'inflammation. Blocage prolongé (heures, jours ou mois) de la narine ou ablation permanente de l'épithélium olfactif conduit à la privation à long terme olfactif, les dommages neuronaux et les activités neuronales réduits dans l'OB et PC 37-41, même si certains de ces effets en raison de prolongé narine occlusion est totalement réversible 39,40. l'intégrité des tissus suivante narine occlusion aiguë (~ 15 min) a été validé par immunohistochimie de pCREB, un marqueur neuronal dépendant de l'activité, qui a été montré pour être réduite dans le PC de jeunes souris adultes après 5 jours narine occlusion 39. niveaux pCREB dans l'OB ipsilatéral et PC des narine occlus étaient beaucoup moins lors de l'exposition de menthe poivrée odeur, confirmant le succès de la latéralisation débit olfactive chez les ratons pendant narine occlusion. Cependant, 24 heures après l'enlèvement du bouchon de nez, au moment du test de la préférence de l'odeur, les niveaux de pCREB sont comparables in les deux hémisphères, ce qui suggère l'effet d'occlusion aiguë est totalement réversible 24. Par conséquent, l'absence de préférence à la menthe poivrée testé avec la narine précédemment occlus est dû à un manque de mémoire, mais pas en raison d'une altération ou l'absence de perception de l'odeur associée à des lésions tissulaires au cours de l'essai. En outre, les enregistrements électrophysiologiques de contrôle O / S - animaux (avec un narine bouchée lors de l'exposition de l'odeur sans caresser) n'ont montré aucune différence dans les fEPSPs ou le nombre de cellules pyramidales activées vu avec l'imagerie de calcium - en confirmant n'y a aucun changement fonctionnel dans le cortex piriforme en raison de ces à court terme réversibles occlusions INRA 24,25.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Polythylene 20 tubing Intramedic 427406 Non-radiopaque, Non-toxic
3-0 Silk suture thread Syneture Sofsilk Non-absorbent
Silicone grease Warner Instrument 64-0378 Odorless
2% Xylocaine gel AstraZeneca Prod. No 061 Lidocaine hydrochloride jelly, purchased at local pharmacy
Paint brush Dynasty 206R Similar size/other brands work too
Peppermint extract Sigma-Aldrich W284807 Other brands should be okay too
Training box Custom-made N/A Acrylic box (20 x 20 x 5 cm3), see Figure 2A. Parameters and material for the box are not critical and can be modified. Material used should be odorless and does not absorb odors
Testing chamber Custom-made N/A Stainless steel (30 x 20 x 18 cm3), see Figure 2B. Parameters and material for the chamber are not critical and can be modified. For example, an acrylic chamber instead of a stainless steel one can be used
pCREB antibody Cell Signaling 9198 Ser 133 (87G3) Rabbit mAb
Chloral hydrate Sigma-Aldrich C8383 N/A
Paraformaldehype Sigma-Aldrich P6148 N/A
Sucrose Sigma-Aldrich S9378 N/A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gregory, E. H., Pfaff, D. W. Development of olfactory-guided behavior in infant rats. Physiol Behav. 6, 573-576 (1971).
  2. Alberts, J. R., May, B. Nonnutritive, thermotactile induction of filial huddling in rat pups. Dev Psychobiol. 17, 161-181 (1984).
  3. Galef, B. G., Kaner, H. C. Establishment and maintenance of preference for natural and artificial olfactory stimuli in juvenile rats. J Comp Physiol Psychol. 94, 588-595 (1980).
  4. Johanson, I. B., Hall, W. G. Appetitive learning in 1-day-old rat pups. Science. 205, 419-421 (1979).
  5. Johanson, I. B., Hall, W. G. Appetitive conditioning in neonatal rats: conditioned orientation to a novel odor. Dev Psychobiol. 15, 379-397 (1982).
  6. Johanson, I. B., Teicher, M. H. Classical conditioning of an odor preference in 3-day-old rats. Behav Neural Biol. 29, 132-136 (1980).
  7. McLean, J. H., Darby-King, A., Sullivan, R. M., King, S. R. Serotonergic influence on olfactory learning in the neonate rat. Behav Neural Biol. 60, 152-162 (1993).
  8. Moore, C. L., Power, K. L. Variation in maternal care and individual differences in play, exploration, and grooming of juvenile Norway rat offspring. Dev Psychobiol. 25, 165-182 (1992).
  9. Pedersen, P. E., Williams, C. L., Blass, E. M. Activation and odor conditioning of suckling behavior in 3-day-old albino rats. J Exp Psychol Anim Behav Process. 8, 329-341 (1982).
  10. Sullivan, R. M., Hall, W. G. Reinforcers in infancy: classical conditioning using stroking or intra-oral infusions of milk as UCS. Dev Psychobiol. 21, 215-223 (1988).
  11. Sullivan, R. M., Leon, M. Early olfactory learning induces an enhanced olfactory bulb response in young rats. Brain Res. 392, 278-282 (1986).
  12. Weldon, D. A., Travis, M. L., Kennedy, D. A. Posttraining D1 receptor blockade impairs odor conditioning in neonatal rats. Behav Neurosci. 105, 450-458 (1991).
  13. Sullivan, R. M., Hofer, M. A., Brake, S. C. Olfactory-guided orientation in neonatal rats is enhanced by a conditioned change in behavioral state. Dev Psychobiol. 19, 615-623 (1986).
  14. Camp, L. L., Rudy, J. W. Changes in the categorization of appetitive and aversive events during postnatal development of the rat. Dev Psychobiol. 21, 25-42 (1988).
  15. Moriceau, S., Wilson, D. A., Levine, S., Sullivan, R. M. Dual circuitry for odor-shock conditioning during infancy: corticosterone switches between fear and attraction via amygdala. J Neurosci. 26, 6737-6748 (2006).
  16. Roth, T. L., Sullivan, R. M. Endogenous opioids and their role in odor preference acquisition and consolidation following odor-shock conditioning in infant rats. Dev Psychobiol. 39, 188-198 (2001).
  17. Roth, T. L., Sullivan, R. M. Consolidation and expression of a shock-induced odor preference in rat pups is facilitated by opioids. Physiol Behav. 78, 135-142 (2003).
  18. Sullivan, R. M. Developing a sense of safety: the neurobiology of neonatal attachment. Ann N Y Acad Sci. 1008, 122-131 (2003).
  19. Wilson, D. A., Sullivan, R. M. Olfactory associative conditioning in infant rats with brain stimulation as reward. I. Neurobehavioral consequences. Brain Res Dev Brain Res. 53, 215-221 (1990).
  20. Sullivan, R. M., Wilson, D. A., Leon, M. Associative Processes in Early Olfactory Preference Acquisition: Neural and Behavioral Consequences. Psychobiology. , 29-33 (1989).
  21. McLean, J. H., Harley, C. W., Darby-King, A., Yuan, Q. pCREB in the neonate rat olfactory bulb is selectively and transiently increased by odor preference-conditioned training. Learn Mem. 6, 608-618 (1999).
  22. Sullivan, R. M., Stackenwalt, G., Nasr, F., Lemon, C., Wilson, D. A. Association of an odor with activation of olfactory bulb noradrenergic beta-receptors or locus coeruleus stimulation is sufficient to produce learned approach responses to that odor in neonatal rats. Behav Neurosci. 114, 957-962 (2000).
  23. Yuan, Q., Harley, C. W., McLean, J. H. Mitral cell beta1 and 5-HT2A receptor colocalization and cAMP coregulation: a new model of norepinephrine-induced learning in the olfactory bulb. Learn Mem. 10, 5-15 (2003).
  24. Fontaine, C. J., Harley, C. W., Yuan, Q. Lateralized odor preference training in rat pups reveals an enhanced network response in anterior piriform cortex to olfactory input that parallels extended memory. J Neurosci. 33, 15126-15131 (2013).
  25. Morrison, G. L., Fontaine, C. J., Harley, C. W., Yuan, Q. A role for the anterior piriform cortex in early odor preference learning: evidence for multiple olfactory learning structures in the rat pup. J Neurophysiol. 110, 141-152 (2013).
  26. Nakamura, S., Kimura, F., Sakaguchi, T. Postnatal development of electrical activity in the locus ceruleus. J Neurophysiol. 58, 510-524 (1987).
  27. Harley, C. W., Darby-King, A., McCann, J., McLean, J. H. Beta1-adrenoceptor or alpha1-adrenoceptor activation initiates early odor preference learning in rat pups: support for the mitral cell/cAMP model of odor preference learning. Learn Mem. 13, 8-13 (2006).
  28. Shakhawat, A. M., Harley, C. W., Yuan, Q. Olfactory bulb alpha2-adrenoceptor activation promotes rat pup odor-preference learning via a cAMP-independent mechanism. Learn Mem. 19, 499-502 (2012).
  29. Isaacson, J. S. Odor representations in mammalian cortical circuits. Curr Opin Neurobiol. 20, 328-331 (2010).
  30. Lethbridge, R., Hou, Q., Harley, C. W., Yuan, Q. Olfactory bulb glomerular NMDA receptors mediate olfactory nerve potentiation and odor preference learning in the neonate rat. PLoS One. 7, e35024 (2012).
  31. Yuan, Q., Harley, C. W. What a nostril knows: olfactory nerve-evoked AMPA responses increase while NMDA responses decrease at 24-h post-training for lateralized odor preference memory in neonate rat. Learn Mem. 19, 50-53 (2012).
  32. Schwob, J. E., Price, J. L. The development of axonal connections in the central olfactory system of rats. J Comp Neurol. 223, 177-202 (1984).
  33. Kucharski, D., Hall, W. G. New routes to early memories. Science. 238, 786-788 (1987).
  34. Kucharski, D., Johanson, I. B., Hall, W. G. Unilateral olfactory conditioning in 6-day-old rat pups. Behav Neural Biol. 46, 472-490 (1986).
  35. Cummings, D. M., Henning, H. E., Brunjes, P. C. Olfactory bulb recovery after early sensory deprivation. J Neurosci. 17, 7433-7440 (1997).
  36. Kucharski, D., Hall, W. G. Developmental change in the access to olfactory memories. Behav Neurosci. 102, 340-348 (1988).
  37. Brunjes, P. C. Unilateral odor deprivation: time course of changes in laminar volume. Brain Res Bull. 14, 233-237 (1985).
  38. Kass, M. D., Pottackal, J., Turkel, D. J., McGann, J. P. Changes in the neural representation of odorants after olfactory deprivation in the adult mouse olfactory bulb. Chem Senses. 38, 77-89 (2013).
  39. Kim, H. H., Puche, A. C., Margolis, F. L. Odorant deprivation reversibly modulates transsynaptic changes in the NR2B-mediated CREB pathway in mouse piriform cortex. J Neurosci. 26, 9548-9559 (2006).
  40. Korol, D. L., Brunjes, P. C. Rapid changes in 2-deoxyglucose uptake and amino acid incorporation following unilateral odor deprivation: a laminar analysis. Brain Res Dev Brain Res. 52, 75-84 (1990).
  41. Leung, C. H., Wilson, D. A. Trans-neuronal regulation of cortical apoptosis in the adult rat olfactory system. Brain Res. 984, 182-188 (2003).

Tags

Neuroscience Numéro 90 latéralisée l'apprentissage des odeurs les rats la mémoire pince-nez bulbe olfactif le cortex piriforme CREB phosphorylée
Un modèle d&#39;apprentissage latéralisé odeur chez les rats nouveau-nés pour dissection Formation Neural Circuits Soutenir la mémoire
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fontaine, C. J., Mukherjee, B.,More

Fontaine, C. J., Mukherjee, B., Morrison, G. L., Yuan, Q. A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation. J. Vis. Exp. (90), e51808, doi:10.3791/51808 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter