Waiting
Login processing...

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

Behavior

Vagus nerve stimulation som et redskab til at fremkalde Plasticitet i Pathways Relevant for Extinction Læring

Published: August 21, 2015 doi: 10.3791/53032

Summary

Vagus nerve stimulation (VNS) har vist sig som et redskab til at fremkalde målrettet synaptisk plasticitet i forhjernen til at ændre en række adfærd. Denne protokol beskriver, hvordan man gennemfører VNS at lette konsolideringen af ​​frygt udslettelse hukommelse.

Introduction

Klassisk frygt condition giver en meget anvendt dyremodel til at studere biologiske grundlag af angstlidelser. Under frygt condition, er et afskrækningsmiddel stimulus (det ubetingede stimulus, USA, fx et fodchok) præsenterede i forbindelse med en neutral stimulus, såsom en tone og / eller en kontekst (den betingede stimulus, CS). Under frygt condition, dannes associationer mellem CS og USA. Til sidst præsentationen af ​​CS alene fremkalder en frygt reaktion (den betingede respons, CR). I frygt udslettelse, er CS præsenteres flere gange i mangel af USA, hvilket får CR til gradvist aftage 1. Således udslettelse af konditioneret frygt er en aktiv proces, hvor frygtsomme adfærdsmæssige reaktioner på neutrale stimuli dæmpes, når de ikke længere forudsige afskrækningsmiddel resultater. Udslettelse af betingede reaktioner kræver konsolidering af nye erindringer, der konkurrerer med lærde foreninger. Et kendetegn for angstlidelser er IMPAIRED udslettelse 2-4. Således udslettelse af konditioneret frygt i dyremodeller fungerer som et vigtigt paradigme både hæmmende læring og som en model for adfærd terapi for humane angstlidelser 5,6.

Fordi der er tæt sammenhæng mellem frygt og menneskelig angst, menes det, at disse undersøgelser kan give indsigt i den biologiske natur angst-relaterede lidelser såsom post-traumatisk stress disorder, og vil bidrage til at udvikle strategier til at behandle dem. Et vigtigt mål med præklinisk forskning er at støtte udryddelse læring og til at fremkalde målrettet plasticitet i udryddelse kredsløb til at konsolidere udslettelse læring. Vagus nerve stimulation (VNS) er en minimalt invasiv neuroprosthetic tilgang, der kunne bruges til at give stram tidsmæssig og kredsløb-specifik modulering af hjernen områder og synapser engageret i en igangværende opgave. En række nyere undersøgelser fra Michael Kilgard gruppe ved The University of Texas i Dallas harvist, at parring VNS med diskrete sensoriske eller motoriske stimuli (f.eks, en tone eller en arm pull) er yderst effektive til at fremme kortikal plasticitet at behandle tinnitus 7, eller at overvinde motoriske mangler efter slagtilfælde 8-10. Desuden ikke-kontingent VNS, der opstår inden for kort tid-vindue efter at lære på samme måde fremmer kortikal plasticitet og forbedrer hukommelsen konsolidering i rotter og mennesker 11-13.

I betragtning af den rolle vagus nerve i det parasympatiske pathway, er det ikke overraskende, at det kunne deltage i modulering minder og synaptisk plasticitet. Meget emotionelle begivenheder tendens til at producere stærkere erindringer end ikke-emotionelle minder. Dette er sandsynligvis på grund af påvirkning af stresshormoner på hukommelsen konsolidering. Posttraining administration af stresshormonet adrenalin forbedrer hukommelsen konsolidering i humane og ikke-humane dyr, men adrenalin ikke krydser blod-hjerne-barrieren 14, 15 16 syntes, at systemisk administration af adrenalin øget vagusnerven fyring, og forhøjede niveauer af noradrenalin i amygdala 17. Systemisk administration af adrenalin ikke forbedre hukommelsen konsolidering, når β-adrenerge receptorer er blokeret i amygdala 18 tyder på, at vagus nerve spiller en rolle i vejen, der forvandler følelsesmæssigt vække erfaringer i langsigtede minder.

Således parring VNS med uddannelse har potentiale til at forbedre hjernen ændringer, der understøtter hukommelse konsolidering og udsættelse for betingede signaler i fravær af armering øger konsolidering af udryddelse læring i rotter 19,20. Her beskriver vi anvendelsen af ​​VNS ensa værktøj til at fremme kortikal plasticitet og letter udslettelse af en betinget frygt reaktion.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedurer, der er beskrevet i denne protokol udføres i overensstemmelse med NIH Guide til Pleje og anvendelse af forsøgsdyr, og de blev godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg The University of Texas i Dallas.

1. Konstruktion af VNS Cuffs

  1. Skabe et boreværktøj ved afsavning den skarpe ende af en 22 G nål ½.
  2. Kør nu stumpe ende af 22 ½ G kanyle over en metal-fil flere gange for at glatte det. Hold nålen i en 45 ° vinkel til filen og køre den flere gange i filen, mens dreje den. Dette vil medføre, at metallet bliver tyndere og furl indad. ADVARSEL: Sæt spidsen af ​​skalpellen ind den afskårne ende af nålen og rotere med nogle nedadgående kraft til at folde metallet.
  3. Brug forstørrelsesglas kikkert for de resterende trin i afsnit 1.
  4. Ved hjælp af en skalpel (10 eller 15 klinge) afskårne 4 mm segmenter af slangen.
  5. Placer en 4 mm segment over etlille borehoved eller andre tilsvarende udformet værktøj. Dette er for at holde slangen på plads, mens den bliver manipuleret.
  6. Bor 4 huller i slangen (figur 1A). Hullerne skal gøre de fire punkter i en 2 mm med 2 mm firkantede og skal være rene med nogen skarpe kanter.
    BEMÆRK: boreværktøjet skal efterslibes (trin 1.2) hver 2 eller 3 huller. Vanskelighed med dette trin er næsten helt sikkert skyldes et boreværktøj, der ikke er skarpt nok.
  7. Med slangen stadig på borekronen, brug en skalpel til at skære slangen på langs mellem hullerne, således at to huller ender på begge sider af snittet (figur 1B).
  8. Ved hjælp af en synål og suturtråd, passerer sutur gennem hullerne for at skabe riggen for den ultimative placering af manchetten omkring vagus nerve. Starte med nålen inde i manchetten og før den gennem et af hullerne og derefter gå tilbage gennem den tilstødende hul udefra (figur 1C). Bind trusler vedd sammen ~ 2 cm fra plast, så at slangen og tråd lave en trekant. Tillad ~ 8 cm af tråden efter knuden og trim. Gentag processen for hullerne på den modsatte side af snittet. Slangen er nu klar til at blive tilsluttet.
  9. Forbered ledninger for manchetter.
    1. Klip platin iridium ledning i 70 mm segmenter.
    2. Brug af fineste tip til smykker fakkel, skaber en skarp flamme med blå center, der er så raffineret som muligt og bruge det til at strippe ~ 1 cm af plastik belægning fra tråden. Påfør blå kerne af flammen til afisolerede ende af ledningen til at skabe en lille kugle. Påfør blå centrum af flammen til flere punkter i den afisolerede del at sammensmelte de syv tråde sammen. Tråden i disse pletter vil synes at kinke.
    3. På den modsatte ende af tråden, anvende den blå kerne af flammen til enden for at skabe en lille kugle. Minimer stripning plast på herpå.
  10. Wire manchetten (figur 1D).
    BEMÆRK: Steps i afsnit 1.10 skal ske under forstørrelsesglas kikkert.
    1. Tape manchetten ned ved hjælp af tråde, så den er orienteret med snittet kører vandret. Træk trådene stramt, så manchetten trækkes åben og derefter tape ned trådene.
    2. Tag fat i balled ende af den afisolerede side af den forberedte ledning med # 5 pincet og skub gennem det nederste højre hul. Træk pincet ud af hullet, forlader enden af ​​ledningen i midten af ​​manchetten.
    3. Re-forstå balled ende af den afisolerede (nu i midten af ​​manchetten) og presse det igennem det øverste højre hul. Træk pincet ud af hullet, hvorefter tråden føres helt gennem manchetten og løs på oversiden af ​​manchetten.
    4. Re-forstå balled ende af den afisolerede (nu uden manchetten på oversiden) og skubbe den tilbage gennem det øverste højre hul indefra. Fortsæt med at gøre det, indtil wiren er sikkert på plads: test ved at rykke på den modsatte ende af tråden.
      NOTE:Under denne proces er det vigtigt at skelne de afisolerede / isolerede dele af tråden. Den ledning, der i sidste ende placeret i "trug" af manchetten skal strippes, men alt under de nederste huller (uden manchetten på den nederste ende) skal isoleres. Dette sikrer forsyningen af ​​strøm kun vagus nerve.
    5. Forstå den balled ende af det isolerede side, og skubbe den gennem bunden højre hul fra indersiden af ​​manchetten, looping den rundt én gang.
    6. Gentag trin 1.10.2 - 1.10.5 i venstre side af manchetten, så to tråde ender fastgjort til slanger, en på højre side og en i venstre side.
    7. Placer en guldnål i arm hjælpende hånd med hullet opad. Fylde hullet med flux.
    8. Lodde isolerede ende af tråden (nu fastgjort til manchetten) ind i stiften.
    9. Tillad lodde afkøle og derefter smelte den igen. Dette sikrer en god forbindelse mellem enden af ​​tråden og inside af pinden. Påfør mere lodde hvis nødvendigt. Gentag for anden tråd.
    10. Med ledninger kører til højre, markerer toppen af ​​manchetten med permanent markør. Også markere guld pin fastgjort til toppen bly.

2. Konstruktion af Headcap for VNS Input site

  1. Skær 30 mm segmenter af 26 AWG kobbertråd. Strip en lille del i hver ende.
  2. Skær den smalle ende off løse guld stifter og lodde den afisolerede ende af ledningen til den afskårne ende af guldnål. Opret to wire / pin forbindelser til hver ønsket input site. Placer et stik ind i de hjælpende hænder og lodde tråden enden af en wire / pin forbindelsen til hver af de to flusmiddelbehandlede tænder stik (figur 2G).
  3. Mark en af ​​de ledninger med Sharpie. Under operationen, skal du placere implantatet med den markerede ledning rostralt til en umarkeret wire.

3. VNS Surgery

  1. Opret brugerdefinerede glas værktøjer til håndtering af vagus nerve under operationen.
    1. Brug borsilikatglas at trække en mikropipette således at det har en lang tilspidset spids. Hvis der ikke pipette aftrækker, bryde glas for at skabe en længere kant.
    2. Hold ikke tilspidsede ende af pipetten med en tyk klud (for at forhindre forbrændinger), og tryk den koniske / brudt ende i en glat brandsikkert overflade, mens anvendelse af blå flamme fra smykker fakkel til den tilspidsede ende. Glasset vil bøje som det presses ind i overfladen. Påfør flamme, indtil en krog eller J form former.
  2. VNS kirurgiske procedurer
    1. Saml og sterilisere alle redskaber. Forbered en sanitær, opvarmet kirurgiske område.
    2. Bedøver dyr med ketamin / xylazin (85 mg / kg, 5 mg / kg, IP). Vurdere dybden af ​​bedøvelsesmiddel plan ved at overvåge dyrets vokaliseringer og tilbagetrækning-reflekser som reaktion på tå og / eller hale klemme.
    3. Barbere toppen af ​​hovedet og venstre side af dyrets hals. Beskyt dyrets øjne med minearbejderal olie eller øjensalve. Påfør jod udrensning løsning med gaze og derefter alkohol med gaze til de barberede områder. Gentag en gang.
    4. Injicer 0,05 ml marcain subkutant på toppen af ​​hovedet og lade bolus at dispergere mens anbringe dyret i stereotaktisk instrument.
    5. Brug en skalpel til at lave et snit i huden på kraniet at eksponere både lambda og bregma. Forbered en sti til manchetten ved at bruge stumpe pincet til tunnel subkutant fra incisionssted i venstre side foran øret til venstre side af halsen.
    6. Træk incisionssted åben med hemostats. Ved hjælp af vatpinde, gælder hydrogenperoxid til den udsatte kraniet for at fjerne eventuelt resterende væv.
    7. Ved hjælp af en skalpel, bore to lavvandede starter huller i kraniet for at placere anker skruer. De bør placeres tilstrækkeligt langt fra hinanden til at give plads til implantatet, men ikke for tæt på det omgivende væv. Undgå at placere skruer direkte på midterlinjen.
      1. Med kraftps og skruetrækker, køre en knogle skrue i begge huller. Skruerne skal være stramt i hullerne, med hætterne 2 - 3 mm over overfladen af ​​kraniet at give plads til akryl at udfylde under og omkring skruerne.
    8. Fylde rummet under, omkring og mellem skruerne med en lille mængde af acryl, undgå det omgivende væv. Derefter placere en større mængde akryl i midten af ​​kraniet mellem de to skruer.
    9. Grab implantatet så markerede ledning er orienteret rostralt til en umarkeret tråd og hurtigt placere implantatet i akryl, pas på ikke at få acryl ind i guld stifter, spændet område, eller input websted på toppen. Når placeret det muligt at sætte ~ 5 min, indtil tør. Dette kan også gøres ved hjælp arm stereotaktisk til støtte. Udfylde eventuelle revner eller huller mellem implantatet og kraniet med en lav viskositet blanding af akryl. Lad det tørre.
    10. Brug forstørrelsesglas kikkert for de resterende trin i afsnit 3.2.
    11. Fjern the dyret fra stereotaktisk instrument. Placer dyret på sin højre side, dreje den lidt mod den ventrale position.
    12. Lave et lille snit omtrent over den venstre halsvene. Kæbebenet og kravebenet bør være nogenlunde lige langt til incisionssted. Udvide indsnit ved stump dissektion, indtil musklen lag er nået. Sternocleidomastoideus, sternohyoid og omohyoid muskler skal være synlig. Brug muskel retraktorer at holde sitet åben.
    13. Fortsæt stump dissekere langs de naturlige furer mellem musklerne. Se efter pulsering af halspulsåren. Position gennem musklen mod pulsering vil afsløre halspulsåren. Træk musklerne tilbage med musklen retraktor. Skeden indeholder halspulsåren indeholder også vagus nerve. Blunt omhyggeligt dissekere hylsteret med saksen.
    14. Identificer vagus nerve. Det er den største nerven i carotis kappe og er sædvanligvis til dyrets venstre side af arterienmen kan findes på enhver side. Skift til den brugerdefinerede glas værktøjer og adskille vagus nerve fra halspulsåren. Nerven skal være fri for alle andre væv i mindst 5 mm.
    15. Fra indsnittet på hovedet, ved hjælp af gevind på siden af ​​manchetten modsat ledningerne, træk manchetten gennem tidligere foretagne subkutan tunnel med pincet eller små hemostats. Skub den gennem vævet ind i incisionssted på halsen.
    16. Løft forsigtigt nerve op ved hjælp af glas værktøjer og skub trådene på den side af manchetten modsat ledningerne under nerve. Træk trådene hele vejen igennem, pas på ikke at gnide mod nerven. Manchetten skal være umiddelbart op til nerven.
    17. Sørg for, at manchetten er orienteret med mærket "top" side overlegen. Drop nerven ind i midten af ​​manchetten. Nerven bør nu ligge på tværs af begge ledninger i truget af manchetten (figur 2B). Bind trådene sammen for at lukke manchetten.
    18. På headcap, stik benene knyttet til manchetten ind i guld benene på stimulering input site. Sæt markerede stiften ind i guld pin knyttet til den mest fortand på simulering input site.
    19. At kontrollere, at manchetten korrekt stimulerer vagus nerve, udføre en ophør af vejrtrækning test af, der forbinder stimulatoren til stimulering input site på headcap og kører stimulation (0,2 mA, 60 Hz, op til 10 sek). Vejrtrækning bør kortvarigt stoppe og puls bør falde, verificere manchet funktion.
    20. Fastgør benene på stimulering input site med akryl. Dæk ledningerne og kontrollere, at udsatte pins og ledninger ikke fører til kortslutninger. Brug akryl til at glatte over alle bump eller at udfylde eventuelle huller. Lad det tørre.
    21. Sutur lukket begge indsnit sites. Injicer 0,05 ml marcain subkutant nær halsen incisionssted. Påfør antibiotisk salve til incisionssteder. Eventuelt lade en mandlig stik på plads på stimulering input websted tilforhindre beskadigelse eller tilstopning under helingsprocessen.
    22. Behandl med antibiotikum og følg standard postoperativ pleje herunder passende analgesi. Retur dyr stalde facilitet efter at de genvinder mobiliteten. Tillad 5 dage for inddrivelse. At sikre maksimal levetid og funktion af headcap, opstaldning af dyrene enkeltvis for resten af ​​eksperimentet.
      BEMÆRK: Sham-VNS rotter gennemgå den samme operation, men kredsløbet er udformet til kort på niveauet for den headcap (dvs. er en headcap implanterede og vagus nerve er adskilt fra halspulsåren, men ingen elektrode manchet placeres rundt om nerve).

4. Auditiv Fear Conditioning

BEMÆRK: Denne frygt conditioning protokol er mere intensivt end de fleste 21 fordi målet med disse eksperimenter er at styrke udslettelse. Med mild frygt condition, der er let slukket, kan et gulv effekt skjule dette ekstraudstyr.

  • House dyr på en 12 timers lys / mørke-cyklus med ad libitum adgang til foder og vand. Håndtag dyr dagligt i genopretning fra kirurgi.
  • Opsæt condition og testapparatet, bestående af en operant boks til huse i en lyddæmpet kammer (Figur 2C). Operant boks har klare plast vægge, 20 x 20 x 20 cm, og har en rustfri stålgittergulv som er forbundet med en fod chok generator. Brug et hvidt hus-lys til at belyse kammeret til videooptagelse. Brug en 9 kHz, 85 dB SPL tone som konditionerede stimulus.
  • Optag adfærd ved hjælp af et digitalt kamera placeret inde i kammeret, over operant kassen. Se og overvåge sessionen på en computer placeret uden for adfærd rum. Gemme videoer til senere analyse.
  • Tør kamre med 70% ethanol før og efter hver session for at eliminere olfaktoriske tidskoder.
  • Frygt-konditionere rotter i 2 dage (figur 3A). Bekræft, at rotterne ikke er ienten tænde bange for tonen ved at præsentere 5 toner (9 kHz, 85 dB, 30 sek) på den første dag. Sørg for, at indefrysning niveauer er ubetydelig.
    1. Følg de indledende tone præsentationer med 8 tone-fodchok (1 sek, 0,5 mA) bindinger på hver af 2 på hinanden følgende dage. Gentag tone-fodchok parringer igen på andendagen. Variere mellem stimulus-interval (ISI) mellem 2 og 4 min, gennemsnit 3 minutter for hvert forsøg. Tilfældig det punkt, hvor opstår stød under tonen.
  • På den tredje dag, teste styrken af ​​tonen / chok foreningen. Spil 4 toner med en ISI på 3, 4 eller 5 min (4 min gennemsnit) i fravær af potechok og registrere dyrenes frysning adfærd under tone præsentationer og i de indbyrdes stimulus-intervaller som mål for den konditionerede frygt respons (CFR).
  • På dag 4, begynder udslettelse træning med VNS eller Sham VNS.
    1. Sæt rotterne ind i stimulatoren ved at indsætte hanstik fra stimulator ind i stimulering input site. Placer dyr i kammeret (figur 2A, 2C). Indstil stimulator til 0,4 mA, 500 mikrosekunder puls bredde ved 30 Hz. Sæt stimulation til en samlet varighed på 30,15 sek, startende 150 ms før begyndelsen af ​​tonen. Spil dyr 4 toner (som i trin 4.6) og parre hver tone præsentation med VNS eller Sham VNS.
  • Periodisk teste elektriske integritet manchet og input websted ved hjælp af et oscilloskop.
    1. Sæt dyret i som normalt og opdele udgangssignalet fra stimulatoren til oscilloskopet.
    2. Indstil intervallet på oscilloskopet som -20 V til +20 V og køre stimulation. Den bølgeform af de 30 Hz stimulation skal være synlig på oscilloskopet. Stimulationer over 10 V i størrelse indikerer høj impedans og en forkert fungerende manchet eller forbindelse på stimulering input site.
  • For at teste virkningen af ​​VNS på udryddelse træning køre en anden CFR test (som i trin 4.6)på dag 5. Optag den tid frysning under tone præsentationer og sammenlign baseline frysning registreret under den første CFR test (trin 4.6).
  • Analyser videoer ved hjælp af en uafhængig observatør, der er blind for behandlingen betingelser. Måle tid brugt frysning under tone præsentationer ved hjælp af et stopur. Frysning er defineret som fuldstændig immobilitet, hvorunder rotten udviser hurtig respiration, sænket hoved, og sprede poter 22. Analyse af frysning adfærd kan opdeles i to faser: under tone præsentation og under den inter-stimulus interval.
  • 5. In vivo Optagelser af fremkaldt feltpotentialer

    Bemærk: Dette trin er valgfrit. Fremkaldte feltpotentialer (EFPS) registreres 24 timer efter test af genansættelse (Dag 5) i isofluran-bedøvede rotter monteret i et stereotaktisk apparat, efter standardprocedurer 23,24.

    1. Saml og sterilisere alle redskaber.
    2. Fremkalde anæstesi med isofluran (5% i 100% oxygen, gennemstrømning 1l / min) i en klar plast kammer. Vurdere dybden af ​​bedøvelsesmiddel plan ved at overvåge dyrets vokaliseringer og tilbagetrækning-reflekser som reaktion på tå og / eller hale klemme. Bruge mineralsk olie eller øjensalve til at beskytte øjnene.
    3. Injicer 0,05 ml marcain subkutant på toppen af ​​hovedet og lade bolus for at dispergere. Brug en skalpel og hemostats at fjerne headcap fra kraniet. Brug så lidt kraft som muligt for at undgå at tilsløre bregma.
    4. Sende dyret i stereotaktisk instrument. Brug en skalpel til at udvide snittet til at afsløre både lambda og bregma. Opretholde anæstesi fly med isofluran (3% i 100% oxygen, strømningshastighed 1 l / min) via en næsekeglens.
    5. Bor huller i kraniet over den infralimbic præfrontale cortex (IL), og den basolaterale amygdala (BLA). Sænk et glas mikroelektroder (2M KCI; 1-2 MOhms modstand) ind i BLA (D / V: 7,2, A / P: 2,7, M / L: 4,9 fra bregma) og en stimulation elektroden i IL-regionen i den mediale præfrontale cortex (D / V: 4,6, A / P: 3,0, M / L: 0,7 fra bregma) (figur 4A).
    6. Stimulere IL at fremkalde EFPS i BLA. Data vist i figur 4 blev erhvervet med følgende indstillinger: En stimulering puls på 0,3 ms varighed ved hjælp af en stimulation intensitet, der svarede til 40% af den mindste strømstyrke, der fremkaldte en maksimal felt respons (baseret på en input-output-kurve bestemmes før indsamling af baseline data), leveres hver 15 sek.
    7. Saml baseline data for et minimum på 10 - 15 minutter før fremkalde synaptisk plasticitet.
      BEMÆRK: Den anvendte protokol til at fremkalde synaptisk plasticitet vil variere med kravene i eksperimenterne og skal nøje udvalgt af hver eksperimentator. Data i figur 4C viser ændringer i EFP efter 3 byger af 100 pulser ved 50 Hz (2 sek), med 20 sek indbyrdes burst intervaller på minimum strømstyrke, der fremkalderd maksimal felt respons.
    8. Måle amplituden af ​​AFD som forskellen mellem middelværdien af ​​en 5 ms vindue før stimulering artefakt og gennemsnittet af en 5 ms vindue omkring 20-25 ms efter stimulering artefakt, der svarer til den negative top af potentialet felt. Normalisere data til baseline og sæt gennemsnittet af en 10 min baseline som 100%. Brug de gennemsnitlige EFP amplituder i en anden 10 min periode efter plasticitet induktion (fx 40-50 minutter efter induktion) at vurdere de langsigtede ændringer i EFP amplitude.
    9. Efter afslutningen af ​​optagelsen halshugge bedøvede dyr og udtrække hjernen. Forbered væv til histologisk verifikation af elektrodeplacering.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Dette afsnit viser eksempler på resultater, der kan opnås ved anvendelse VNS i kombination med udryddelse læring for at nedsætte ekspressionen af ​​det konditionerede frygt respons i rotter. For Dage 1 og 2 (Auditory Fear Conditioning) blev rotter uddannet på en auditiv frygt condition opgave, hvor potechok blev parret med en tone. På dag 3 (Pre Treatment Test), blev der toner præsenteres i mangel af potechok at måle frysning niveauer, og udlede erhvervelse betinget frygt reaktion. På dag 4 (behandling) rotter modtaget gruppe-specifikke ekstinktion træning og behandling: 4 tone præsentationer blev parret med enten VNS eller sham-stimulation eller, i den udvidede udslettelse gruppen, 20 tone præsentationer med sham-stimulation. Indefrysning niveauer blev testet igen på dag 5 som reaktion på 4 præsentationer af CS alene (Post Treatment test) (jf tidslinjen i figur 3A). Dyr, som fik et begrænset antal (4) af ikke-forstærkede eksponeringer for conditioned tone under udslettelse fase viser kun en lille reduktion i konditioneret frygt på den følgende genansættelse dag (figur 3B). I modsætning hertil VNS-behandlede rotter har påvist en betydelig reduktion i frysning efter en enkelt ekstinktion træningssession (figur 3B). Nedsættelsen i det konditionerede frygtreaktion af VNS-behandlede dyr er sammenlignelig med den set i sham-behandlede dyr, som fik 5 gange mængden af ikke-forstærkede eksponeringer (20 toner) under udslettelse træning (gruppe EE i figur 3B). Brug af specifikke forsøgsopstilling skitseret ovenfor, kan VNS også lette udslettelse til konteksten. Som vist i figur 3C, VNS dyr også viste nedsat frysning adfærd uden for præsentationen af den betingede tone, hvilket tyder på, at deres udryddelse uddannelse også generaliseres til konteksten. Vi viser også, at parring VNS af udryddelse træning ændrer metaplasticity i vejen betweDA infralimbic cortex (IL) og den basolaterale amygdala (BLA) i bedøvede dyr (figur 4). I frygt aircondition dyr, som ikke undergår udslettelse uddannelse, korte burst stimulation (HFS) af IL-induceret LTD den fremkaldte lokale felt i BLA (figur 4). Uanset om de fik forlænget udslettelse uddannelse eller VNS under en enkelt udslettelse session blev denne synaptiske depression vendt i dyr udviser betydelig udslettelse af den betingede frygt; imidlertid administration af VNS under udslettelse fremmes induktion af LTP, mens dyr i den udvidede udslettelse gruppe viste ingen ændring i respons på HFS. Dette resultat blev også observeret i dyr, der var skin-stimuleret i fire-tone udslettelse gruppe. Vigtigere, kun VNS ændrede plasticitet i forløbet mellem IL og BLA når det blev leveret i en udslettelse sammenhæng. I modsætning hertil VNS leveret til utrænede dyr i deres bure havde ingen virkning på synaptic plasticitet i IL-BLA-vejen (figur 4B).

    Figur 1
    Figur 1. Konstruktion af vagus nerve Cuffs. (A) Placering af 4 mm stykke slange på borekronen for stabilitet, viser anvendelsen af en modificeret nål til at bore huller i slangen. (B) Huller er foretaget i slanger og slangen er blevet skåret ned i midten. (C) Placering af suturen tråd gennem hullerne i manchetten. Bemærk, at tråden går over læben af manchetten. (D) Indsættelse af platin iridium ledninger til manchetten. Top shows afsluttet ledninger, bund viser ledningsføringen i processen. (E, F) Den færdige manchet med guld stifter fastgjort til enden af trådene. Se indsætte i (F) for skalaen. (G) Viser corresponding headcap stykke, der bliver knyttet til kraniet under operationen beskrevet i trin 3. Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 2
    Figur 2. Vagus nerve stimulation og eksperimentel opsætning. (A) Skematisk af set-up, der anvendes til vagus nerve stimulation (VNS). Dyr er forbundet med en stimulering isolation enhed via en headcap hvorfra 2 platin-iridum ledninger fører subkutant til skræddersyede manchet-elektrode, der er viklet rundt vagus nerve. (B) Placering af manchetten-elektrode omkring vagus nerve. Mikrofotografi af det kirurgiske indsnit og den blotlagte vagus nerve før manchetten elektrode sutureres omkring den. (C) Fotografi af opsætningen, der anvendes tilauditive frygt condition, med dyret tilsluttet til stimulatoren. (Figur modificeret fra reference 20). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 3
    Figur 3. VNS øger udslettelse af auditive frygt condition. (A) Eksperimentel tidslinje. Dag 1 og 2: Auditiv Fear Conditioning, 8 tone (CS) / chok parringer (US) om dagen. Dag 3: Betinget Frygt Test Pre, frysning målt under 4 uparrede tone præsentationer. Dag 4: Behandling, 3 grupper: 4 tone præsentationer parret med VNS, 4 tone præsentationer parret med sham-stimulation, 20 tone præsentationer parret med sham-stimulation (EE). Dag 5: Betinget Frygt Test Post, frysning målt under 4 uparrede tone præsentationer (B). (C) Procentdel af tid brugt frysning i de inter-tone intervaller (ITI) på dag 3 (D3, hvide søjler ) og Dag 5 (D5) for de samme grupper, der er vist i B. VNS dyr også viste nedsat frysning adfærd uden for præsentationen af ​​den betingede tone. (* P <0,05, fejlsøjler repræsenterer standardafvigelsen af ​​middelværdien). (Figur modificeret fra reference 20). Klik her for at se en større version af dette tal.


    Figur 4. VNS ændrer metaplasticity i IL-BLA-vejen. (A) Repræsentativ stimulering og registrering sites i IL og BLA og repræsentative spor af en input-output kurve af feltpotentialer registreret i BLA efter stimulering af IL. (B ) Synaptic plasticitet i IL-BLA pathway som respons på kort burst stimulering i 4 grupper af rotter. Øverst til højre: I frygt aircondition rotter kort burst stimulering af IL inducerer LTD i BLA. Midterste venstre: rotter, der modtog 4 tone udslettelse træning med fingeret stimulation viser også LTD. Nederst til venstre: rotter, der modtog udvidet udslettelse træning med fingeret stimulation viser ingen ændring eller en genopretning af LTD, der blev induceret i frygten konditioneret eneste gruppe og humbug stimulering gruppen. Midten til højre: i rotter behandlet med VNS under en enkelt extinction session er synaptisk styrke yderligere forstærkes, hvilket fører til LTP. Nederst til højre: VNS leveret i hjemmet bur bevirker ingen ændring i plasticitet. Forkortelser: IL, infralimbic cortex; PL, prelimbic cortex; BLA, basolaterale kerne af amygdala, LA, laterale nucleus af amygdala; CE, central kerne af amygdala. (* P <0,05, fejlsøjler repræsenterer standardafvigelsen af ​​middelværdien). (Figur modificeret fra reference 20). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 5
    Figur 5. Forenklet skematisk af hjernestammen innervation af vagus nerve og andet eller højere ordens fremspring. Gennem sin indirekte modulering af monoamin kerner i hjernestammen, herunder locus coeruleus (LC) og raphe Nuclei (DRN), kan vagusnerven modulere vigtige komponenter i udryddelsen kredsløb, som omfatter det præfrontale cortex (PFC), amygdala (Amyg), hippocampus (Hipp) og nucleus accumbens (NAC). Klik her for at se en større version af denne figur.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Vi præsenterer her en protokol, der bruges til at lette udslettelse af konditioneret frygt under en enkelt session for eksponering for konditioneret signaler 19 og til at modulere plasticitet i forløbet mellem infralimbic cortex og den basolaterale amygdala, der kan mediere udslettelse learning 20. Et afgørende skridt for succes i denne protokol er den korrekte levering af VNS under udslettelse træning. Derfor bør man være særlig opmærksom på at opførelsen af ​​manchet elektroder og placeringen af ​​manchetten rundt om vagus nerve. I byggeprocessen af ​​manchetten elektrode er det vigtigt at sikre, at den blotlagte del af trådene er i det rigtige sted. Ligeledes under kirurgien, bør gøres en særlig indsats for at placere manchetten i den korrekte position og forankre det tilstrækkeligt på plads, således at kredsløbet mellem manchetten og stimulatoren forbliver intakt i løbet af eksperimentet. Den korrekte funktion af manchetten skal be kontrolleres efter operationen (som beskrevet i trin 3.2.20) og igen efter adfærdsmæssige test (som beskrevet i trin 4.8).

    De mekanismer, hvorigennem VNS modulerer aktivitet i centralnervesystemet er ikke fuldt forstået. Cervikal vagus nerve er sammensat af afferente sensoriske og efferente motoriske fibre i omtrent en 4-til-1-forhold, henholdsvis 25. Vagus afferenter relæ signaler til nucleus tractus solitarius (NTS), som derefter projekter parabrachiale kerne, hypothalamus, thalamus, amygdala, hippocampus og 26,27. Vigtigere, monoamin kerner i hjernestammen, locus coeruleus (LC) og raphe nuclei, modtage direkte og / eller indirekte fremspring fra NTS (figur 5). VNS kan således modulere kortikal plasticitet og hukommelse via den synergistiske virkning af flere neuromodulatorer. Foreslåede effekter relateret til vagal stimulering omfatter ændring af noradrenalin (NE) frigivelse af fremskrivninger fra NTS tilLC, forhøjede niveauer af hæmmende GABA, og hæmning af afvigende kortikale aktivitet ved retikularsystem aktivering 28,29,30. Vigtige roller for acetylcholin, serotonin og hjerne-afledt neurotrofisk faktor har også vist 31-35. For graduering af frygt minder og udryddelse i almindelighed, virkningerne af VNS på senderens frigivelse i det præfrontale cortex (PFC), amygdala og hippocampus vil sandsynligvis være særlig relevant 36,37. Akut VNS øger noradrenalin og serotonin frigivelse i både mediale PFC 33,38 og amygdala 39,30. Akut VNS øger også niveauet af noradrenalin 38 og forbedrer synaptisk transmission i hippocampus 40-42. Har tidligere vist norepinephrin at være involveret i modulation af frygt ekspression. Læsioner af NE fremskrivninger fra LC til forhjernen forringe udryddelsen af ​​aktiv undgåelse uden at ændre erhvervelse eller bevarelse af origginal learning 43,44. Konsolidering af konditioneret frygt afhænger β-adrenoceptor aktivering inden for BLA 43, og flere rapporter tyder en rolle for både α- og β-adrenerge receptorer i mediale PFC i hukommelsen konsolidering af både narkotikarelaterede og frygt-udslettelse træning 46-49. Således når parringen udslettelse træning med VNS, den VNS-induceret frigivelse af neuromodulatorer ligesom NE eller 5-HT synes at fremme synaptisk plasticitet, at resultaterne fra træning alene, hvilket fører til øget konsolidering af udryddelse.

    En stor fordel ved VNS ligger i dens tidsmæssige og rumlige specificitet. I modsætning til systemisk eller endda lokale stof program, som ofte har en langsom debut og offset handling, kan VNS selektivt parret med specifikke adfærd for at lette synaptisk plasticitet i de aktive netværk, der regulerer adfærd interesse. Vi beskriver her en VNS protokol, der anvender parametre anvendes også klinisk til treatment af epilepsi hos mennesker (0,4 mA, 500 mikrosekunder impulsbredde ved 30 Hz, stimulering cyklus på 30 sek om og 5 min fra). Mikrodialyse eksperimenter viser, at VNS hjælp af disse parametre fører til en langvarig, omtrent 2 gange forøgelse af NE-frigivelse i amygdala 39. Dette store og relativt langsomme stigning i NE kan forklare, hvorfor VNS parret med udslettelse uddannelse, i modsætning til udvidet udslettelse uddannelse af sig selv, også lettet udryddelsen af ​​frysning adfærd uden for præsentationen af ​​den konditionerede stimulus (det interforsøgsinterval). Fordi der i vores eksperimenter dyr undergik udslettelse uddannelse i samme kontekst som den auditive frygt condition, reduktion af frysning adfærd under ITI indikerer, at VNS lettet generalisering af udryddelse læring til konteksten.

    Men på trods af de potentielt langvarige virkninger på NE udgivelse, effekter af VNS på adfærd eller synaptisk plasticitet er kun tilsyneladende, når de er parret wed en bestemt adfærd. Anvendelse af VNS til rotter i deres homecages kort efter frygt ekstinktion træning ikke lette ekstinktion 20, og på samme måde, anvendt VNS uden for en specifik adfærdsmæssig kontekst ikke ændrede synaptisk plasticitet i IL-BLA-vejen (jf figur 3C). På den anden side, selv korte anvendelser af VNS (f.eks 0,8 mA som et tog på 15 impulser, 100 usek pulsbredde ved 30 Hz for 500 ms) forårsager specifikke og langvarige ændringer i sensoriske eller motoriske netværk, når de leveres kontingent med løbende adfærd.

    En skelsættende papir af Michael Kilgard gruppe 7 viste, at den tidsmæssigt præcise parring af VNS med præsentation af en enkelt tone fører til plasticitet i den auditive cortex kort over tone frekvens. Disse virkninger er allerede blevet anvendt klinisk til at vende patologisk plasticitet i den auditive cortex til at behandle tinnitus 50. TilsvarendeGentagen parring af VNS med en motor adfærd har vist sig at reorganisere motor cortex 8 og denne målrettede plasticitet er yderst effektiv i inddrivelse af funktion i forskellige dyremodeller af slagtilfælde 9,10.

    , Forsinket dog VNS leveret 2 timer efter rehabiliterende træning eller flere gange større mængder af VNS resulterede i forholdsvis mindre forbedring end præcist timede VNS 51. Således fremtidige studier nødt til at optimere både timingen og mængden af ​​VNS at maksimere terapeutiske fordele. Vore resultater viser, at VNS, som er klinisk godkendt til behandling af multiresistent epilepsi og behandling-resistent depression, kunne anvendes som en supplerende behandling til eksponering terapi, fordi det modulerer learning-specifik plasticitet til at øge virkningen af ​​eksponering for udryddelse af betinget frygt reagere.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Alcohol
    Atropine Fisher A0132-5G
    Betadine Henry Schein 69066950
    Hydrogen peroxide  CVS 209478
    Ketamine Henry Schein  1129300
    Marcaine Henry Schein 6312615
    Mineral Oil CVS 152355
    Neosporin CVS 629451
    Oxygen Home Depot 304179
    Pennicillin Fisher PENNA-10MU
    Propane Home Depot 304182
    Xylazine Henry Schein 4019308
    Tools
    Jewelery Torch Smith Equipment 23-1001D
    Sewing Needle Walgreens 441831
    #5 Forceps (2) Fine Science Tools 11254-20
    Soldering Iron Home Depot  203525863
    AmScope SM-4TX-144A 3.5X-45X Circuit Board Boom Stereo Microscope + 144 LED AmScope SM-4TX-144A
    Helping Hands A-M Systems  726200
    Scalpel Blade Holder Fine Science Tools 10003-12
    Metal File Home Depot 6601
    Ruler Home Deopt 202035324
    Curved Hemostats  Fine Science Tools 130009-12
    Fine Scissors Fine Science Tools 14058-09
    Spatula Fine Science Tools
    Small Screwdriver Home Depot 646507
    Magnetic Fixator Retraction System Fine Science Tools 18200-04, 18200-01, 18200-05
    Heating Pad Walgreens 30294
    Clippers Walgreens 277966
    Sharpie Staples 125328
    Ring Forceps Fine Science Tools 11103-09
    Custom Micropipette Glass Tools (J shape and Straight) - Borosilicate glass Sutter Instrument B150-110-10
    Adson Forceps Fine Science Tools 11006-12
    Cuffs
    Tubing Braintree Scientific Inc MRE-065
    Platinum Iridium Wire Medwire 10IR9/49T
    Gold Pins Mill-Max 1001-0-15-15-30-27-04-0
    Suture Thread Henry Schein 100-5797
    22 G needles Fisher  14-815-525
    Paper Tape Fisher  03-411-602
    Solder Home Depot 327793
    Flux  Home Depot 300142
    Scalpel Blade, 10 or 15 Stoelting 52173-10
    Silastic Laboratory Tubing .51 mm ID x .94 mm OD Fisher  508-002
    Headcaps
    Connector Pieces (male) Omnetics Connector Corporation A25001-004
    Headcap pieces (female) Omnetics Connector Corporation A24001-004
    Teets Dental Acrylic, Liquid and Powder A-M Systems 525000, 526000
    26 Gauge Solid Copper Wire Staples 1016882  
    Surgery
    Bone Screws Stoelting+CB33:C61 51457
    Scalpel Blades, 10 or 15 Stoelting 52173-10
    1 ml syringes Fisher 14-826-261
    22 G Needles Fisher  14-815-525
    27 G Needles Fisher 14-826-48
    2" x 2" Gauze Fisher 22-362-178
    Swabs Fisher 19-120-472
    Puppy Pads PetCo 1310747
    Kim Wipes Fisher 06-666-A
    Chamber and Behavioral Setting 
    Husky Metal Front Base Cabinet (30WX19DX34H) Home Depot 100607961
    Quiet Barrier­ HD Soundproofing Material (Sheet) (PSA) soundproofcow.com 10203041
    Convoluted Acoustic Foam Panel soundproofcow.com 10432400
    Isolated Pulse Stimulator Model 2100 A-M Systems 720000
    Digital Camera - Logitech Webcam C210 Logitech B003LVZO88
    MatLab Mathworks.com
    Sinometer 10 MHz Single Channel Oscilloscope Sinometer CQ5010C
    OxyLED T-01 DIY Stick-on Anywhere 4-LED Touch Tap Light OXYLED B00GD8OKY0
    5k ohm potentiomter Alpha Electronics B00CTWDHIO
    Extech 407730 40-to-130-Decibel Digital Sound Level Meter Extech Instruments B000EWY67W
    DSCK-C Dual Output, scrambled shocker Kinder Scientific Co

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Quirk, G. J., Mueller, D. Neural mechanisms of extinction learning and retrieval. Neuropsychopharmacol. 33 (1), 56-72 (1038).
    2. Milad, M. R., Orr, S. P., Lasko, N. B., Chang, Y., Rauch, S. L., Pitman, R. K. Presence and acquired origin of reduced recall for fear extinction in PTSD: results of a twin study. J Psychiat Res. 42 (7), 515-520 (2008).
    3. Jovanovic, T., Norrholm, S. D., Blanding, N. Q., Davis, M., Duncan, E., Bradley, B., Ressler, K. J. Impaired fear inhibition is a biomarker of PTSD but not depression. Depress Anxiety. 27 (3), 244-251 (2010).
    4. Norrholm, S. D., et al. Fear extinction in traumatized civilians with posttraumatic stress disorder: relation to symptom severity. Biol Psychiat. 69 (6), 556-563 (2011).
    5. Phelps, E. A., LeDoux, J. E. Contributions of the amygdala to emotion processing: from animal models to human behavior. Neuron. 48 (2), 175-187 (2005).
    6. Pape, H. C., Paré, D. Plastic synaptic networks of the amygdala for the acquisition, expression, and extinction of conditioned fear. Physiol Rev. 90 (2), 419-463 (2010).
    7. Engineer, N. D., et al. Reversing pathological neural activity using targeted plasticity. Nature. 470 (7332), 101-104 (2011).
    8. Porter, B. A., et al. Repeatedly pairing vagus nerve stimulation with a movement reorganizes primary motor cortex. Cereb Cortex. 22 (10), 2365-2374 (2012).
    9. Hays, S. A., et al. Vagus nerve stimulation during rehabilitative training improves functional recovery after intracerebral hemorrhage. Stroke. 45, 3097-3100 (2014).
    10. Khodaparast, N., et al. Vagus nerve stimulation delivered during motor rehabilitation improves recovery in a rat model of stroke. Neurorehab Neural Re. 28 (7), 698-706 (2014).
    11. Clark, K. B., Krahl, S. E., Smith, D. C., Jensen, R. A. Post‐training unilateral vagal stimulation enhances retention performance in the rat. Neurobiol Learn Mem. 63 (3), 213-216 (1995).
    12. Clark, K. B., Smith, D. C., Hassert, D. L., Browning, R. A., Naritoku, D. K., Jensen, R. A. Posttraining electrical stimulation of vagal afferents with concomitant vagal efferent inactivation enhances memory storage processes in the rat. Neurobiol Learn Mem. 70 (3), 364-373 (1998).
    13. Clark, K. B., Naritoku, D. K., Smith, D. C., Browning, R. A., Jensen, R. A. Enhanced recognition memory following vagus nerve stimulation in human subjects. Nat. Neurosci. 2, 94-98 (1999).
    14. McGaugh, J. L. amygdala modulates the consolidation of memories of emotionally arousing experiences. Annu Rev Neurosci. 27, 1-28 (2004).
    15. McGaugh, J. L., Roozendaal, B. Role of adrenal stress hormones in forming lasting memories in the brain. Curr Opin Neurobiol. 12, 205-210 (2002).
    16. Miyashita, T., Williams, C. L. Epinephrine administration increases neural impulses propagated along the vagus nerve: Role of peripheral beta-adrenergic receptors. Neurobiol Learn Mem. 85 (2), 116-124 (2006).
    17. Williams, C. L., Men, D., Clayton, E. C., Gold, P. E. Norephinephrine release in the amygdala after systemic injection of epinephrine or escapable footshock: contribution of the nucleus of the solitary tract. Behavioral Neurosci. 112 (6), 1414-1422 (1998).
    18. Liang, K. C., Juler, R. G., McGaugh, J. L. Modulating effects of post-training epinephrine on memory: involvement of the amygdala noradrenergic system. Brain Res. 368 (1), 125-133 (1986).
    19. Peña, D. F., Engineer, N. D., McIntyre, C. K. Rapid remission of conditioned fear expression with extinction training paired with vagus nerve stimulation. Biol Psychiat. 73 (11), 1071-1077 (2013).
    20. Peña, D. F., Childs, J. E., Willett, S., Vital, A., McIntyre, C. K., Kroener, S. Vagus nerve stimulation enhances extinction of conditioned fear and modulates plasticity in the pathway from the ventromedial prefrontal cortex to the amygdala. Front Behav Neurosci. 8 (327), (2014).
    21. Maren, S. Overtraining does not mitigate contextual fear conditioning deficits produced by neurotoxic lesions of the basolateral amygdala. J Neurosci. 18 (8), 3088-3097 (1998).
    22. Blanchard, R. J., Blanchard, D. C. Crouching as an index of fear. J Comp Physiol Psych. 67 (3), 370-375 (1969).
    23. Maroun, M. Stress reverses plasticity in the pathway projecting from the ventromedial prefrontal cortex to the basolateral amygdala. Eur J Neurosci. 24 (10), 2917-2922 (2006).
    24. Moussawi, K., et al. N-Acetylcysteine reverses cocaine-induced metaplasticity. Nat Neurosci. 12, 182-189 (2009).
    25. Paintal, A. S. Vagal sensory receptors and their reflex effects. Physiol. Rev. 53 (1), 159-227 (1973).
    26. Aalbers, M., Vles, J., Klinkenberg, S., Hoogland, G., Majoie, M., Rijkers, K. Animal models for vagus nerve stimulation in epilepsy. Exp Neurol. 230 (2), 167-175 (2011).
    27. Ricardo, J. A., Koh, E. T. Anatomical evidence of direct projections from the nucleus of the solitary tract to the hypothalamus, amygdala, and other forebrain structures in the rat. Brain Res. 153, 1-26 (1978).
    28. Takigawa, M., Mogenson, G. J. A study of inputs to antidromically identified neurons of the locus coeruleus. Brain Res. 135 (2), 217-230 (1977).
    29. Groves, D. A., Bowman, E. M., Brown, V. J. Recordings from the rat locus coeruleus during acute vagal nerve stimulation in the anaesthetised rat. Neurosci Lett. 379 (3), 174-179 (2005).
    30. Manta, S., Dong, J., Debonnel, G., Blier, P. Enhancement of the function of rat serotonin and norepinephrine neurons by sustained vagus nerve stimulation. J Psychiatr Neurosci. 34 (4), 272-280 (2009).
    31. Manta, S., El Mansari, M., Debonnel, G., Blier, P. Electrophysiological and neurochemical effects of long-term vagus nerve stimulation on the rat monoaminergic systems. Int J Neuropsychoph. 16 (2), 459-470 (2013).
    32. Dorr, A. E., Debonnel, G. Effect of vagus nerve stimulation on serotonergic and noradrenergic transmission. J Pharmacol Exp Ther. 318, 890-898 (2006).
    33. Follesa, P., et al. Vagus nerve stimulation increases norepinephrine concentration and the gene expression of BDNF and bFGF in the rat brain. Brain Res. 1179 (7), 28-34 (2007).
    34. Biggio, F., et al. Chronic vagus nerve stimulation induces neuronal plasticity in the rat hippocampus. Int J Neuropsychoph. 12 (9), 1209-1221 (1017).
    35. Nichols, J. A., Nichols, A. R., Smirnakis, S. M., Engineer, N. D., Kilgard, M. P., Atzori, M. Vagus nerve stimulation modulates cortical synchrony and excitability through the activation of muscarinic receptors. Neuroscience. 189, 207-214 (2011).
    36. Peters, J., Kalivas, P. W., Quirk, G. J. Extinction circuits for fear and addiction overlap in prefrontal cortex. Learn Memory. 16, 279-288 (2009).
    37. Ji, J., Maren, S. Hippocampal involvement in contextual modulation of fear extinction. Hippocampus. 17 (9), 749-758 (2007).
    38. Roosevelt, R. W., Smith, D. C., Clough, R. W., Jensen, R. A., Browning, R. A. Increased extracellular concentrations of norepinephrine in cortex and hippocampus following vagus nerve stimulation in the rat. Brain Res. 1119 (1), 124-132 (2006).
    39. Hassert, D. L., Miyashita, T., Williams, C. L. The effects of peripheral vagal nerve stimulation at a memory-modulating intensity on norepinephrine output in the basolateral amygdala. Behav Neurosci. 118 (1), 79-88 (2004).
    40. Ura, H., et al. Vagus nerve stimulation induced long-lasting enhancement of synaptic transmission and decreased granule cell discharge in the hippocampal dentate gyrus of urethane-anesthetized rats. Brain Res. 1492, 63-71 (2013).
    41. Zuo, Y., Smith, D. C., Jensen, R. A. Vagus nerve stimulation potentiates hippocampal LTP in freely-moving rats. Physiol Behav. 90 (4), 583-589 (2007).
    42. Shen, H., Fuchino, Y., Miyamoto, D., Nomura, H., Matsuki, N. Vagus nerve stimulation enhances perforant path-CA3 synaptic transmission via the activation of β-adrenergic receptors and the locus coeruleus. Int J Neuropsychophl. 15 (4), 523-530 (2012).
    43. Fibiger, H. C., Mason, S. T. The effects of dorsal bundle injections of 6-hydroxydopamine on avoidance responding in rats. Bitr J Pharmacol. 64 (4), 601-605 (1978).
    44. Mason, S. T. Fibiger H.C. 6-OHDA lesion of the dorsal noradrenergic bundle alters extinction of passive avoidance. Brain Res. 152, 209-214 (1978).
    45. McGaugh, J. L. Memory consolidation and the amygdala: a systems perspective. Trends Neurosci. 25 (9), 456-461 (2002).
    46. LaLumiere, R. T., Niehoff, K. E., Kalivas, P. W. The infralimbic cortex regulates the consolidation of extinction after cocaine self-administration. Learn Memory. 17, 168-175 (2010).
    47. Mueller, D., Cahill, S. P. Noradrenergic modulation of extinction learning and exposure therapy. Behav Brain Res. 208 (1), 1-11 (2010).
    48. Smith, R. J., Aston-Jones, G. α(2) Adrenergic and imidazoline receptor agonists prevent cue-induced cocaine seeking. Biol Psychiat. 70 (8), 712-719 (2011).
    49. Buffalari, D. M., Baldwin, C. K., See, R. E. Treatment of cocaine withdrawal anxiety with guanfacine: relationships to cocaine intake and reinstatement of cocaine seeking in rats. Psychopharmacol. (Berl). 223 (2), 179-190 (2012).
    50. De Ridder, D., Vanneste, S., Engineer, N. D., Kilgard, M. P. Safety and efficacy of vagus nerve stimulation paired with tones for the treatment of tinnitus: a case series). Neuromodulation. 17 (2), 170-179 (2014).
    51. Hays, S. A., et al. The timing and amount of vagus nerve stimulation during rehabilitative training affect poststroke recovery of forelimb strength. Neuroreport. 25, 676-682 (2014).

    Tags

    Adfærd Neuroscience adfærd vagus nerve stimulation frygt condition angst udslettelse læring synaptisk plasticitet amygdala præfrontale cortex
    Vagus nerve stimulation som et redskab til at fremkalde Plasticitet i Pathways Relevant for Extinction Læring
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Childs, J. E., Alvarez-Dieppa, A.More

    Childs, J. E., Alvarez-Dieppa, A. C., McIntyre, C. K., Kroener, S. Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning. J. Vis. Exp. (102), e53032, doi:10.3791/53032 (2015).

    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