Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Hipokampal disfonksiyon Fetal alkol spektrum bozuklukları, fare modeli değerlendirmek için izleme Eyeblink Klasik koşullanma kullanımı

Published: August 5, 2017 doi: 10.3791/55350
Automatic Translation
1,2, 1,2, 2, 1, 1, 2
1Department of Psychology, East Carolina University, 2Multidisciplinary Studies Program in Neuroscience, East Carolina University

Summary

Değerlendirmek için kullanılan izleme eyeblink Klasik koşullanma (ECC) bağımlı Hipokampal ilişkisel öğrenme edildi yetişkin Sıçanlarda yönetilen yüksek yoğunlukta (% 11,9 v/v) alkol erken neonatal beyin gelişimi sırasında. Genel olarak beyin işlev bozukluğu birçok psikolojik ve Biyomedikal ayarlarını algılamak için ses tanılama araçları ECC işlemlerdir.

Abstract

Yenidoğan fareler yönetilen etil alkol (% 11,9 v/v) nispeten yüksek bir konsantrasyon postnatal gün 4-9, insanlarda Üçüncü trimesterde oluşan beyin değişiklikleri ne zaman fetal beyin hızlı örgütsel değişim uğrar ve benzer bir zaman hızlandırılmış. Fetal alkol spektrum bozuklukları (FASDs) bu modelin ciddi beyin hasarı, miktarı ve desen tıkınırcasına içme bazı hamile alkollü anneler içinde oluşan taklit üretir. İzleme eyeblink Klasik koşullanma (ECC), ilişkisel öğrenme genellikle alkol maruz yetişkin yavru görülür uzun vadeli Hipokampal disfonksiyon değerlendirmek için Yüksek mertebeden türevi nasıl kullanılacağını açıklar. Yaş 90 gün, kemirgen cerrahi olarak kayıt ile hazırlanmıştır ve electromyographic (EMG) ölçülen uyarıcı elektrotlar, sol göz kapağı kası aktivitesinden göz kırpma ve hafif şokta sol göz için posterior sırasıyla teslim. 5 gün kurtarma süre sonra onlar izleme ilişkisel öğrenme farklılıkları alkol maruz kalan ve fareler kontrol belirlemek için ECC 6 seans uygulandı. ECC aynı donanım ve yazılım, kullanılarak kolayca değiştirilebilir, böylece farklı sinir sistemleri tespit edilebilir birçok olası ECC yordamlardan birini izidir. ECC yordamları genel olarak, farklı beyin sistemleri ve beyin hakaret farklı koşullarda sinir patoloji tespit için tanılama araçları olarak kullanılabilir.

Representative Results

Eyeblink yazılım ölçümleri birçok türleri için büyük ve kapsamlı bir veri kümesi sağlama yeteneğine sahiptir. Kısalık için biz bu çalışmada, raporu temsilcisi öğrenme hem de performans adaptif CR yüzde, adaptif CR genlik, UR yüzde ve UR genlik önlemler olur. Hippocampus izleme ECC50,51,52sırasında gelişmiş sinaptik plastisite bir sonucu olarak tekrarlanan eğitim üzerinde iyi zamanlanmış eyeblink yanıt edinimi temsil ettiği gibi uyarlamalı CR dönem seçildi. UR önlemler yenidoğan alkol kaynaklı öğrenme açıkları ECC ilişkisel öğrenme aksamalar veya şok yanıt aksamalar nedeniyle bize - hangi öğrenme farklılıkları tedavi grupları arasında yerine motivasyon veya motor farklılıklar gösterebilir edildi iz olup olmadığını aydınlatmak için seçilmiştir. Her ölçü birimi için veri ANOVAs, tekrarlanan ölçüler faktör olarak oturum ile karışık 2 (Sex) x 3 (yenidoğan grubu) x 6 (oturum) kullanarak analiz edildi. Neonatal tedavi için önemli ana etkileri Tukey'nın öğleden hoc testleri kullanarak analiz edildi ve önemli etkileşimler basit efektler testleri kullanarak analiz edildi. En az bir alpha düzeyi 0,05 kullanarak tüm istatistiksel analizleri yapılmıştır ve grafiklerde sonuçları ortalama ± SEM.

Adaptif CR yüzde ölçü ile başlayan, ANOVA yenidoğan grubu, F(2,21) önemli bir temel etkisi belirtilen 11,69, p = < 0,001 ama seks önemli ana etkisi (p = 0,71) veya bu faktörlerin arasında önemli bir etkileşim (p 0,20 =). Beklendiği gibi adaptif CR yüzde arttı eğitim, F(5, 105) altı seans 81.15, p = < 0,001 ve neonatal gruplar arasındaki farkları oturum, F(10, 105) bazı düzeyde bağımlı 4,58, p = < 0,001. Oturum faktör içeren hiçbir önemli diğer etkileşimler vardı. Aynı şekilde uyarlanabilir CR genlik için tekrar bir önemli ana etkisi vardı yenidoğan grubu, F(2,21) 22.32, p = < 0,001 ama önemli ana etkisi cinsiyet (p 0.21 =) veya bu faktörlerin arasında önemli bir etkileşim (p 0.48 =). CR genlik aynı zamanda eğitim, F(5, 105) altı seans içinde önemli ölçüde arttı 59.27, p = < 0,001 ve neonatal gruplar arasındaki farkları oturum, F(10, 105) bazı düzeyde bağımlı 4,31, p = < 0,001. Genel olarak, her iki CR önlemler grup anlamına gelir ve önemli ölçüde farklı eğitim oturumları sırasında ayrılmış bu yollar arasında önemli farklılıklar gösterdi. Hangi grupları önemli ölçüde farklılık onaylamak için alkol entübe (AI) fareler önemli ölçüde hem CR önlemler unintubated-control (UC) ve sham entübe (SI) fareler daha kötü yapılan Tukey'nın öğleden hoc testler gösterdi (p < 0,01 CR yüzdesi; p < 0,001 CR genlik için), hangi farklı değildir birbirinden (p> 0,05). Basit efektler testleri gerçekleştirilen önemli yenidoğan grubunda oturum etkileşimleri için AI fareler daha da önemlisi oturum 2'de başlayan ve oturum 6'dan taşıyan karşılaştırıldığında UC ve sı fareler için CRs edinme Engelli doğruladı hem CR önlemler x (tüm p< 0,05), hangi değil farklı--dan her diğer altı seans. SI fareler önemli ölçüde farklı AI sıçanlarından emir oturum 3 kadar başlamadı için tek özel durum adaptif CR genlik oldu. Bu sonuçlar şekil 5A, 5Bgösterilir.

UR önlemler seks, Yenidoğan grubu ya da bu faktörlerin oturum faktörle etkileşimler nedeniyle hiçbir önemli farklılıklar vardı. Bu negatif bulgular her grup şok eyeblink yanıt bize eşit yayarlar başardı ve AI fareler gözlenen öğrenme açıkları değildi (6A rakam, 6B) yanıp sönen motivasyon veya motor farklılıklar etkilediği göstermiştir.

Figure 5
Şekil 5 : İzleme edinimi şartına yanıt veren (ortalama ± SEM). Erken alkol pozlama (grup AI) adaptif şartına yanıt (CR) yüzde (A) ve (B) genlik edinimi önemli ölçüde etkiledi. İzleme ECC doğal olarak elde etmek zordur, bu nedenle önlemler - gecikme ECC olan tüm gruplar için nispeten düşüktür, yüzde 80-%85 FASD21,53kemirgen modellerinde ulaşabilirsiniz. Yine de, ECC yordamı izleme erken beyin gelişimi sırasında alkol etkileri duyarlı olduğu Hipokampus üzerinde vergi değil. * p = < 0,05, ** p = < 0,01, *** = p < 0,001 arasında UC ve AI fareler; örneklerin boyutu parantez içinde verilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Unconditioned (ortalama ± SEM) yanıt edinimi. Eyeblink performans (UR yüzde ve UR genlik) gruplar arasında önemli ölçüde farklı değildi. Farklar olmaması edinme eğitim sırasında kullanılan şok yoğunluk motivasyon AI Sıçanlarda differentially alter değil veya yeteneklerini savunma üretmek için yanıp sönme (UC ve sı) her iki kontrol gruplarına göre şok, yanıtlarını gösterir. Örneklerin boyutu parantez içinde verilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

Etil alkol alınan doğum sonrası gün boyunca 4-9 yenidoğan fare pups bozuklukları yetişkinlikte Klima izleme eyeblink sergiledi. Bu bulgular alkol ile Hipokampal işlevi üzerinde zararlı etkileri kalıcı bir teratogen olduğu fikri destekler. Genel olarak, klimalı izleme yordamda yanıt için fareler hem de kontrol grubu ile karşılaştırıldığında alkol maruz rats düşüktü. Alkol maruz Sıçanlarda ilişkisel öğrenme bozuklukları motivasyon veya motor farklılıkları akıttıkları (i.e., şok u.s. yoğunluğu için yanıp sönen bir farkı yok).

İzleme ECC elucidating meydan kaynaklı Hipokampal nevropatoloji için yararlı bir tanı aracı olmakla birlikte, bu yöntem sonuçları doğru bağlam yerleştirilmelidir. İlk olarak, temel yordam unsuru içinde bu gösteri sırasında gelişmekte olan beyin, electromyographic aktivite kayıt sağlayan ve şok, söz konusu donanım ve sonraki hayvan ilgi bir bilişsel işlev değerlendiriyor bir öğrenme paradigması kullanarak sınama cerrahi implantasyon elektrot donanım imalatı için güvenlik açığının bilinen bir pencere alkol hedeflenen teslimat dahil. İşleminin her aşamasında, kemirgen konular gereksiz/istenmeyen bir zarar değil ve onların sağlık işaretleri düzenli olarak izlemek için özen göstermelidir. Ne zaman alkol dozaj, donanım hataları veya cerrahi implantasyon kapsayan deneysel hataları tarafından sağlıklarını tehlikeye değil sadece doğru olduğunu bir psikolojik yapısı açıklanan, davranışsal sonuçları "pencere" biliş için sağlar. Böylece, araştırma süreci yordam her öğesinde ECC sonuçlarından bulgular insanlarda yaygınlaştırılması sağlamak için ses bir şekilde uygulanmalıdır. İkinci olarak, ECC paradigma Insight ilişkisel öğrenme niteliğine sağlar, ancak bir deneysel tasarım gereği bu etki alanları bir ECC çalışma içinde bazı faset dahil olan sürece değil bulgular bu yaklaşımı kullanarak genişletmek ve geniş onları çalışma belleğinde, kısa/uzun vadeli anılar ve bilinç - gibi - diğer bilişsel etki alanlarına atfetmek için özen göstermelidir. Örneğin, bu gösteri izleme ECC öğrenme Alım Aşaması incelendiğinde, ancak bellek saklama Sıçanlarda eğitim tamamlandıktan sonra incelemek değil. Bellek böylece öğrenme ek olarak değerlendirilen bir bağımsız psikolojik süreçtir. Tasarım gereği, bir ya da kısa vadeli veya uzun vadeli bellek yeteneği değerlendirmek için bir bellek tutma aralığı dahil olabilir. Üçüncü olarak, aynı anda davranış için katkıda motivasyon, deneysel ve hormonal faktörler birlikte çalışabilir paralel bellek sistemleri54 vardır tanıma birleşim (ECC sırasında) olduğunu anlama ama "iyi" veya "kötü" öğrenme hakkında ne ortaya birçok işlemlerden biri için gerekli olan. Diğer beyin bölgeleri CR bazı bileşeni aracılık gibi son olarak, izleme ECC tamamen Hipokampal bağımlı görev değildir. Böylece, bir anlayış farklı sinir devreleri ve/veya bir çalışmada kullanılmaktadır, ayrık sonuçlarına göre etkileri yaparken dikkate alınması gereken uyarıcı parametreleri türünü arasındaki etkileşimler. Beyincik, örneğin, Ayrıca izleme ECC, nerede CR ve zamanlama, özellikle ısı kısa süre içinde ne zaman CR topografik özelliklerini etkiler katkıda bulunmaktadır. İzleme ECC serebellar hasar ile bir uzun izleme aralığı (1000 ms) ile test insanlarda etkilenmez ancak olanlar daha kısa bir izleme aralığı (400 ms)34almak içinde değişir. Ayrıca, fare, anterior singulat ve medial agranular bölgelerde hedef iki taraflı lezyonlar dorsal medial prefrontal korteks (mPFC) önlemek izleme CRs55, edinimi süre benzer sonuçlar46tavşanların Kaudal mPFC imha üretmek. Bu bulgular da beyin serebellar prefrontal katkıları türler farklılıklar izleme ECC gibi tahrik ilişkisel öğrenme kök göz önünde bulundurarak önemini vurgulayın. Yenidoğan alkol pozlama sırasında PD 4-9 olumsuz etkilenen edinimi 500-ms izleme CRs yetişkin için bu çalışma ve diğerleri47,56fareler olsa da, bu ne zaman bile alkol (5 g/kg)57izleme bozukluğu alkol maruz Sıçanlarda izleme aralığı süresi üzerinde bağımlı olduğunu düşündüren, nispeten yüksek bir doz, meydan bir 300-ms izleme aralığı deneyim yenidoğan alkol maruz fareler için aynı durum böyle değil.

Hayati önem taşıyan izleme ECC arabuluculuk için ve ne zaman yenidoğan alkol poz tarafından meydan olmak ile ilgili sinirsel hasar izleme CRs edinimi bozuklukları yansıtır sergiler bu çalışmada, Hipokampus vurguladı. Bu gerekir uyardı, ancak, beyincik beyin kök devreleri, özellikle interpositus çekirdeği, ECC, satın alma, ifade ve izleme ECC36,40,55,58,59dahil olmak üzere ECC görev türüne bağlı olarak CR topografik özellikleri de dahil olmak üzere çok yönlü için esastır. Nitekim, bu sinir devre CRs ifade ECC, üst düzey formları izleme ECC60gibi sırasında sürüş için Hipokampus ile etkileşim kurar. Alkol pozlama erken beyin gelişimi sırasında özellikle Hipokampal işlev izleme ECC etkileyip tamamen açık değil. Birçok farklı beyin bölgelerini mPFC, beyincik ve Hipokampus18,19,23,47,61,62, gibi erken alkol hakaret savunmasız ve alkol bu yapıları değişen derecelerde ve değişen ama işlevsel olarak önemli farklılıklar işleyişi birçok ECC yordam bozan çok yüksektir. İle ilgili izleme ECC çalışmalar sonuçlarından yorum tuzaklar rağmen başarılı izleme CRs edinimi sağlam bir Hipokampus üzerinde en az güvenmeye hayvan lezyon çalışmalar42,44,63tarafından,64,65desteklenen olarak gösterilmiştir. Bu yordam, böylece gelişimsel alkol maruz kalma, altta yatan nöro çevrim daha iyi olduğundan yanıt şartına izleme arasındaki bağlantıları roman nesne tanıma, Morris su labirentteki yer öğrenme gibi diğer Hipokampal bağımlı görevleri daha anlaşılır gösteren için son derece değerli bir yaklaşım kalır ve bağlamsal ve klima korku izleme.

ECC davranış yöntemi olarak "biliş, tahlil için" yaygın uygulanabilirliği gelişimsel neuroteratology alanına sahiptir. Nitekim, son bizim laboratuvar bulgular gelişmekte olan Hipokampus farklı Girişimsel stratejileri18,47tarafından hafifletilmiş alkol etkileri son derece hassas kavramı destekler. Önemli yararı burada alkol kaynaklı izleme ECC öğrenme açıkları daha iyi bir anlayış ile bunların özellikle de aynı Hipokampal neurocircuitry tarafından aracılı bilinen akıllı Hipokampal tabanlı işlevleri dışında ilişkisel öğrenme - diğer sorunları olabilir olduğunu.

Uygulama izleme ECC ve diğer türevleri (örneğin, gecikme, ters, ayrımcılık, bileşik) nörobiyolojik mekanizmaları ve sinir sistemleri ilişkisel öğrenme, yer aydınlatmak için fetal alkol araştırma alanı uzatılabilir. Örneğin, bu paradigma insan durumlarda ve şizofreni66,67gibi psikiyatrik durumlar, nörodejeneratif hastalıklar Alzheimer hastalığı68,69gibi hayvan modelleri ve uyuşturucu bağımlılığı70,71,72çok ilgi aldı. Faydaları nörobilişsel işlevi ve fonksiyon bozukluğu değerlendirmek için bir araştırma yöntemi olarak böylece nörolojik bilimler de dahil olmak üzere birçok psikolojik ve Biyomedikal disiplinler arasında görülmektedir.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser alkol içecek tıbbi araştırma Vakfı (ABMRF üzerinden) TDT için bir hibe tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Neonatal Alcohol Exposure
190 Proof Ethyl Alcohol (USP) Pharmco-AAPER 225-36000 [ECU Medical Storeroom] Can be substituted; should be USP; avoid using 200 proof ethyl alcohol
Container/Basket for Pups Any
Corn Oil Any Food grade
Heated Water Therapy Pump w/ Pads Gaymar TP-500 To keep pups warm; can be substituted
Hypodermic Needles 22G x 1 in, Sterile Any
Hypodermic Needles 30G x 1/2 in, Sterile Any
Isopropyl Alcohol 70% EMD Millipore PX1840-4 [Fisher Scientific] Can be substituted; reagent grade
www.fishersci.com
Long-Evans Rats (Female and Male Breeders) Charles River Laboratories N/A [ECU Dept. of Comparative Medicine] Age and weight need to be specified; pricing varies by these factors
www.criver.com
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades Biomedical Research Instruments 11-2200 For cutting PE tubing
brisurgical.com
Polyethylene 10 Tubing (0.011 in. I.D.; 0.024 in. O.D.) BD Diagnostic Systems 22-204008 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Polyethylene 50 Tubing (0.023 in. I.D.; 0.038 in. O.D.) BD Diagnostic Systems 22270835 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Regulated water heater or baby milk bottle warmer Any Optional; helps with warming up cold milk solutions
Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml Any
Tuberculin Syringes, Sterile, 10 ml Any Can be used to draw out ethyl alcohol or use appropriate size micropipet
Weigh Scale Any Should have good resolution (in gram units)
Name Company Catalog Number Comments
EMG Headstage Fabrication and Bipolar Electrode Modification
Bipolar Electrode, 2 Channel SS Twisted Plastics One, Inc. MS303/2-B/SPC  ELECT SS  2C TW .008" Must specify custom length of 20 mm below pedestal
www.plastics1.com
Centi-Loc Strip Socket Insulator (aka, Micro Strip) ITT Cannon / ITT Interconnect Solutions CTA4-IS-60* or CTA4-1S-60* *Depends on vendor; see www.onlinecomponents.com or www.avnetexpress.avnet.com
Dental Pliers, Serrated CMF Medicon 390.20.05 Can be substituted; use to crimp wires to male contact pins
www.medicon.de
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades Biomedical Research Instruments 11-2200 Only use to cut 3T wires; cutting 10T wires will damage the blade - use the blade of the wire stripper instead
brisurgical.com
PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 10T (Bare Diameter .010 in) Sigmund Cohn-Medwire 316SS10T
www.sigmundcohn.com
PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 3T (Bare Diameter 0.003 in) Sigmund Cohn-Medwire 316SS3T
www.sigmundcohn.com
Razor Blade Any To strip 1 mm from prongs of bipolar electrode
Relia-Tac Socket Contact Pin, Male Cooper Interconnect 220-P02-100 See Allied Electronics Cat # 70144761
www.alliedelec.com
Tweezers, High Precision, Serrated, 4 3/4 in Electron Microscopy Sciences 78314-00D To grasp 10T wire firmly while stripping PTFE with smooth tweezers
www.emsdiasum.com
Tweezers, High Precision, Smooth, 4 3/4 in Electron Microscopy Sciences 78313-00B
www.emsdiasum.com
Tweezers, Ultra Fine Tips, 4 3/4 in Electron Microscopy Sciences 78510-0 To strip 1 mm of PTFE from one end of 3T wire; grasp shielded portion with smooth tweezers
www.emsdiasum.com
Wire Stripper, 16-26 AWG Any Use the blade end to cut micro strips
Name Company Catalog Number Comments
Eyelid Surgery
Surgical Instruments (High Quality Stainless Steel)
2 x Dressing Forceps, 4 in Serrated Biomedical Research Instruments 30-1205 Can be substituted; extra forceps for grasping electrodes/screws outside of surgery tray
brisurgical.com
Dressing Forceps, 3 in Serrated Biomedical Research Instruments 30-1200 Can be substituted
brisurgical.com
Instrument Tray Biomedical Research Instruments 24-1355 Can be substituted
brisurgical.com
Knife Handle No. 3, 5 in Biomedical Research Instruments 26-1000 Can be substituted
brisurgical.com
Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Fine Points Biomedical Research Instruments 10-1630 Can be substituted
brisurgical.com
Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Smooth Platform (0.3 x 5 mm) Biomedical Research Instruments 10-1720
brisurgical.com
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, Extremely Delicate, 15 mm Blades Biomedical Research Instruments 11-2000 Can be substituted
brisurgical.com
Plain Splinter Forceps, 3.5 in  Biomedical Research Instruments 30-1600 Can be substituted
brisurgical.com
#10 Stainless Steel Surgical Blade for #3 Handle, Sterile Any Can be substituted
0-80 x 0.125 in Stainless Steel Screws Plastics One, Inc. 0-80 x 0.125 Can be substituted
www.plastics1.com
Alcohol Prep Pads, Sterile Fisher Scientific 22-363-750 [Fisher Scientific Can be substituted
www.fishersci.com
Betadine Povidone-Iodine Purdue Frederick Co. 6761815101 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Betadine Povidone-Iodine Prep Pads Moore Medical 19-898-946 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Cotton-Tipped Swabs, Autoclavable Any Typically 7.6 cm or 15.2 cm length
Drill Bit for Pin Vise, #55 (0.052 in) Any Metal should resist rusting and corrosion
Gauze Pads, 2 in x 2 in Fisher Scientific 22-362-178 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
General Purpose Latex/Nitrile/Vinyl Gloves Any
Glass Bead Sterilizer Any Sterilize instruments between surgeries
Heated Water Therapy Pump w/ Pads x 2 Gaymar TP-500 Can be substituted; separate pumps are recommended - 1 for surgery, 1 for recovery
Hypodermic Needles 26G x 3/8 in, Sterile Any
Isoflurane Vedco NDC 50989-150-12 Manfacturer can be substituted; veterinary approval may be required
Isoflurane Vaporizer System, Tabletop, Non-Rebreathing Parkland Scientific V3000PK Can be substituted
www.parklandscientific.com
Jewelers Screwdriver w/ 1.8-2 mm Blade Any Metal should resist rusting and corrosion
Ortho-Jet BCA Package (Dental Cement) Lang Dental B1334 Contains powder (1 lb) and liquid
www.langdental.com
Oxygen Tank with Pressure Regulator, Large Local supplier
Porcelain Crucible, High-Form, Glazed, 10 ml CoorsTek, Inc. 07-965C [Fisher Scientific] Can be substituted with Fisher FB-965-I Wide-Form Crucible
www.fishersci.com
Puralube Veterinary Ophthalmic Ointment, Sterile Henry Schein Company NC0144682 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Quatricide PV-15 Pharmacal PV-15 Antimicrobial disinfectant; can be substituted
www.pharmacal.com
Rat Gas Anesthesia Masks for Stereotaxic Surgery  Stoelting Company 51610
www.stoeltingco.com
Rat Stereotaxic Apparatus w/ Ear Bars (45 Degree) Any 45 degree bars are recommended to prevent damaging eardrums
Roboz Surgical Instrument Milk Roboz Surgical NC9358575 [Fisher Scientific] Can be substituted; for lubricating instruments during autoclaving
www.fishersci.com
Rodent Hair Trimmer Any
Sodium Chloride Fisher Scientific S641-500 [Fisher Scientific] To make 0.9% saline; reagent grade; USP
www.fishersci.com
Stainless Steel Microspatula (Blade: 0.75 L x 0.18 in. W) Fisher Scientific 21-401-15 [Fisher Scientific] Can be substituted
www.fishersci.com
Starrett Pin Vise, 0.000 in - 0.055 in Any Nickel-plated or equivalent recommended to resist rusting and corrosion
Sterile Surgical Gloves Any
Sterilization Wraps, 20 in x 20 in, Autoclavable Propper Manufacturing 11-890-8C [Fisher Scientific] Useful for wrapping autoclavable supplies and on sterile field during surgery
www.fishersci.com
Surgical Drape, Sterile/Autoclavable Any May need to cut to size for rats
Surgical Gown* Any *If required by IACUC
Surgical Mask Any
Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml Any
Weigh Scale Any Should have good resolution (in gram units)
Name Company Catalog Number Comments
Eyeblink System and Components (assuming 4-rodent system)
5 Channel Commutator x 4 Plastics One, Inc. SL2 + 3C
www.plastics1.com
Bipolar Electrode Cable, Dual 305 x 4 Plastics One, Inc. 305-305 80CM TT2 (C) Provides plug end to bipolar electrode on rat and to commutator; must be modified
www.plastics1.com
Cable, 5 Channel, Shielded, 26 AWG x 4 Any To fabricate commutator cable; this must be made from scratch
Chamber for Operant Test Box (Inside: 24 H x 23 W x 14 D in) x 4 Med-Associates Can be substituted; inner dimensions should fit operant test box comfortably, with room for acoustical foam; fit with fan - 55-60 dB
www.med-associates.com
Eyeblink System and Software JSA Designs N/A Proprietary and customized for research lab
Heat Shrink Tubing (3/16 in, 1/4 in, 3/8 in, 1/2 in Diameters) Any To protect modified commutator cable soldered ends and splices
Melamine Triple Peak Acoustical Foam w/Black Hypalon (24 x 48 in) McMaster-Carr 9162T5 Can be substituted; cut to fit 4 housing chambers
www.mcmaster.com
Operant Test Box (Exterior 12.5 L x 10 W x 13.5 in H), Complete x 4 Med-Associates ENV-007 Custom Package With stainless steel grid floor and custom top (3 in hole in center for commutator cable)
www.med-associates.com
Oscilloscope (Optional) Any Recommended minimum specs: 200 MHz analog bandwidth, 1 GS/s real-time sampling, 4 channels; see www.picotech.com
/td>
Piezo Tweeters (Speakers) x 4 (7 x 3 in) MCM Electronics 53-805 Must match frequency range specifications for eyeblink system (2500 Hz - 25 KHz)
www.mcmelectronics.com
Soldering Station, Solder, Flux, Tinner Any For soldering 26 AWG cables to female sockets (that fit male relia-tac contact pins) and bipolar plugs
Stimulus Isolators x 4 WPI International A365 These units run on 16-9V alkaline batteries; a suitable rechargeable version (A365R) is available
www.wpiinc.com
Tripolar Electrode Cable for SL3C Commutator x 4 Plastics One, Inc. 335-335 80cm TT3 C Provides plug end to EMG headstage on rat and to commutator; must be modified
www.plastics1.com
USB LED Lights x 4 Any USB-based lights do not cause electrical "noise" with the EMG signals from the rats
www.plastics1.com
Webcams x 4, Surveillance Software Any
PC Computer Running MS Windows OS Any

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Jones, K. L., Smith, D. W. Recognition of the fetal alcohol syndrome in early infancy. Lancet. 2, 999-1001 (1973).
  2. Stratton, K. R., Howe, C. J., Battaglia, F. C. Fetal alcohol syndrome: Diagnosis, epidemiology, prevention, and treatment. , National Academy Press. (1996).
  3. Streissguth, A. P., Barr, H. M., Martin, D. C., Herman, C. S. Effects of maternal alcohol, nicotine, and caffeine use during pregnancy on infant mental and motor development at eight months. Alcohol Clin Exp Res. 4 (2), 152-164 (1980).
  4. Streissguth, A. P., O'Malley, K. Neuropsychiatric implications and long-term consequences of fetal alcohol spectrum disorders. Semin Clin Neuropsychiatry. 5 (3), 177-190 (2000).
  5. May, P. A., et al. Prevalence and epidemiologic characteristics of FASD from various research methods with an emphasis on recent in-school studies. Dev Disabil Res Rev. 15 (3), 176-192 (2009).
  6. Sowell, E. R., et al. Mapping callosal morphology and cognitive correlates: Effects of heavy prenatal alcohol exposure. Neurology. 57 (2), 235-244 (2001).
  7. Sowell, E. R., et al. Abnormal development of the cerebellar vermis in children prenatally exposed to alcohol: Size reduction in lobules I-V. Alcohol Clin Exp Res. 20 (1), 31-34 (1996).
  8. Autti-Ramo, I., et al. MRI findings in children with school problems who had been exposed prenatally to alcohol. Dev Med Child Neurol. 44 (2), 98-106 (2002).
  9. Hamilton, D. A., Kodituwakku, P., Sutherland, R. J., Savage, D. D. Children with Fetal Alcohol Syndrome are impaired at place learning but not cued-navigation in a virtual Morris water task. Behav Brain Res. 143 (1), 85-94 (2003).
  10. Uecker, A., Nadel, L. Spatial but not object memory impairments in children with fetal alcohol syndrome. Am J Ment Retard. 103 (1), 12-18 (1998).
  11. Uecker, A., Nadel, L. Spatial locations gone awry: object and spatial memory deficits in children with fetal alcohol syndrome. Neuropsychologia. 34 (3), 209-223 (1996).
  12. Goodlett, C. R., Lundahl, K. R. Temporal determinants of neonatal alcohol-induced cerebellar damage and motor performance deficits. Pharmacol Biochem Behav. 55 (4), 531-540 (1996).
  13. Goodlett, C. R., Kelly, S. J., West, J. R. Early postnatal alcohol exposure that produces high blood alcohol levels impairs development of spatial navigation learning. Psychobiol. 15, 64-74 (1987).
  14. Bayer, S. A., Altman, J., Russo, R. J., Zhang, X. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. Neurotoxicol. 14 (1), 83-144 (1993).
  15. Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch Dis Child. 48 (10), 757-767 (1973).
  16. West, J. R. Fetal alcohol-induced brain damage and the problem of determining temporal vulnerability: A review. Alcohol Drug Res. 7 (5-6), 423-441 (1987).
  17. Zecevic, N., Rakic, P. Differentiation of Purkinje cells and their relationship to other components of developing cerebellar cortex in man. J Comp Neurol. 167, 27-48 (1976).
  18. Rufer, E. S., et al. Adequacy of maternal iron status protects against behavioral, neuroanatomical, and growth deficits in fetal alcohol spectrum disorders. PLoS One. 7 (10), e47499 (2012).
  19. Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for ethanol-induced cell loss in the hippocampal formation. Neurotoxicol Teratol. 25 (5), 519-528 (2003).
  20. Pierce, D. R., Goodlett, C. R., West, J. R. Differential neuronal loss following early postnatal alcohol exposure. Teratology. 40 (2), 113-126 (1989).
  21. Tran, T. D., Jackson, H. J., Horn, K. H., Goodlett, C. R. Vitamin E does not protect against neonatal ethanol-induced cerebellar damage or deficits in eyeblink classical conditioning in rats. Alcohol Clin Exp Res. 29 (1), 117-129 (2005).
  22. Goodlett, C. R., Peterson, S. D., Lundahl, K. R., Pearlman, A. D. Binge-like alcohol exposure of neonatal rats via intragastric intubation induces both Purkinje cell loss and cortical astrogliosis. Alcohol Clin Exp Res. 21 (6), 1010-1017 (1997).
  23. Green, J. T., Tran, T. D., Steinmetz, J. E., Goodlett, C. R. Neonatal ethanol produces cerebellar deep nuclear cell loss and correlated disruption of eyeblink conditioning in adult rats. Brain Res. 956, 302-311 (2002).
  24. Cronise, K., Marino, M. D., Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on learning in rats. Behav Neurosci. 115 (1), 138-145 (2001).
  25. Tran, T. D., Cronise, K., Marino, M. D., Jenkins, W. J., Kelly, S. J. Critical periods for the effects of alcohol exposure on brain weight, body weight, activity and investigation. Behav Brain Res. 116 (1), 99-110 (2000).
  26. Steinmetz, J. E. Brain substrates of classical eyeblink conditioning: A highly localized but also distributed system. Behav Brain Res. 110 (1-2), 13-24 (2000).
  27. Thompson, R. F. The neurobiology of learning and memory. Science. 233 (4767), 941-947 (1986).
  28. Ivkovich, D., Eckerman, C. O., Krasnegor, N. A., Stanton, M. E. Eyeblink classical conditioning: Vol. 1 Applications in humans. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. , Kluwer Academic Publishers. 119-142 (2000).
  29. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume I - Applications in humans. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
  30. Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume II - Animal models. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
  31. Kishimoto, Y., et al. Implicit Memory in Monkeys: Development of a Delay Eyeblink Conditioning System with Parallel Electromyographic and High-Speed Video Measurements. PLoS One. 10 (6), e0129828 (2015).
  32. Chen, L., Bao, S., Lockard, J. M., Kim, J. K., Thompson, R. F. Impaired classical eyeblink conditioning in cerebellar-lesioned and Purkinje cell degeneration (pcd) mutant mice. J Neurosci. 16 (8), 2829-2838 (1996).
  33. Freeman, J. H. Jr, Carter, C. S., Stanton, M. E. Early cerebellar lesions impair eyeblink conditioning in developing rats: Differential effects of unilateral lesions on postnatal day 10 or 20. Behav Neurosci. 109 (5), 893-902 (1995).
  34. Gerwig, M., et al. Trace eyeblink conditioning in patients with cerebellar degeneration: Comparison of short and long trace intervals. Exp Brain Res. 187 (1), 85-96 (2008).
  35. LaBar, K. S., Disterhoft, J. F. Conditioning, awareness, and the hippocampus. Hippocampus. 8 (6), 620-626 (1998).
  36. McCormick, D. A., Steinmetz, J. E., Thompson, R. F. Lesions of the inferior olivary complex cause extinction of the classically conditioned eyeblink response. Brain Res. 359 (1-2), 120-130 (1985).
  37. Clark, R. E., Zola, S. Trace eyeblink classical conditioning in the monkey: a nonsurgical method and behavioral analysis. Behav Neurosci. 112 (5), 1062-1068 (1998).
  38. Anderson, B. J., Steinmetz, J. E. Cerebellar and brainstem circuits involved in classical eyeblink conditioning. Rev Neurosci. 5 (3), 251-273 (1994).
  39. Thompson, R. F., Krupa, D. J. Organization of memory traces in the mammalian brain. Annu Rev Neurosci. 17, 519-549 (1994).
  40. Miller, M. J., et al. fMRI of the conscious rabbit during unilateral classical eyeblink conditioning reveals bilateral cerebellar activation. J Neurosci. 23 (37), 11753-11758 (2003).
  41. Geinisman, Y., et al. Remodeling of hippocampal synapses after hippocampus-dependent associative learning. J Comp Neurol. 417 (1), 49-59 (2000).
  42. Ivkovich, D., Stanton, M. E. Effects of early hippocampal lesions on trace, delay, and long-delay eyeblink conditioning in developing rats. Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 426-446 (2001).
  43. Moyer, J. R. Jr, Deyo, R. A., Disterhoft, J. F. Hippocampectomy disrupts trace eye-blink conditioning in rabbits. Behav Neurosci. 104 (2), 243-252 (1990).
  44. Solomon, P. R., Vander Schaaf, E. R., Thompson, R. F., Weisz, D. J. Hippocampus and trace conditioning of the rabbit's classically conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 100 (5), 729-744 (1986).
  45. Kronforst-Collins, M. A., Disterhoft, J. F. Lesions of the caudal area of rabbit medial prefrontal cortex impair trace eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 69 (2), 147-162 (1998).
  46. Weible, A. P., McEchron, M. D., Disterhoft, J. F. Cortical involvement in acquisition and extinction of trace eyeblink conditioning. Behav Neurosci. 114 (6), 1058-1067 (2000).
  47. Thomas, J. D., Tran, T. D. Choline supplementation mitigates trace, but not delay, eyeblink conditioning deficits in rats exposed to alcohol during development. Hippocampus. 22 (3), 619-630 (2012).
  48. West, J. R., Hamre, K. M., Pierce, D. R. Delay in brain growth induced by alcohol in artificially reared rat pups. Alcohol. 1 (3), 213-222 (1984).
  49. Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable stereotaxic surgery in rodents. J Vis Exp. (20), e880 (2008).
  50. Christian, K. M., Thompson, R. F. Neural substrates of eyeblink conditioning: acquisition and retention. Learn Mem. 10 (6), 427-455 (2003).
  51. Kishimoto, Y., Nakazawa, K., Tonegawa, S., Kirino, Y., Kano, M. Hippocampal CA3 NMDA receptors are crucial for adaptive timing of trace eyeblink conditioned response. J Neurosci. 26 (5), 1562-1570 (2006).
  52. Shors, T. J., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature. 410 (6826), 372-376 (2001).
  53. Tran, T. D., Stanton, M. E., Goodlett, C. R. Binge-like ethanol exposure during the early postnatal period impairs eyeblink conditioning of short and long CS-US intervals in rats. Dev Psychobiol. 49 (6), 589-605 (2007).
  54. Mizumori, S. J., Yeshenko, O., Gill, K. M., Davis, D. M. Parallel processing across neural systems: Implications for a multiple memory system hypothesis. Neurobiol Learn Mem. 82 (3), 278-298 (2004).
  55. Siegel, J. J., et al. Trace Eyeblink Conditioning in Mice Is Dependent upon the Dorsal Medial Prefrontal Cortex, Cerebellum, and Amygdala: Behavioral Characterization and Functional Circuitry(1,2,3). eNeuro. 2 (4), (2015).
  56. Murawski, N. J., Jablonski, S. A., Brown, K. L., Stanton, M. E. Effects of neonatal alcohol dose and exposure window on long delay and trace eyeblink conditioning in juvenile rats. Behav Brain Res. 236 (1), 307-318 (2013).
  57. Lindquist, D. H. Hippocampal-dependent Pavlovian conditioning in adult rats exposed to binge-like doses of ethanol as neonates. Behav Brain Res. 242, 191-199 (2013).
  58. Ivarsson, M., Svensson, P. Conditioned eyeblink response consists of two distinct components. J Neurophysiol. 83 (2), 796-807 (2000).
  59. Woodruff-Pak, D. S., Lavond, D. G., Thompson, R. F. Trace conditioning: abolished by cerebellar nuclear lesions but not lateral cerebellar cortex aspirations. Brain Res. 348 (2), 249-260 (1985).
  60. Takehara-Nishiuchi, K. The Anatomy and Physiology of Eyeblink Classical Conditioning. Curr Top Behav Neurosci. , (2016).
  61. Mattson, S. N., Schoenfeld, A. M., Riley, E. P. Teratogenic effects of alcohol on brain and behavior. Alcohol Res Health. 25 (3), 185-191 (2001).
  62. Goodfellow, M. J., Abdulla, K. A., Lindquist, D. H. Neonatal Ethanol Exposure Impairs Trace Fear Conditioning and Alters NMDA Receptor Subunit Expression in Adult Male and Female Rats. Alcohol Clin Exp Res. 40 (2), 309-318 (2016).
  63. Beylin, A. V., et al. The role of the hippocampus in trace conditioning: Temporal discontinuity or task difficulty? Neurobiol Learn Mem. 76 (3), 447-461 (2001).
  64. Port, R. L., Romano, A. G., Steinmetz, J. E., Mikhail, A. A., Patterson, M. M. Retention and acquisition of classical trace conditioned responses by rabbits with hippocampal lesions. Behav Neurosci. 100 (5), 745-752 (1986).
  65. Weiss, C., Bouwmeester, H., Power, J. M., Disterhoft, J. F. Hippocampal lesions prevent trace eyeblink conditioning in the freely moving rat. Behav Brain Res. 99 (2), 123-132 (1999).
  66. Brown, S. M., et al. Eyeblink conditioning deficits indicate timing and cerebellar abnormalities in schizophrenia. Brain Cogn. 58 (1), 94-108 (2005).
  67. Sears, L. L., Steinmetz, J. E. Effects of haloperidol on sensory processing in the hippocampus during classical eyeblink conditioning. Psychopharmacology. 130 (3), 254-260 (1997).
  68. Kronforst-Collins, M. A., Moriearty, P. L., Schmidt, B., Disterhoft, J. F. Metrifonate improves associative learning and retention in aging rabbits. Behav Neurosci. 111 (5), 1031-1040 (1997).
  69. Woodruff-Pak, D. S., Finkbiner, R. G., Sasse, D. K. Eyeblink conditioning discriminates Alzheimer's patients from non-demented aged. Neuroreport. 1 (1), 45-48 (1990).
  70. Oristaglio, J., Romano, A. G., Harvey, J. A. Amphetamine influences conditioned response timing and laterality of anterior cingulate cortex activity during rabbit delay eyeblink conditioning. Neurobiol Learn Mem. 92 (1), 1-18 (2009).
  71. Scavio, M. J., Clift, P. S., Wills, J. C. Posttraining effects of amphetamine, chlorpromazine, ketamine, and scopolamine on the acquisition and extinction of the rabbit's conditioned nictitating membrane response. Behav Neurosci. 106 (6), 900-908 (1992).
  72. Fortier, C. B., et al. Delay discrimination and reversal eyeblink classical conditioning in abstinent chronic alcoholics. Neuropsychology. 22 (2), 196-208 (2008).

Tags

Merkezi Klima Hipokampus nörolojik sayı: 126 Eyeblink fetal alkol spektrum bozuklukları öğrenme bellek beyincik
Hipokampal disfonksiyon Fetal alkol spektrum bozuklukları, fare modeli değerlendirmek için izleme Eyeblink Klasik koşullanma kullanımı
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tran, T. D., Amin, A., Jones, K. G., … More

Tran, T. D., Amin, A., Jones, K. G., Sheffer, E. M., Ortega, L., Dolman, K. The Use of Trace Eyeblink Classical Conditioning to Assess Hippocampal Dysfunction in a Rat Model of Fetal Alcohol Spectrum Disorders. J. Vis. Exp. (126), e55350, doi:10.3791/55350 (2017).

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