Summary
Trace eyeblink klassieke conditionering (ECC) werd gebruikt om te beoordelen hippocampal-afhankelijke associative leren bij volwassen ratten die waren toegediend een hoge concentratie (11,9% v/v) van alcohol tijdens de vroege ontwikkeling van de neonatale hersenen. In het algemeen, zijn ECC procedures diagnostische hulpmiddelen voor het opsporen van hersenen dysfunctie over vele psychologische en biomedische instellingen voor geluid.
Abstract
Neonatale ratten werden toegediend een relatief hoge concentratie van ethylalcohol (11,9% v/v) tijdens postnatale dagen 4-9, een tijd waarin de foetale hersenen snelle organisatorische veranderingen ondergaat en is vergelijkbaar met versnelde hersenen veranderingen die zich tijdens het derde trimester bij de mens voordoen. Dit model van fetal alcohol spectrum disorders (FASDs) produceert ernstige schade aan de hersenen, het nabootsen van het bedrag en de patroon van binge-drinken dat zich in sommige zwangere alcoholische moeders voordoet. We beschrijven het gebruik van trace eyeblink klassieke conditionering (ECC), een variant van de hogere-orde van associative leren, om te beoordelen op lange termijn hippocampal dysfunctie, die meestal in volwassen nakomelingen alcohol-blootgesteld wordt gezien. Op de leeftijd van 90 dagen, knaagdieren waren operatief bereid met opname en stimulerende elektroden, die gemeten Electromyografische (EMG) knipperen van de activiteit van de spier links ooglid en milde schok posterieure voor het linker oog, respectievelijk afgeleverd. Na een herstelperiode van 5 dagen onderging ze 6 sessies van trace ECC associative leren verschillen tussen alcohol-blootgesteld en controle van de ratten te bepalen. Trace ECC is één van vele mogelijke ECC procedures die moeiteloos kunnen worden gewijzigd met behulp van dezelfde apparatuur en software, zodat verschillende neurale systemen kunnen worden beoordeeld. ECC procedures in het algemeen, kunnen dienen als diagnostische hulpprogramma's voor het opsporen van neurale pathologie in de hersenen van de verschillende systemen en verschillende omstandigheden die beledigen van de hersenen.
Representative Results
De eyeblink-software is geschikt voor een grote en uitgebreide verzameling van gegevens te voorzien van vele soorten metingen. Voor beknoptheid, rapporteren we in deze studie, vertegenwoordiger resultaten voor leren en prestaties maatregelen waaronder adaptieve CR percentage, adaptieve CR amplitude, UR percentage en UR amplitude. De adaptieve CR-periode werd gekozen als het vertegenwoordigt de verwerving van een goed getimede eyeblink reacties over herhaalde opleiding, als gevolg van verbeterde synaptische plasticiteit in de hippocampus tijdens trace ECC50,51,52. De UR-maatregelen werden gekozen om te verhelderen of de neonatale alcohol-geïnduceerde leren tekorten in ECC waren als gevolg van storingen in associative leren of verstoringen traceren in het reageren op de schok ons - die op motiverende of motor verschillen, in plaats van leren verschillen tussen behandelgroepen wijzen kunnen. Gegevens voor elke maatregel zijn geanalyseerd met behulp van 2 (seks) x 3 (neonataal groep) x 6 (sessie) gemengd ANOVAs, met een sessie als de factor herhaald-maatregelen. Belangrijke belangrijkste gevolgen voor neonatale behandeling zijn geanalyseerd met behulp van Tukey post hoc tests en belangrijke interacties werden geanalyseerd met behulp van eenvoudige effecten proeven. Alle statistische analyses werden uitgevoerd met een minimale alfaniveau van 0,05 en resultaten in grafieken zijn gemiddelde ± SEM.
Beginnend met de adaptieve CR percentage maatregel, de ANOVA aangegeven een belangrijke belangrijkste effect van neonatale groep, F(2,21) 11.69, p = < 0.001, maar geen significant belangrijkste effect van geslacht (p = 0.71) of belangrijke interactie tussen deze elementen (p = 0,20). Zoals verwacht, adaptieve CR percentage verhoogd de zes sessies van opleiding, F(5, 105) = 81.15, p < 0.001, en de verschillen tussen de neonatale groepen waren afhankelijk van enige mate van sessie, F(10, 105) = 4,58, p < 0,001. Er waren geen andere belangrijke interacties met betrekking tot de factor van de sessie. Ook voor adaptieve CR amplitude, was er weer een aanzienlijke belangrijkste effect van neonatale groep, F(2,21) 22.32, p = < 0.001, maar geen significant belangrijkste effect van geslacht (p = 0.21) of belangrijke interactie tussen deze elementen (p = 0,48). CR amplitude ook aanzienlijk toegenomen de zes sessies van opleiding, F(5, 105) = 59.27, p < 0.001, en de verschillen tussen de neonatale groepen waren afhankelijk van enige mate van sessie, F(10, 105) 4.31, p = < 0,001. Globaal, beide maatregelen CR toonde significante verschillen tussen de groep middelen en deze middelen gescheiden aanzienlijk bij de verschillende sessies van de opleiding. Om te bevestigen welke groepen verschilde aanzienlijk, van Tukey post hoc tests bleek dat de ratten (AI) alcohol-intubated uitgevoerd aanzienlijk slechter op beide CR maatregelen dan de unintubated-control (UC) en de sham-intubated (SI) ratten (p < 0,01 voor CR percentage; p < 0.001 voor CR amplitude), die niet van elkaar verschillen (p's> 0,05). Eenvoudige effecten proeven uitgevoerd op de aanzienlijke neonataal groep x sessie interacties voor beide maatregelen CR, bevestigd dat de AI rats belangrijker is in het verwerven van CRs begint bij sessie 2 en t/m 6 van de sessie op te voeren ten opzichte van zowel UC en SI ratten werden aangetast (alle p's< 0,05), die niet van elkaar verschillen gedurende zes sessies. De enige uitzondering was adaptieve CR amplitude SI ratten begonnen niet significant afwijken van AI ratten tot sessie 3. Deze resultaten worden weergegeven in figuur 5A, 5B.
Er waren geen significante verschillen in de UR maatregelen als gevolg van seks, neonatale groep of interacties van deze factoren met de factor van de sessie. Deze negatieve bevindingen aangegeven dat elke groep was in staat om het uitzenden van eyeblink reacties op de schokken ons even, en dat de tekorten van de leren waargenomen in de AI-ratten niet werden beïnvloed door motiverende of motor verschillen in knipperen (figuur 6A, 6B).
Figuur 5 : Overname van trace geconditioneerd reagerende (gemiddelde ± SEM). Vroege alcohol blootstelling (groep AI) sterk beïnvloed verwerving van adaptieve geconditioneerde reactie (CR) percentage (A) en de amplitude (B). Trace ECC is inherent moeilijk te verwerven, daarom de maatregelen zijn relatief lagere voor alle groepen - met vertraging ECC, percentages oplopen tot 80-85% in knaagdier modellen van FAS21,53. De trace ECC procedure is echter meer belasting op de hippocampus, die tijdens de vroege ontwikkeling van de hersenen is gevoelig voor de effecten van alcohol. * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0.001 tussen UC en AI ratten; omvang van de steekproeven worden geleverd in haakjes. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 6 : Verwerving van unconditioned Reacties (bedoel ± SEM). Eyeblink prestaties (UR percentage en UR amplitude) was niet significant verschillend tussen groepen. Het ontbreken van verschillen aangeven dat de intensiteit van de schok gebruikt tijdens de acquisitie training motivatie in de AI-ratten niet differentieel gewijzigd of hun vermogen om te produceren defensieve reacties op de schok, in vergelijking met beide controlegroepen (UC en SI) knipperen. Omvang van de steekproeven worden geleverd in haakjes. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Discussion
Neonatale rat pups die ethylalcohol tijdens postnatale dagen 4-9 ontvangen tentoongesteld trace eyeblink conditioning bijzondere waardeverminderingen in de volwassenheid. Deze bevindingen ondersteunen de idee dat alcohol een teratogen is met blijvende schadelijke gevolgen voor de hippocampal functie. Algemene, geconditioneerde reageert in de trace-procedure was lager voor ratten blootgesteld aan alcohol in vergelijking met ratten in beide controlegroepen. De waardeverminderingen op associative leren in de rats alcohol-blootgesteld werden niet beïnvloed door motiverende of motor verschillen (dwz., geen verschillen in het knipperen aan schok U.S. intensiteit).
Terwijl trace ECC een handig diagnostisch hulpmiddel voor informatief uitdaging-geïnduceerde hippocampal Neuropathologie is, moeten de resultaten van deze methode worden geplaatst in de juiste context. Ten eerste, de belangrijkste procedurele elementen in deze demonstratie betrokken de gerichte levering van alcohol tijdens een bekende venster van de kwetsbaarheid voor de ontwikkelende hersenen, fabricage van elektrode hardware waarmee opname van Electromyografische activiteit en levert shock, chirurgische implantatie van de bovengenoemde hardware en latere dierproeven met behulp van een leren paradigma dat een cognitieve functie van belang beoordeelt. In elke fase in het proces, moet worden gezorgd om geen onnodige/onbedoelde schade toebrengen aan de knaagdier onderwerpen en regelmatig te controleren hun gezondheidssignalering. Hun gedrags resultaten bieden de "venster" naar cognitie, een psychologische construct dat alleen nauwkeurig beschreven wanneer hun gezondheid niet in gevaar komt door experimentele fouten omvat alcohol doseren, hardware defecten of chirurgische implantatie. Elk procedurele element in het onderzoeksproces moet dus worden uitgevoerd op een verantwoorde wijze om ervoor te zorgen dat de resultaten van ECC kunnen worden geëxtrapoleerd naar de bevindingen bij de mens. Ten tweede, het ECC paradigma geeft inzicht over de aard van de associative leren, maar wees voorzichtig niet om uit te breiden bevindingen met behulp van deze aanpak in grote lijnen het toeschrijven van hen aan andere cognitieve domeinen - zoals werkgeheugen, korte/lange termijn herinneringen en bewustzijn - tenzij een sommige facet van deze domeinen binnen een ECC studie door experimenteel design heeft opgenomen. Bijvoorbeeld, deze demonstratie onderzocht de fase overname van trace ECC leren, maar heeft niet onderzocht geheugen bewaren in de rats nadat zij de opleiding voltooid. Geheugen is dus een onafhankelijke psychologische proces dat naast leren moet worden geëvalueerd. Bij het ontwerp, kan een een geheugen retentie interval om te beoordelen of vermogen op korte termijn of lange termijn geheugen opnemen. Ten derde is zijn er parallelle geheugen systemen54 die gelijktijdig kunnen werken samen met motiverende, ervaringsgerichte en hormonale factoren die aan gedrag bijdragen, erkenning essentieel voor dien verstande dat associativiteit (tijdens ECC) is maar een van de vele processen die wat is onthullen "goed" of "slecht" over leren. Tot slot, trace ECC is niet een zuiver hippocampal-afhankelijke taak, zoals andere hersengebieden sommige component van de CR kunnen bemiddelen. Een goed begrip van de interacties tussen de verschillende neurale circuits en/of het soort stimulans parameters die worden gebruikt in een studie, moet dus rekening worden gehouden bij het maken van de gevolgen die berust op discrete resultaten. Het cerebellum, bijvoorbeeld, draagt ook bij aan trace ECC, waar het beïnvloedt de topografische kenmerken van de CR en CR timing, met name wanneer de ISI is kort van duur. Trace ECC niet wordt beïnvloed bij mensen met cerebellaire schade die worden getest met een lange trace interval (1000 ms), maar bij degenen die een kortere trace interval (400 ms)34ontvangen wordt beïnvloed. Bovendien voorkomen bilaterale laesies van de dorsale mediale prefrontale cortex (mPFC) die gericht zijn op de regio anterior cingularis en mediale agranular's in muizen, overname van trace CRs55, terwijl de vernietiging van de caudal mPFC bij konijnen produceert soortgelijke resultaten46. Deze bevindingen benadrukken ook het belang rekening te houden met soorten verschillen in de prefrontale bijdragen aan cerebellaire-hersenen het gevolg gedreven associative leren, zoals trace ECC. Terwijl neonatale alcohol blootstelling tijdens PD 4-9 aangetast verwerving van 500-ms trace CRs voor volwassen in deze studie en anderen47,56 ratten, is dit niet het zelfde geval voor neonatale alcohol-blootgesteld ratten die zich voordoen van een 300-ms trace interval, zelfs wanneer uitgedaagd bij een relatief hoge dosis van alcohol (5 g/kg)57, suggereert dat de waardevermindering van de trace bij alcohol-blootgesteld ratten afhankelijk van de duur van het interval trace is.
In deze studie werd de hippocampus als uitermate belangrijk voor het bemiddelen van trace ECC, en als uitgedaagd door neonatale alcohol blootstelling, neurale-gerelateerde schade vertoont, zoals weerspiegeld door waardeverminderingen in overname van trace CRs benadrukt. Het moet waarschuwde echter dat het cerebellum-hersenen stam circuits, met name de interpositus kern, is essentieel voor de vele facetten van ECC, waaronder de verwerving, expressie en topografische kenmerken van de CR, afhankelijk van het type van taak van de ECC met inbegrip van trace ECC36,40,55,58,59. Inderdaad, dit neurale circuit interageert met de hippocampus voor het besturen van de expressie van CRs tijdens hogere-orde vormen van ECC, zoals trace ECC60. Het is niet geheel duidelijk of alcohol blootstelling tijdens de vroege ontwikkeling van de hersenen specifiek hippocampal functie in trace ECC beïnvloedt. Veel verschillende hersengebieden zijn kwetsbaar voor vroege alcohol belediging, met inbegrip van de mPFC, het cerebellum en de hippocampus18,19,23,47,61,62, en het is zeer waarschijnlijk dat alcohol verstoort de werking van deze structuren voor wisselend en variërend, maar functioneel belangrijke verschillen over vele ECC procedures. Ondanks de valkuilen betreffende de interpretatie van de resultaten van de trace ECC studies, is succesvolle overname van trace CRs aangetoond ten minste vertrouwen op een intact hippocampus, zoals ondersteund door dierlijke laesie studies42,44,63,64,,65. Deze procedure blijft dus een zeer waardevolle benadering voor het aantonen van de verbanden tussen ontwikkelings alcohol blootstelling aan trace geconditioneerd reageren omdat de neurale circuits die ten grondslag liggen aan het, is veel beter begrepen dan die van andere hippocampal-afhankelijke taken, zoals het leren van de plaats in de Morris water maze, roman objectherkenning, en contextuele- and -trace angst conditionering.
ECC als een gedrags methode om te "assay" cognitie, heeft brede toepasbaarheid op het gebied van developmental neuroteratology. Inderdaad, recente bevindingen uit ons lab ondersteunen het idee dat de ontwikkelingslanden hippocampus is zeer gevoelig voor de effecten van alcohol, die kunnen worden verzacht door verschillende Interventionele strategieën18,47. Het belangrijkste voordeel hier is dat met een beter begrip van de alcohol-geïnduceerde trace ECC leren tekorten, kunnen zij voorspellende van andere problemen in de hippocampal gebaseerde functies buiten associative leren - met name die bekend worden gemedieerd door de zelfde hippocampal neurocircuitry.
Toepassing van trace ECC en andere varianten (bijvoorbeeldvertraging, omkering, discriminatie, samengestelde) ophelderen van de neurobiologische mechanismen en neurale systemen die betrokken zijn bij het leren van de associative, kan worden uitgebreid buiten het gebied van foetaal alcohol onderzoek. Dit paradigma heeft bijvoorbeeld veel aandacht gekregen in de gevallen bij de mens en dierlijke modellen van psychiatrische aandoeningen zoals schizofrenie66,67, neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer68,69en drugs misbruik70,71,72. De voordelen ervan als een onderzoeksmethode te beoordelen Neurocognitieve functie en dysfunctie zijn dus duidelijk in veel psychologische en biomedische disciplines, met inbegrip van de neurowetenschappen.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door een subsidie aan TDT uit de Alcohol Beverage Medical Research Foundation (ABMRF).
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 |
References
- Jones, K. L., Smith, D. W. Recognition of the fetal alcohol syndrome in early infancy. Lancet. 2, 999-1001 (1973).
- Stratton, K. R., Howe, C. J., Battaglia, F. C. Fetal alcohol syndrome: Diagnosis, epidemiology, prevention, and treatment. , National Academy Press. (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sowell, E. R., et al. Mapping callosal morphology and cognitive correlates: Effects of heavy prenatal alcohol exposure. Neurology. 57 (2), 235-244 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dobbing, J., Sands, J. Quantitative growth and development of human brain. Arch Dis Child. 48 (10), 757-767 (1973).
- 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).
- 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).
- 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).
- Tran, T. D., Kelly, S. J. Critical periods for ethanol-induced cell loss in the hippocampal formation. Neurotoxicol Teratol. 25 (5), 519-528 (2003).
- Pierce, D. R., Goodlett, C. R., West, J. R. Differential neuronal loss following early postnatal alcohol exposure. Teratology. 40 (2), 113-126 (1989).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Thompson, R. F. The neurobiology of learning and memory. Science. 233 (4767), 941-947 (1986).
- 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).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume I - Applications in humans. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- Woodruff-Pak, D. S., Steinmetz, J. E. Eyeblink classical conditioning: Volume II - Animal models. , Kluwer Academic Publishers. (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- LaBar, K. S., Disterhoft, J. F.
- 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).
- 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).
- Anderson, B. J., Steinmetz, J. E. Cerebellar and brainstem circuits involved in classical eyeblink conditioning. Rev Neurosci. 5 (3), 251-273 (1994).
- Thompson, R. F., Krupa, D. J. Organization of memory traces in the mammalian brain. Annu Rev Neurosci. 17, 519-549 (1994).
- 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).
- Geinisman, Y., et al. Remodeling of hippocampal synapses after hippocampus-dependent associative learning. J Comp Neurol. 417 (1), 49-59 (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N.
- Christian, K. M., Thompson, R. F. Neural substrates of eyeblink conditioning: acquisition and retention. Learn Mem. 10 (6), 427-455 (2003).
- 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).
- Shors, T. J., et al. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories. Nature. 410 (6826), 372-376 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ivarsson, M., Svensson, P. Conditioned eyeblink response consists of two distinct components. J Neurophysiol. 83 (2), 796-807 (2000).
- 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).
- Takehara-Nishiuchi, K. The Anatomy and Physiology of Eyeblink Classical Conditioning. Curr Top Behav Neurosci. , (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Brown, S. M., et al. Eyeblink conditioning deficits indicate timing and cerebellar abnormalities in schizophrenia. Brain Cogn. 58 (1), 94-108 (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fortier, C. B., et al. Delay discrimination and reversal eyeblink classical conditioning in abstinent chronic alcoholics. Neuropsychology. 22 (2), 196-208 (2008).
