Summary
Trace Blink klassisk betingning (ECC) användes för att bedöma Hippocampus-beroende associativ inlärning hos vuxna råttor som administreras en hög koncentration (11,9% v/v) av alkohol under tidig neonatal hjärnans utveckling. ECC förfaranden är i allmänhet ljud diagnostiska verktyg för att upptäcka dysfunktion i hjärnan över många psykologiska och biomedicinska inställningar.
Abstract
Neonatala råttor administrerades en relativt hög koncentration av etylalkohol (11,9% v/v) under postnatal dagar 4-9, en tid då fostrets hjärnan genomgår snabb organisationsförändring och liknar accelererade förändringar i hjärnan som uppstår under den tredje trimestern hos människor. Denna modell av fetala alkoholeffekter spektrum (FASDs) producerar allvarlig hjärnskada, härma det beloppet och mönster av berusningsdrickande som uppstår i vissa gravida alkoholhaltiga mödrar. Vi beskriver användningen av trace Blink klassisk betingning (ECC), en högre ordningens variant av associativ inlärning, att bedöma långsiktiga Hippocampus dysfunktion som vanligtvis ses i alkohol-exponerade vuxna avkommor. Vid 90 dagars ålder, gnagare var kirurgiskt beredda med inspelning och stimulerande elektroder, som mätte elektromyografisk (EMG) blinkar aktivitet från den vänstra ögonlock muskeln och levererade mild chock posteriort vänster öga, respektive. Efter en 5 dagars återhämtningsperiod genomgick de 6 sessioner av trace ECC att bestämma associativ inlärning skillnader mellan alkohol-exponerade och styra råttor. Trace ECC är ett av många möjliga ECC förfaranden som kan enkelt ändras med samma utrustning och programvara, så att olika neurala system kan bedömas. ECC förfaranden i allmänhet kan användas som diagnosverktyg för att upptäcka neurala patologi i olika hjärnsystem och olika förhållanden som förolämpar hjärnan.
Representative Results
Blink programvaran är kan tillhandahålla ett stort och omfattande uppsättning data för många typer av mätningar. För korthetens, rapporterar vi i denna studie representativa resultat för lärande och prestanda åtgärder som inkluderar adaptiv CR procentandel, adaptiv CR amplitud, UR procentsats och UR amplitud. Adaptiv CR perioden valdes eftersom det utgör förvärv av vältajmad Blink Svaren över upprepade utbildningar, på grund av förbättrad synaptisk plasticitet i hippocampus under spårning ECC50,51,52. Åtgärderna som UR valdes att klarlägga huruvida neonatal alkohol-inducerad lärande underskotten i spåra ECC var på grund av störningar i associativ inlärning eller störningar bemöta chocken oss - vilket kan tyda på motiverande eller motoriska skillnader, i stället för lärande skillnader mellan behandlingsgrupperna. Data för varje åtgärd analyserades med 2 (Sex) x 3 (Neonatal grupp) 6 (Session) blandade ANOVAs, med Session som den upprepade-åtgärder-faktorn. Betydande huvudsakliga effekter för neonatal behandling analyserades med hjälp av Tukey's post hoc tester och signifikanta interaktioner analyserades med hjälp av enkla effekter tester. Alla statistiska analyser genomfördes med hjälp av en alfa miniminivå på 0,05 och resulterar i diagram är medelvärde ± SEM.
Börjar med den adaptiva CR procentmått, ANOVA visade en betydande huvudeffekten av neonatal grupp, F(2,21) = 11,69, p < 0,001, men ingen signifikant huvudsakliga effekt av kön (p = 0,71) eller signifikant interaktion mellan dessa faktorer (p = 0,20). Som förväntat, adaptiv CR procentandel ökat sex sessioner av utbildning, F(5, 105) = 81.15, p < 0,001 och skillnaderna mellan neonatal grupper var beroende av en viss nivå av sessionen, F(10, 105) = 4,58, p < 0,001. Det fanns inga andra signifikanta interaktioner som involverar den session faktorn. Jämväl för adaptiv CR amplitud, det var igen en betydande huvudeffekten av neonatal grupp, F(2,21) = 22,32, p < 0,001, men ingen signifikant huvudsakliga effekt av kön (p = 0,21) eller signifikant interaktion mellan dessa faktorer (p = 0,48). CR amplitud också ökat betydligt under de sex sessionerna av utbildning, F(5, 105) = 59.27, p < 0,001 och skillnaderna mellan neonatal grupper var beroende av en viss nivå av sessionen, F(10, 105) = 4.31, p < 0,001. Sammantaget visade båda CR åtgärder betydande skillnader mellan den grupp medlen och dessa medel separerade avsevärt vid olika sessioner av utbildning. För att bekräfta vilka grupper skilde, Tukey's post hoc-tester visade att råttorna alkohol-intuberade (AI) utförs betydligt värre på båda CR åtgärder än unintubated-kontroll (UC) och sham-intuberade (SI) råttor (p < 0,01 för CR procentandel; p < 0,001 för CR amplitud), som inte skilde sig från varandra (p> 0,05). Enkla effekter tester utförs på betydande Neonatal gruppen x Session interaktioner för båda CR åtgärder, bekräftade att AI råttorna var mer påtagligt nedsatt förvärva CRs början Session 2 och bedriver genom Session 6 jämfört med både UC och SI råttor (alla p< 0,05), som inte skilde sig från varandra i hela sex sessioner. Det enda undantaget var adaptiv CR amplitud för SI råttor inte började skiljer sig avsevärt från AI råttor tills Session 3. Dessa resultat visas i figur 5A, 5B.
Det fanns inga signifikanta skillnader i de UR åtgärderna på grund av kön, neonatal grupp eller samspel mellan dessa faktorer med session faktor. Dessa negativa fynd anges att varje grupp kunde avge Blink Svaren till chocken oss lika, och att de lärande underskott de AI råttor inte påverkades av motiverande eller motoriska skillnader i blinkar (figur 6A, 6B).
Figur 5 : Förvärv av trace luftkonditionerade svarar (medelvärde ± SEM). Tidig alkohol exponering (grupp AI) påverkas signifikant förvärv av adaptiv betingad respons (CR) procent (A) och amplitud (B). Trace ECC är till sin natur svåra att förvärva, därför åtgärderna som är relativt lägre för alla grupper - med fördröjning ECC, procenttal uppgå till 80-85% i djurmodeller av FASD21,53. Spårningen ECC förfarande är dock mer beskatta på hippocampus, som är mottagliga för alkohol effekter under tidig hjärnans utveckling. * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001 mellan UC och AI råttor; urvalsstorlekarna finns inom parentes. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6 : Förvärv av obetingat svaren (medelvärde ± SEM). Blink prestanda (UR procentsats och UR amplitud) var inte signifikant mellan grupperna. Bristen på skillnader indikerar att chock intensitet används under förvärv utbildning förändrade inte differentially motivation i AI råttor eller deras förmåga att producera defensiva blinka Svaren till chocken, jämfört med både kontrollgrupper (UC och SI). Urvalsstorlekarna finns inom parentes. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Discussion
Neonatal råttungar som fått etylalkohol postnatal dagarna 4-9 uppvisade spår Blink luftkonditionering nedskrivningar i vuxen ålder. Dessa fynd stöder tanken att alkohol är en teratogen med bestående negativa effekter på Hippocampus funktion. Övergripande, konditionerat svara i förfarandet för trace var lägre för honråttor som exponerats för alkohol jämfört med råttor i båda kontrollgrupper. De associativa lärande nedskrivningar i alkohol-exponerade råttor inte påverkades av motiverande eller motoriska skillnader (dvs., inga skillnader i blinkar till chock U.S. intensitet).
Trace ECC är ett användbart diagnostiskt verktyg för belysa utmaningen-inducerad Hippocampus neuropatologi, måste resultaten från denna metod placeras i rätt sammanhang. Först, de processuella nyckelelement i denna demonstration skedde riktade leverans av alkohol under en känd sårbarhet för hjärnans utveckling, tillverkning av elektroden hårdvara som tillåter inspelning av elektromyografisk aktivitet och levererar chock, kirurgisk implantation av ovannämnda maskinvara och efterföljande djurförsök med ett lärande paradigm som bedömer kognitiv funktion av intresse. Vid varje steg i processen, måste vara försiktig att inte orsaka onödiga/oavsiktlig skada gnagare frågor och att regelbundet kontrollera sin hälsa tecken. Deras beteende resultat ger fönstret' ' att kognition, en psykologisk konstruktion som är bara exakt beskrivs när deras hälsa inte äventyras av experimentella fel omfattar alkohol dosering, hårdvara defekter eller kirurgisk implantation. Således måste varje procedurmässiga element i forskningsprocessen genomföras på ett sätt för att säkerställa att resultaten från ECC kan extrapoleras till fynd hos människa. För det andra, ECC paradigm ger insikt om arten av associativ inlärning, men försiktighet måste iakttas inte att förlänga resultaten med hjälp av denna metod och i stort sett tillskriver dem andra kognitiva domäner - såsom arbetsminne, kort/lång sikt minnen och medvetande - om inte en har införlivat vissa aspekt av dessa domäner inom en ECC studie av experimentell design. Exempelvis denna demonstration undersökte fasen förvärv av trace ECC lärande, men prövade inte minne lagring i råttor efter att de avslutat utbildningen. Minnet är således en oberoende psykologiska process som bör utvärderas förutom lärande. Av design, kan en införliva ett minne retention intervall för att bedöma antingen kortvarigt eller långvarigt minne förmåga. För det tredje är erkännande att det finns parallella minne system54 som kan arbeta samtidigt tillsammans med motiverande, upplevelsebaserat och hormonella faktorer som bidrar till beteende, viktigt för förståelse som associativitet (under ECC) är men en av många processer som avslöjar vad som är ”bra” eller ”dålig” om lärande. Slutligen, trace ECC är inte en rent Hippocampus-beroende uppgift, som andra regioner i hjärnan kan medla vissa komponent av CR. Således, en förståelse för samspelet mellan olika neurala kretsar eller typ av stimulans parametrar som används i en studie, måste beaktas när du gör konsekvenser utifrån diskret resultat. Lillhjärnan, exempelvis bidrar också till att spåra ECC, där det påverkar de topografiska egenskaperna av CR och CR timing, särskilt när ISI är kort varaktighet. Trace ECC påverkas inte i människor med cerebellär skada som testas med långa spår intervall (1000 ms), men påverkas i dem som får ett kortare spår intervall (400 ms)34. Dessutom, bilaterala lesioner av dorsala mediala prefrontala cortex (mPFC) som är inriktade på de främre cingulum och mediala agranular regionerna i möss, förhindra förvärv av trace CRs55, medan förstörelsen av den kaudala mPFC i kaniner ger liknande resultat46. Dessa fynd också belysa vikten av arter skillnader i prefrontala bidrag till lillhjärnan-brain stem driven associativ inlärning, såsom trace ECC. Medan neonatal alkohol exponering under PD 4-9 påverkas negativt förvärv av 500-ms spår CRs för vuxen råtta i denna studie och andra47,56, är detta inte samma ärende för neonatala alkohol-exponerade råttor som upplever en 300-ms spår intervall, även när utmanas på en relativt hög dos av alkohol (5 g/kg)57, tyder på att spåra nedskrivning i alkohol-exponerade råttor är anhörigen på varaktighet av trace-intervallet.
I denna studie betonades hippocampus som är mycket viktigt för att förmedla trace ECC, och när utmanas av neonatal alkohol exponering, uppvisar neurala-relaterade skador som reflekteras av nedskrivningar i förvärvet av trace CRs. Det måste dock varnade att lillhjärnan-hjärnan stjälken kretsar, särskilt interpositus kärnan, är avgörande för många aspekter av ECC, inklusive förvärv, uttryck och topografiska dragen av CR, beroende på vilken typ av ECC uppgift inklusive trace ECC36,40,55,58,59. Ja, denna neural krets interagerar med hippocampus för körning uttrycket av CRs vid högre ordningens former av ECC, såsom trace ECC60. Om exponering för alkohol under tidig hjärnans utveckling påverkar särskilt Hippocampus funktion i spårningen ECC är inte helt klart. Många olika hjärnregioner är utsatta för tidig alkohol förolämpning, inklusive mPFC, lillhjärnan och hippocampus18,19,23,47,61,62, och det är mycket troligt att alkohol stör funktionen hos dessa strukturer i varierande grad och varierande, men funktionellt viktiga skillnader över många ECC förfaranden. Trots fallgroparna när det gäller tolkningen av resultat från trace ECC studier, har framgångsrika förvärv av trace CRs visat att åtminstone förlita sig på en intakt hippocampus, som stöds av animaliskt lesion studier42,44,63,64,65. Detta förfarande således återstår ett värdefullt tillvägagångssätt för att påvisa sambanden mellan utvecklingsmässiga alkohol exponering att spåra luftkonditionerade svara eftersom den neurala kretsar underliggande är mycket bättre förstås än andra Hippocampus-beroende uppgifter, till exempel plats lärande i Morris vatten labyrinten, romanen objekt erkännande, och kontextuella och spåra fruktar luftkonditionering.
ECC som beteendevetenskaplig metod till ”assay” kognition, har utbredd tillämpning inom utvecklande neuroteratology. Ja, senaste rön från vårt labb stöd för uppfattningen att utveckla hippocampus är mycket känslig för alkohol effekter, som kan minskas genom olika interventionella strategier18,47. Den viktigaste fördelen här är att med en bättre förståelse av alkohol-inducerad trace ECC lärande underskott, de kan vara förutsägande av andra problem i hippocampus-baserade funktioner utanför associativ inlärning - särskilt de kända för att vara medierade av den samma Hippocampus neurocircuitry.
Tillämpningen av trace ECC och dess andra varianter (t.ex., dröjsmål, återföring, diskriminering, sammansatta) att klarlägga de neurobiologiska mekanismer och neurala system inblandade i associativ inlärning, kan utvidgas utöver fetala alkohol forskningsområdet. Till exempel har detta paradigm fått mycket uppmärksamhet i människans fall och djurmodeller av psykiatriska tillstånd såsom schizofreni66,67, neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom68,69, och narkotika missbruk70,71,72. Dess fördelar som en forskningsmetod att bedöma neurokognitiv funktion och dysfunktion är således uppenbart över många psykologiska och biomedicinska discipliner, inklusive neurovetenskap.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete stöds av ett bidrag till TDT från den alkohol dryck 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).
