Summary

Una prova oggettiva e riproducibile di apprendimento olfattivo e discriminazione nei topi

Published: March 22, 2018
doi:

Summary

Qui, ci alleniamo topi su un compito di apprendimento associativo per testare la discriminazione di odore. Questo protocollo consente inoltre di studi sui cambiamenti strutturali indotti su apprendimento nel cervello.

Abstract

L’olfatto è predominante modalità sensoriale in topi e influenza molti comportamenti importanti, tra cui foraggiamento, rilevamento di predator, accoppiamento e genitorialità. D’importanza, topi possono essere addestrati per associare gli odori romanzo con risposte comportamentali specifiche per fornire la comprensione nella funzione olfattiva circuito. Questo protocollo in dettaglio la procedura per topi di formazione su un compito di apprendimento operante passa/non passa. In questo approccio, topi sono addestrati su centinaia di prove automatizzate al giorno per 2 – 4 settimane e possono essere testati su romanzo passa/non passa odore coppie per valutare discriminazione olfattiva, o essere utilizzato per gli studi su come apprendimento odore altera la struttura o la funzione dell’olfattiva circuito. Il bulbo olfattivo del mouse (OB) dispone inoltre di integrazione in atto dei neuroni adulti-Nato. Interessante, apprendimento olfattivo aumenta la sopravvivenza e la connessioni sinaptiche di questi neuroni adulto-Nato. Pertanto, il presente protocollo può essere combinato con altre tecniche biochimiche, elettrofisiologiche e di formazione immagine per studiare i fattori di apprendimento e attività-dipendente che mediano la sopravvivenza neuronale e plasticità.

Introduction

Il mouse OB, dove informazioni odore entrano per la prima il sistema nervoso centrale (SNC), fornisce un eccellente modello per studiare i cambiamenti strutturali di esperienza-dipendente. I circuiti OB integra continuamente adulto-Nato neuroni in maniera dipendente di attività. Precursori del neurone adulto-Nato dividono fuori da progenitori che costeggiano la zona subventricular adiacente al ventricoli laterali1. Dopo la migrazione in OB, questi precursori neuronali o sopravvivono, differenziano e integrano come cellule del granello inibitorio o subiscono apoptosi2. Selezione per il destino della cellula è influenzata dall’attività olfattiva, cui apprendimento olfattivo3,4,5,6. Dopo l’integrazione, cambiamenti sinaptici indotti dall’apprendimento si verificano nelle cellule del granello durante un periodo critico7,di due settimane8. Così, saggi per apprendimento olfattivo sono utili per esaminare come esperienza-dipendente plasticità influenze riorganizzazione strutturale e funzionale di un circuito del cervello maturo.

Questo protocollo offre un approccio alla formazione olfattiva utilizzando un paradigma di condizionamento operante. In questo compito, topi d’acqua-sfavoriti sono addestrati ad associare un odore (odore di “Go”) con una ricompensa di acqua e un altro odore (l’odore “Off limits”) con una punizione di prova timeout. Progresso di topi attraverso una serie graduata di fasi di formazione nel corso di 2-4 settimane. Quando la formazione è completa, topi rispondono all’odore Go o zona pericolosa con comportamenti discreti, corrispondenti (alla ricerca di una ricompensa di acqua sulle prove di Go e non cerca la ricompensa di acqua sulle sperimentazioni off limits) (Figura 1A). Dopo l’allenamento è completo, topi possono essere ulteriormente contestati con coppie di odore chimicamente simili a test di discriminazione o diventare la transizione a studi d’istruttoria come olfattivo apprendimento altera la struttura o la funzione di OB. Anche se le mansioni di distinzione di odore precedentemente sono stati descritti, più si basano su misure soggettive quali numero di annusa tra due odoranti9,10. Inoltre, la necessità per il Punteggio umano di tali compiti è anche dispendiose. L’attività di apprendimento olfattivo passa/non passa descritta in questo protocollo garantisce una misurazione imparziale, diretta di odore discriminazione e apprendimento olfattivo.

Protocol

Tutti i topi sono stati utilizzati nell’ambito di un protocollo approvato dal comitato di uso e Baylor College di medicina istituzionali cura degli animali in conformità con gli standard NIH. Topi usati in questo protocollo sono stati tutti i topi adulti (> 6 settimane di età) su C57BL6/j sfondo e incluso topi sia maschili che femminili. Dopo le attività di formazione/messa in scena, topi vengono restituiti al loro gabbia a casa. 1. costruzione e regole generali per l’utilizzo di Operant appr…

Representative Results

Una volta che i topi hanno imparato l’attività di apprendimento olfattivo, ora possono associare coppie romanzo odore con ricompensa e la punizione. Questi topi addestrati iniziano normalmente con circa il 50% precisione il compito di passa/non passa. La percentuale corretta possa essere tracciata dal blocco di prova come una curva di apprendimento per coppie romanzo odore (Figura 3A). All’interno di 10 prove di blocco, che prendono la maggi…

Discussion

Il sistema olfattivo roditore fornisce un modello unico per studiare la plasticità dipendente sensoriale. Qui presentiamo un paradigma di apprendimento olfattivo per addestrare i topi per associare odorant coppie con una ricompensa o punizione. Attraverso questa attività di apprendimento, cambiamenti di circuito a valle possono essere studiate in esperimenti successivi (elettrofisiologia, in vivo imaging neuronale, ecc.). A completamento, topi imparerà a eseguire un’operazione di semplice odore accia…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo protocollo è adattato da precedenti lavori all’interno del nostro laboratorio (Huang et al. 8). tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dalla cura degli animali e uso Comitato (ACUC) del Baylor College of Medicine. È supportato il McNair Medical Institute, grant NINDS R01NS078294 a B.R.A., grant NIH IDDRC U54HD083092, grant NIDDK F30DK112571 a JMP e di concessione NINDS F31NS092435 a CKM.

Materials

Glass vial Qorpak GLC-01016
Silicon Tubing Thermo Scientific 86000030
18 gauge needles BD 305196
1-Butanol Sigma Aldrich 437603
Propionic Acid Sigma Aldrich 402907
Mouse Chamber Med Associates ENV-307W
Chamber Floor Med Associates ENV-307W-GFW
Water Port Med Associates ENV-313W Need two
Odor stimulus Med Associates ENV-275 Contain 2 valves to gate odor delivery 
Odor Port Med Associates ENV-375W-NPP
USB Interface Med Associates DIG-703A-USB
Desktop Computer with Windows 2000, XP, Vista, or 7
Flow meter VWR 97004-952
Behavioral software Med Associates SOF-735 This software, which runs each training stage, has now been replaced with Med-PC V
Data Transfer software Med Associates SOF-731 This software formats the data to Excel
Training Software Med Associates DIG-703A-USB This software is used to program each training stage
Water Valve Neptune Research 225P012-11 This valve is used to gate the water delivery. Need Two
Odor Valve Neptune Research 360P012-42 This valve is used to gate the odor delivery. Need Two

References

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Cite This Article
Liu, G., Patel, J. M., Tepe, B., McClard, C. K., Swanson, J., Quast, K. B., Arenkiel, B. R. An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice. J. Vis. Exp. (133), e57142, doi:10.3791/57142 (2018).

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