Summary
البروتوكول قدم تنتج استمرار نزاع حسية لإجراء تجارب تهدف إلى دراسة طويلة الأجل للتعليم. بارتداء جهاز ثابت بشكل دائم على رؤوسهم، تتعرض الفئران باستمرار لعدم تطابق حسية بين المدخلات الدهليزية والبصرية بينما تتحرك بحرية في أقفاص منزلية.
Abstract
الطويلة الأجل الصراع الحسي البروتوكولات وسيلة قيمة لدراسة التعلم الحركي. البروتوكول قدم تنتج استمرار نزاع حسية لإجراء تجارب تهدف إلى دراسة طويلة الأجل للتعليم في الفئران. بارتداء جهاز ثابت على رؤوسهم بشكل دائم، تتعرض الفئران باستمرار لعدم تطابق حسية بين المدخلات الدهليزية والبصرية بينما تتحرك بحرية في أقفاص منزلية. ولذلك، تمكين هذا البروتوكول سهولة دراسة النظام المرئي والتفاعلات multisensory عبر الإطار زمني الممتد الذي لن يكون موجوداً لولا ذلك. بالإضافة إلى تخفيض تكاليف التعلم الحسية الطويلة الأجل في التصرف بطبيعة الحال الفئران التجريبية، يستوعب هذا النهج مزيج التجارب في الجسم الحي وفي المختبر . في المثال المبلغ عنها، يتم تنفيذ الفيديو-أوكولوجرافي لقياس العين فيستيبولو ريفلكس (VOR) وأوبتوكينيتيك ريفلكس (عكر) قبل وبعد التعلم. الفئران المعرضة لهذا الصراع الطويل الأمد الحسية بين المدخلات الدهليزية والبصرية المقدمة انخفاض مكاسب VOR قوية ولكن أظهرت بعض عكر التغييرات. بالتفصيل الخطوات للجمعية الجهاز، ورعاية الحيوان، والقياسات لا إرادي وترد هنا.
Introduction
الصراعات الحسية، مثل البصرية منها، موجودة في الحياة اليومية، على سبيل المثال، عند أحد يلبس نظارات أو خلال عمر أكمله (النمو التنموي، التغييرات في الحدة الحسية، إلخ.). سبب دارة جيدا وصف التشريح والمدخلات الحسية التي تسيطر عليها بسهولة، والنواتج القابلة للقياس الكمي موتور و أساليب القياس الكمي الدقيق1، غض البصر استخدمت ردود الفعل الاستقرار كنماذج للتعلم في العديد من الأنواع للسيارات. في البشر والقرود، هو درس التكيف (VOR) منعكس العين فيستيبولو من خلال استخدام المناشير التي ترتدي هذا الموضوع ل عدة أيام2،،،من34،5. منذ نموذج القوارض يسمح الجمع بين التجارب السلوكية والخلوية، قمنا بتطوير طريقة جديدة لخلق الصراع الحسي طويلة الأجل في حرية التصرف الفئران باستخدام جهاز يشبه الخوذة. مستوحاة من المنهجية المستخدمة في البشر والقرود، ينشئ البروتوكول عدم تطابق بين المدخلات الدهليزية والبصرية (أي، تجري الدهليزية عدم تطابق، VVM) الذي يؤدي إلى انخفاض في كسب VOR.
بروتوكولات الكلاسيكية التسبب تكيف VOR مكسب لأسفل في القوارض تتكون من التناوب الحيوان رئيس--الثابتة على القرص الدوار أثناء تناوب المجال البصري في المرحلة. هذا النموذج ينشئ تعارضاً تجري دهليزية، الأمر الذي يجعل VOR نتائج عكسية. بروتوكولات التكيف طويلة الأجل تتكون من تكرار هذا الإجراء على مدى عدة أيام متتالية6،،من78. كنتيجة لذلك، عندما يحتاج لمجموعة كبيرة من الحيوانات لفحصها، والمنهجية الكلاسيكية يتطلب قدرا كبيرا من الوقت. وبالإضافة إلى ذلك، لأن الحيوان رئيس--الثابتة، التعلم معظمها يقتصر تردد/سرعة منفصلة وتتكون من دورات تدريبية متقطع تقطعها فترات إينتيرتريال لمتغير المدة6. وأخيراً، استخدام البروتوكولات الكلاسيكية التعلم السلبي، كما لم يتم إنشاء تحفيز الدهليزية بنشاط الحيوان الحركات الطوعية، هي حالة الأشكال إلى حد كبير معالجة الدهليزية9،10.
يتم تجاوز القيود المذكورة آنفا التجريبية بالمنهجية المبتكرة المقدمة. أن النهج الجراحية المطلوبة واضحة، وأن المواد المستخدمة متاحة تجارياً. الجزء الوحيد الذي يعتمد على مواد أكثر تكلفة هو التقدير الكمي للسلوك؛ ومع ذلك، يمكن استخدام المبادئ الأساسية للبروتوكول لأي تجربة في المختبر التحقيقات إلى غيرها من الدراسات السلوكية للتعلم. عموما، عن طريق توليد إعاقة بصرية مؤقتة وصراع دهليزية تجري على مدى عدة أيام، هذه المنهجية يمكن بسهولة نقلها إلى أي دراسة تعني باضطراب حسي أو التعلم الحركي.
Protocol
اتباع إجراءات الحيوان جميع الأنظمة الحيوانية في جامعة باريس ديكارت.
1-جهاز الجمعية
ملاحظة: الجهاز المستخدم في هذا البروتوكول بنية خوذة تشبه الثابتة على جماجم الفئران عن طريق هيدبوست مزروع.
- استخدام طابعة 3D وأبيض كامد بولي (حمض اللبن) (جيش التحرير الشعبي) البلاستيك، والطباعة باستخدام ملفات التصميم والمواصفات التي تم توفيرها هنا (انظر الجدول للمواد) لكل من الجهاز وهيدبوست.
ملاحظة: يتم عرض أبعاد الجهاز في الشكل 1 وأبعاد هيدبوست هو مبين في الشكل 2. - جهاز شريطية، فضلا عن الشام يتم اختبارها (الشكل 2أ11). للحصول على نموذج شريطية، استخدام طلاء الأظافر الأسود، رسم خطوط عمودية كبيرة 3 مم على السطح الخارجي للجهاز. الشرط شام لا يتطلب أي تعديل للجهاز المطبوعة.
2. جراحة زرع هيدبوست
وترد جميع المواد المستخدمة في هذا البروتوكول في قائمة المواد في المعلومات التكميلية. خطوات استخدام 2.7 2.9 الحيوية المقدمة في غرس كيت (انظر الجدول للمواد). ضمان استخدام الأدوات المعقمة وترتيب عملية جراحية والانتعاش في مناطق مختلفة. متى يتقن، يستمر الإجراء غرس حوالي 30 دقيقة.
- للتسكين، 30 دقيقة قبل البداية لعملية جراحية، تحت الجلد حقن البوبرينورفين (0.05 مغ/كغ) وإعادة وضع الحيوان في قفصة المنزل.
ملاحظة: الآثار مسكن البوبرينورفين في الماضي حوالي 12 ساعة، بعد فترة طويلة من انتهاء الإجراء. في تجربتنا، الفئران لا تظهر أي علامات الشدة المتصلة بهذا التدخل لكن يوصي بجرعة لاحقة من البوبرينورفين 0.05 مغ/كغ 24 ساعة بعد الجراحة. - تخدير الحيوان في دائرة بغاز إيسوفلوراني 2.5%-3%. انتظر 3 دقائق والتحقق إذا كان الماوس هو تخديره بشكل صحيح عن طريق مراقبة التنفس وقلة الحركة داخل الدائرة. تمرير الماوس على مخروط الآنف على طاولة العمليات جراحية مع وسادة تدفئة، وقبل معسر الأفوات، تحقق من أن هناك لا منعكس الانسحاب وخفض إيسوفلوراني إلى 1.5 في المائة.
- يحلق رأس حلاقة الكهربائية استخدام الماوس. للحصول على بيئة معقمة، فرك منطقة حلق بمحلول اليود وبعد بالكحول 70%. كرر هذا الإجراء مرتين أخريين.
- حقن ليدوكائين هيدروكلوريد (% 2, 2 مغ/كغ) تحت جلد الرأس للتخدير الموضعي وانتظر 5 دقائق لآثار للبدء. لتجنب الأضرار التي تصيب العين بسبب جفاف، تغطية العينين للماوس مع مرهم موضعي بيطري العيون.
- مع زوج من الملقط حادة، جعل الاستيلاء على الجلد في الجزء الخلفي من الرأس، ومع زوج من مقص حادة (أو مشرط)، شق طولي حوالي 1.5 سم لفضح الجمجمة.
- مع المساعدة من مشرط، نقطة الصفر في السمحاق. احرص على عدم خدش صعباً للغاية، كما يمكن أن يثير الشبهة التثبيت هيدبوست إذا كانت الجمجمة يبدأ ينزف قليلاً.
- تطبيق قطره المنشط الخضراء في منتصف الجمجمة. سيؤدي ذلك إلى تحسين التثبيت للإسمنت بزيادة نفاذية العظام.
- إعداد الأسمنت: خلط ملعقة واحدة (المقدمة في غرس kit) البوليمر مع خمس قطرات مونومر وقطره واحدة من محفز. مع المساعدة من فرشاة، ضع كمية سخية من خليط الأسمنت بين معالم جمجمة أمداً وبريجما؛
- بسرعة ضع في هيدبوست على الأسمنت مع حركة الضرب من لامدا على وشك بريجما. بعد أن وضعت في هيدبوست، تطبيق مزيد من الأسمنت حول الجزء السفلي التأكد من أن هيدبوست العصي بشكل صحيح في الجمجمة. لضمان التثبيت الصحيح، تأكد من الأسمنت ويطبق تماما وأن يجف قبل المتابعة إلى الخطوة التالية.
ملاحظة: مع هذا الإجراء التثبيت، هيادبوست لن تؤتي ثمارها، والسماح لاختبارات متكررة وطويلة الأجل؛ في أيدينا، إزالة هيدبوست < 10%. - إعداد مزيج الراتنج بتطبيق نسبة مسحوق للسائل تمكن اتساق سلس من الخليط. تطبيق الراتنج حيث تم تطبيق الأسمنت، وكذلك حول هيدبوست حفاظا على سطحه.
- انتظر 3 دقائق الراتنج لتجف وإغلاق الجلد في الجزء الخلفي من الأذنين مع شعيرات خياطة الجروح. مع مسحه القطن، تطبيق المخفف (10%-20%) الحل اليود إلى منطقة يشغلها.
ملاحظة: تأكد من الجلد لا تتعثر إلى الراتنج. - إيقاف التخدير ووضع الحيوان تحت ضوء أحمر دافئ لتجنب انخفاض درجة حرارة الجسم. مصدر آخر من مصادر المياه تعتمد في جل في الطابق القفص أو مكان مبلل الغذائية والمائية. لا تترك الماوس غير المراقب إلى أن يستعيد وعيه. بمجرد أن يسترد الحيوان تماما من الإجراء (عادة، ح 1 بعد 30 دقيقة)، وضعه في قفص مع مجموعات من ثلاثة أو أربعة لحفز التفاعلات الاجتماعية.
3-جهاز التثبيت
- 48 ساعة بعد الجراحة، تأمين الجهاز الرئيسي مبنية على هيادبوست.
- استخدام زوج من مسامير 1.2 مم ومفك براغي (ست عشري 1.3 ملم)، محاذاة الثقوب في الجهاز شريطية مع الثقوب في هيدبوست ووضع المسامير وأمن لهم. لإصلاح أحوال الشام، اقلب الجهاز على وجهة، ومع الجزء الخلفي (الشكل 1أ) من الجهاز التي تواجه باتجاه روسترال، محاذاة الثقوب في الجهاز مع الثقوب في هيدبوست.
ملاحظة: من المستحسن إجراء هذه الخطوة بمشغلين اثنين، واحد عقد الماوس مع ضبط النفس ماوس بيد واحدة، بينما الأخرى تأمين الجهاز هيدبوست. إذا كان التثبيت يتم عن طريق عامل واحد، يمكن وضع الجهاز بينما الفأر تحت التخدير الغاز. - تحقق من أن الجهاز هو المضمون جيدا، ولا يمكن إزالتها بالحيوان وأن الجهاز لا تطبق الضغط مباشرة على الماوس الآنف، والتي يمكن أن تسبب الألم، وصعوبة في التنفس، ويحتمل أن تكون أو الجلد الضرر.
ملاحظة: من المهم أيضا ضمان الجهاز يتم إدراج شكل متناظر على الوجه الماوس، حيث أن عيون مشمولة تماما بالجهاز الرئيسي. تحقق من أن الحيوان لا تظهر أي علامات ألم غير طبيعي أو الشدة.
- استخدام زوج من مسامير 1.2 مم ومفك براغي (ست عشري 1.3 ملم)، محاذاة الثقوب في الجهاز شريطية مع الثقوب في هيدبوست ووضع المسامير وأمن لهم. لإصلاح أحوال الشام، اقلب الجهاز على وجهة، ومع الجزء الخلفي (الشكل 1أ) من الجهاز التي تواجه باتجاه روسترال، محاذاة الثقوب في الجهاز مع الثقوب في هيدبوست.
- اترك الجهاز على الماوس لمدة 14 يوما.
4-الحيوان الرعاية والمراقبة
- مرة واحدة مرة أخرى في اقفاصها، الفئران سوف يحمل بعض حالات الشذوذ في السلوك. في البداية، الحيوان يجوز البقاء بروستراتيد وحاول إزالة الجهاز باستخدام فوريباوس به، ولكن هذا يجب أن تتوقف بعد أول ساعة. خلال الساعات القادمة التالية، سيعرض الحيوان عادة صعوبات توجيه نفسها داخل القفص والوصول إلى الطعام والماء. ولذلك، خلال 48 ساعة بعد زرع، رصد الفئران، وتوفير سهولة الوصول إلى المياه والمواد الغذائية، عن طريق وضع كلا مباشرة على الكلمة القفص، على سبيل المثال.
- تعقب للأوزان للفئران خلال مدة البروتوكول. وزن الفئران بعد زرع الحق ومرة أخرى ينبغي إيلاء كل حاء 24 اهتماما خاصا للحيوانات ارتداء الجهاز شريطية، أنها تجربة عادة الجسم وفقدان الوزن (1-2 غ) خلال 48 ساعة الأولى، ولكن البدء في اكتساب الوزن مرة أخرى بوتيرة طبيعية التالية أن الفترة الأولى (انظر الشكل 2ب11).
- وبعد يومين، يتوقع الفئران للعودة إلى كلياتهم العادية. تبعاً للنظام المتبع في مرافق الحيوانات، قد يكون الجهاز منع الوصول إلى الغذاء والماء. ضمان الحيوان في سهولة أثناء الأكل والشرب أو تكييف النظام الاستغناء عن تبعاً لذلك.
ملاحظة: لا يتم تعديل مجموعة حركات الرأس التي تنتجها الحيوانات بعد بضعة أيام مع الجهاز على الجهاز (انظر الشكل 211) (أي.، مجموعة حركات الرأس تنتج بقايا مشابهة لحركات الرأس الطبيعية). - لزيادة ضمان الرفاه للفئران، ضمان المراقبة اليومية وتطبيق مقياس النوعية (الجدول 1) الرفاه طيلة مدة البروتوكول.
- إزالة ماوس من البروتوكول الجاري إذا كان تطبيق واحد أو أكثر من المعايير التالية:
- الفئران التي لديها إجمالي نقاط أعلى مما يجب استبعاد 4 نقاط على مقياس النوعية المذكورة أعلاه مباشرة من التجربة (انظر الجدول 1). بغض النظر عن النتيجة، إذا كان الماوس لا يستعيد وزنه الأولى بعد 6 أيام، الإجراء الذي يجب أن يتوقف.
- لم يتم إصلاح الجهاز بشكل صحيح هيدبوست إذا، على سبيل المثال، هيدبوست يهز عند لمسها أو جزء يبدأ تؤتي ثمارها. وهذا يتسبب هيدبوست للخروج من الرأس الماوس والمقاطعات وبالتالي التعلم، وهو ما يفسر لماذا يتم سورفيلانسيس اليومية الضرورية.
- عند الفأر قد هيدبوست به انفصل خلال أي جزء من البروتوكول. بسبب نزيف الجمجمة المرتبطة بهذه المفرزة، جراحة ريمبلانتيشن معدل نجاحها منخفض ولا يستحق محاولة.
5-إزالة الجهاز
- بعد فترة التعلم (في هذا البروتوكول 14 يوما)، قم بإزالة الجهاز بعد نفس التعليمات أما التثبيت (الفرع 3). حالما تتم إزالة الجهاز، اختبار الفئران مع تجارب مثل اختبارات الفيديو-أوكولوجرافي، أو، على سبيل المثال، مع المختبر الكهربية كما هو موضح سابقا11.
ملاحظة: حالما يتخذ الجهاز، تتعرض الفئران مرة أخرى إلى البيئة القياسية، وغير المعاق بصريا. لذلك، إجراء التجارب التي تهدف إلى اختبار آثار التعلم من هذا الجهاز مباشرة بعد إزالتها.
6-الدورات فيديو-أوكولوجرافي
ملاحظة: يتم تنفيذ تجارب الفيديو-أوكولوجرافي لتسجيل حركات العين التي تم إنشاؤها في حين يتم استدارة الحيوان في الظلام (فيستيبولو-العين العاكسة، VOR) أو عن طريق تناوب مازالت محيط الحيوان بينما الحيوان (ريفلكس أوبتوكينيتيك، أوكر). تم اختبار كل الماوس لكل ردود الفعل هذه قبل وبعد بروتوكول التكيف. لمزيد من التفاصيل حول إنشاء فيديو--أوكولوجرافي، انظر التقارير المنشورة سابقا12،13. روض الفئران لتسجيل ضبط النفس الشروط، اليوم قبل بداية التسجيل، وضع الحيوان في الأنبوب في مركز القرص الدوار ل 10minutes دون إجراء أي اختبار.
- تأمين الماوس على القرص الدوار بالرأس تحديد ذلك بمساعدة مسامير إدراجها في هيدبوست. مكان قبة شاشة المحيطة بالحيوان وإطفاء جميع الأنوار في الغرفة باستثناء العرض أوبتوكينيتيك.
ملاحظة: تتطلب تسجيلات الفيديو-أوكولوجرافي الحيوان أن لا يزال ومع فتح عينية. مقاطعة جلسة تسجيل ووضع الحيوان مرة أخرى في قفصة في حالة الماوس لا طوعا تحتفظ عيون مفتوحة، أو إذا كان مظهر العين تتدهور خلال جلسة التسجيل. ويمكن إجراء محاولة أخرى بعد فترة راحة على الأقل 12 ساعة. - بدء عكر كامل مجال التحفيز (النقطة البيضاء نمط الإسقاط) وسجل في سرعات مختلفة عدة في اتجاهات كل اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة. بمجرد التسجيلات قد ولت، إزالة القبة.
- ليتمكن من تسجيل VOR في الملعب الظلام، تطبيق قطره بيلوكاربيني 2% ل عيون14. انتظر مدة 5 دقائق على الأقل لكي تعمل وإزالته بلطف مع مسحه القطن. وسيبقي بيلوكاربيني التلميذ مقيدة بحجم ثابت في جميع أنحاء القياسات، يسمح الكمي المناسب لتحركات في الظلام.
- إيقاف تشغيل كافة الأضواء في الغرفة وإضافة مربع على رأس القرص الدوار للحفاظ الحيوانات في الملعب الظلام. بدء VOR الأفقية باستخدام التناوب الزاوي جيبية حول محور عمودي مع ترددات مختلفة و/أو سرعات مختلفة.
- بمجرد الانتهاء من الدورة تسجيل العودة الماوس إلى قفص مضاءة بشكل صحيح مع مصباح الأشعة تحت حمراء. سيتم منع الحرارة انخفاض حرارة الجسم الناجمة عن آثار عائي الثانوية بيلوكاربيني على جسم الماوس.
ملاحظة: بسبب الحيوان يجري ضبط النفس، تسجيل الدورات لا يمكن أن يدوم أكثر من 90 دقيقة. عندما تكون هناك حاجة دورات اختبار إضافية، ترك بقية الحيوانات ل 24 ساعة بين الدورات.
Representative Results
وتوضح الأرقام التالية النتائج المتحصل عليها مع الفئران التي خضعت لبروتوكول التكيف الأسبوع 2 ارتداء أما جهاز شريطية أو الشام. ويبين الشكل 3 مثالاً لآثار الخام شهدت خلال تسجيل الدورات. كما هو موضح بمقارنة الآثار، استجابة VOR النقصان بعد البروتوكول VVM (الشكل 3أ، قبل مقابل بعد شريطية). VOR فئران الشام ظلت دون تغيير بعد تكييف (الشكل 3أ، قبل مقابل بعد الشام). عكر الفئران ارتداء الجهاز شريطية (الشكل 3ب) قابل للمقارنة إلى الفترة من قبل بروتوكول ففم وإلى شام الفئران. ويبين الشكل 4 مثال القياس الكمي للمكاسب VOR يعني بتردد ثابت من 0.5 هرتز و 40 درجة في الثانية، قبل وبعد بروتوكول ففم، أجهزة شريطية والشام. هناك انخفاض مكاسب قوية بعد الفئران ارتدى الجهاز شريطية، بينما الفئران الشام لم تكن التغييرات مكسب كبير. آثار انخفاض VOR اختبارها على سرعات/ترددات مختلفة أبلغت عنها كاركود et al.11 وعيد et al.15.
الشكل 1 : رئيس الجهاز يصور مع الأبعاد، بالمليمترات. وجهات النظر: الظهر (A) والجانب (ب)، (ج) سفلية و (د) الجوي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 : هيدبوست يصور مع الأبعاد، بالمليمترات. ثابت في جراحة زرع، هذا الضوء (0.2 g) هيدبوست البلاستيك بولي (حمض اللبن) يتيح تأمين الجهاز التكيف على الماوس وتحديد الرأس للحيوان على القرص الدوار أثناء دورات الفيديو-أوكولوجرافي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 : مثال آثار الخام لحركات العين أثناء التحفيز VOR وعكر. (من يسار) اليسار: VOR المنجز في 0.5 هرتز في 40 °/ق والتحفيز أوبتوكينيتيك (ب، الحق) سرعة ثابتة من 10 °/s (الخط الأسود)، في اتجاه عقارب الساعة، قبل (خطوط خضراء) وبعد (أصفر) ارتداء الجهاز (الأرجواني) شريطية أو الشام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4 : يعني مثال VOR وعكر اكتساب القيم بعد التكيف مع الجهاز أو شريطية أو الشام. المكاسب كانت المرسومة وفقا للوقت (بالأيام) الشريطية (n = 10) والشام (n = 6) الأجهزة في التحفيز من 40 °/s و 0.5 هرتز ل VOR (يسار)، و 10 °/ق اتجاه عقارب الساعة عكر (يمين). في مقياس الوقت، "قبل" اليوم يمثل يوم فورا قبل التكيف و "اليوم 0" يمثل اليوم عند إزالة الجهاز. أشرطة الخطأ تمثل الانحراف المعياري، * * * ف < 0.001، ليس كبيرا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| النقاط | التعديلات وزن الجسم | المظهر المادي | السلوك |
| 0 | لا شيء أو زيادة الوزن | القياسية | أي علامات على الشدة والحركة طبيعية |
| 1 | وفقدان الوزن < 10% | لا توجد هيئة الاستمالة | اتجاه الحركة أو قفص البصر |
| 2 | الوزن بين 10% إلى 20% | الجفاف | -- |
| 3 | فقدان الوزن > 20% | الجروح | الدقات العصبي (مثل الخدش، العض) |
الجدول 1: مقياس النوعية لتقييم رفاه. قائمة بمعلمات النوعية التي يجب أن يتم تقييم أثناء مدة البروتوكول. مجموع الوزن التعديلات والمظهر الجسدي، وعشرات السلوك لا ينبغي أن يكون أكبر من أربع نقاط.
الملف الإضافي 1- Device.stl- اضغط هنا لتحميل هذا الملف.
ملف إضافي 2- Headpost.stl- اضغط هنا لتحميل هذا الملف.
Discussion
اضطراب حسي طويلة الأجل الموصوفة هنا يتكون من عدم تطابق تجري الدهليزية المنتجة في الفئران يتصرفون بحرية. لزرع الجهاز أن ارتداء الفئران لمدة 14 يوما، يتم إجراء عملية جراحية بسيطة وقصيرة باستخدام مجموعة أدوات جراحية متاحة تجارياً. استرداد في أقل من 1 ساعة من هذا الإجراء غرس هيدبوست الفئران وتظهر أي علامات الشدة منه المرتبطة بها. وفي وقت لاحق، في المثال المعطى لتطبيق هذا البروتوكول، VOR وعكر تقاس باستخدام تقنية الفيديو-أوكولوجرافي. ومع ذلك، يمكن استخدام هذا البروتوكول التعلم الطويلة الأجل الناجمة عن الجهاز في مجموعة متنوعة من التجارب مثل في المختبر الكهربية1، وتصوير الخلايا العصبية، وفحوصات السلوكية المختلفة. واستلهم الأساس المنطقي وراء تطوير هذه التقنية تستند إلى منظور المنهجية المستخدمة في البشر والقرود. ومع ذلك، يختلف هذا الأسلوب، لأن ذلك يضعف بدلاً من تعديل الرؤية. وهكذا، وهو يشكل (بشكلها الحالي) حالة القصوى لعدم تطابق تجري الدهليزية. يعتقد المؤلفان أن المعلومات التقنية المقدمة قد تكون مفيدة لتصميم إصدار المنشور مثل الجهاز أو مواصلة تطوير محددة تقيد ميزة أجهزة16.
مصنوعة من بولي الضوء (0.9 g) (حمض اللبن) البلاستيك، الجهاز الرئيسي كانت مصممة لتناسب رئيس ماوس البالغين الشباب، مما يتيح حماية الآنف وترك مساحة كافية جانبياً للسماح للعريس الحيوانات. الجزء الأمامي من هذا الجهاز الكشف عن نهاية الآنف للسماح للتغذية والاستمالة السلوكيات. الجهاز معتم قليلاً، حيث أن الحيوان محروم من رؤية دقيقة للمناطق المحيطة ولكن لا يزال يتلقى التحفيز الإنارة. يتم اختبار عللها شريطية والشام للتأكد من وجود آثار المقاسة يرجع أساسا إلى عدم تطابق تجري الدهليزية الناجم عن إشارة بصرية عالية التباين خلال الحركات المولدة ذاتيا للجهاز شريطية وليس عن طريق التحفيز تعديل (أي، وزن الجهاز يطبق في mouse´s الرأس والرقبة).
تجريبيا، كسب الفئران ارتدى الجهاز شريطية أظهرت VOR كبيرة انخفاض قدرة 50% بعد فترة التعلم؛ لا يزال، يمكن أن يكون هناك تقلب بين الأفراد للقيم المطلقة مكسب. وأظهرت الفئران الشام VOR كبيرة لا تكتسب التعديلات، مما يدل على أن سبب تخفيض VOR الصراع الحسي وليس إعاقة حركية. وعلاوة على ذلك، صغار الفئران (< p26 بطاقات مجانية) أظهرت VOR وعكر الحصول على قيم أقل من الحيوانات الأكبر سنا17. لهذا السبب، فقد سن الحيوان أن تؤخذ في الاعتبار أثناء التخطيط للتجربة. وأخيراً، معايير الاستبعاد الفئران السالف الذكر (المادة 4، 5) هي خطوة حاسمة التي ينبغي اتباعها لضمان رفاه، فضلا عن وضع نتائج يمكن الاعتماد عليها.
واحدة من مزايا هذا البروتوكول هو الوقت الذي يحفظ المجربون أثناء فترة التعلم، مقارنة بأنواع أخرى من البروتوكولات التكيف VOR/عكر. وحتى الآن، درست التكيف VOR في الفئران رئيس--تحديد وتدريب الحيوان على تناوب الدوار6،8،18،19، وتستغرق وقتاً طويلاً، خصوصا عندما يجب أن يكون الكثير من الحيوانات تدريب. قدم البروتوكول يسمح تدريب العديد من الحيوانات في وقت واحد ويوفر الوقت. وبالإضافة إلى ذلك، في هذه التجارب الكلاسيكية دورات تدريبية تقتصر عادة على ح 1 يوميا، وترك فترات طويلة من نبذ المفترضة التي تتسبب في التكيف لتكون تناوب تكريرها للتعلم/نبذ مع ديناميات مختلفة20. هنا، الرئيس--تثبيت الجهاز يسمح للتعلم دون انقطاع. ميزة أخرى هي أن منذ فترة التعلم يتم إنشاؤها في حالة خالية من رئيس يتصرف بحرية، الفئران قادرة على التعلم من خلال مجموعة من حركات الرأس الطبيعية التي يتم إنشاؤها بشكل نشط. في البروتوكولات الكلاسيكية، الحيوان رئيس--الثابتة بينما يجري تناوب سلبية على القرص الدوار، حيث أن التعلم يحدث في تحفيز العزم (تردد واحد وسرعة واحدة)21 التي لا تعكس النطاق الطبيعي لحركات الرأس. ومن المهم أن نلاحظ أن النظام الدهليزية بترميز الحركات بشكل مختلف عند أنها يتم إنشاؤها بنشاط حسب الموضوع أو عند خارجياً تطبيق10؛ وهكذا، كما قد تختلف الآليات الخلوية التي نجمت في كلتا الحالتين.
عموما، وصف منهجية مناسبة للدراسات مجتمعة المجراة في/في الأنابيب على التكيفات الحسية الطويلة الأجل التي تحدث بعد الصراع المرئي و/أو عدم تطابق تجري الدهليزية في التصرف بحرية الفئران. الصراعات الحسية هي قضية معترف بها من دوار الحركة، وهو حقل الذي اجتذب مؤخرا استخدام الفئران22،23. اتضح مؤخرا أن تكييف المكاسب الناجمة عن استخدام هذا الجهاز يوفر الحماية ضد دوار الحركة عندما تتعرض الفئران ل تحفيز استفزازية15. ومن ثم، يمكن استخدام هذا البروتوكول تحديد الآليات الخلوية الكامنة وراء التكيف إلى صراع حسية، وكذلك فيما يتعلق بتطوير علاجات المرض الحركة المناهضة.
Disclosures
الكتاب يعلن لا تضارب في المصالح.
Acknowledgments
ونحن نشكر باتريس جيجوزو لأجهزة الرأس والتنمية هيدبوست والإنتاج. ونشكر أيضا ص كالفو، ميلوت ألف وهاء-عيد لمساعدتهم في تطوير الإصدارات السابقة من الجهاز وبروتوكول ففم.
تم تمويل هذا العمل في "المركز الوطني الدراسات" الفضائية ويزأر "جامعة باريس ديكارت". ج. ج. وب م تلقي الدعم من الفرنسية ANR-13-CESA-0005-02. ف. ف. ب وب م تلقي الدعم من الفرنسية ANR-15-CE32-0007.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D printer | Ulimaker, USA | S5 | |
| Blunt scissors | FST | 14079-10 | |
| Catalyst V | Sun Medical, Japan | LX22 | Parkell bio-materials, Kit n°S380 |
| Dentalon Plus | Heraeus | 37041 | |
| Eyetracking system and software | Iscan | ETN200 | |
| Green activator | Sun Medical, Japan | VE-1 | Parkell bio-materials, Kit n°S380 |
| Monomer | Sun Medical, Japan | MF-1 | Parkell bio-materials, Kit n°S380 |
| Ocrygel | TvmLab | 10779 | Ophtalmic vet ointment |
| Polymer L-type clear (cement) | Sun Medical, Japan | TT12F | Parkell bio-materials, Kit n°S380 |
| Sketchup | Trimble | 3D modeling software used for the device's ready-to-print design file | |
| Turntable | Not commercially available |
References
- Blazquez, P. M., Hirata, Y., Highstein, S. M. The vestibulo-ocular reflex as a model system for motor learning: what is the role of the cerebellum. Cerebellum. 3 (3), 188-192 (2004).
- Berthoz, A., Jones, G. M., Begue, A. E. Differential visual adaptation of vertical canal-dependent vestibulo-ocular reflexes. Experimental Brain Research. 44 (1), 19-26 (1981).
- Melvill Jones, G., Guitton, D., Berthoz, A. Changing patterns of eye-head coordination during 6 h of optically reversed vision. Experimental Brain Research. 69 (3), 531-544 (1988).
- Anzai, M., Kitazawa, H., Nagao, S. Effects of reversible pharmacological shutdown of cerebellar flocculus on the memory of long-term horizontal vestibulo-ocular reflex adaptation in monkeys. Neuroscience Research. 68 (3), 191-198 (2010).
- Nagao, S., Honda, T., Yamazaki, T. Transfer of memory trace of cerebellum-dependent motor learning in human prism adaptation: a model study. Neural Networks. 47, 72-80 (2013).
- Boyden, E. S., Raymond, J. L. Active reversal of motor memories reveals rules governing memory encoding. Neuron. 39 (6), 1031-1042 (2003).
- Raymond, J. L., Lisberger, S. G. Behavioral analysis of signals that guide learned changes in the amplitude and dynamics of the vestibulo-ocular reflex. Journal of Neuroscience. 16 (23), 7791-7802 (1996).
- Rinaldi, A., et al. HCN1 channels in cerebellar Purkinje cells promote late stages of learning and constrain synaptic inhibition. Journal of Physiology. 591 (22), 5691-5709 (2013).
- Roy, J. E., Cullen, K. E. Dissociating self-generated from passively applied head motion: neural mechanisms in the vestibular nuclei. Journal of Neuroscience. 24 (9), 2102-2111 (2004).
- Cullen, K. E. The vestibular system: multimodal integration and encoding of self-motion for motor control. Trends in Neurosciences. 35 (3), 185-196 (2012).
- Carcaud, J., et al. Long-Lasting Visuo-Vestibular Mismatch in Freely-Behaving Mice Reduces the Vestibulo-Ocular Reflex and Leads to Neural Changes in the Direct Vestibular Pathway. eNeuro. 4 (1), (2017).
- Stahl, J. S. Using eye movements to assess brain function in mice. Vision Research. 44 (28), 3401-3410 (2004).
- de Jeu, M., De Zeeuw, C. I. Video-oculography in mice. Journal of Visualized Experiments. (65), e3971 (2012).
- van Alphen, B., Winkelman, B. H., Frens, M. A. Three-dimensional optokinetic eye movements in the C57BL/6J mouse. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 51 (1), 623-630 (2010).
- Idoux, E., Tagliabue, M., Beraneck, M. No Gain No Pain: Relations Between Vestibulo-Ocular Reflexes and Motion Sickness in Mice. Frontiers in Neurology. 9 (918), (2018).
- Yoshida, T., Ozawa, K., Tanaka, S. Sensitivity profile for orientation selectivity in the visual cortex of goggle-reared mice. PloS One. 7 (7), 40630 (2012).
- Faulstich, B. M., Onori, K. A., du Lac, S. Comparison of plasticity and development of mouse optokinetic and vestibulo-ocular reflexes suggests differential gain control mechanisms. Vision Research. 44 (28), 3419-3427 (2004).
- Schonewille, M., et al. Purkinje cell-specific knockout of the protein phosphatase PP2B impairs potentiation and cerebellar motor learning. Neuron. 67 (4), 618-628 (2010).
- Kimpo, R. R., Rinaldi, J. M., Kim, C. K., Payne, H. L., Raymond, J. L. Gating of neural error signals during motor learning. eLife. 3, 02076 (2014).
- Kimpo, R. R., Boyden, E. S., Katoh, A., Ke, M. C., Raymond, J. L. Distinct patterns of stimulus generalization of increases and decreases in VOR gain. Journal of Neurophysiology. 94 (5), 3092-3100 (2005).
- Hubner, P. P., Khan, S. I., Migliaccio, A. A. Velocity-selective adaptation of the horizontal and cross-axis vestibulo-ocular reflex in the mouse. Experimental Brain Research. 232 (10), 3035-3046 (2014).
- Wang, J., et al. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385 (2017).
- Wang, Z. B., et al. Low level of swiprosin-1/EFhd2 in vestibular nuclei of spontaneously hypersensitive motion sickness mice. Scientific Reports. 7, 40986 (2017).
