Summary
פרוטוקול הציג מייצרת התנגשות חושית מתמשך עבור ניסויים שמטרתם לימוד למידה לטווח ארוך. על ידי לצמיתות לובש מכשיר קבוע על ראשם, עכברים חשופים ללא הרף החושים חוסר התאמה בין תשומות החזותית ואת שיווי המשקל תוך כדי תנועה בחופשיות בתוך כלובים הביתה.
Abstract
פרוטוקולים הסכסוך חושי לטווח ארוך הם אמצעי חשוב של הלומדים למידה מוטורית. פרוטוקול הציג מייצרת התנגשות חושית מתמשך עבור ניסויים שמטרתם לימוד למידה לטווח ארוך בעכברים. מאת לצמיתות לובש מכשיר קבוע על ראשם, עכברים חשופים ללא הרף החושים חוסר התאמה בין תשומות החזותית ואת שיווי המשקל תוך כדי תנועה בחופשיות בתוך כלובים הביתה. לכן, פרוטוקול זה מאפשר בקלות המחקר של מערכת הראייה, אינטראקציות החושים על פני פרק זמן מורחב זה לא יהיה נגיש אחרת. מלבד הורדת עלויות ניסיוני לטווח ארוך בלמידה חושית באופן טבעי להתנהג עכברים, גישה זו להכיל השילוב של ניסויים ב- vivo ו- in vitro לקשרי . בדוגמה שדווחה, וידאו-oculography מבוצע כדי לכמת את רפלקס vestibulo-העינים (וור) ואת רפלקס optokinetic (OKR) לפני ואחרי למידה. עכברים חשופים זה הקונפליקט חושי לטווח ארוך בין תשומות החזותית ואת שיווי המשקל הציג ירידה חזקה של רווח וור אבל הציג כמה שינויים OKR. מפורטים השלבים של התקן הרכבה, טיפול בבעלי חיים, מדידות רפלקס מדווחים בזאת.
Introduction
קונפליקטים חושית, כגון אלה חזותי, נוכחים בחיי היומיום, למשל, כאשר אחד לא לובש משקפיים או במהלך של תוחלת החיים כולו (התפתחותי גידול, שינויים חדות חושים, וכו '.). עקב מבט אנטומיה, קלט חושי לשליטה, תפוקות מנוע לכימות, כימות מדויק שיטות1, מעגל היטב תיאר מייצב רפלקסים שימשו כמודלים של מנוע בלמידה מינים רבים. ב בני אדם וקופים, vestibulo-העינים רפלקס הסתגלות (וור) נלמדת באמצעות מנסרות שנועל הנושא במשך מספר ימים2,3,4,5. מאז המודל מכרסמים מאפשר השילוב של ניסויים התנהגותיים, הסלולר, פיתחנו שיטה חדשה כדי ליצור סכסוך חושי לטווח ארוך באופן חופשי להתנהג עכברים עם מכשיר דמוי קסדה. בהשראת המתודולוגיה בשימוש בני אדם וקופים, הפרוטוקול יוצר חוסר התאמה בין שיווי המשקל וחזותית התשומות (קרי, שיווי המשקל visuo חוסר התאמה, VVM) שמוביל לירידה וור רווח.
פרוטוקולים קלאסית מפעילה של הסתגלות רווח-מטה וור מכרסמים מורכב סיבוב החיה הראש-קבוע על מסתובב תוך כדי סיבוב משדה הראיה בשלב. פרדיגמה זו יוצרת קונפליקט שיווי המשקל visuo, מה שהופך את הטייפ הזעיר נוגד את ההיגיון. בפרוטוקולים הסתגלות לטווח ארוך מורכב איטראציה של הליך זה במשך מספר ימים רצופים6,7,8. כתוצאה מכך, כאשר קבוצה גדולה של חיות צריך להיבדק, מתודולוגיה הקלאסית דורשת כמות גדולה של זמן. בנוסף, מכיוון החיה הוא ראש-קבוע, הלמידה בעיקר מוגבל למהירות/תדירות דיסקרטית, מורכב הדרכות מקוטע נקטע על ידי מרווחי intertrial של משך הזמן משתנה6. לבסוף, פרוטוקולים קלאסי להשתמש למידה פסיבית, גירוי שיווי המשקל לא נוצר באופן פעיל על ידי תנועות מרצון של החיה, מצב מאוד צורות עיבוד שיווי המשקל9,10.
האילוצים ניסיוני הנ ל הם שעלתה על ידי המתודולוגיה החדשנית שהוצגו. הגישה כירורגי הנדרשת היא פשוטה, החומרים אשר השתמשו בהם זמינים מסחרית. החלק הבלעדי המסתמך על חומר יקר יותר הוא כימות של ההתנהגות; בכל זאת, העקרונות הבסיסיים של הפרוטוקול עשוי לשמש עבור כל ניסוי, מחקירות במבחנה כדי מחקרים התנהגותיים אחרים של למידה. בסך הכל, על ידי יצירת של ליקוי ראיה זמניים ו התנגשות שיווי המשקל visuo במשך מספר ימים, מתודולוגיה זו יכול בקלות להיות משורבב כל המחקר מוטרדים ההפרעות חושית או למידה מוטורית.
Protocol
כל ההליכים בבעלי חיים בעקבות תקנות בעלי חיים אוניברסיטת פריז דקארט.
1. התקן הרכבה
הערה: המכשיר בשימוש פרוטוקול זה הוא מבנה דמוי הקסדה נעוצות גולגלות עכברים באמצעות headpost מושתל.
- באמצעות מדפסת תלת-ממד פוליפוני לבן אטום (חומצה לקטית) (PLA) פלסטיק, הדפסה באמצעות עיצוב מפרט הקבצים הניתנים כאן (ראה טבלה של חומרים) עבור התקן והן headpost.
הערה: הממדים של ההתקן מוצגים באיור 1 והמידות של headpost באיור 2. - מכשיר פסים כמו גם שאם הם להיות שנבדקו (איור 2א11). כדי להשיג את הדגם עם פסים, בעזרת לק שחור, צייר פסים אנכיים גדול 3 מ מ על פני השטח החיצוני של המכשיר. התנאי שאם אינו דורש כל שינוי המכשיר המודפס.
2. ניתוח ההשתלה Headpost
כל החומרים המשמשים פרוטוקול זה מפורטים ברשימה חומרי המידע הנוסף. צעדים 2.7-2.9 שימוש את biomaterials הניתנים ההשתלה קיט (ראה טבלה של חומרים). להבטיח שימוש בכלים סטריליים, לארגן ניתוח ושחזור באזורים שונים. לאחר mastered, ההליך השרשה נמשכת כ- 30 דקות.
- על שיכוך כאבים, 30 דקות לפני תחילת הניתוח, subcutaneously להזריק הבופרנורפין (0.05 מ"ג/ק"ג), תחזיר את החיה בכלוב בבית שלה.
הערה: תופעות כאבים של הבופרנורפין אחרונה כ 12 שעות, זמן רב לאחר סיום ההליך. מניסיוננו, עכברים לא מראים סימנים של מצוקה הקשורה להתערבות זו, אך מנה עוקבות של 0.05 מ"ג/ק"ג. הבופרנורפין מומלץ 24 שעות לאחר הניתוח. - עזים ומתנגד החיה בתוך תא בגז איזופלוריין 2.5% - 3%. להמתין 3 דקות ולבדוק אם העכבר כראוי ומורדמת באמצעות התבוננות נשימה, חוסר תנועה בתוך החדר. להעביר את העכבר קונוס האף על שולחן ניתוחים עם כרית החימום, על-ידי צביטות מאמבטיה, לוודא שיש אין רפלקס הנסיגה ולאחר להוריד את איזופלוריין ל- 1.5%.
- לגלח את הראש של העכבר באמצעות מכונת גילוח חשמלית. כדי להשיג סביבה סטרילית, שפשפי האזור מגולח עם יוד פתרון ואחרי עם אלכוהול 70%. חזור על הליך זה פעמיים נוספות.
- להזריק לידוקאין הידרוכלוריד (2%, 2 מ"ג/ק"ג) מתחת לעור של הראש על הרדמה מקומית ולא לחכות 5 דקות בשביל האפקטים להתחיל. כדי למנוע נזק לעין עקב יובש, לכסות את העיניים של העכבר עם הוטרינר אופטלמולוגיות אקטואלי משחה.
- עם זוג מלקחיים בוטה, לתפוס העור בעורף, ועם זוג בוטה מספריים (או סכין), עושים חתך האורך של כ 1.5 ס מ כדי לחשוף את הגולגולת.
- בעזרת אזמל, לגרד קרום העצם. יש להיזהר לא לגרד חזק מדי, כפי הקיבעון של headpost יכולה להיות בסכנה אם הגולגולת מתחיל לדמם מעט.
- למרוח טיפת activator ירוק באמצע של הגולגולת. זה ישפר את הקיבעון של הצמנט על ידי הגדלת חדירות העצם.
- להכין את המלט: מערבבים כפית אחת (המסופק בערכה השרשה) של פולימר עם 5 טיפות של מונומר וטיפה אחת של catalyzer. בעזרת מברשת, למרוח כמות נדיבה של לערבב מלט בין למדא, bregma הגולגולת ציוני הדרך;
- במהירות מניחים את headpost על הבטון עם תנועה swiping הולך של למבדה bregma. לאחר headpost הושם, להחיל מחדש מלט יותר סביב החלק נחות על מנת להבטיח headpost כראוי מקלות בגולגולת. כדי להבטיח קיבוע נאות, ודא שהבטון מוחל בשפע שהוא מתייבש לפני שתמשיך לשלב הבא.
הערה: באמצעות הליך זה הקיבעון, headpost לא ירד, לאפשר לבדיקות לטווח ארוך, חוזרות; בידיים שלנו, headpost להסרת היא < 10%. - מכינים את תערובת שרף על-ידי החלת יחס אבקת-כדי-נוזל אשר מאפשרת עקביות חלקה של התערובת. להחיל את השרף שבו הונח צמנט, כמו גם בסביבה של headpost על מנת להגן על פני השטח שלו.
- המתן 3 דקות עבור שרף יבש ולסגור את העור מאחורי האוזניים monofilament בתפר. באמצעות מקלון צמר גפן, להחיל מדולל (10% - 20%) יודיפלור תמיסה לאזור המופעלים.
הערה: ודא שהעור אינו נתקע שרף. - כבה את ההרדמה ולמקם את החיה תחת אור אדום חם כדי למנוע היפותרמיה. המקום לחלח הידרוג ואוכל או מקור מים נוסף מבוסס ג'ל ברצפה של הכלוב. אין להשאיר את העכבר ללא השגחה עד שזה יחזור להכרה. ברגע החיה באופן מלא מתאושש מההליך (בדרך כלל, כדי h 1 לאחר 30 דקות), מקם אותו בכלוב עם קבוצות של שלושה או ארבעה לעורר אינטראקציות חברתיות.
3. התקן קיבוע
- 48 שעות לאחר הניתוח, תאבטח את המכשיר הראשי לפי הזמנה על גבי headpost.
- באמצעות זוג ברגים 1.2 מ מ, מברג (1.3 מ'מ הקסדצימאלי), יישר את החורים המכשיר פסים עם החורים headpost, למקם את הברגים ולאבטח אותם. כדי לתקן את התנאי העמדת פנים, הפוך את ההתקן, עם החלק האחורי (איור 1א') של המכשיר פונה. לכיוון rostral, יישר את החורים המכשיר עם החורים headpost.
הערה: מומלץ כי צעד זה להיעשות על ידי שני אופרטורים, שיחזיק את העכבר עם מעצורים בעכבר ביד אחת, בעוד האחר לאבטחת המכשיר headpost. אם הקיבעון נעשית על ידי מפעיל יחיד, ניתן להציב את המכשיר בעוד העכבר נמצא תחת גז הרדמה. - ודא כי המכשיר מאובטח היטב, לא ניתן להסיר על ידי החיה כי המכשיר אינו חל לחץ ישירות על האף של העכבר, דבר העלול לגרום כאב, קושי לנשום, או עור פציעה.
הערה: חשוב גם להבטיח שההתקן מוכנס באופן סימטרי על פני העכבר, כך עיניים מכוסות לחלוטין על ידי המכשיר הראשי. בדוק כי החיה לא מראים סימנים של מצוקה או כאב חריג.
- באמצעות זוג ברגים 1.2 מ מ, מברג (1.3 מ'מ הקסדצימאלי), יישר את החורים המכשיר פסים עם החורים headpost, למקם את הברגים ולאבטח אותם. כדי לתקן את התנאי העמדת פנים, הפוך את ההתקן, עם החלק האחורי (איור 1א') של המכשיר פונה. לכיוון rostral, יישר את החורים המכשיר עם החורים headpost.
- להשאיר את המכשיר על העכבר במשך 14 ימים.
4. בעלי חיים טיפול ומעקב
- לאחר חזרה בכלובים שלהם, עכברים תערוכת מסויימים חריגות בהתנהגות. בהתחלה, החיה עשויים להישאר וחלוש, נסה להסיר את ההתקן באמצעות לרדווד, אך זה צריך להפסיק אחרי השעה הראשונה. במהלך השעות הבאות, החיה בדרך כלל יציגו קשיים המכוונת עצמה בתוך הכלוב והוא מחפש מזון ומים. לכן, במהלך 48 שעות לאחר ההשתלה, לפקח על העכברים, מספקים גישה נוחה אל מים ומזון, על ידי הצבת שני ישירות על רצפת הכלוב, לדוגמה.
- לשמור על מעקב אחר של המשקולות של עכברים במהלך משך הזמן של הפרוטוקול. שוקל העכברים מיד לאחר ההשתלה, שוב כל ה 24 תשומת לב מיוחדת תינתן לבעלי-עונדת את המכשיר עם פסים, כפי שהם בדרך כלל חווים ירידה במשקל הגוף (1-2 גרם) במהלך ה 48 הראשון, אבל להתחיל לעלות במשקל בקצב נורמלי שוב הבאים באותה תקופה ראשונית (ראה איור 2ב'11).
- לאחר יומיים, צפויים עכברים לשוב הפקולטות הרגיל שלהם. בהתאם למערכת בשימוש במתקנים בעלי חיים, ההתקן עשויים למנוע גישה מזון ומים. להבטיח שהחיה היא בנוח בזמן אכילה ושתייה או להתאים את המערכת שחולק בהתאם.
הערה: טווח תנועות ראש המיוצר על ידי בעלי החיים אחרי כמה ימים עם המכשיר על אינו משתנה על ידי ההתקן (ראה איור 211) (כלומר., טווח תנועות ראש המיוצר נשאר דומה תנועות ראש טבעי). - כדי להבטיח המשך הרווחה של עכברים, להבטיח מעקב יומי ולהחיל את קנה המידה איכותי (טבלה 1) של רווחה בכל משך זמן של הפרוטוקול.
- להסיר עכבר של פרוטוקול מתמשך אם אחד או יותר מהקריטריונים הבאים חלים:
- עכברים שיש סך ציון גבוה יותר מאשר 4 נקודות בסולם איכותי הנ ל באופן מיידי לא ייכללו הניסוי (ראה טבלה 1). משנה התוצאה, אם העכבר לא להחזיר את המשקל ההתחלתי שלו אחרי 6 ימים, ההליך חייבים לעצור אותו
- המכשיר לא כראוי קבוע כדי headpost אם, למשל, headpost רועד כאשר נגע או חלק מתחילה לרדת. זה גורם את headpost לבוא מהראש של העכבר, כתוצאה מכך פסיקות בתהליך הלמידה, מה שמסביר למה ומארבי יומיות הכרחיות.
- כאשר העכבר יש את headpost שלה תלש במהלך כל חלק של הפרוטוקול. עקב הגולגולת הדימום קשור הניתוק, הניתוח לכירורג יש שיעור הצלחה נמוך ואינו שווה ניסיון.
5. הסרת ההתקן
- לאחר תקופת למידה (ב פרוטוקול זה, 14 ימים), הסר את ההתקן ועקוב אחר ההוראות אותו לגבי הקיבעון שלה (סעיף 3). ברגע הסרת ההתקן, מבחן העכברים עם ניסויים כגון בדיקות וידאו-oculography, או, למשל, עם במבחנה אלקטרופיזיולוגיה כפי שתואר לעיל11.
הערה: ברגע המכשיר הוא המריא, עכברים חשופים בחזרה אל הסביבה, בלא הפרעה חזותית הרגילות. לכן, לבצע ניסויים שמטרתם לבחון את ההשפעה למידה של התקן זה ישירות לאחר הסרתו.
6-מפגשים וידאו-oculography
הערה: וידאו-oculography הניסויים מתבצעים כדי להקליט את תנועות עיניים שנוצר בזמן להיות מסובבים את החיה בחושך (רפלקס vestibulo-העינים, וור) או על-ידי סיבוב הסביבה של החיה בעוד החיה עדיין (רפלקס optokinetic, OKR). כל עכבר נבדקה שני הרפלקסים האלה לפני ואחרי פרוטוקול הסתגלות. לקבלת פרטים נוספים אודות הגדרת הסרטונים-oculography, ראה דוחות שפורסמו בעבר12,13. על מנת habituate העכברים להקלטה מאופקת תנאים, יום לפני תחילת ההקלטות, במקום החיה על הצינור במרכזו של הפטיפון עבור 10minutes מבלי לבצע כל מבחן.
- לאבטח את העכבר על הפטיפון על-ידי ראש-מתקן אותו בעזרת ברגים מוכנס לתוך headpost. מניחים כיפה מסך המקיפים את החיה, לכבות את כל האורות בחדר למעט המקרן optokinetic.
הערה: הקלטות וידאו-oculography לדרוש את החיה עדיין, עם עיניו פקוחות. ההפרעה הטלקהה ולשים החיה בחזרה על הכלוב שלה למקרה העכבר לא מרצון פקח את עיניו, או אם מראה העין מתדרדר במהלך להקלטות. ניסיון נוסף יכול להתבצע לאחר תקופה מנוחתו לפחות 12 שעות. - להתחיל את OKR מלא-שדה גירוי (הקרנה דפוס נקודה לבנה) ואת רשומת במהירויות שונות מספר הכיוונים כיוון השעון השעון והן מונה. ברגע ההקלטות הסתיימו, להסיר את הכיפה.
- כדי שתוכל להקליט את הטייפ הזעיר בזפת כהה, חל ירידה של 2% פילוקרפין העיניים14. המתן לפחות 5 דקות על מנת לפעול ולהסיר אותו בעדינות באמצעות מקלון צמר גפן. פילוקרפין ישמור על התלמיד מכווץ עם גודל קבוע לאורך כל המדידות, המאפשר כימות הנכונה של התנועות בחושך.
- לכבות את כל האורות בחדר, להוסיף תיבה על גבי הפטיפון כדי לשמור את החיה על המגרש כהה. התחל את הטייפ הזעיר אופקי באמצעות sinusoidal זוויתי סיבובים סביב ציר אנכי עם תדרים שונים ו/או במהירויות שונות.
- לאחר סיום להקלטות, לחזור העכבר כלוב מואר כראוי עם מנורת אינפרא-אדום. החום יהיה למנוע היפותרמיה הנגרמת על ידי השפעות משניות מרחיב כלי דם פילוקרפין על גופו של העכבר.
הערה: עקב החיה מרוסן, אולפן הקלטות לא יכולה להימשך יותר מ 90 דקות מתי הפעלות הבדיקה נוספים נדרשים, תן לשאר בעלי חיים במשך 24 שעות ביממה בין ההפעלות.
Representative Results
האיורים הבאים ממחישים התוצאות שהושגו עם עכברים שעברו פרוטוקול הסתגלות 2 השבוע לובשת גם התקן פסים או העמדת פנים. איור 3 מראה דוגמה של raw עקבות במהלך אולפן הקלטות. כפי שמוצג על-ידי השוואת העקבות, התגובה וור פוחתת לאחר פרוטוקול VVM (איור 3א, לפני לעומת לאחר פסים). הטייפ הזעיר של עכברים שאם נשאר שהודעה לאחר ההסתגלות (איור 3א, לפני לעומת לאחר דמה). OKR של עכברים לובש את המכשיר עם פסים (איור 3ב) דומה לתקופה לפני בפרוטוקול VVM, כדי שאם עכברים. איור 4 מראה דוגמה כימות של הרווחים וור רשע בתדר קבוע של הרץ 0.5 ו- 40 מעלות לשנייה, לפני ואחרי פרוטוקול VVM, עבור מכשירים עם פסים, העמדת פנים. יש ירידה חזקה רווח אחרי עכברים לבש את המכשיר עם פסים, בעוד העכברים שאם לא היו שינויים משמעותיים רווח. תופעות של ירידה וור נבדקו מהירויות/תדרים שונים דווח על ידי Carcaud et al.11 ו- Idoux et al.15.
איור 1 : ראש המכשיר מתואר מידות, במילימטרים. צפיות: הגב (A) (B) בצד, התחתון (ג), (ד) אווירי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2 : Headpost מתואר מידות, במילימטרים. קבוע בניתוח השתלה, האור הזה (0.2 גרם) headpost פלסטיק פולי (חומצה לקטית) מאפשר את נעילת המכשיר הסתגלות כך העכבר על הראש-תיקון של החיה על הפטיפון במהלך המפגשים וידאו-oculography. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3 : דוגמה עקבות raw של תנועות עיניים בזמן וור, OKR stimulations. (, שמאלה) משמאל: וור שבוצעה ב- 0.5 הרץ ב-40 ° /s, גירוי optokinetic (B, נכון) במהירות קבועה של ° 10 /s (קו שחור), עם כיוון השעון, לפני (הקו הירוק) ואחרי (צהוב) לובש את המכשיר (סגול) פסים או העמדת פנים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4 : דוגמה מתכוון וור OKR להשיג ערכי לאחר הסתגלות למכשיר או פסים או העמדת פנים. רווחי שורטטו לפי הזמן (בימים) פסים (n = 10) ואת דמה (n = 6) מכשירים stimulations של 40 ° /s ו 0.5 הרץ עבור הטייפ הזעיר (משמאל), ו- 10 ° /s בכיוון השעון עבור OKR (מימין). על ציר הזמן, "לפני" יום מייצג את היום מייד לפני העיבוד של "יום 0" מייצג את היום כאשר ההתקן הוסר. קווי שגיאה לייצג סטיית התקן, * * * p < 0.001, לא משמעותי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| נקודות | שינויים במשקל הגוף | המראה החיצוני | התנהגות |
| 0 | אף אחד או במשקל | תקן | אין סימנים של מצוקה ובאופן נורמלי |
| 1 | ירידה במשקל < 10% | ללא טיפוח הגוף | התמצאות לקוי גפיים או כלוב |
| 2 | ירידה במשקל בין 10% - 20% | התייבשות | -- |
| 3 | הרזיה > 20% | פצעים | קרציות עצבני (למשל גירוד, נושכת) |
טבלה 1: איכותי בקנה מידה להערכה well-being. הרשומים הם הפרמטרים איכותי חייב להיות מוערך במהלך משך הזמן של הפרוטוקול. סכום משקל שינויים פיזיים ואת המראה התנהגות ציונים אינו יכול להיות גדול מ- 4 נקודות.
משלימה קובץ 1. Device.stl. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
משלימה קובץ 2. Headpost.stl. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
Discussion
ההפרעות חושי לטווח ארוך המתוארים כאן מורכב אי-התאמה שיווי המשקל visuo המיוצר בעכברים להתנהג בחופשיות. להשתיל את המכשיר עכברים ללבוש במשך 14 ימים, מבוצע ניתוח קצר ופשוט באמצעות ערכת כירורגיים זמינים מסחרית. עכברים להתאושש ב פחות מ 1 h הליך ההשתלה headpost, שום סימני מצוקה ממנו המשויך. לאחר מכן, בדוגמה הנתונה היישום של פרוטוקול זה, וור, OKR נמדדים בטכניקה וידאו-oculography. למרות זאת, הנוצרות על-ידי התקן לטווח ארוך למידה פרוטוקול זה יוכל לשמש במגוון רחב של ניסויים כגון במבחנה אלקטרופיזיולוגיה1, הדמיה עצביים מבחני התנהגות שונים. הרציונל מאחורי הפיתוח של טכניקה זו בהשראת המתודולוגיה מבוססת-פריזמה בשימוש בני אדם וקופים. טכניקה זו, אולם, שונה כי זה פוגע ולא משנה חזון. לפיכך, היא מהווה (במתכונתה הנוכחית) מקרה קיצוני של חוסר התאמה שיווי המשקל-visuo. החוקרים מאמינים כי המידע הטכני שסופקו עשויה להיות שימושית עבור מעצב גרסה פריזמה דמוי של המכשיר או בהמשך פיתוח מסוים תכונה-הגבלת התקני16.
עשוי מבחן פוליגרף אור (0.9 g) (חומצה לקטית) מפלסטיק, המכשיר ראש תוכנן כך שיתאים לראש של עכבר בוגרים צעירים, המאפשר הגנה על החוטם ולהשאיר מספיק מקום רוחבית לתת החתן בעלי חיים. החלק הקדמי של המכשיר הזה חושף בסוף החוטם כדי לאפשר הזנה וטיפוח התנהגויות. המכשיר הוא כמעצמה, כך החיה הוא משולל חזון מדויק שמסביב אבל עדיין מקבל גירוי בוהק. השתלות פסים, דמה נבדקים כדי להבטיח כי ההשפעות נמדד בעיקר לשיפור ההתאמה שיווי המשקל visuo הנגרמת ע י האות חזותי ניגודיות גבוהה במהלך תנועות עצמי של המכשיר עם פסים ולא לפי נראה שההתפתחות שלהם שינוי (כלומר, המשקל של המכשיר המוחלת ב- mouse´s הראש והצוואר).
השפעול, עכברים לבשה את המכשיר עם פסים הראה רפסודה משמעותי להשיג ירידה של 50% לאחר תקופת למידה; עדיין, יכולה להיות ההשתנות הבין-אישית עבור ערכים מוחלטים רווח. דמה עכברים הראה וור משמעותית אין לקבל שינויים, לפיכך הוכחת כי ההפחתה וור נגרמת על ידי הסכסוך חושית ולא על ידי ליקוי מוטורי. יתר על כן, עכברים צעירים (< P26) הראו וור OKR להשיג ערכים נמוכים יותר בעלי חיים בוגרים17. מסיבה זו, בעלי חיים גיל חייב להילקח בחשבון בעת תכנון הניסוי. בסופו של דבר, ההשתלה? עכברים הנ ל (סעיף 4.5) הן צעד מכריע שיש אחריו כדי להבטיח רווחה, כמו גם ליצור תוצאות אמינות.
אחד היתרונות של פרוטוקול זה הוא הזמן זה חוסך ניסויים במהלך תקופת למידה, לעומת סוגים אחרים של פרוטוקולים הסתגלות וור/OKR. עד כה, וור הסתגלות בעכברים נחקרה על ידי תיקון ראש והכשרה החיה על סיבוב מסתובב6,8,18,19, וזה זמן רב, במיוחד כאשר הרבה בעלי חיים חייב להיות הכשרה. פרוטוקול הציג מאפשר ההכשרה של מספר בעלי חיים בעת ובעונה אחת, חוסך זמן. בנוסף, בניסויים אלה קלאסית הדרכות מוגבלות בדרך כלל h 1 ליום, עוזב תקופות ארוכות של unlearning בשם הגורמות ההסתגלות תהיה מחליאים iterated למידה/unlearning עם דינמיקה שונה20. הנה, הראש-הקיבעון של המכשיר מאפשר למידה ללא הפרעה. יתרון נוסף הוא כי מאז תקופת למידה נוצר במצב להתנהג בחופשיות ללא הראש, עכברים הם מסוגלים ללמוד באמצעות מגוון של תנועות הראש טבעיות הנוצרות באופן פעיל. הפרוטוקולים קלאסית, החיה הוא ראש-קבוע בזמן להיות פסיבי מסובב על הפטיפון כך הלמידה מתרחשת נחוש גירוי (תדר אחד, מהירות אחת)21 זה אינו משקף את טווח טבעי של תנועות ראש. חשוב לציין כי שיווי המשקל מקודד תנועות באופן שונה כאשר הם נוצרים באופן פעיל על-ידי הנושא או כאשר מבחוץ חלה10; לפיכך, המנגנונים הסלולר מופעלות בשני המצבים עשוי גם להיות שונה.
בסך הכל, המתודולוגיה המתוארת מתאים מחקרים בשילוב/ויוו/הפריה על לטווח ארוך עיבודים חושית המתרחשת לאחר התנגשות חזותי ו/או התאמה שיווי המשקל visuo באופן חופשי להתנהג עכברים. התנגשויות החישה הם מטרה מוכרת של motion sickness, שהינו שדה אשר משכה לאחרונה השימוש עכברים22,23. לאחרונה הוכח כי רווח הסתגלות נגרם על-ידי השימוש בהתקן זה מציע הגנה מפני מחלת כאשר עכברים נחשפים לגירוי פרובוקטיבי15. לפיכך, פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לזהות את המנגנונים התאיים המשמשים כבסיס ההסתגלות התנגשות חושית וכן גם לפתח טיפולים נגד מחלת.
Disclosures
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
Acknowledgments
אנו מודים פטריס Jegouzo על מכשירים ראש ו headpost הפיתוח והייצור. אנו מודים גם קאלבו פ א Mialot, א Idoux על עזרתם בפיתוח של גירסאות קודמות של ההתקן ואת פרוטוקול VVM.
עבודה זו מומן על ידי את Spatiales מרכז לאומי des אטיודים, ה-CNRS ואת דקארט פריז של אוניברסיטת. ג'יי סי איי ובי מ לקבל תמיכה צרפתי ANR-13-CESA-0005-02. F. סוכנת אף. בי. איי ובי מ לקבל תמיכה צרפתי 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).
