L'enregistrement des potentiels d'action unique neurones de se déplacer librement à travers Pigeons Trois étapes de l'apprentissage
Summary
Apprendre de nouvelles associations stimulus-réponse engage un large éventail de processus neuronaux qui sont finalement pris en compte dans l'évolution sortie de pic de neurones individuels. Nous décrivons ici un protocole de comportement permettant un enregistrement continu de l'activité unique neurone tandis que les animaux acquièrent, éteindre, et réacquérir une réponse conditionnée dans une seule session expérimentale.
Abstract
Bien que le sujet de l'apprentissage a attiré un immense intérêt des scientifiques à la fois comportementales et neuronales, seulement peu de chercheurs ont observé une activité unique neurone tandis que les animaux acquièrent une réponse opérante conditionné, ou lorsque cette réponse est éteint. Mais même dans ces cas, les périodes d'observation comprennent généralement une seule étape de l'apprentissage, c'est à dire l'acquisition ou de l'extinction, mais pas les deux (exceptions comprennent des protocoles utilisant l'apprentissage de retournement; voir Bingman et al 1 pour un exemple.). Toutefois, l'acquisition et l'extinction comportent des mécanismes d'apprentissage différents et devraient donc être accompagnés par différents types et / ou loci de la plasticité neuronale.
En conséquence, nous avons développé un modèle de comportement qui institue trois stades de l'apprentissage en une seule session de comportement et qui est bien adapté pour l'enregistrement simultané de l'action des potentiels des neurones simples de. Animaux unre formé sur une tâche de choix forcé seul intervalle qui nécessite la cartographie chacun des deux choix de réponses possibles à la présentation des différents nouveaux stimuli visuels (d'acquisition). Après avoir atteint un critère de performance prédéfini, l'une des deux réponses à choix n'est plus armé (extinction). Après une certaine décroissance du niveau de performance, les bonnes réponses sont encore renforcés (réacquisition). En utilisant un nouvel ensemble de stimuli à chaque session, les animaux peuvent subir le processus d'acquisition extinction-réacquisition à plusieurs reprises. Parce que tous les trois étapes de l'apprentissage se produisent en une seule session de comportement, le paradigme est idéal pour l'observation simultanée de la sortie de dopage de plusieurs neurones individuels. Nous utilisons les pigeons comme des systèmes modèles, mais la tâche peut facilement être adapté à d'autres espèces capables d'apprendre de discrimination conditionné.
Introduction
Apprendre de nouvelles associations stimulus-réponse-résultat engage un large éventail de processus de plasticité neuronale. Ces procédés sont en fin de compte en compte dans la production de la modification transitoire des neurones individuels. Sans doute, l'un des paradigmes les plus fréquemment employé d'apprentissage est pavlovien conditionnement de la peur menée par les rongeurs. Dans ce cadre, l'acquisition et l'extinction d'une réponse conditionnée ont lieu dans quelques dizaines d'essais 2. Le développement rapide de la peur conditionnée peut être avantageux car il permet l'exécution d'un grand nombre d'animaux dans un court laps de temps. En outre, l'acquisition et l'extinction peuvent être observées dans quelques dizaines d'essais sur un seul jour chez les animaux naïfs 3,4 ou répartis sur 2 à 3 jours 2,5-8. Cependant, les connaissances acquises sur les changements de l'activité neuronale pendant l'apprentissage dans ces expériences ne s'appliquent pas nécessairement à l'extérieur du domaine de conditionnement de la peur. Par exemple, le comportement orienté vers un but entraînée par positionrenforcement tive est plus adéquate modélisé par opérant plutôt que des procédures de conditionnement pavlovien, et peut en partie dépendre de différents substrats neuronaux 9,10. Aussi, conditionnement de la peur se développe si rapidement que les réponses neuronales à la CS ne peuvent être observées pour les quelques dizaines de procès, imposant de sévères limites à l'analyse des changements de l'activité neuronale pendant l'apprentissage.
Malheureusement, l'acquisition et l'extinction de répondre opérant prend habituellement plusieurs jours. Cela est préjudiciable pour les enquêtes neurophysiologiques, car il est notoirement difficile à enregistrer l'activité des cellules individuelles pendant plus de quelques heures. En raison de la grande similitude des formes d'onde des potentiels d'action extracellulaire enregistrées, il est problématique d'affirmer que les pics enregistrés dans une journée sont générés à partir de la même cellule que les pointes avec des formes d'onde similaires enregistrées sur la prochaine 11,12, en particulier dans les zones à forte densité de cellules tel que l'hippocampe.
<p class="Jove_content"> Pour répondre à ces questions, nous avons développé un paradigme comportemental roman utilisant trois conditions d'apprentissage dans une session expérimentale sur une seule journée. Cela exige que l'animal expérimental est prêt à effectuer des centaines d'essais dans des conditions variables sur une mince programme de renforcement. Pigeons voyageurs (Columbia livia domestica forma) sont des organismes modèles classiques en psychologie expérimentale 13-17. Ces oiseaux sont capables d'effectuer des discriminations visuelles complexes 18, peut s'adapter avec souplesse à l'évolution des comportements contingences de renforcement 19,20, et sont des travailleurs uniquement avides, effectuer des essais avec 1000 montant minimum de ferraillage. Ces caractéristiques les rendent particulièrement approprié pour les expériences décrites ci-dessous.Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole décrit une tâche comportementale complexe adapté aux enregistrements unitaires simultanées. Nous avons décrit la tâche SIFC pour les pigeons, mais il peut être facilement adapté aux rongeurs en exigeant pokes nez ou levier de pression plutôt que des coups de bec clés, et son remplacement par visuel olfactif, auditif, ou stimuli tactiles.
Peut-être les étapes les plus critiques lors de la procédure de formation sont: 1) la réduction progressive de la récompense pro…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par des subventions de la Fondation allemande pour la recherche (DFG) à MCS (POUR 1581, STU 544/1-1) et OG (POUR 1581, SFB 874). Le site de la DFG est http://www.dfg.de/en/index.jsp. Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier, ou de la préparation des auteurs manuscript.The remercier Thomas Seidenbecher pour nous fournir le protocole dorure ainsi que Tobias Otto de l'aide pour la mise en place de la électrophysiologique matériel d'enregistrement.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Resistance wire (for use as electrodes) | California Fine Wire, Grover Beach (CA), USA | Stablohm 675; formvar-coated nichrome wires (outer diameter 25 µm) | |
| Microconnectors | Ginder Scientific, Nepean, Ontario, Canada | GS18PLG-220 (plug) & GS18SKT-220 (socket to build headstage) | |
| Cannulae | Henke Sass Wolf, Tuttlingen, Germany | 0.4x20mm/ 27Gx3/4" | |
| Gold solution for plating | Neuralynx, Bozeman (MT), USA | SIFCO Process Gold Non-Cyanide, Code 5355 | |
| Solution for ultrasonic bath | Alconox, Inc., New York, USA | 1304 | Tergazyme |
| Conductive glue | Henkel Loctite | LOCTITE 3888 Silver filled, conductive, adhesive | |
| Stainless steel screws | J.I. Morris, Southbridge (MA), USA | F0CE125 self-tapping miniature screws, body length 1/8 inches | |
| Light-curing dental cement | van der Ven Dental, Duisburg, Germany | Omniceram Evo Flow A2 | |
| Light-curing unit | van der Ven Dental, Duisburg, Germany | Jovident Excelled 215 Curing Light (wireless LED light curing unit) | |
| Filter amplifiers | npi electronic GmbH, Germany | DPA-2FS | |
| A/D converter | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | power 1401 | |
| Spike2 software | Cambridge Electronic Design, Cambridge, UK | Version 7.06a | |
| Matlab | The Mathworks, Natick (MA), USA | R2012a |
Referencias
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