Summary

Реверсивные охлаждения индуцированной деактиваций учиться корковых вклад препятствие памяти в пешеходных Cat

Published: December 11, 2017
doi:

Summary

Сложные передвижения в натуралистическом сред, требующих тщательной координации конечностей включает регионы теменной коры. Следующий протокол описывает использование обратимых охлаждения индуцированной деактивации продемонстрировать роль теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в пешеходных cat.

Abstract

На комплекс, натуралистический ландшафт сенсорной информации о экологические препятствия может использоваться для быстрой адаптации опорно движений для избежания. Например в Кот, визуальная информация о предстоящем препятствие может модулировать степпинг для избежания. Опорно-адаптация также может произойти независимо от видения, как внезапное тактильные вклад ногу препятствием ожидаемых может изменять шагая все четыре ноги для избежания. Такой комплекс опорно-двигательной координации включает в себя supraspinal структуры, такие как теменной коре. Этот протокол описывает использование обратимых, охлаждение индуцированной корковых деактивации оценить вклад теменной коре локомоции памяти руководствуясь препятствие в Кот. Маленькие охлаждения петли, известный как cryoloops, формируются специально для деактивации дискретных областей интереса для оценки их вклада в открытой поведение. Такие методы использовались для уточнения роли теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в Кот.

Introduction

На натуралистических, неровной местности сенсорную информацию о препятствие, которое может быть приобретено через видение или touch, можно быстро изменить двигательный аппарат для избежания. Это тщательная координация шаговые движения включает в себя несколько корковых регионах1,2. Например во время сложных опорно-задач, таких как препятствием избежание замешаны области моторной коры3,4 и теменной коре5,6,7 . В четвероногих животных шаг модуляции, необходимые для избежания препятствий должны распространяться на передних и задних конечностей. Если вперед локомоции задержка между foreleg и hindleg зазор препятствие (которые могут возникнуть как животное топчет тщательно через жертвой преследования сложных, натуралистических окружающей среды), информация о препятствие, сохранена в памяти используется для руководства hindleg, переступая через препятствие, однажды гуляя резюме.

Экспериментальные методы, направленные для отключения отдельных корковых областях может использоваться для изучения корковых вклад в памяти руководствуясь препятствие локомоции. Охлаждение индуцированной корковых деактивации обеспечивает обратимым, надежных и воспроизводимых метод оценки корковых вклад открытой поведение8. Cryoloops, сделанные из нержавеющей стали, трубы формируются специфичные для области коры интерес, обеспечивая весьма селективный и дискретные деактивация локусов. После имплантации, охлажденные метанола прокачивается через просвет cryoloop охлаждает область коры непосредственно под цикла < 20 ° C. Ниже этой критической температуры ингибируется синаптической передачи в регионе коры непосредственно под петлю. Такое отключение может быть отменено лишь путем прекращения потока метанола. Этот метод был использован для изучения корковых вклад сенсорной обработки и поведения9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17, а также управления двигателем скачкообразных глаз движения18 и память руководствуясь препятствие локомоции19.

Целью настоящего Протокола является использование обратимых охлаждения индуцированной деактиваций для оценки участия париетальной корковых зон для опорно-двигательной координации в Кот. В частности память руководствуясь препятствие локомоции был рассмотрен с или без активного теменной коре. Эти методы были использованы для успешно демонстрирующих роль теменной области 5 в памяти руководствуясь препятствием избежание в пешеходных кошка19.

Protocol

Все процедуры были проведены во исполнение национального исследовательского совета руководство для ухода и использования лабораторных животных (восьмое издание; 2011) и Канадский совет по животных уход Руководство по уходу и использование экспериментальных животных (1993) и были одобрен…

Representative Results

Этот протокол успешно использовался для изучения теменной коре вклад препятствие памяти в пешеходных кошка19. В этом исследовании, cryoloops были имплантированы на двусторонней основе над теменной области 5 и 7 в трех взрослых (> 6 месяцев) кошки (Рису…

Discussion

Описывается парадигма использует охлаждения индуцированной деактиваций дискретных корковых областей с помощью cryoloop с целью изучения памяти руководствуясь препятствие передвижения в Кот. Визуальные и тактильные препятствие памяти парадигмы достаточно просты для животных для выпол?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы с благодарностью признаем поддержку канадской институтов здравоохранения исследования, естественные науки и инженерных исследований Совет Канады (СЕНТИ) и Канадский фонд для инноваций. К.В было поддержано, Александр Грэм Белл Канада аспирантов стипендии (СЕНТИ).

Materials

Camera IDS Imaging Development Systems GmbH Model: UI-5240CP-C-HQ
Intake tubing Restek 25306 Unflanged end is submerged in the methanol reservoir while the flanged end is connected to the pump
Pump Fluid Metering, Inc. Model: QG 150
Nalgene Dewar vacuum flask Sigma-Aldrich F9401
Teflon tubing Ezkem A051754
Microprobe thermometer Physitemp Model: BAT-12
Flanged tube end fittings Valco Instruments Co. Inc. CF-1BK Assorted colours available for colour coding. Packages include the same number of washers as fittings
Washers Valco Instruments Co. Inc. CF-W1 Extra washers
Flanging kit Pro Liquid GmbH 201553
Tubing connector Restek 25323
Tubing cutter Restek 25069
Male thermocouple connector Omega SMPW-T-M Used to make cable connection to thermometer
Thermocouple wire Omega PP-T-24S Used to make cable connection to thermometer
MATLAB MathWorks n/a

Referencias

  1. Drew, T., Marigold, D. S. Taking the next step: cortical contributions to the control of locomotion. Curr. Opin. Neurobiol. 33, 25-33 (2015).
  2. Takakusaki, K. Neurophysiology of gait: From the spinal cord to the frontal lobe. Mov. Disord. 28, 1483-1491 (2013).
  3. Drew, T. Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. cells related to the forelimbs. J. Neurophysiol. 70, 179-199 (1993).
  4. Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. The role of the motor cortex in the control of accuracy of locomotor movements in the cat. J. Physiol. 461, 1-25 (1993).
  5. McVea, D. A., Taylor, A. J., Pearson, K. G. Long-lasting working memories of obstacles established by foreleg stepping in walking cats require area 5 of the posterior parietal cortex. J. Neurosci. 29, 9396-9404 (2009).
  6. Lajoie, K., Andujar, J. -. E., Pearson, K. G., Drew, T. Neurons in area 5 of the posterior parietal cortex in the cat contribute to interlimb coordination during visually guided locomotion: a role in working memory. J. Neurophysiol. 103, 2234-2254 (2010).
  7. Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. Integration of motor and visual information in the parietal area 5 during locomotion. J. Neurophysiol. 90, 961-971 (2003).
  8. Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. The cryoloop: An adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function. J. Neurosci. Methods. 86, 179-194 (1999).
  9. Lomber, S. G., Cornwell, P., Sun, J., Macneil, M. A., Payne, B. R. Reversible inactivation of visual processing operations in middle suprasylvian cortex of the behaving cat. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91, 2999-3003 (1994).
  10. Lomber, S. G., Payne, B. R. Contributions of cat posterior parietal cortex to visuospatial discrimination. Vis. Neurosci. 17, 701-709 (2000).
  11. Lomber, S. G., Malhotra, S. Double dissociation of ‘what’ and ‘where’ processing in auditory cortex. Nat. Neurosci. 11, 609-616 (2008).
  12. Lomber, S. G., Meredith, M. A., Kral, A. Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf. Nat. Neurosci. 13, 1421-1427 (2010).
  13. Kok, M. A., Stolzberg, D., Brown, T. A., Lomber, S. G. Dissociable influences of primary auditory cortex and the posterior auditory field on neuronal responses in the dorsal zone of auditory cortex. J. Neurophysiol. 113, 475-486 (2015).
  14. Carrasco, A., Kok, M. A., Lomber, S. G. Effects of core auditory cortex deactivation on neuronal response to simple and complex acoustic signals in the contralateral anterior auditory field. Cereb. Cortex. 25, 84-96 (2015).
  15. Coomber, B., et al. Cortical inactivation by cooling in small animals. Front. Syst. Neurosci. 5, 53 (2011).
  16. Malmierca, M. S., Anderson, L. A., Antunes, F. M. The cortical modulation of stimulus-specific adaptation in the auditory midbrain and thalamus: a potential neuronal correlate for predictive coding. Front. Syst. Neurosci. 9, 19 (2015).
  17. Antunes, F. M., Malmierca, M. S. Effect of auditory cortex deactivation on stimulus-specific adaptation in the medial geniculate body. J. Neurosci. 31, 17306-17316 (2011).
  18. Peel, T. R., Johnston, K., Lomber, S. G., Corneil, B. D. Bilateral saccadic deficits following large and reversible inactivation of unilateral frontal eye field. J. Neurophysiol. 111, 415-433 (2014).
  19. Wong, C., Wong, G., Pearson, K. G., Lomber, S. G. Memory-guided stumbling correction in the hindlimb of quadrupeds relies on parietal area 5. Cereb. Cortex. , (2016).
  20. Horsley, V., Clarke, R. H. The structure and function of the cerebellum examined by a new method. Brain Behav Evol. 31, 45-124 (1908).
  21. Lomber, S. G., Malhotra, S., Hall, A. J. Functional specialization in non-primary auditory cortex of the cat: areal and laminar contributions to sound localization. Hear. Res. 229, 31-45 (2007).
  22. Johnston, K., Koval, M. J., Lomber, S. G., Everling, S. Macaque dorsolateral prefrontal cortex does not suppress saccade-related activity in the superior colliculus. Cereb. Cortex. 24, 1373-1388 (2014).

Play Video

Citar este artículo
Wong, C., Lomber, S. G. Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat. J. Vis. Exp. (130), e56196, doi:10.3791/56196 (2017).

View Video