바닥 투사 미로를 사용하여 녹음 신경 활동에 대한 자동화 된 시각인지 작업

모든 절차는 브라운 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회의 지침에 따라했다. 1. 시스템 개요 비디오 추적 시스템은 주어진 작업에 쥐의 진행 상황을 모니터링하기 위해 행동 제어 시스템과 상호 작용, 제어 자극 프레 젠 테이션을 대상 행동을 평가하고 쥐의 진행 상황에 따라 보상을 제공합니다. 생체 전기 생리학 기록 시스템 이벤트 관련 분석을위한 신경 데이터를 수집합니다. (그림 1A). 바닥 프로젝션 미로 바닥 프로젝션 미로 2는 무색 투명 플렉시 유리 바닥 벽이없는 오픈 필드 (147.3 cm X 111.8 cm) (0.6 cm 두께)이다. 바닥의​​ 밑면은 단 초점 프로젝터를 사용하여 후방 영사에 플렉시 유리 조각의 두 번째 사각형 (147.3 cm X 111.8 cm × 1.25 cm)를 통해 뻗어 유니티 게인 듀얼 비전 직물 화면입니다. 프로젝터를 연결합니다행동 시스템 PC의 비디오 카드에. 양극 처리 된 알루미늄 프레임을 사용하여 플렉시 유리, 스크린 직물, 및 프로젝터를 잡습니다. 오버 헤드 카메라와 쥐에 ICS 및 headstage의 사슬을 인터페이스에 도르래 시스템을 마운트 오버 헤드 양극 처리 된 프레임을 설치합니다. 참고 : 프리 앰프에 전기 연속성과 지상을 보장하기 위해 바닥 투사 미로 오버 헤드 프레임을 들고 프레임을 연결합니다. 비디오 추적 기록, 추적 및 단계 1.2.2 하나의 오버 헤드 카메라로 실시간 영상을 분석 할 수 있습니다. 쥐를 모니터링 할 수있는 오버 헤드 양극 처리 된 알루미늄 프레임에 오버 헤드 카메라 (표준 VGA, 80 fps)를 장착 쥐의 위치를​​ 모니터하거나, 자동화 추적 시스템과 쥐의 형상의 중심을 추적하기 위해 래트의 headstage 장착 발광 다이오드 (LED) 중 하나를 사용한다. ONL 위치 데이터를 분석하는 시네 플렉스 기본 동작 모듈을 사용하여또한, 오프라인 및 추가 오프라인 분석에 대한 데이터 파일을 저장한다. 참고 : 우리는 쥐의 위치를 추적하고 분석, 기록하는 시네 플렉스 행동 연구 시스템 3.4.1을 사용합니다. 시네 플렉스 추적 모듈은 쥐를 추적하는 데 사용됩니다. 동물의 진행을 효과적으로 추적, 작업의 의미가 미로의 해당 위치에 2 차원 공간에서 영역을 만들 시네 플렉스 기본 동작 모듈을 사용합니다. 영역 시퀀스로 결합 할 수 있습니다 (예 : 영역 및 서열의 이행에 항목으로) 시네 플렉스 논리 이벤트는 쥐가 이벤트에 대한 기준을 만족하는 경우, 해당 이벤트가 참이되도록 할당됩니다. 행동 시스템에 superport 입력 카드를 통해 디지털 출력 인터페이스와 이벤트를 지정합니다. 완전 자동화 된 행동 제어 시스템 행동 테스트 분야 : 바닥 투사 미로의 행동 작업에 적합한 모양의 시험 무대를 사용합니다. 가 구성NA는 광택이없는 흰색 아크릴을 사용하고 바닥 투사 미로에 직접 배치합니다. 참고 : 크기가 사용 행동 작업에 대한 사용자 정의 할 수 있습니다. 벽은 일반적으로 높이 45-50cm 있습니다. 여기에서 우리는 (나비 넥타이 미로의 치수 그림 1B) 세션에서 수행 시험의 수를 최대화하기 위해 양면 테스트 경기장 (나비 넥타이 미로 12)를 사용합니다. 이스트 이미지 영역, 웨스트 이미지 영역, 동 시험 준비 공간, 웨스트 시험 준비 지역 (그림 1C) : 시험 분야는 추적 소프트웨어에 정의 된 네 개의 지정 영역이 있습니다. 행동 체계 : MED-PC의 IV 소프트웨어에 의해 제어되는 행동 인터페이스 시스템 (부록 참조) 사내 MEDstate 표기법으로 작성된 프로그램을 실행합니다. 작업하는 동안 쥐의 진행 상황을 추적 이미지 프리젠 테이션을 제어, 오디오 신​​호를 전달하고 보상을 제공하는 시네 플렉스 행동 시스템에서 이벤트를 사용합니다. 시간 성을 확보하기 위해 옴니 플렉스 디지털 입력에 superport 출력 카드 인터페이스오프라인 PlexControl 소프트웨어 환경에서 겟앰프드 행동 이벤트 발생을 분석한다. 프로그램 가능한 오디오 생성기를 사용하여 청각 신호를 실행합니다. 참고 : 필요한 경우 여기에 제시된 장치에서 행동 이벤트 데이터 전송 보드를 통해 타사 장비 (optogenetic 자극에 대한 예를 들어 레이저)를 조작 할 수 있습니다. 집 테이블 탑 인터페이스 캐비닛의 superport 출력 카드, superport 입력 카드와 프로그램 오디오 발전기. 탁상 캐비닛에 설치된 DIG-700F 디코더 카드를 사용하여 퍼스널 컴퓨터 (PC)에 설치 DIG-704PCI-2 PCI 카드를 카드 인터페이스. 프로그램 두개 자기 자극의 자극을 사용하여 쥐에 양극성 구형파 ICS를 제공합니다. PHM152의 COM 카드를 통해 PC에 자극 장치를 연결합니다. 추천 ICS​​ 매개 변수 : 펄스 1, 2 시간 : 500 마이크로 초, 지연 펄스 1과 2 사이 : 500 마이크로 초, 주파수 : 100 Hz에서. 참고 : ICS 전달작업하는 동안 자동화되어 있지만 수동으로 SmartCtrl 모듈과 인터페이스 프로그램 버튼 상자를 사용하여 전달 될 수있다. 신경 데이터 수집 시스템 확인 바닥 투사 미로 프레임과 ICS 시스템은 신경 녹음에 전기 노이즈를 최소화하기 위해 옴니 플렉스 신경 데이터 수집 시스템의 프리 앰프에 접지된다. 동시에 신경 데이터를 수집, 오프라인 데이터 파일의 행동 시스템에서 복합 상영관과 행동 이벤트 플래그의 위치 좌표를 분석한다. 2. 동물 준비 동물 순진 이십이일 세 남자 긴 에반스 쥐를 얻습니다. 한 쌍의 쥐를 수용하고 1 주간 동식물 사육장에 순응 할 수 있습니다. ~ 5 분 동안 매일 쥐를 처리합니다. 쥐가 250-275그램에 도달하면, 자신의 무료 공급 무게의 85~90%에 자신의 체중을 유지하는 식품 일정을 시작합니다. 대상 우리쥐가 350g에 도달 할 때까지 ights 10 G / 월 단위로 증가합니다. 단독 주택 쥐와 자극과 기록 전극을 이식하는 수술을 시작하기 전에 적어도 1 주 동안 식품 일정을 계속합니다. 외과 이식 표준 무균 조건과 제도 및 규제 지침에 따라 수술 절차를 수행합니다. 이소 플루 란과 쥐를 마취. 청소 및 브레 그마 및 람다의 식별을 위해 두개골을 나타 내기 위해 두피에 절개를합니다. 관련 좌표 craniotomies을 확인합니다. 두개골 고정 나사를 붙입니다. 다음 좌표를 사용하여 MFB에 ICS 전극의 끝을 내립니다 : 전후면, 브레 그마에서 -2.7 mm를, 측면, 1.8 mm를 ±; dorsoventral, 두개골 표면에서 -8.5 mm입니다. 두 번째 ICS 전극은 전극 고장의 경우 백업으로 반대 반구에 이식 할 수 있습니다. t에 ICS 전극을 고정골 시멘트를 가진 그는 두개골과 고정 나사. 받침대 전극 (자극 전극에 플라스틱 하우징) 시멘트하지 마십시오. 관심의 사이트에 기록 전극을 낮추고 뼈 시멘트로 장치를 고정합니다. 멀리 기록 장치로부터 ICS 페데스탈을 위치시키고 뼈 시멘트 앵커 나사에 ICS 전극 및 기록 장치를 고정. 성형 프로토콜 습관을 시작하기 전에 7 일 이상 복구 할 수 있습니다. 3. 행동 형성 : 초기, 중간, 그리고 늦은 형성 (그림 2) : 일반 형성은 세 단계로 구성되어 있습니다. 참고 : 초기 및 중간 형성의 목적은 각 시험에 대한 준비 지역 고정 '준비 자세'를 유지하고, 세션에서 다양한 시험을 수행하기 위해 쥐를 양성하는 것입니다. 행동 형성을 반 자동화 그래서 교육은 쥐의 개인의 학습 속도에 적용 할 수 있습니다. ONCEA 쥐가 정확하고 공정한 행동 제어를위한 완전 자동화 된 프로토콜 (그림 2)에 쥐를 전송하는 목적으로 특정 형성 (늦은 형성을) 태스크를 진행, 성공적인 '준비 자세'를 유지하고있다. 초기 형성 (그림 2A) 1 일 : 장비가 후 식민지로 돌아에 전환과 함께 10 분 동안 행동 방에 쥐를 길들. 주 2 : 1 단계를 반복 한 다음 10 분 동안 테스트 분야에 동물을 길들. 3 일 : 쥐에 ICS 및 headstage의 테더를 연결하고 10 분 동안 테스트 분야에 쥐를 길들. 4 일 : 비공식적 인 장소 환경 조절 프로토콜을 사용하는 장소의 환경을 설정하는 가장 ICS 진폭을 결정합니다. 펄스 1, 2 진폭을 적정한다. 전형적인 진폭 값은 20 ~ 80 μA이다. 5 일에서 : I와 함께 준비 지역과 동쪽과 서쪽 이미지 프리젠 테이션을 연결하는 쥐를 훈련 ICS 보상을 제공CS 보상. 쥐가 동양과 서양의 이미지 영역 사이에 교류 될 때까지 계속합니다. 중급 형성 (그림 2B). 재판의 시작을 알리기 위해 백색 소음 (50dB)을 소개합니다. 쥐가 준비 지역을 입력하면 백색 잡음의 전원을 끄십시오. 준비 영역에 항목에 대한 ICS 전달을 자동화하고, 성공적인 '준비 위치를'완료하십시오. 항목과 행동을 강화하는 성공적인 '준비 자세'에 ICS 전달의 확률을 조정합니다. 참고 : 성형하는 동안 개별 쥐의 성능에 맞게 수동으로 보상 확률을 조정합니다. 준비 영역에 항목에 대한 보상 확률을 감소하고 성공적인 준비 위치를 유지. 성공적인 '준비 위치를 이행하기위한 보상의 추천 최종 확률은 10 %입니다. 쥐가 모두 올바른 선택에 대한 보상을하고 있습니다. 짧은 '준비 자세'기간 (예를 들어 200 밀리 초)로 시작합니다. 점차적으로 '준비 자세'경질을 증가100 밀리 단계 행사 상황. 쥐가 재판을 다시 시작해야합니다, 그래서 쥐가 중간에 '준비 자세'를 파괴하면 화이트 노이즈를 켭니다. 쥐가 최대 1,200 밀리의 '준비 자세'에 들고 때 늦은 형성로 이동합니다. 늦은 형성 (그림 2C). 참고 : 늦은 형성에 훈련하는 것은 쥐가 수행하는 작업에 따라 다릅니다. 모든 작업 매개 변수의 정확하고 공정한 컨트롤이 형성 단계에서 훈련을 자동화하지만 수동으로 ICS의 보상을 제공 할 수있는 유연성을 유지한다. 두 가지 작업에 대한 교육 프로토콜이 설명되어 있습니다. 시각 biconditional 차별 (vBCD) 작업 : 간단한 모양과 휘도 discriminence에 쥐를 훈련하는 독특한 시각적 자극을 사용합니다. 백색 잡음을 설정하여 시험을 시작합니다. 1,200 밀리 초 – 무작위로 700의 '준비 자세'대기 시간을 부과. 성공적인 '준비 PO를 강화하기 위해 필요한 경우 수동으로 ICS를 제공sitions '. 이미지 프리젠 테이션 영역에서 이미지의 쌍을 제시한다. 의사 난수 화상 영역의 좌측 또는 우측에 올바른 화상을 제시한다. 올바른 응답을 ICS를 제공하고 바닥을 취소합니다. 쥐가 올바른 이미지가 위치하는 영역에 진입 할 때 올바른 응답이 등록된다. 훈련 첫 날에만, 잘못된 응답 방어벽의 백색 잡음의 75dB 버스트를 실행합니다. 잘못된 재판 후 보정 시험을 실행합니다. 교정 시험은 이전의 잘못된 재판으로 동일한 매개 변수 (왼쪽 또는 오른쪽 측면과 '준비 자세'지연)가있다. 쥐가 성공적 간단한 판별을 실행할 수있다 일단 biconditional 판정 규칙을 훈련하는 다른 바닥 패턴을 소개한다. 상황에 맞는 역할을하는 이미지와 두 가지 바닥 패턴의 새로운 쌍을 제시한다. 올바른 이미지가 바닥 패턴에 따라 조건이며, 검은 역 예바닥이 회색 바닥 (그림 3C) 스트라이프 때 흰색 원이 올 때 R은 올바른 것입니다. 의사 난수 바닥 패턴과 시련이 카운터 것을 보장 각 시험에 대한 올바른 이미지의 위치 (왼쪽 또는 오른쪽)에 할당합니다. 시험 매개 변수는 이전 시험과 동일한있는 잘못된 재판 후 보정 실험을 구현합니다. 시공간주의 (VSA) 작업 : 경기장에서 정의 된 공간 위치에서 현재 조명 흰색 원이 대상 원의 공간 위치에 접근하는 쥐를 훈련. 참고 :이 작업을 위해 경기장은 동쪽과 서쪽 이미지 영역에서 서로 다른 공간 위치에 회색 원이 있습니다. 성공적인 '준비 자세'후 대상 원 (하얗게) 조명하고, 쥐가 그 대상 위치 (그림 3B)를 접근해야합니다. 무작위 1,000-1,60의 '준비 자세'대기 시간을 부과시험 기준에 의한 시험에서 0 밀리 초. 성공적인 '준비 위치'를 강화하기 위해 필요한 경우 수동으로 ICS를 제공합니다. '현재 위치'종료 후, 무작위로 회색 원 중 하나를 밝히는. 쥐가 조명 원의 영역을 입력하면 ICS를 제공합니다. 조명을 끄고 반대 (동쪽 또는 서쪽) 측에서 다음 시험을 시작. 재판 (원을 조명 한 후 5 초) 종료 될 때까지 쥐가 접근 할 때까지 또는 늦게 형성의 시작에서, 원을 조명. 수정하거나 누락 시험 중 하나를 각 시험 점수. 누락 시험의 경우, 전체 층 (흰색 바닥 제시)를 조명하고 더 보상은 다음 시험 때까지 사용할 수 없습니다. 쥐의 성능은 80 % 정확한 도달 할 때, 원은 1 초까지 계속 켜져있는 시간을 감소시킨다. 쥐 선택을 5 초 있습니다. 잘못된 재판에 대해 보상하지 않습니다. 다음 시험을 시작합니다. 만약 누락 트라이알은 바닥을 조명​​하고 새로운 시도를 시작합니다. 80 %에서 더 정확한 대상 원 500 밀리 초에 조사되는 시간을 감소시킵니다. 무작위로 각 시험하기 전에 대상 위치를 선택합니다. 전체 바닥이 그 재판의 끝을 신호로 점등하기 전에 쥐 선택을 5 초를 할 것입니다. 잘못되거나 누락 시험에 대해 보상하지 않습니다. 쥐 경기장의 반대편에 새로운 시도를 시작해야합니다. 주 : 추가 원이 추가 작업의 어려움을 높이기 위해 각각의 이미지 영역에 추가 할 수있다.