Le protocole présenté produit un conflit sensoriel persistant pour des expériences visant à étudier l’apprentissage à long terme. En portant en permanence un appareil fixe sur leurs têtes, les souris sont constamment exposés à une incompatibilité sensorielle entre entrées visuelles et vestibulaires, tout en se déplaçant librement dans des cages maison.
Les protocoles de conflit sensoriel à long terme sont un moyen utile d’étudier l’apprentissage moteur. Le protocole présenté produit un conflit sensoriel persistant pour des expériences visant à étudier l’apprentissage à long terme chez la souris. En permanence portant un dispositif fixé sur leurs têtes, les souris sont constamment exposés à une incompatibilité sensorielle entre entrées visuelles et vestibulaires, tout en se déplaçant librement dans des cages maison. Par conséquent, ce protocole permet facilement l’étude du système visuel et les interactions multisensorielles sur une période prolongée qui ne seraient pas accessible autrement. En abaissant le coût expérimental d’apprentissage sensoriel à long terme en comportement naturellement souris, plus de cette approche s’adapte à la combinaison des expériences in vivo et in vitro . Dans l’exemple rapporté, vidéo-oculographie est réalisée pour quantifier le réflexe vestibulo-oculaire (VOR) et un réflexe optocinétique (OKR) avant et après avoir pris connaissance. Souris exposés à ce conflit sensoriel à long terme entre les entrées visuelles et vestibulaires présenté une forte diminution de gain VOR, mais présentaient peu de changements OKR. Détaillée des étapes d’assemblage de l’appareil, soins aux animaux, et mesures de réflexes sont signalées par les présentes.
Des conflits sensoriels, tels que visual, sont présents dans la vie quotidienne, par exemple, quand on porte des lunettes, ou pendant une durée de vie entière (développement, changements dans l’acuité sensorielle, etc..). En raison d’un regard d’anatomie, les inputs sensoriels facile à contrôler, moteurs quantifiables et de méthodes de quantification précise1, circuit bien décrit les réflexes de stabilisation ont été utilisés comme modèles de moteur d’apprentissage chez de nombreuses espèces. Chez les humains et les singes, l’adaptation de (VOR) réflexe vestibulo-oculaire est étudiée par l’utilisation de prismes que le sujet porte pendant plusieurs jours,2,3,4,5. Étant donné que le modèle de rongeur permet la combinaison d’expériences comportementales et cellulaires, nous avons développé une nouvelle méthode pour créer des conflits sensoriels à long terme en comportement librement des souris avec un casque-comme le dispositif. Inspirée de la méthodologie utilisée pour les humains et les singes, le protocole génère une incompatibilité entre les entrées vestibulaires et visuelles (p. ex., incompatibilité de visuo-vestibulaire, VVM) qui mène à une réduction du gain VOR.
Les protocoles classiques déclenchant une adaptation VOR de gain en bas chez les rongeurs consistent en tournant l’animal tête fixée sur une platine en faisant tourner le champ visuel en phase. Ce paradigme crée un conflit visuo-vestibulaire, qui rend le VOR contre-productif. Protocoles d’adaptation à long terme se composent d’une itération de cette procédure au cours de plusieurs jours consécutifs6,7,8. Ainsi, lorsqu’un grand groupe d’animaux doit être testé, méthodologie classique nécessite une grande quantité de temps. En outre, parce que l’animal est fixé à la tête, l’apprentissage est principalement limitée à une fréquence/vélocité discrets et se composent de formations discontinues, interrompues par des intervalles de durée variable de6épreuves. Enfin, les protocoles classiques utilisent apprentissage passif, comme la stimulation vestibulaire n’est pas activement générée par des mouvements volontaires de l’animal, une situation qui façonne grandement traitement vestibulaire9,10.
Les contraintes expérimentales précités sont dépassés par la méthodologie innovante présentée. L’approche chirurgicale requise est simple, et les matériaux utilisés sont facilement disponibles dans le commerce. La seule partie qui s’appuie sur des matériaux plus coûteux est la quantification du comportement ; Néanmoins, les principes fondamentaux du protocole peuvent être utilisés pour toute expérience, des études in vitro à d’autres études comportementales de l’apprentissage. Dans l’ensemble, en générant une déficience visuelle temporaire et un conflit visuo-vestibulaire sur plusieurs jours, cette méthode peut facilement être transposée à toute étude traitant de la perturbation sensorielle ou apprentissage moteur.
La perturbation sensorielle à long terme décrite ici consiste en un décalage visuo-vestibulaire produit chez les souris se comporter librement. Pour implanter le dispositif qui souris portent pendant 14 jours, on procède par une chirurgie simple et courte à l’aide d’une trousse chirurgicale disponible dans le commerce. Souris récupérer en moins de 1 h de cette procédure d’implantation de headpost et ne présentent aucun signe associé de détresse de lui. Par la suite, dans l’exemple donné d’application du présent protocole, VOR et OKR sont mesurés à l’aide de la technique vidéo-oculographie. Néanmoins, ce protocole induite par le dispositif de formation à long terme pourrait servir à diverses expériences comme in vitro électrophysiologie1, imagerie neuronale et différents tests comportements. Le raisonnement derrière le développement de cette technique s’inspire de la méthode axée sur le prisme utilisée chez les humains et les singes. Cette technique, cependant, diffère parce qu’il entrave plutôt que modifie la vision. Il constitue donc, (dans sa forme actuelle) un cas extrême de la non-congruence visuo-vestibulaire. Les auteurs croient que les informations techniques fournies peuvent être utiles pour concevoir une version type prisme de l’appareil ou développement spécifique fonction restriction dispositifs16.
Faite d’un poly de lumière (0,9 g) (acide lactique) en plastique, l’appareil de tête a été conçu pour s’adapter à la tête d’une souris adulte jeune, permettant la protection de son museau et en laissant assez d’espace latéralement pour laisser le marié animal. La partie avant de l’appareil expose le bout du museau permettant l’alimentation et des comportements de toilettage. L’appareil est légèrement opaque, afin que l’animal est privé d’une vision précise de l’entourage, mais reçoit des lettres de stimulation de la luminance. Les implantations rayées et sham sont testées pour s’assurer que les effets mesurés soient due essentiellement à la disparité visuo-vestibulaire causée par le signal visuel contraste élevé durant les mouvements autoproduites du dispositif rayé et non par proprioceptive modification (c.-à-d.,, le poids du dispositif appliqué à la mouse´s tête et du cou).
Expérimentalement, les souris que portait l’appareil rayé a montré un important VOR gagner diminution de 50 % après la période d’apprentissage ; Pourtant, il peut y avoir une variabilité interindividuelle pour les valeurs de gain absolu. Imposture souris ont montré aucune VOR significative ne gain altérations, démontrant ainsi que la réduction de VOR est causée par le conflit sensoriel et pas de handicap moteur. En outre, jeunes souris (< P26) a montré VOR et OKR acquièrent des valeurs inférieures à plus vieux animaux17. Pour cette raison, animal âge doit être pris en compte lors de la planification de l’expérience. Enfin, les critères d’exclusion susmentionnée souris (section 4.5) sont une étape cruciale qui doit être suivie pour assurer le bien-être mais aussi de mettre en place des résultats fiables.
Un des avantages de ce protocole est le temps qu’il enregistre les expérimentateurs au cours de la période d’apprentissage, par rapport à d’autres types de protocoles d’adaptation de VOR/OKR. Jusqu’à présent, adaptation de VOR chez la souris a été étudiée par fixatrices de tête et de la formation de l’animal sur une rotation tourne-disque6,8,18,19, qui prend du temps, surtout quand un grand nombre d’animaux doit être une formation. Le protocole présenté permet la formation de plusieurs animaux en même temps et fait gagner du temps. En outre, dans ces expériences classiques, les formations sont généralement limitées à 1 h par jour, laissant de longues périodes de désapprendre putatif qui causent l’adaptation à une alternance itérée de l’apprentissage/désapprendre avec des dynamiques différentes20. Ici, la tête-fixation de l’appareil permet d’apprentissage continu. Un autre avantage est que la période d’apprentissage est générée dans une situation de champignon chanfreiné librement de se comporter, souris sont capables d’apprendre grâce à un éventail de mouvements de tête naturelles activement générées. Dans les protocoles classiques, l’animal est fixé à la tête tandis qu’étant passivement tourné sur le plateau tournant pour que l’apprentissage se produit à une stimulation déterminée (une seule fréquence, une vélocité)21 qui ne reflète pas l’aire de répartition naturelle des mouvements de la tête. Il est important de noter que le système vestibulaire encode mouvements différemment lorsqu’ils sont générés activement par le sujet ou lorsque l’extérieur appliquent10; ainsi, les mécanismes cellulaires déclenchés dans les deux situations peuvent également différer.
Dans l’ensemble, la méthodologie décrite est adaptée aux études combinées/in vivo/in vitro sur des adaptations sensorielles à long terme après un conflit visuel et/ou incompatibilité visuo-vestibulaire en comportement librement des souris. Conflits sensoriels sont une cause reconnue de mal des transports, qui est un champ qui a attiré récemment l’utilisation de souris22,23. Il a été démontré récemment que l’adaptation de gain causée par l’utilisation de cet appareil offre une protection contre le mal des transports lorsque les souris sont exposés à un stimulus provocateur15. Par conséquent, ce protocole pourrait servir à identifier les mécanismes cellulaires sous-jacents d’adaptation à un conflit sensoriel, ainsi que de développer des traitements contre le mal.
The authors have nothing to disclose.
Nous remercions Patrice Jegouzo pour les dispositifs de tête et la headpost développement et la production. Nous remercions également P. Calvo, A. Mialot et E. Idoux pour leur aide dans l’élaboration des versions précédentes de l’appareil et le protocole VVM.
Ce travail a été financé par le Centre National des Etudes Spatiales, le CNRS et l’Université Paris Descartes. J. C. et M. B. reçoivent un soutien de l’ANR-13-CESA-0005-02 Français. F. F. B. et M. B. reçoivent un soutien de l’ANR-15-CE32-0007 Français.
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 |