提案するプロトコルは、長期的な学習の勉強を目的とした実験のための永続的な感覚の衝突を生成します。完全に頭に固定装置を装着、によってマウスはホーム ケージの中で自由に移動しながら視覚と前庭入力間感覚の不一致にさらされ続ける。
長期的な感覚の衝突プロトコルは、運動学習を勉強の貴重な手段です。提案するプロトコルは、実験マウスの長期的な学習の勉強を目的とした永続的な感覚の衝突を生成します。完全に頭に固定装置を装着、によってマウスはホーム ケージの中で自由に移動しながら視覚と前庭入力間感覚の不一致にさらされ続ける。したがって、このプロトコルでは、アクセスできないそれ以外の場合、拡張期間容易に視覚系と多感覚相互作用の研究ができます。マウス自然な振る舞いで長期的な知覚学習の実験のコストを下げること、に加えてこのアプローチは体内と体外の実験の組み合わせに対応します。報告された例では前に、と学習後、前庭眼反射 (VOR) と視運動性反射などを定量化する病症が行われます。マウスは強い VOR ゲインの減少を発表した視覚と前庭入力間この長期的な感覚の衝突にさらされるが、し終わったら変更のほとんどを しました。デバイス アセンブリ、動物のケアの手順の詳細な反射測定を報告いたします。
ビジュアルのものなど、感覚の競合が日常生活の中で例えば、1 つは眼鏡をかけているときまたは全体の寿命 (発達、感覚の鋭さなどの変化) の中に。よく説明回路の解剖学、感覚入力を容易に制御、定量化可能なモーター出力、および正確な定量法の1、視線による安定化の反射は多くの種の運動学習のモデルとして使用されています。人間とサルは、前庭眼反射 (VOR) 適応対象をいくつか日2,3,4、5の着ているプリズムを使用して検討しました。齧歯動物モデル行動および細胞の実験の組み合わせなので、我々 はヘルメットのようなデバイスで自由に行動するマウスで長期的な感覚の衝突を作成する新しい方法を開発しました。ヒトとサルで使用した方法論に触発され、プロトコルは、前庭と視覚入力 (すなわち、視覚系と前庭系不一致、VVM) VOR ゲインの減少につながることの間の不一致を生成します。
齧歯動物で VOR ゲイン ダウン適応をトリガー古典的なプロトコル段階で視野を回転させながらのターン テーブル上の頭固定動物を回転で構成されます。このパラダイムでは、VOR が逆効果となる視覚系と前庭系の競合を作成します。長期的な適応のプロトコルは、いくつかの連続した日6,7,8のコース上このプロシージャのイテレーションで構成されます。その結果、動物の大きなグループは、テストが必要な古典的な方法論に膨大な時間が必要です。さらに、動物の頭部固定がある学習主に限られ離散周波数/速度、可変期間6の試行間間隔によって中断された不連続の研修で構成されます。最後に、古典的なプロトコル使用受動的な学習、前庭刺激、動物の運動機能障害、前庭の処理9,10で大きく変わる状況によって積極的に生成されません。
前述の実験的制約は説明されている革新的な方法で突破します。必要な外科的アプローチは、単純であり、使用される材料は、容易に入手できる市販。高価な材料に依存する唯一の部分は動作の定量化それにもかかわらず、体外他行動研究の調査学習から、実験のプロトコルの基礎を使用可能性があります。全体的にみて、数日間一時的な視覚障害、視覚系と前庭系の競合を生成する、ことによってこの方法簡単に移調する感覚摂動や運動学習法に関する考察を。
ここで説明した長期的な感覚の摂動は自由に動作しているマウスで生産された視覚系と前庭系の不一致から成っています。マウスを 14 日間着用デバイスをインプラントに市販の手術キットを使用してシンプルで短い手術が実行されます。マウスはこの headpost 注入手順から 1 h 未満で回復し、それからの苦脳の関連付けられている兆候を示していません。その後、このプロトコルのアプリケーションの特定の例では、VOR と平均的測定病症を用いたします。それにもかかわらず、このデバイスによる長期的な学習プロトコルは、さまざまな培養、電気生理学1、神経イメージング、様々 な行動のアッセイなどの実験で使用できます。この技術の発展の背後にある理論的根拠がプリズム ベースの方法論をヒトとサルで使用に触発されました。この手法には、ビジョンを変更するではなく、損なうためただし、異なります。したがって、それは視覚系と前庭系の不一致の極端なケース、(現在の形態) で構成します。著者らは、提供されている技術情報がデバイスのプリズムのようなバージョンを設計または特定の機能を制限するデバイス16の更なる発展に役立つかもしれないと考えています。
光 (0.9 g) ポリ (乳酸) のプラスチック、ヘッド ・ デバイスは鼻の保護ができ、動物の新郎に横方向に十分なスペースを残して若い大人のマウスの頭に合うように設計されました。このデバイスの前面部分は、給餌やグルーミング行動を許可する鼻の終わりを公開します。デバイスは、動物周囲の正確なビジョンを奪われるが、まだ輝度刺激を受け取る、やや不透明です。ストライプと偽した絵が測定された効果の主に、縞模様のデバイスの自己生成の運動時にコントラストの高い視覚信号や感覚ではなく原因視覚系と前庭系の不一致を確実にするテストします。変更 (すなわち, mouse´s 頭と首に適用される装置の重量)。
実験的に示した重要な VOR ストライプ デバイスを身に着けていたマウスを得る学習期間後 50% の減少それでも、絶対利得値の個体間変動があります。偽マウスを示した重要な VOR ゲインない変化、運動機能に障害では、感覚の衝突によって引き起こした VOR 削減を披露します。さらに、若いマウス (< P26) VOR と平均的利得古い動物17より小さい値を示した。そのため、動物の年齢がある実験を計画している間考慮すると。最後に、前述マウス除外基準 (セクション 4.5)、信頼性の高い結果を確立するだけでなく、福利を確保するために従う必要のある重要なステップです。
このプロトコルの利点の 1 つは、それは VOR/し終わったら適応プロトコルの他のタイプに比べて学習期間中に実験者を保存する時間です。マウスで VOR 適応が頭固定、回転ターン テーブル6,8,18,19多くの動物がする必要がある場合は特に時間がかかり、動物を訓練して調べたところ、訓練を受けた。提案するプロトコルにより、一度にいくつかの動物の訓練と時間を節約できます。さらに、これらの古典的な実験では、研修は、通常さまざまな力学20学習・未学習の反復交替する適応を引き起こす推定未学習の長い期間を残して 1 日 1 h に限定されます。ここでは、デバイスの頭固定は中断のない学習が可能です。もう一つの利点は、学習期間は、自由行動下の頭がない状態で生成される、マウスが積極的に生成される自然な頭の動きの範囲を学ぶことができることです。古典的なプロトコルの動物は頭固定ある自然の頭の動きの範囲を反映されません決定刺激 (1 つの頻度、1 つ速度)21に学習が行われるように受動的ターン テーブル上で回転されている間。それは重要な前庭系が異なる動きをエンコードに注意してください彼らが件名またはとき外部から積極的に生成されるとき適用10;したがって、両方の状況でトリガーされる細胞のメカニズムも異なる場合があります。
全体的にみて、説明の方法論は視覚的葛藤や自由に行動するマウスの視覚系と前庭系の不一致の後に発生する長期の感覚適応に関する複合/体内・体外の研究に適しています。感覚の競合は、乗り物酔い、フィールドはマウス22,23の使用を集めている最近の認識されている原因です。最近マウス15挑発的な刺激にさらされているとき、本装置の使用によって引き起こされるゲイン適応が乗り物酔いに対する保護を提供することを実証しました。したがって、反乗り物酔いの治療法の開発に関しても感覚の衝突への適応の基になる細胞のメカニズムを識別するためにこのプロトコルを使用することができます。
The authors have nothing to disclose.
パトリス ・ Jegouzo は、ヘッドのデバイスと headpost の開発および生産を感謝いたします。我々 もデバイスと VVM プロトコルの以前のバージョンの開発で彼らの助けのため P. calvo さんは、a. Mialot、e. Idoux に感謝します。
この作業は、センター国立 des エチュード宇宙、CNRS、および大学パリ デカルトによって賄われていた。J. c. と m. b.、フランス ANR-13-CESA-0005-02 からサポートを受けます。F. f. b. と M. B. フランスの ANR-15-CE32-0007 からサポートを受け取る。
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 |