Combinato Shuttle-Box Training con elettrofisiologiche Cortex registrazione e stimolazione come strumento per studiare percezione e apprendimento

Un obiettivo fondamentale di neuroscienza comportamentale è di stabilire legami specifici tra neuronali proprietà strutturali e funzionali, l'apprendimento, e la percezione. Attività neurale associata con la percezione e l'apprendimento può essere studiato dalla registrazione elettrofisiologica dei potenziali d'azione e potenziali di campo locale in diverse strutture cerebrali in più siti. Mentre registrazioni elettrofisiologiche forniscono associazioni correlativi tra l'attività e il comportamento neuronale, microstimolazione diretta elettrica intracorticale (ICMS) da oltre un secolo è stato il metodo più diretto per i rapporti di prova causali delle popolazioni di neuroni eccitati e dei loro effetti sul comportamento e percettivi ^{1 – 3.} Molti studi hanno dimostrato che gli animali sono in grado di fare uso di varie proprietà spaziali e temporali di stimoli elettrici in compiti percettivi seconda del sito di stimolazione entro per esempio retinotopica ^4, tonotopic ^5, o somatotopica ^{6 regioni} della corteccia. Propagazione di attività elettricamente evocata nella corteccia è determinato principalmente dalla disposizione delle fibre assonali e la loro connettività sinaptica distribuito ² che, nella corteccia, è chiaramente ^layer-7 dipendenti. L'attivazione polisinaptici risultante evocata dalla ICMS è ormai molto più diffuso di effetti diretti della ^2,8,9 campo elettrico. Questo spiega perché le soglie di effetti percettivi indotte da microstimolazione intracorticale possono essere fortemente dipendente dal livello di ^8,10,11 e il sito-dipendente ^9. Uno studio recente ha dimostrato in dettaglio che la stimolazione di strati superiori ha prodotto più diffusa attivazione di circuiti corticocorticali in strati principalmente supragranular, mentre la stimolazione di strati più profondi della corteccia risultato in una focale, corticoefferent ricorrente intracolumnar attivazione. Esperimenti comportamentali parallele rivelato che quest'ultimo ha di gran lunga inferiore thr rilevamento percettivoesholds ^8. Pertanto, il vantaggio di site-specific ICMS stimoli come condizionato è stato sfruttato in combinazione con registrazioni elettrofisiologiche di mettere in relazione causale specifiche attivazioni circuiti corticali ^{8 a} misure comportamentali di apprendimento e percezione nella shuttle-box.

La navetta-box paradigma a due vie è un apparecchio da laboratorio consolidata per studiare elusione apprendimento ^12. Una navetta-scatola è composta da 2 vani separati da un ostacolo o di porta. Un stimolo condizionato (CS) che è rappresentato da un segnale adatto come una luce o il suono, è potenzialmente seguito da uno stimolo incondizionato avversivo (US), come ad esempio uno shock piedi su un pavimento griglia metallica. I soggetti possono imparare ad evitare USA da spola da un compartimento shuttle-box all'altra in risposta al CS. Apprendimento Shuttle-box comporta una sequenza di fasi di apprendimento distinguibili ^13,14: In primo luogo,soggetti imparano a prevedere gli Stati Uniti dal CS dal condizionamento classico e di fuggire dagli Stati Uniti dal condizionamento strumentale, come gli Stati Uniti è terminata sulla spola. In una fase successiva, i soggetti apprendono evitare USA complessivamente da spola in risposta alla prima CS US insorgenza (reazione evitamento). In generale, l'apprendimento di navetta-box coinvolge condizionamento classico, condizionamento strumentale, così come un comportamento goal-directed seconda fase ¹⁴ di apprendimento.

La procedura di shuttle-box può essere installato facilmente e in generale produce un comportamento affidabile dopo alcune sedute di allenamento giornaliere ^{di 15 – 17.} Oltre alla semplice evasione condizionata (rilevamento), lo shuttle-box può essere ulteriormente utilizzato per studiare la discriminazione stimolo impiegando paradigmi go / Nogo. Qui, gli animali sono addestrati per evitare USA da una risposta condizionata (CR) (go comportamento; navetta nel vano opposta) in risposta ad un <strong> go-stimolo (CS +) e da comportamenti nogo (rimanere nel vano corrente, senza CR) in risposta ad una di Nogo-stimolo (CS) microstimolazione parallelo e la registrazione di attività neurale con gli array multielettrodico alta densità permetterà di studiare. i meccanismi fisiologici alla base di apprendimento di successo. Numerosi dettagli tecnici che sono fondamentali per le combinazioni di successo della formazione di navetta-box, ICMS e elettrofisiologia parallelo, saranno discussi.