المراقبة المتزامنة للفيزيولوجيا الكهربية اللاسلكية والاختبار السلوكي للذاكرة كأداة لدراسة تكوين الخلايا العصبية في الحصين
Summary
يوفر البروتوكول المقدم هنا معلومات عن تخطيط كهربية الدماغ المتزامن (EEG) والتقييم السلوكي في الوقت الفعلي. لقد ناقشنا جميع الخطوات المتضمنة في هذا البروتوكول كحل جذاب للباحثين في العديد من مجالات علم الأعصاب ، لا سيما في مجالات التعلم والذاكرة.
Abstract
تم التعرف على سعة الموجات الدماغية التي تم الحصول عليها من تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بشكل جيد كأساس للقدرة المعرفية والذاكرة والتعلم على الحيوانات والبشر. ترتبط آلية تكوين الخلايا العصبية للبالغين أيضا بالذاكرة وتحسين التعلم. تقليديا ، اعتاد الباحثون على تقييم معلمات التعلم والذاكرة في نماذج القوارض من خلال المهام السلوكية. لذلك ، فإن المراقبة المتزامنة للتغيرات السلوكية وتخطيط كهربية الدماغ مثيرة للاهتمام بشكل خاص في ربط البيانات بين نشاط الدماغ والسلوكيات المتعلقة بالمهام. ومع ذلك ، فإن معظم المعدات المطلوبة لإجراء كلتا الدراستين إما معقدة أو باهظة الثمن أو تستخدم شبكة إعداد سلكية تعيق حركة الحيوانات الطبيعية. في هذه الدراسة ، تم تسجيل EEG بجهاز الفيزيولوجيا الكهربية اللاسلكية جنبا إلى جنب مع تنفيذ مهمة التعرف على الأشياء الجديدة (NORT). تمت مراقبة سلوك الحيوان في وقت واحد بواسطة نظام تتبع الفيديو. تم تحليل كلا التسجيلين في وضع عدم الاتصال من خلال الطوابع الزمنية التي تمت مزامنتها لربط إشارات EEG بأفعال الحيوان. تتكون الموضوعات من فئران Wistar البالغة بعد معالجة التخصيب البيئي على المدى المتوسط. تم تثبيت ستة أقطاب كهربائية لولبية للجمجمة في أزواج على نصفي الكرة الأرضية فوق المناطق الأمامية والمركزية والجدارية وتم الرجوع إليها إلى قطب كهربائي يقع خلف عظم الأنف. يتكون بروتوكول NORT من تعريض الحيوان لكائنين متطابقين لمدة 10 دقائق. بعد 2 ساعة و 24 ساعة ، تم استبدال أحد الكائنات بآخر جديد. تمت مراقبة وقت الاستكشاف لكل كائن بواسطة برنامج تتبع سلوكي (BTS) وتسجيل بيانات EEG. يتكون تحليل EEG المتزامن مع البيانات السلوكية من تقديرات قوة النطاق النسبية ألفا وبيتا ومقارنات بين التعرف على الأشياء الجديدة مقابل استكشاف الأشياء المألوفة ، بين ثلاث مراحل تجريبية. في هذه المخطوطة ، ناقشنا عملية تصنيع الأقطاب الكهربائية ، وجراحة زرع الأقطاب الكهربائية فوق الجافية ، وبروتوكول الإثراء البيئي ، وبروتوكول NORT ، وإعداد BTS ، واقتران EEG – BTS للمراقبة المتزامنة في الوقت الفعلي ، وتحليل بيانات EEG بناء على الكشف التلقائي عن الأحداث.
Introduction
يعد الاختبار السلوكي أمرا بالغ الأهمية في أبحاث علم الأعصاب لكمية كبيرة من المعلومات التي يتم إنشاؤها في سياق في الجسم الحي. في هذا الصدد ، يستخدم الباحثون على نطاق واسع اختبارات سلوكية مختلفة لتحليل الوظيفة الحسية الحركية ، والتفاعلات الاجتماعية ، والسلوك الشبيه بالقلق والاكتئاب ، والاعتماد على المواد وأشكال مختلفة من الوظائف المعرفية1. قد يكون التسجيل اليدوي للاختبارات السلوكية صعبا ومرهقا وغير دقيق حتى بالنسبة لمعظم المراقبين الخبراء. على الرغم من بذل بعض الجهود لتطوير برامج مجانية ومفتوحة المصدر لتسجيل السلوك (على سبيل المثال ، تطبيق sexrat male2 للسلوك الجنسي) ، تسمح العديد من البدائل بالتسجيل السلوكي التلقائي وفي الوقت الفعلي لأنواع الحيوانات المختلفة من الأسماك3 إلى القوارض4،5،6. يعد تتبع الفيديو طريقة قيمة لتسجيل السلوك بسرعة ودقة المستخدمة في مجموعة متنوعة من التطبيقات7. ميزة أكثر احتمالا في منطقة التسجيل السلوكي هي استكشاف النشاط العصبي أثناء المظهر السلوكي. يمكن أن يوضح لنا التسجيل المتزامن للنشاط العصبي (من الخلايا المفردة إلى مناطق الدماغ الرئيسية) والمهام السلوكية كيف يولد الدماغ أنماطا سلوكية محددة8. السلوكيات هي سلسلة من المكونات الثانوية التي يمكن أن تكشف عن وجود ارتباطات بين النشاط العصبي والحركات أو الإجراءات. إذا كان من الممكن تسجيل النشاط العصبي والأنماط السلوكية في وقت واحد من خلال جداول زمنية متعددة ، فيمكنهم شرح كيفية ارتباط كل حالة دماغية بكل سلوك معين (للحصول على فحص أكثر تعمقا للتسجيل السلوكي ، انظر Datta et al. ، 2019 مراجعة8). لذلك ، يعتبر التسجيل المتزامن للنشاط السلوكي والعصبي على النطاق المطلوب (من الخلايا العصبية إلى مناطق واسعة من الدماغ) أداة مفيدة للغاية. هناك العديد من الأنظمة التي تهدف إلى دمج التسجيلات السلوكية مع القياسات الأخرى كنشاط عصبي 4,5.
على الرغم من أن تخطيط كهربية الدماغ يعتبر أحد أكثر التقنيات استخداما في مجال علم الأعصاب السريري والبحثي ، إلا أن الحركة العالية نسبيا ، بالإضافة إلى حجم جهاز تسجيل EEG ، تجعل هذه التقنية فريدة وصعبة للكشف في حالة النماذج في الجسم الحي9. تم تطوير بعض الحلول لهذه المشكلة ، على سبيل المثال ، استخدام الكابلات والأجهزة الدوارة التي تسمح للحيوانات بالتحرك بحرية في الساحة. ومع ذلك ، غالبا ما تفرض الأنظمة القائمة على الكابلات مشاكل لإجراء الدراسات ، على سبيل المثال ، أثناء نقل من قفص إلى آخر ، لوحظ وجود عائق أو تشابك للحيوان مع الكابلات. تم تطوير أجهزة القياس عن بعد للتسجيلات الكهربية اللاسلكية لزيادة مرونة حالة التسجيل10,11. ومع ذلك ، فقد أظهرت هذه الأنظمة قيودا كبيرة بسبب انخفاض عدد قنوات التسجيل وانخفاض معدلات أخذ العينات11. في هذه الدراسة ، استخدمنا نظاما لاسلكيا متاحا تجاريا يرسل إشارات EEG من الحيوان من خلال اتصال Wi-Fi مع نظام القوارض الذي يتحرك بحرية12. يزن الجهاز 6 جرامات ويقف حتى 16 قناة مسجلة عند 1 كيلو دولار في الثانية. يسمح هذا النظام بتسجيل EEG أو ارتفاع في البيئة الحيوانية ، مع تقليل الاضطراب ، حيث يعمل كحل اقتصادي مقارنة بالأنظمة الفيزيولوجية الكهربية التقليدية في السوق. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بمزامنة هذه البيانات باستخدام برنامج تتبع الفيديو لتوفير الارتباط بين EEG والأنماط السلوكية. تتم هذه المزامنة في وضع عدم الاتصال عن طريق محاذاة واستيفاء البيانات والأحداث بناء على الطوابع الزمنية التي تم إنشاؤها بواسطة كلا النظامين ويتم معالجتها على MATLAB.
يعرف تكوين الخلايا العصبية للبالغين بأنه الانتشار والبقاء والتمايز في الخلايا العصبية للخلايا المولدة حديثا في التلفيف المسنن للحيوانات13,14. من المعروف أن هذه العملية مرتبطة بتحسين الذاكرة والتعلم مما يزيد من تكوين الخلايا العصبية للبالغين في القوارض من خلال ظروف البيئة المخصبة (EE)15. يتكون EE من إيواء القوارض في مجموعات صغيرة داخل قفص كبير مزود بألعاب وأنابيب ، حيث يكون للحيوانات رواية ومعقدة ولكن ليس لها صلة بيولوجية15. على الرغم من أن EE يحفز تكوين الخلايا العصبية الحصين ، إلا أنه يختلف أيضا في العديد من العوامل مثل العمر أو إجهاد الحيوانات أو ظروف التحفيز المحددة أو إجراء الكشف عن تكوين الخلايا العصبية. في الفئران في منتصف العمر التي تعرضت لإسكان EE لمدة سبعة أيام ، تم الإبلاغ عن ولادة خلايا حبيبية جديدة (GC) في التلفيف المسنن الحصين (DG)16. اقترحت الدراسات التي تحاول استئصال تكوين الخلايا العصبية البالغة في الفئران البالغة بشكل انتقائي أن الخلايا الحبيبية الجديدة التي يبلغ عمرها حوالي 1-2 أسابيع مطلوبة في الاستجابة المكتسبة17. بعد حوالي 2 أو 3 أسابيع من ولادة GC عند البالغين DG ، تبدأ العديد من السمات المميزة مثل العمود الفقري التغصني ، والتي تعتبر ضرورية للانتقال المشبكي المثير18 ، في الظهور. أجرى Zhao et al. تحليلا كميا لإظهار أن ذروة نمو العمود الفقري تحدث خلال الأسابيع 3 – 4 الأولى19. تشير العديد من الدراسات الفيزيولوجية الكهربية في الجسم الحي إلى أن ثلاثة أسابيع فقط من ظروف السكن EE تنتج تغيرات في انتقال DG المشبكي وتزيد من استثارة الخلية20. أيضا ، تم الإبلاغ عن أن التعرض لبيئة غنية في 1-4 أسابيع بعد حقن BrdU زاد بشكل كبير من كثافة خلايا BrdU / NeuN في الطبقة الحبيبية DG في الفئران21. يقترح هؤلاء المؤلفون وجود فترة حرجة بين أسبوع وثلاثة أسابيع بعد التعرض ل EE حيث لوحظت زيادة كبيرة في عدد الخلايا العصبية الجديدة21. كانت دراسات تكوين الخلايا العصبية الحصينية للبالغين (AHN) في البشر مثيرة للجدل حيث لم يكن هناك دليل مباشر. ومع ذلك ، وصف تقرير حديث المراحل التنموية ل AHN في دماغ الإنسان البالغ ، وحدد الآلاف من الخلايا العصبية غير الناضجة في DG ، وبالتالي أظهر أهمية AHN أثناء الشيخوخة لدى البشر22. بناء على الأدلة المذكورة سابقا ، تعد دراسة AHN في النماذج الحيوانية أكثر أهمية من أي وقت مضى (لإجراء فحص أكثر تعمقا ل AHN ، انظر Leal-Galicia et al. ، 2019 review15).
كما ذكرنا سابقا ، تم ربط الحصين بوظيفة أساسية في قدرات التعلم والذاكرة. يمر تكوين الذكريات بثلاث عمليات متميزة: الترميز (اكتساب الذاكرة) ، والتوحيد (تخزين الذاكرة) ، والاسترجاع (التعرف على الذاكرة)23. يتم اختبار ذاكرة التعرف في البشر باستخدام مهمة المقارنات المزدوجة المرئية24. أساسيات النماذج البشرية والحيوانية للذاكرة وفقدان الذاكرة هي الاختبارات السلوكية التي تقيم القدرة على التعرف على المنبهات المقدمة سابقا25,26 ، كما تفعل مهمة المقارنات المزدوجة البصرية في البشر. لذلك ، فإن أحد الاختبارات السلوكية الأكثر استخداما لتقييم قدرة القوارض على التعرف على الحافز المقدم مسبقا ، أي أن قدرة التعلم والذاكرة هي مهمة التعرف على الأشياء الجديدة التلقائية (NORT)23,27. يتكون بروتوكول NORT من كائنين جديدين متطابقين في ساحة مألوفة لمدة 10 دقائق في تجربة الاستحواذ. بعد وقت محدد بين 0 28 و48 ساعة29 (وقت متغير وفقا لكل بروتوكول) ، يتم إرجاع الحيوان إلى نفس الساحة التي تحتوي على واحد من نفس الأشياء المألوفة ، وكائن جديد واحد. يستكشف الحيوان تلقائيا الكائن الجديد إذا تم حفظ الكائن المألوف26. ويشيع استخدام نسبة الأفضلية في تقييم أداء الاستكشاف. يتم تحديده بقسمة إجمالي وقت استكشاف الكائن من وقت استكشاف الرواية أو الكائن المألوف. يتمتع NORT ببعض المزايا مقارنة باختبارات ذاكرة التعرف الأخرى. الأهم من ذلك ، أنه لا يتطلب أي دافع خارجي أو مكافأة أو عقاب. لا يولد ظروفا مرهقة. أخيرا ، ليست هناك حاجة إلى تدريب لاستحضار سلوك استكشاف الأشياء (لمزيد من الفحص المتعمق ل NORT ، انظر المرجع 23).
لذلك ، فإن التسجيل المتزامن لطرائق البيانات المتعددة ودمجها في دراسة التعلم والذاكرة ، كتأثير لتكوين الخلايا العصبية الحصين للبالغين أمر جذاب للغاية ويوفر حلا مقنعا للباحثين في هذا المجال. سيكشف العمل الحالي جميع العمليات التي ينطوي عليها تقييم تتبع الفيديو السلوكي المتزامن (مهمة التعرف على الأشياء الجديدة) وتسجيل تخطيط كهربية الدماغ لاسلكيا. لقد استعرضنا هنا عملية تصنيع القطب الكهربائي ، وجراحة زرع الأقطاب الكهربائية فوق الجافية (برغي الجمجمة) ، وبروتوكول الإثراء البيئي (لتحريض تكوين الخلايا العصبية الحصين) ، بعد بروتوكول NORT ، وإعداد BTS ، واقتران EEG – BTS للمراقبة المتزامنة في الوقت الفعلي ، وتحليل بيانات EEG والسلوك المنفذة على بيئة حوسبة MATLAB.
Protocol
Representative Results
Discussion
البحوث السلوكية وتخطيط كهربية الدماغ صعبة وصعبة بطبيعتها. لذلك ، فإن الجمع بين كلتا التقنيتين يمثل خطوات حاسمة مهمة. وبالتالي ، لا يتم استخدام كلتا التقنيتين المتزامنتين على نطاق واسع. في الممارسة الحقيقية ، تقوم كل مجموعة حول العالم بإجراء اختبارات سلوكية بظروف خاصة ، مثل الحيوانات أو المعلمات التي تم تحليلها أو العلاجات. ما سبق يخلق خلافات كبيرة في هذا المجال والحاجة إلى تطوير إجراءات موحدة متاحة للجميع. هنا ، قمنا بإعداد هذا الإجراء التفصيلي مع جميع الخطوات الحاسمة والاعتبارات المنهجية التي لا يتم وصفها أو ذكرها عادة في معظم المقالات المنشورة. وتناقش هذه المسائل أدناه.
يعد إنتاج المواد اللازمة خطوة أساسية في نجاح هذه التقنية. في هذا الصدد ، يجب بناء القطب من الصفر باستخدام مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ والكابلات النحاسية ولحام الفضة. يصعب لحام هذه المواد معا بشكل دائم ، بحيث يجب التحقق من موصلية وقوة كل قطب كهربائي قبل الاستخدام. من الممكن استخدام نوع آخر من الأسلاك لتجميع القطب ؛ ومع ذلك ، فإن النحاس مرن بما يكفي لمعالجة القطب لإدخاله في موصل مكبر الصوت. في هذا الصدد ، فإن استخدام الأقطاب الكهربائية التجارية أمر مرغوب فيه ، ولكن الحصول عليها قد يكون معقدا ومكلفا. الجراحة هي واحدة من أهم الخطوات في هذا البروتوكول. يوصى بشدة بل ومن الضروري أن يكون لديك جراح متمرس ، خاصة لزرع الأقطاب الكهربائية. نظرا لأن الجراحة تتطلب في كثير من الأحيان إطالة وقت التخدير وأحيانا تطبيق اللحام أثناء الجراحة ، يجب على كل مختبر إجراء الاختبارات اللازمة بالتخدير المناسب (يمكن استخدام كوكتيلات مختلفة) لكل سلالة من القوارض ، خاصة في ظل ظروف بيت الحيوان ، والاختلافات بين الفضلات ، وحتى الاختلافات الفردية بين الحيوانات. التخطيط السليم والنظر يمكن أن يمنع فقدان الحيوانات أثناء العمليات الجراحية. زرع الأقطاب الكهربائية هو خطوة حاسمة أخرى. يتطلب عناية كبيرة لتجنب لكم الجمجمة وتلف السحايا أو أنسجة المخ. يجب وضع البراغي بشكل صحيح ، أي تثبيتها تماما في الجمجمة وإلا سيتم تقديم الضوضاء والتحف على الإشارات ، مثل تلك المتعلقة بالموقع الترددي أو الحركة التي لا تستخدم تسجيل EEG. يجب دائما إجراء العلاج والظروف قبل وبعد الجراحة ومراعاتها لتجنب معاناة القوارض. يمكن استخدام يدوكائين تحت الجلد على جلد الرأس قبل إجراء شق بالمشرط. قطرة من المياه المالحة لعيون الحيوان ستساعد على منع الجفاف. أيضا ، يجب إعطاء محلول ملحي في الفم ، وبعد الجراحة ، يجب إعطاء 1 مل إما تحت الجلد أو داخل الصفاق لتعويض توازن السوائل في الحيوان ومنع الجفاف. بعد الجراحة مباشرة ، يجب إعطاء دواء مضاد للالتهابات (لتقليل الألم) ، وكذلك المضادات الحيوية عن طريق المضادات الحيوية تحت الجلد أو الموضعية ، مباشرة على محيط فروة الرأس حيث يوجد غطاء الأسمنت السني (لتقليل احتمالية الإصابة). كرر الإجراء أعلاه بعد 24 ساعة من الجراحة. يعد وضع مكبر صوت EEG على ظهر الحيوان هو الصعوبة الرئيسية للتسجيل المتزامن. يعتمد تصميم وتصنيع السترة على وجه التحديد على حجم الحيوانات. يجب أن تسمح السترة بالحركة الطبيعية للقوارض (انظر الشكل 5). سيضمن هذا الأخير الميزة الرئيسية لهذه التقنية ، وهي تسجيل الحركات الحرة. نظرا لأن الحيوانات لم تحاول إزالة السترة أو موصل الرأس أو الكابلات بعد الجراحة وخلال الأيام اللاحقة ، فقد افترض أن الإعداد لم يولد قيودا على الحركة بشكل كبير أو تسبب في ألم أو إزعاج. للحصول على تجزئة EEG الصحيحة في العصور بناء على الأحداث التي تم تمييزها بواسطة BTS ، من الضروري كتابة بروتوكول محدد جيدا. يمكن دمج العلامات المؤقتة عن طريق معالجة السلاسل الزمنية لأن كلا النظامين يستخدمان نفس الساعة لإعداد الطوابع الزمنية الخاصة بهما. ما سبق يوسع إمكانيات التجارب على الحيوانات التي تتضمن بيانات الفيزيولوجيا الكهربية للتحليل.
يمكن استخدام التقنية المعروضة هنا في أي مجال من مجالات أبحاث علم الأعصاب ومع أنواع الفئران الأكثر شيوعا وحتى الأنواع الأخرى. يعد تعدد استخدامات برنامج التتبع السلوكي أحد أهم المزايا حيث يمكن استخدامه في تنوع كبير في المتاهات مثل متاهة موريس المائية ، والمجال المفتوح ، والتعرف على الأشياء الجديدة ، وتفضيل المكان المشروط ، ولوحة الثقب ، والمتاهة المرتفعة بالإضافة إلى المتاهة ، ومتاهة Y ، ومتاهة الذراع الشعاعية ، ومتاهة بارنز ، وغيرها. يمكن استخدامه حتى 16 كاميرا في وقت واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الإبلاغ عن مئات التدابير المختلفة (لمزيد من المعلومات التفصيلية ، انظر الأدلة31,32). ضع في اعتبارك أن هذا العمل يصف التجريب لتسجيلات EEG ، وبعض التقنيات الأخرى مثل إمكانات الحقول المحلية أو التسجيل أحادي الوحدة ممكنة. ومع ذلك ، يجب على المستخدمين مراعاة أن الإعداد العام والعديد من الخطوات التحضيرية تحتاج إلى تغيير لأغراض أخرى. لذلك ، عند استخدام هذه التقنية مع تسجيل EEG Wi-Fi ، يتم توسيع الاحتمالات ، لأنها تضيف وجهات نظر جديدة للدراسات على الحيوانات مثل تلك التي أجريت على البشر لتقييم العديد من خصائص تكامل وديناميكيات EEG ، مثل الاتصال ، أو قوة نطاق EEG ، أو الاستجابات المثارة. على عكس البشر ، من الممكن إجراء التجارب على الحيوانات لتقييم إدارة الدواء أو تعديلات الجينات أو التعبير ، من بين العديد من النماذج التجريبية الأخرى. لتحليل EEG ، ضع في اعتبارك أن بعض البروتوكولات تحتوي على عدد قليل جدا من تكرار السلوكيات المرغوبة ، مما يقيد إمكانية متوسط الاستجابات والحصول على نتائج موثوقة. لذلك ، كن حريصا على تصميم بروتوكولات التسجيل والتحليل التي يعتبر تنفيذها قبل بدء التجربة. ومع ذلك ، يجب التفكير في أن العمل في التجارب على الحيوانات غير ممكن لمنع الحركة ، مما يزيد من تعقيد البروتوكول التجريبي واعتبارات تحليل الإشارات والمهام السلوكية. في الوقت الحالي ، معدات أنظمة التتبع الكاملة وتسجيلات EEG ليست موحدة أو معيارية ، مما يعني أن إعدادها يهدف إلى بروتوكول واحد وتعديلات لاستكشاف المهام السلوكية الأخرى ، مما يعني / يقترح تكاليف أعلى لعدد كبير من المختبرات. يمكن حل هذا الوضع باتباع الخيارات الموضحة في هذه الدراسة. ومع ذلك ، يمكن تحقيق العديد من التحسينات لإجراء تجارب أكثر موثوقية. يمكن تحسين العمل في عدة خطوات بدءا من تصنيع الأقطاب الكهربائية من خلال المعالجة السلوكية والإشارات. ومع ذلك ، فقد ثبت أن تتبع الحيوانات واكتساب EEG ممكنان باستخدام إعداد عالي التقنية بأسعار معقولة ولكنه غير مكلف.
باختصار ، العمل الحالي هو محاولة لمساعدة العلماء ، لا سيما في مجال علوم الأعصاب ، ليكونوا قادرين على استخدام هاتين التقنيتين اللتين لا يشيع استخدامهما معا. تتميز تقنية التسجيل المتزامن لتخطيط كهربية الدماغ والاختبار السلوكي باستخدام برنامج التتبع السلوكي بالعديد من المزايا ، ويمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص في العديد من مجالات علم الأعصاب ، لا سيما في مجالات التعلم والذاكرة. بالنظر إلى أن هذه المعدات لديها قدرات أخرى كتسجيل عميق للهياكل تحت القشرية مثل الحصين ، ولكن كما ذكرنا ، ستتغير العديد من الخطوات التحضيرية. تحل المعدات اللاسلكية تقريبا جميع قيود نهج الأسلاك التقليدية ، مثل مشاكل تنقل الحيوانات من قفص إلى آخر ، أو إعاقة الحيوانات أو تشابكها مع الكابلات. تقنية الإعداد هذه سهلة الاستخدام ، كما هو موضح أعلاه ، ويمكن لمجموعة غير مدربة أو غير متخصصة تقريبا من الخبراء أو الأفراد استخدام هذا البرنامج. سعر معدات EEG أقل من مضخم EEG العادي. يعد برنامج التتبع السلوكي أيضا أحد أكثر البرامج بأسعار معقولة لتتبع الفيديو في السوق. يتطلب هذا البرنامج تراخيص سنوية. يمكن استخدام المعدات في أكثر من إعداد تجريبي واحد ، مختلفة ، ونوع التنوع. نأمل أن يساعد هذا الجهد المجتمع العلمي ويوفر وصولا سهلا لدراسة السلوك وتخطيط كهربية الدماغ في وقت واحد.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن نشكر السيد ميغيل بورغوس والسيد غوستافو لاغو على تقديم المساعدة التقنية. ونحن ممتنون لشركة Stoelting لتغطيتها تكاليف إنتاج الفيديو، ولشركة Jinga-hi, Inc. لتقديمها المساعدة التقنية، وشعبة البحوث والأعمال التابعة للجامعة الأيبيرية الأمريكية في مدينة المكسيك لمنحها الأموال لهذا العمل.
Materials
| #2 Variable speed rotary tool tip | Reorder #310048, Lenght 44.5mm | SS White | For making the holes where the screws will be inserted |
| #4 Scalpel and blade | |||
| 50 X 50 X 50 cm Open Field Black Mate Arena | |||
| 8 pin Receptacle Housing Female | Amphenol FCI | 10147606-00008LF | |
| 8 pin Receptacle Housing Male | Amphenol FCI | 10147603-00008LF | |
| Acrylic Resin | MDC Dental | NicTone | For fixating the screws to the skull |
| ANY-maze video tracking software | Stoelting, Co. | version 6.1 | http://www.anymaze.co.uk/) |
| benzalkonium chloride antiseptic solution | Benzal | Benzal | |
| Bulldog clamps | Cientifica VelaQuin | For retracting the skin | |
| Camera | Logitech | c920 | |
| Copper wire | |||
| Crimp contact | Amphenol FCI | 10147604-01LF | |
| DELL PC | DELL | ||
| Electrode | |||
| JAGA16 | Jinga-Hi, Inc. | JAGA16 | |
| Ketamine | PiSA Agropecuaria | ANESKET | For anesthesia |
| MATLAB | R2020a | MathWorks | Script was develop ped in collaboration with Jinga-Hi, Inc. |
| Monomer | MDC Dental | NicTone | For fixating the screws to the skull |
| Neurophys software | Jinga-Hi, Inc./ Neurosys, LLC | Neurosys 3.0.0.7 | |
| Screwdrive | For inserting the screws into the skull | ||
| Screws | |||
| Screws equiped with electrode | |||
| Stereotaxic instrument | KOPF | For the surgery | |
| Variable speed rotary tool | Dremel 3000 | Dremel | For making the holes where the screws will be inserted |
| Voltmeter | PROAM | MUL-040 | For confirming that the electrode conducts electricity |
| Xilazine | PiSA Agropecuaria | PROCIN | For anesthesia |
Referências
- Hånell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 1-13 (2014).
- Buenrostro-Jáuregui, M., et al. SEXRAT MALE: A smartphone and tablet application to annotate and process live sexual behavior in male rodents. Journal of Neuroscience Methods. 320, 9-15 (2019).
- Jun, J. J., Longtin, A., Maler, L. Long-term behavioral tracking of freely swimming weakly electric fish. Journal of Visualized Experiments. (85), e50962 (2014).
- Shoji, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. Contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system in mice. Journal of Visualized Experiments. (85), e50871 (2014).
- Zheng, W., Ycu, E. A. A fully automated and highly versatile system for testing multi-cognitive functions and recording neuronal activities in rodents. Journal of Visualized Experiments. (63), e3685 (2012).
- Melo-Thomas, L., et al. A wireless, bidirectional interface for in Vivo recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats. Journal of Visualized Experiments. (129), e56299 (2017).
- Noldus, L. P. J. J., Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A. J. Ethovision Video Tracking System. Behavior Research Methods, Instruments, and Computers. 33 (3), 398-414 (2001).
- Datta, S. R., Anderson, D. J., Branson, K., Perona, P., Leifer, A. Computational Neuroethology: A Call to Action. Neuron. 104 (1), 11-24 (2019).
- Medlej, Y., et al. Enhanced setup for wired continuous long-term EEG monitoring in juvenile and adult rats: application for epilepsy and other disorders. BMC Neuroscience. 20, 8 (2019).
- Weiergräber, M., Henry, M., Hescheler, J., Smyth, N., Schneider, T. Electrocorticographic and deep intracerebral EEG recording in mice using a telemetry system. Brain Research Protocols. 14 (3), 154-164 (2005).
- Etholm, L., Arabadzisz, D., Lipp, H. P., Heggelund, P. Seizure logging: A new approach to synchronized cable-free EEG and video recordings of seizure activity in mice. Journal of Neuroscience Methods. 192 (2), 254-260 (2010).
- . JAGA16 Wireless Electrophysiology Recording Device Available from: https://www.jinga-hi.com/hardware-jaga16 (2020)
- Kempermann, G., Kuhn, H. G., Gage, F. H. More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature. 386 (6624), 493-495 (1997).
- Bruel-Jungerman, E., Laroche, S., Rampon, C. New neurons in the dentate gyrus are involved in the expression of enhanced long-term memory following environmental enrichment. European Journal of Neuroscience. 21 (2), 513-521 (2005).
- Leal-Galicia, P., Romo-Parra, H., Rodríguez-Serrano, L. M., Buenrostro-Jáuregui, M. Regulation of adult hippocampal neurogenesis exerted by sexual, cognitive and physical activity: An update. Journal of Chemical Neuroanatomy. 101, 101667 (2019).
- Trinchero, M. F., Herrero, M., Monzón-Salinas, M. C., Schinder, A. F. Experience-Dependent Structural Plasticity of Adult-Born Neurons in the Aging Hippocampus. Frontiers in Neuroscience. 13, 739 (2019).
- Shors, T. J., et al. Erratum: Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories (Nature (2001) 410 (372-376)). Nature. 414 (6866), 938 (2001).
- Song, H., et al. New neurons in the adult mammalian brain: Synaptogenesis and functional integration. Journal of Neuroscience. 25 (45), 10366-10368 (2005).
- Zhao, C., Teng, E. M., Summers, R. G., Ming, G. L., Gage, F. H. Distinct morphological stages of dentate granule neuron maturation in the adult mouse hippocampus. Journal of Neuroscience. 26 (1), 3-11 (2006).
- Irvine, G. I., Logan, B., Ecket, M., Abraham, W. C. Enriched environment exposure regulates excitability, synaptic transmission, and LTP in the dentate gyrus of freely moving rats. Hippocampus. 16 (2), 149-160 (2006).
- Tashiro, A., Makino, H., Gage, F. H. Experience-specific functional modification of the dentate gyrus through adult neurogenesis: A critical period during an immature stage. Journal of Neuroscience. 27 (12), 3252-3259 (2007).
- Moreno-Jiménez, E. P., et al. Adult hippocampal neurogenesis is abundant in neurologically healthy subjects and drops sharply in patients with Alzheimer’s disease. Nature Medicine. 25 (4), 554-560 (2019).
- Cohen, S. J., Stackman, R. W. Assessing rodent hippocampal involvement in the novel object recognition task. A review. Behavioural Brain Research. 285, 105-117 (2015).
- Fagan, J. Memory in the infant. Journal of Experimental Child Psychology. 9 (2), 217-226 (1970).
- Baxter, M. G., et al. I’ve seen it all before” Explaining age-related impairments in object recognition. Theoretical comment on Burke et al. Behavioral Neuroscience. 124 (5), 706-709 (2010).
- Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: Neurobiology, test procedure, and its modifications. Cognitive Processing. 13 (2), 93-110 (2012).
- Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats. 1: Behavioral data. Behavioural Brain Research. 31 (1), 47-59 (1988).
- Winters, B. D., Forwood, S. E., Cowell, R. A., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Double dissociation between the effects of peri-postrhinal cortex and hippocampal lesions on tests of object recognition and spatial memory: Heterogeneity of function within the temporal lobe. Journal of Neuroscience. 24 (26), 5901-5908 (2004).
- Forwood, S. E., Winters, B. D., Bussey, T. J. Hippocampal lesions that abolish spatial maze performance spare object recognition memory at delays of up 48 hours. Hippocampus. 15 (3), 347-355 (2005).
- Paxinos, G., Watson, C. . The rat brain in stereotaxic coordinates. , (1997).
- . Getting started with ANY-maze Setting up and starting work with ANY-maze Available from: https://www.braintreesci.com/images/ANYMaze.pdf (2006)
- . A detailed description of the ANY-maze measures Available from: https://www.braintreesci.com/images/ANYMaze.pdf (2010)
