Combiné navette-Box formation avec électrophysiologique Cortex enregistrement et la stimulation comme un outil pour étudier perception et l'apprentissage

Un objectif fondamental de neurosciences comportementales est d'établir des liens spécifiques entre les propriétés structurelles et fonctionnelles neuronales, l'apprentissage et la perception. L'activité neuronale associée à la perception et de l'apprentissage peut être étudiée par enregistrement électrophysiologique des potentiels d'action et les potentiels de champ locaux dans différentes structures cérébrales à plusieurs sites. Alors que les enregistrements électrophysiologiques fournissent associations corrélatifs entre l'activité neuronale et le comportement, microstimulation électrique direct intracorticale (ICMS) depuis plus d'un siècle a été la méthode la plus directe pour les relations tests de causalité de populations de neurones excités et leurs effets sur le comportement et la perception ^{1 – 3.} De nombreuses études ont démontré que les animaux sont capables de faire usage de diverses propriétés spatiales et temporelles des stimuli électriques dans les tâches de perception selon le site de stimulation au sein par exemple rétinotopique ^4, tonotopic ^{5, 6} ou somatotopique régions dans le cortex. La propagation de l'activité électrique évoquée dans le cortex est principalement déterminée par la disposition des fibres axonales et leur connectivité synaptique distribué ² que, dans le cortex, est clairement dépendant couche ^7. L'activation polysynaptique résultante évoquée par ICMS est désormais beaucoup plus répandue que les effets directs de la ^2,8,9 de champ électrique. Cela explique pourquoi les seuils d'effets perceptifs suscités par microstimulation intracorticale peuvent être fortement couche dépendant ^8,10,11 et dépend du site ^9. Une étude récente a démontré en détail que la stimulation des couches supérieures a donné une activation plus large propagation de circuits en couches corticocorticales principalement supragranular, tandis que la stimulation des couches plus profondes de la suite du cortex dans un corticoefferent récurrente focale intracolumnar activation. Expériences comportementales parallèles révélé que ce dernier a beaucoup plus faible Thr de détection perceptiveesholds ^8. Par conséquent, l'avantage de site spécifique ICMS stimuli conditionné a été exploité en combinaison avec des enregistrements électrophysiologiques de relier causalement activations de circuits corticaux spécifiques ^{8 à} mesures comportementales de l'apprentissage et de la perception dans la boîte de navette.

Les deux voies navette boîte paradigme est un appareil de laboratoire bien établi pour étudier l'évitement apprentissage ^12. Une boîte de navette se compose de 2 compartiments séparés par un obstacle ou une porte. Un stimulus conditionné (CS) qui est représenté par un signal approprié comme une lumière ou le son, est contingente suivie par un stimulus aversif inconditionnel (US), comme par exemple un choc de pied sur un plancher de grille métallique. Les sujets peuvent apprendre à éviter les Etats-Unis par la navette d'un compartiment navette case à l'autre en réponse à la CS. Navette case apprentissage implique une séquence de phases d'apprentissage distinctes ^13,14: d'abord,les sujets apprennent à prédire les États-Unis à partir du CS par conditionnement classique et d'échapper à l'US par conditionnement instrumental, comme les États-Unis se termine sur la navette. Dans une prochaine phase, les sujets apprennent à éviter les Etats-Unis tout en faisant la navette en réponse à la CS devant nous apparition (réaction d'évitement). Généralement, navette boîte apprentissage implique le conditionnement classique, conditionnement instrumental, ainsi que le comportement orienté vers un but en fonction de la phase ¹⁴ d'apprentissage.

La procédure de navette-boîte peut être mis en place facilement et produit généralement un comportement robuste après quelques séances d'entraînement quotidiennes ^{de 15 – 17.} En plus d'un simple conditionnement d'évitement (de détection), la boîte de navette peut encore être utilisé pour étudier la discrimination de relance en employant paradigmes Go / NoGo. Ici, les animaux sont formés pour éviter aux États-Unis par une réponse conditionnée (CR) (aller comportement; navette dans compartiment opposé) en réponse à une <strong> go-stimulus (CS +) et par le comportement de Nogo (rester dans le compartiment de courant, pas de CR) en réponse à une Nogo-stimulus (CS) microstimulation parallèle et l'enregistrement de l'activité neuronale avec des tableaux de multiélectrodes haute densité permettra d'étudier. les mécanismes physiologiques sous-jacents apprentissage réussi. Plusieurs détails techniques qui sont fondamentales pour les combinaisons de formation réussie navette-box, ICMS et l'électrophysiologie parallèle, seront discutés.