知覚と学習を研究するためのツールと​​しての電気生理学的皮質の記録と刺激と組み合わせたシャトル・ボックストレーニング

行動神経科学の基本的な目的は、神経細胞の構造的および機能的特性、学習、知覚との間の特定のリンクを確​​立することです。認知と学習に関連する神経活動は、活動電位と、複数のサイトでの様々な脳構造における局所電場電位の電気生理学的記録によって研究することができます。 ^{3 –}電気生理学的記録は、一世紀以上のための神経活動と行動との相関関連、直接的な電気皮質内微小刺激（ICMS）を提供するのに対し、ニューロンとその行動と知覚的効果¹の励起された集団の因果関係をテストするための最も直接的な方法でした。多くの研究は、動物は、インスタンスの網膜^4、tに対して内刺激部位に応じて知覚タスクにおける電気刺激の様々な空間的および時間的特性を利用することができることを実証しています皮質のonotopic ^5、または体部位⁶地域。皮質の電気的誘発活動の伝播は主に軸索繊維と皮質で、明らかに層に依存し⁷である、彼らの分散型シナプス接続²のレイアウトによって決定されます。 ICMSによって誘発される結果多シナプス活性化は、今後電界^2,8,9の直接的影響よりもはるかに広く普及しています。皮質内微小刺激によって誘発される知覚的効果のしきい値が強く層依存^8,10,11およびサイトに依存⁹することができます理由を説明。最近の研究では、皮質の結果のより深い層の刺激活性化intracolumnar焦点、再発corticoefferentにいる間、上位層の刺激は、主にsupragranular層におけるcorticocortical回路のより広範囲の活性化をもたらしたことを詳細に明らかにしました。並列行動実験は、後者がはるかに低い知覚検出THRを有していることが明らかになりましたesholds ^8。因果⁸シャトル・ボックス内の学習と知覚の行動測定に固有の皮質回路の活性化に関連するので、サイト固有のICMSのような条件刺激の利点は、電気生理学的記録との組み合わせで利用されました。

双方向シャトルボックスパラダイムは回避学習^{12を研究するために}十分に確立された実験装置です。シャトルボックスはハードルや戸口で区切られた2区画で構成されています。光や音などの適切な信号によって表される条件刺激（CS）は 、偶発的、嫌悪無条件刺激（米国）が続いているインスタンスのような金属格子床の上に足ショック。被験者は、CSに応じて、他の1つのシャトルボックス区画から往復することにより、米国を回避するために学ぶことができます。シャトルボックス学習は識別可能な学習段階^13,14のシーケンス含む：まず、被験者は、古典的条件によって、CSから米国を予測し、米国は往復時に終了されると、インストゥルメンタルコンディショニングによって米国から脱出することを学びます。次の段階では、被験者は米国の発症前のCS（ 回避反応）に応答して往復することによって完全に米国を回避することを学びます。一般的に、シャトルボックス学習は古典的条件、楽器コンディショニング、ならびに^相 14 ^の学習に応じて目標指向行動を伴います。

シャトルボックスプロシージャを簡単にセットアップし、一般的にいくつかの毎日のトレーニングセッション¹⁵の後に強固な行動を生成^することができます- ^17。単純な回避コンディショニング（検出）に加えて、シャトルボックスは、さらに移動/ NOGOパラダイムを使用することによって刺激識別を研究するために使用することができます。ここでは、動物は（動作を行って、反対側のコンパートメントにシャトル） 条件反応（CR）によって米国を回避するために訓練されているに応じて<強い>（現在のコンパートメントに滞在しない;ないCR）（CS +）刺激を行くとNOGO行動によってNOGO-刺激（CS-）に応答して神経活動の並列微小刺激と記録を高密度多電極アレイを勉強することを可能にして。成功した学習の基礎となる生理学的メカニズム。シャトルボックス研修、ICMSと並列電気の成功の組み合わせのための基本的なされているいくつかの技術的な詳細は、説明されます。