Combinado Shuttle-Box Formação com eletrofisiológica Cortex Gravação e Estimulação como Ferramenta para o Estudo de Percepção e Aprendizagem

Um objectivo fundamental da neurociência comportamental é estabelecer ligações específicas entre as propriedades estruturais e funcionais neuronais, aprendizagem e percepção. Atividade neural associada com a percepção e aprendizagem pode ser estudada pela gravação eletrofisiológico dos potenciais de ação e potenciais de campo locais em várias estruturas cerebrais em vários locais. Considerando registros eletrofisiológicos fornecer associações correlativas entre a atividade eo comportamento neural, microstimulation elétrica direta intracortical (ICMS) por mais de um século tem sido o método mais direto para as relações causais testes de populações de neurônios excitados e seus efeitos comportamentais e perceptivas ^{1 – 3.} Muitos estudos têm demonstrado que os animais são capazes de fazer uso de várias propriedades espaciais e temporais de estímulos eléctricos em tarefas perceptivas, dependendo do local dentro de estimulação por exemplo retinotópica ^4, tonotopic ^{5, 6} ou somatotópica regiões no córtex. Propagação da actividade eléctrica evocada no córtex é determinada principalmente pela disposição das fibras axonais e a sua conectividade synaptic distribuído ² que, no córtex, é claramente dependente da camada ^7. A ativação resultante polysynaptic evocada pelo ICMS é doravante muito mais difundida do que efeitos diretos do ^2,8,9 campo elétrico. Isso explica por que os limiares de efeitos perceptivos induzidos pelo microstimulation intracortical pode ser fortemente camadas dependente ^{8,10,11 e} 9-dependente site. Um estudo recente demonstrou em detalhes que a estimulação de camadas superiores rendeu mais ativação generalizada de circuitos corticocortical em camadas principalmente supragranular, enquanto a estimulação de camadas mais profundas do córtex resultado em um corticoefferent recorrente focal intracolumnar ativação. Experimentos comportamentais paralelas revelou que este último tem muito mais baixo thr detecção perceptualesholds ^8. Portanto, a vantagem de site-specific ICMS como estímulos condicionados foi explorada em associação com registros eletrofisiológicos para relacionar causalmente ativações de circuitos corticais específicas ^{8 a} medidas comportamentais de aprendizagem e percepção em shuttle-box.

O bidirecional shuttle-box paradigma é um aparelho de laboratório bem estabelecido para estudar aprendizagem evasão ^12. Um shuttle-box é composto por 2 compartimentos separados por um obstáculo ou um pórtico. Um estímulo condicionado (CS) que está representada por um sinal adequado, como uma luz ou de som, é contingente, seguido por um estímulo não condicionado aversivo (EUA), como por exemplo, um choque no pé ao longo de um chão de grade de metal. Os indivíduos podem aprender a evitar os EUA por vaivém de um compartimento shuttle-box para o outro em resposta ao CS. Aprendizagem Shuttle-box envolve uma seqüência de fases de aprendizagem distintas ^13,14: Em primeiro lugar,assuntos aprender a prever os EUA a partir do CS por condicionamento clássico e para escapar de os EUA por condicionamento instrumental, como os EUA é encerrado mediante vaivém. Numa fase seguinte, o indivíduo aprende a evitar completamente os EUA por vaivém, em resposta ao CS antes do início dos EUA (reacção de evasão). Geralmente, a aprendizagem shuttle-box envolve o condicionamento clássico, condicionamento instrumental, bem como o comportamento goal-directed dependendo aprendizagem fase ^14.

O procedimento shuttle-box pode ser configurado facilmente e geralmente produz um comportamento robusto após algumas sessões diárias de treinamento ^{15 – 17.} Além de simples evasão condicionado (detecção), shuttle-box pode ser ainda utilizado para estudar a discriminação estímulo empregando paradigmas go / Nogo. Aqui, os animais são treinados para evitar os EUA por uma resposta condicionada (CR) (ir comportamento; shuttle para o compartimento oposto), em resposta a um <forte> ir-estímulo (CS +) e pelo comportamento Nogo (permanecer no compartimento de corrente, sem CR), em resposta a um Nogo-estímulo (CS-) microestimulação paralela e gravação de actividade neural com matrizes multieletrodo de alta densidade permitem estudar. os mecanismos fisiológicos subjacentes aprendizagem bem sucedida. Vários detalhes técnicos que são fundamentais para as combinações bem sucedidas de formação shuttle-box, ICMS e eletrofisiologia Paralelamente, serão discutidos.