Combinado de traslado-Box Entrenamiento con electrofisiológico corteza Grabación y estimulación como una herramienta para estudiar la percepción y aprendizaje

Un objetivo fundamental de la neurociencia conductual es establecer vínculos específicos entre las propiedades neuronales estructurales y funcionales, el aprendizaje y la percepción. La actividad neuronal asociada con la percepción y el aprendizaje puede ser estudiado por registro electrofisiológico de potenciales de acción y potenciales de campo locales en varias estructuras cerebrales en múltiples sitios. Mientras que los registros electrofisiológicos proporcionan asociaciones correlativos entre la actividad neuronal y el comportamiento, microestimulación directa eléctrica cortical (ICMS) durante más de un siglo ha sido el método más directo para las relaciones causales de pruebas de las poblaciones excitados de las neuronas y sus efectos en el comportamiento y la percepción ^{1 – 3.} Muchos estudios han demostrado que los animales son capaces de hacer uso de diversas propiedades espaciales y temporales de los estímulos eléctricos en tareas de percepción en función de la zona de estimulación dentro de, por ejemplo, retinotopic ^4, tonotopic ^5, o somatotópica ^{6 regiones} de la corteza. Propagación de la actividad evocada eléctricamente en la corteza está determinada principalmente por la disposición de las fibras axonales y su conectividad sináptica distribuido ² que, en la corteza, es claramente dependiente de la capa ^7. La activación polisináptica resultante evocada por ICMS es a partir de ahora mucho más extendida que los efectos directos de la ^2,8,9 campo eléctrico. Esto explica por qué los umbrales de efectos perceptivos provocados por microestimulación intracortical pueden ser fuertemente capa dependiente de ^8,10,11 y el sitio dependiente ^9. Un estudio reciente demostró en detalle que la estimulación de capas superiores rindió más la activación de amplia propagación de circuitos corticocortical en capas principalmente supragranular, mientras que la estimulación de las capas más profundas de la corteza en un resultado, corticoefferent recurrente focal intracolumnar activación. Experimentos de comportamiento paralelo revelado que este último tiene mucho menor thr detección perceptualesholds ^8. Por lo tanto, la ventaja de ICMS estímulos específica de sitio como condicionado fue explotada en combinación con registros electrofisiológicos para relacionar causalmente activaciones específicas de circuitos corticales ⁸ a medidas de comportamiento de aprendizaje y la percepción en la caja de lanzadera.

El transbordador caja paradigma de dos vías es un aparato de laboratorio bien establecido para estudiar el aprendizaje de evitación ^12. Una caja de transporte consta de 2 compartimentos separados por una barrera o puerta. Un estímulo condicionado (CS) que está representado por una señal adecuada como una luz o sonido, se forma contingente seguido por un estímulo no condicionado aversivo (US), como por ejemplo un choque pie sobre un suelo de rejilla metálica. Los sujetos pueden aprender a evitar los EE.UU. por yendo y viniendo de un compartimento de transporte de la caja a la otra en respuesta a la CS. Aprendizaje de traslado-box implica una secuencia de fases de aprendizaje distinguibles ^13,14: En primer lugar,los sujetos aprenden a predecir los EE.UU. de la CS por el condicionamiento clásico y escapar de los EE.UU. por el condicionamiento instrumental, como se termina los EE.UU. sobre yendo y viniendo. En una siguiente fase, los sujetos aprenden a evitar los EE.UU. conjunto por yendo y viniendo en respuesta al CS ante nosotros aparición (reacción de evitación). En general, el aprendizaje de traslado caja implica condicionamiento clásico, condicionamiento instrumental, así como el comportamiento dirigido a un objetivo en función de fase de aprendizaje ^14.

El procedimiento de traslado de la caja se puede configurar fácilmente y generalmente produce un comportamiento robusto después de algunas sesiones de entrenamiento al día ^{15 – 17.} Además de sencilla condicionamiento de evitación (detección), la caja de transporte se puede utilizar más para estudiar la discriminación de estímulos mediante el empleo de paradigmas Pasa / No Pasa. Aquí, los animales están entrenados para evitar los EE.UU. por una respuesta condicionada (RC) (vaya comportamiento; servicio de transporte en el compartimiento opuesto) en respuesta a una <strong> go-estímulo (CS +) y por el comportamiento de Nogo (alojarse en el compartimiento de corriente; no CR) en respuesta a una Nogo-estímulo (CS-) microstimulation paralelo y registro de la actividad neural con matrices multielectrodo de alta densidad permitir a estudiar. los mecanismos fisiológicos subyacentes aprendizaje exitoso. Varios detalles técnicos que son fundamentales para las combinaciones exitosas de capacitación de transporte-caja, ICMS y electrofisiología en paralelo, se discutirán.