إجراء اختبار موضوعي واستنساخه من التعلم حاسة الشم والتمييز في الفئران
Summary
وهنا، نقوم بتدريب الفئران على مهمة تعلم النقابي لاختبار تمييز رائحة. كما يسمح هذا البروتوكول للدراسات المتعلقة بالتغييرات الهيكلية الناجمة عن التعلم في الدماغ.
Abstract
أولفاكشن هو الطريقة الحسية الغالبة في الفئران، ويؤثر على العديد من المشكلات الهامة، بما في ذلك جمع العلف، كشف المفترس والتزاوج، والأبوة والأمومة. الأهم من ذلك، يمكن أن يكون تدريب الفئران لإقران روائح الرواية بالاستجابات السلوكية محددة لتوفير نظرة ثاقبة وظيفة الدائرة حاسة الشم. هذا البروتوكول تفاصيل الإجراءات المتعلقة بتدريب الفئران على مهمة تعلم استثابي انتقال/عدم الانتقال. في هذا النهج، الفئران مدربون على مئات تجارب الآلي يوميا لمدة 2-4 أسابيع ويمكن اختبار ثم على رواية الانتقال/عدم الانتقال رائحة أزواج لتقييم التمييز حاسة الشم، أو استخدامها لإجراء دراسات عن كيفية التعلم رائحة يغير هيكل أو وظيفة لحاسة الشم الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، يضم لمبة شمي الماوس (OB) التكامل الجارية ولد بالغ الخلايا العصبية. من المثير للاهتمام، يزيد حاسة الشم التعلم كل من البقاء على قيد الحياة واتصالات متشابك من هذه الخلايا العصبية ولد الكبار. ولذلك، يمكن الجمع بين هذا البروتوكول مع تقنيات أخرى البيوكيميائية والكهربية، والتصوير لدراسة عوامل التعلم وتعتمد على نشاط التوسط من أجل بقاء الخلايا العصبية واللدونه.
Introduction
الماوس المكشوف، حيث يدخل المعلومات رائحة أولاً الجهاز العصبي المركزي (CNS)، يقدم نموذجا ممتازا لدراسة التغيرات الهيكلية المعتمدة على الخبرة. الدوائر OB يتكامل باستمرار ولد بالغ من الخلايا العصبية بطريقة تعتمد على النشاط. تقسيم السلائف العصبية ولد بالغ قبالة من أجداد هذا الخط في منطقة سوبفينتريكولار المجاورة إلى البطينات الجانبية1. عند ترحيل إلى المكشوف، هذه السلائف العصبية البقاء على قيد الحياة، والتفريق، ودمج الخلايا الحبيبية المثبطة أو الخضوع للمبرمج2. التحديد لمصير الخلية تتأثر بالنشاط حاسة الشم، بما في ذلك التعلم حاسة الشم3،4،،من56. بعد الاندماج، تحدث التغييرات متشابك المستحثة بالتعلم في الخلايا الحبيبية خلال أسبوعين حرجة فترة7،8. وهكذا، معبراً للتعلم حاسة الشم مفيدة لدراسة كيف تعتمد على خبرة اللدونة التأثيرات الهيكلية والوظيفية إعادة تنظيم الدائرة الدماغ ناضجة.
ويوفر هذا البروتوكول نهج واحد لتدريب حاسة الشم باستخدام نموذج تكييف هواء فعال. في هذه المهمة، يتم تدريب الفئران المحرومين من المياه ليتم اقترانه عقاب مهلة محاكمة رائحة واحدة (رائحة “الذهاب”) مع مكافأة مياه ورائحة أخرى (رائحة “المحظورة”). الفئران في التقدم من خلال سلسلة متدرجة من مراحل التدريب على مدى 2-4 أسابيع. عند الانتهاء من التدريب، الفئران تستجيب لرائحة الذهاب أو عدم الذهاب مع السلوكيات المنفصلة، والمقابلة (تسعى إلى مكافأة مياه في محاكمات الذهاب ولا تسعى إلى مكافأة المياه في محاكمات المحظورة) (الشكل 1أ). بعد تدريب كاملة، يمكن كذلك الطعن الفئران مع أزواج رائحة مشابهة كيميائيا لاختبار التمييز أو تصبح انتقلت إلى دراسات التعلم كيف حاسة الشم التحقيق يغير هيكل أو وظيفة جراحات على الرغم من أن رائحة تمييز المهام قد وصفت سابقا، آخر تعتمد على قياسات موضوعية مثل عدد من الشمة بين اثنين أودورانتس9،10. وعلاوة على ذلك، الحاجة إلى سجل البشرية من هذه المهام أيضا وقت كثيفة. ويوفر التعلم حاسة الشم الانتقال/عدم الانتقال المهمة المبينة في هذا البروتوكول قياس المباشر غير منحازة، ورائحة التمييز والتعلم حاسة الشم.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويوفر النظام حاسة الشم القوارض نموذجا فريداً لدراسة اللدونة تعتمد الحسية. نقدم هنا نموذج تعلم حاسة الشم لتدريب الفئران ليتم اقترانه أزواج الرائحة أما الثواب أو العقاب. من خلال هذه المهمة التعلم، يمكن دراسة التغييرات الدائرة المصب في التجارب اللاحقة (الكهربية، في فيفو تصوير الخلايا ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البروتوكول مقتبس من الأعمال السابقة داخل لدينا مختبر (هوانغ et al. 8)-وافقت جميع الأساليب الموصوفة هنا “العناية بالحيوان” واستخدام اللجنة (أكوك) من “كلية بايلور للطب”. معتمد من قبل المعهد الطبي ماكنير، منحة نيندس R01NS078294 إلى B.R.A.، إيدرك المعاهد الوطنية للصحة منح U54HD083092، ومنحة نيدك F30DK112571 لأحزاب اللقاء المشترك، ومنحة نيندس F31NS092435 إلى CKM.
Materials
| Glass vial | Qorpak | GLC-01016 | |
| Silicon Tubing | Thermo Scientific | 86000030 | |
| 18 gauge needles | BD | 305196 | |
| 1-Butanol | Sigma Aldrich | 437603 | |
| Propionic Acid | Sigma Aldrich | 402907 | |
| Mouse Chamber | Med Associates | ENV-307W | |
| Chamber Floor | Med Associates | ENV-307W-GFW | |
| Water Port | Med Associates | ENV-313W | Need two |
| Odor stimulus | Med Associates | ENV-275 | Contain 2 valves to gate odor delivery |
| Odor Port | Med Associates | ENV-375W-NPP | |
| USB Interface | Med Associates | DIG-703A-USB | |
| Desktop Computer with Windows 2000, XP, Vista, or 7 | |||
| Flow meter | VWR | 97004-952 | |
| Behavioral software | Med Associates | SOF-735 | This software, which runs each training stage, has now been replaced with Med-PC V |
| Data Transfer software | Med Associates | SOF-731 | This software formats the data to Excel |
| Training Software | Med Associates | DIG-703A-USB | This software is used to program each training stage |
| Water Valve | Neptune Research | 225P012-11 | This valve is used to gate the water delivery. Need Two |
| Odor Valve | Neptune Research | 360P012-42 | This valve is used to gate the odor delivery. Need Two |
References
- Carleton, A., Petreanu, L. T., Lansford, R., Alvarez-Buylla, A., Lledo, P. M. Becoming a new neuron in the adult olfactory bulb. Nat Neurosci. 6 (5), 507-518 (2003).
- Petreanu, L., Alvarez-Buylla, A. Maturation and death of adult-born olfactory bulb granule neurons: role of olfaction. J Neurosci. 22 (14), 6106-6113 (2002).
- Yamaguchi, M., Mori, K. Critical period for sensory experience-dependent survival of newly generated granule cells in the adult mouse olfactory bulb. PNAS. 102 (27), 9697-9702 (2005).
- Rochefort, C., Gheusi, G., Vincent, J. D., Lledo, P. M. Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory. J Neurosci. 22 (7), 2679-2689 (2002).
- Arenkiel, B. R., et al. Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing. PloS one. 6 (12), 29423 (2011).
- Alonso, M., Viollet, C., Gabellec, M. M., Meas-Yedid, V., Olivo-Marin, J. C., Lledo, P. M. Olfactory discrimination learning increases the survival of adult-born neurons in the olfactory bulb. J Neurosci. 26 (41), 10508-10513 (2006).
- Quast, K. B., et al. Developmental broadening of inhibitory sensory maps. Nat Neurosci. 20 (2), 189 (2017).
- Huang, L., et al. Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb. J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).
- Arbuckle, E. P., Smith, G. D., Gomez, M. C., Lugo, J. N. Testing for odor discrimination and habituation in mice. J Vis Sci. (99), e52615 (2015).
- Zou, J., Wang, W., Pan, Y. W., Lu, S., Xia, Z. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. , 11-18 (2015).
- Uchida, N., Takahashi, Y. K., Tanifuji, M., Mori, K. Odor maps in the mammalian olfactory bulb: domain organization and odorant structural features. Nat Neurosci. 3 (10), 1035 (2000).
- Cang, J., Isaacson, J. S. In vivo whole-cell recording of odor-evoked synaptic transmission in the rat olfactory bulb. J Neurosci. 23 (10), 4108-4116 (2003).
- Parthasarathy, K., Bhalla, U. S. Laterality and symmetry in rat olfactory behavior and in physiology of olfactory input. J Neurosci. 33 (13), 5750-5760 (2013).
- Rajan, R., Clement, J. P., Bhalla, U. S. Rats smell in stereo. Science. 311 (5761), 666-670 (2006).
- Batista-Brito, R., Close, J., Machold, R., Fishell, G. The distinct temporal origins of olfactory bulb interneuron subtypes. J Neurosci. 28 (15), 3966-3975 (2008).
- Sakamoto, M., et al. Continuous postnatal neurogenesis contributes to formation of the olfactory bulb neural circuits and flexible olfactory associative learning. J Neurosci. 34 (17), 5788-5799 (2014).
- Resendez, S. L., Jennings, J. H., Ung, R. L., Namboodiri, V. M. K., Zhou, Z. C., Otis, J. M., Stuber, G. D. Visualization of cortical, subcortical, and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses. Nat Protoc. 11 (3), 566 (2016).
- Park, S., et al. One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers. Nat Neurosci. 20 (4), 612 (2017).
