نشكر هولتون تومسون لعملها في خلق Virtools 3 - D في العالمين مايا مونسون واريك لرسومات تخطيطية. وقد رعت البحث في جزء من المعاهد الوطنية للصحة إلى ما بعد الدكتوراه F32 MH078471 NCH ، والنداء RO1 DA027802 إلى كسل. ومولت من قبل الغوص NSF BCS - 0420632.

<ol>
	<li>Mineka, S., Zinbarg, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+contemporary+learning+theory+perspective+on+the+etiology+of+anxiety+disorders:+It's+not+what+you+thought+it+was.">A contemporary learning theory perspective on the etiology of anxiety disorders: It's not what you thought it was.</a> Amer. Psychol. 61, 10-26 (2006).</li><li>Sanchez-Vives, M. V., Slater, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+presence+to+consciousness+through+virtual+reality.">From presence to consciousness through virtual reality.</a> Nat. Rev. Neurosci. 6, 332-339 (2005).</li><li>McGaugh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory---+a+century+of+consolidation.">Memory--- a century of consolidation.</a> Science. 287, 248-251 (2000).</li><li>LaBar, K. S., Cook, C. A., Torpey, D. C., Welsh-Bohmer, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+healthy+aging+on+awareness+and+fear+conditioning.">Impact of healthy aging on awareness and fear conditioning.</a> Behav Neurosci. 118, 905-915 (2004).</li><li>LaBar, K. S., Phelps, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reinstatement+of+conditioned+fear+in+humans+in+context+dependent+and+impaired+in+amnesia.">Reinstatement of conditioned fear in humans in context dependent and impaired in amnesia.</a> Behav Neurosci. 119, 677-686 (2005).</li><li>LaBar, K. S., Gatenby, J. C., Gore, J. C., LeDoux, J. E., Phelps, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+amygdala+activation+during+conditioned+fear+acquisition+and+extinctions:+a+mixed+trial+fMRI+study.">Human amygdala activation during conditioned fear acquisition and extinctions: a mixed trial fMRI study.</a> Neuron. 20, 937-945 (1998).</li><li>Phelps, E. A., Delgado, M. R., Nearing, K. I., LeDoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extinction+learning+in+humans:+role+of+the+amygdala+and+mPFC.">Extinction learning in humans: role of the amygdala and mPFC.</a> Neuron. 43, 897-905 (2004).</li><li>Zorawski, M., Cook, C. A., Kuhn, C. M., LaBar, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex,+stress,+and+fear:+individual+differences+in+conditioned+learning.">Sex, stress, and fear: individual differences in conditioned learning.</a> Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 5, 191-201 (2005).</li><li>Cruz-Neira, C., Sandin, D., DeFanti, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surround-screen+projection-based+virtual+reality:+The+design+and+implementation+of+the+CAVE.">Surround-screen projection-based virtual reality: The design and implementation of the CAVE.</a> Acm. Siggraph. Proc. 93, 135-142 (1993).</li><li>Huff, N. C., Hernandez, J. A., Blanding, N. Q., LaBar, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+extinction+attenuates+fear+renewal+and+spontaneous+recovery+in+humans.">Delayed extinction attenuates fear renewal and spontaneous recovery in humans.</a> Behav. Neurosci. 123, 834-843 (2009).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

1. النتائج تم العثور على اقتناء ما يعادل الخوف داخل الدورة والانقراض عبر مجموعات (الشكل 3). هذه البيانات تشير إلى أنه لا يمكن أن يؤديها دراسات موثوق بها ومفيدة في ظروف الخوف ضمن قيود وقدرات بيئة غامرة تماما. وعلاوة على ذلك نحن أيضا قوية تثبت الذاكرة السياقية الخوف في نفس السياق المشاركين الاحتفاظ الخوف في الغطس (المشاركين الذين بقوا في السياق نفسه لأيام 1 و 2 ، نسبة إلى أولئك الذين شهدوا تحولا السياق). الإبقاء على الخوف هو أقوى في الغوص مما لوحظ في أحد المختبرات التقليدية المتطابقة نموذج 16 (انظر الشكل 3). مع الإعداد VR غامرة ، لا يستطيع المرء أن يدرس والتلاعب بيئات غنية المحتوى لبحث عمليات الذاكرة التقريرية في البشر ، وخلافا لما ورد في المختبر حيث الإعداد واقعية التلاعب السياق المتعدد الوسائط يصعب تحقيقه. أخيرا ، يمكن بسهولة أن العالمين VR استدار لاستخدامها بالاقتران مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) باستخدام نظارات مجسمة VR لإجراء تحليل الدماغ التنشيط خلال الترميز أو استرجاع اكتساب الخوف ، والانقراض ، والانتكاس. ويمكن استخدام هذه المنهجية لجسر القوارض والنتائج السريرية في الخوف والقلق. 2. السيطرة على السياق ، والتعرض التحفيز في الواقع الافتراضي. وهناك قضية رئيسية مع استغلال VR للاستخدام التجريبي هو أيضا قوتها. تحديدا ، تماما غامرة VR يوفر التعقيد ، ويفند ، والحرية في العالم الحقيقي. على سبيل المثال ، في الحياة الحقيقية ، وضحايا الصدمات التجربة حافزا مكره في سياق مقابل مبلغ غير معروف من الوقت. تعرض السياقية ، ملامح محددة ومدخلات الحسية الأخرى التي حضرها أيضا غير معروف ، أو confirmable لا. وعلى نفس المنوال ، إذا كان لنا أن تسمح للمشاركين لاستكشاف بحرية في البيئات الافتراضية ونحن لن تكون قادرة على حساب السياق أو التحفيز وقت التعرض أو مدتها. على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن المشاركين المشي بسرعة كبيرة ، وسيغيب 3 من أصل 4 عروض + CS. آخر قد استكشاف سوى غرفة واحدة في الشقة الظاهري. وبالمثل ، إذا لم يتم تحديد عرض الحوافز في وسط الشاشة ، حيث يتم توجيه أنظار قبل البدء ، وسوف يغيب عن المشاركين تجنب أو العروض CS. وكان لدينا الحل لهذه يفند المحتملة لنقل المشاركين في جولة ، ويجلس كل بيئة من الاسترشاد بسعر تسمح فاصل زمني محدد interstimulus (ISI) ومدة التحفيز. يمكننا ثم استخراج بيانات قابلة للمقارنة SCR من نقاط زمنية محددة وأماكن معينة عبر جميع المشاركين (على سبيل المثال ، والاستجابات ل+ CS ، الولايات المتحدة ، والمحفزات CS -). واجهت صعوبات بعد اتخاذ هذا القرار وشملت ايجاد شكل المسار ، وطولها ، ومعدل الحركة التي لن يسبب الغثيان أو التنافر المخصوص للمشارك ، ويشعرون بعد التمشي المناسب لتقليد البيئة الطبيعية من خلال الرواية. 3. تنفيذ المعيار المعلمات تكييف الخوف إلى نظام VR. لمحاكاة واقعية مشروطة المحفزات الثعابين والعناكب وصممت بعد الحياة البرية الصور. وعلى غرار لأول مرة الثعابين والعناكب في المايا ، والنمذجة الحاسوبية 3D الرسومات والصور المتحركة حزمة برامج ومن ثم استيرادها إلى نظام VR. فعلنا ذلك لأن التأليف Virtools هو الواقع الافتراضي النظام ، وليس تطبيق النمذجة. ولذلك فإنه يفضل استخدامه لتشغيل نظام VR وإضافة إلى التفاعل والملاحة مشهد. على وجه التحديد ، في MAYA أنشئت أربعة الحركات مختلفة لكل نوع CS (مثل الأفعى الملتفة ، عنكبوت يمر عبر الكلمة ، والأفعى الإندفاع إلى الأمام مع فتح الفم) ثم استيرادها إلى Virtools. قبل استيراد النماذج الحية الديناميكية والعنكبوت في Virtools من المايا ، تم إنشاء مسار في Virtools لتوجيه المشاركين حول البيئة في أزياء تعميما على نحو سلس بحيث يسمح لأخذ عينات من البيئة على مدار ال 32 عروضا مشروطة خلال التحفيز الخوف تكييف. شكل المسار هو نفسه لكل من العوالم الثلاثة لدينا الظاهري. تم إنشاء الطريق إلى وقف لمدة أربع ثوان لكل عرض الحوافز ، وكان الفاصل الزمني interstimulus 11 + / -- 4 ثوان خلالها هذا الموضوع كان يتحرك ببطء (الاسترشاد) من خلال البيئة. وتم تحديد هذا الفاصل الزمني من وجهة نظرنا السابقة الخوف تكييف التجارب في المختبر 8 ، 16 لأنه يسمح للانتعاش من الجلد استجابة تصرف بين العروض التحفيزية. ثم وضعت على طريق المحفزات في النقاط المحددة من قبل المعلمات التوقيت. خلق هذا الإعداد التحفيز محددة والعطف السياق (على سبيل المثال ، ثعبان الانزلاق على طاولة غرفة الطعام ، عنكبوت يتجول في الساق صوفا) ، والتي يمكن بحثها في وقت لاحق يمكن للذاكرة صريحة. وكانت المحفزات مباراة شبه عشوائية من خلال النصوص. وبدا جميع العروض التحفيزية في منتصفأمام الشاشة لمنع المشاركين من الحاجة إلى البحث عن التحفيز. قدم لنا هذا مع قدر من الوقت للرقابة التعرض التحفيز ، وموقعا سياق محدد. واحد الحد من وجهة النظر إلى الأمام هو أنها لا تستفيد من كامل قدرات النظام غامرة (على سبيل المثال ، والثعابين لا يمكن أن يدخل الغرفة من وراء مشارك). بالإضافة إلى ذلك ، وضعت بعناية المحفزات خارج مربع حول موقع الحدود المشاركين بحيث الثعابين والعناكب أبدا مستلبة الفضاء المشاركين الشخصية. 4. وجهة نظر وتتبع الرأس. تم تعيين زاوية الغوص حتى من وضع الجلوس المشترك كان الزاوية الصحيحة التي تواجه الأمام. الخاضعة للرقابة لهذا التفاوت في الارتفاع بين المشاركين ، والتقليل من الآثار على الحركة لدينا تسجيلات الفسيولوجية. وصدرت تعليمات للمشاركين لمواجهة التحرك إلى الأمام ، وأقل قدر ممكن ، وهذا أيضا لرقابة المشاركين كانوا يبحثون فيها ، وبالتالي الحفاظ على التحفيز والتعرض سياق متسق بين المشاركين. اخترنا لتشغيل جهاز تتبع رئيس في نظارات 3D يرتديها المشاركين لضمان انهم يعاينون المشهد مع المنظور الصحيح. إذا لم تتبع رئيس ينتخب لحركة الرأس إلى اليسار أو اليمين وتسد بشكل صحيح ليس كيف ظهرت الكائنات في العالم (على ما يبدو مصممة على شاشات مثل الكائنات في الغطسة كمشاركين مشى من خلال). تتبع مع رئيس ينتخب ل، يمكننا التأكد من أن الميزات في بيئة احتفظت نسبها الطبيعية وضعت بشكل صحيح وعلى كل من جدران ستة من الغوص لمدة التجربة. 5. جمع البيانات. لدينا مختبر في الإصدار القياسي من تكييف الخوف 8 ، 16 كان يسيطر عرض الحوافز التي النصي الكمبيوتر المبرمجة في عرض حزمة البرامج. نحن المستوردة من أجل الحفاظ على التناسق بين المختبر والبيئة الافتراضية ، لدينا معيار الخوف اقتناء والانقراض النصية في شكل رمز لمراقبة جهاز الكمبيوتر في غرفة التحكم الذي يستضيف المكعب الغطس (انظر الشكل 1). تم تعيين رمز المنفذ المتوازي لإرسال قائمة ولدت من الرموز الرقمية للإشارة إلى أحداث مميزة ، مثل العروض من الثعابين والعناكب ، وonsets التحفيز الكهربائي. في التصميم لدينا ، Virtools يرسل التحكم في الصوت فتح الرسالة (OSC 17) OSC / UDP رسالة إلى العرف برنامج C + + الذي يحدد قيمة المنفذ المتوازي. لدينا برنامج C + + يستخدم OSCpack 18 مكتبة. يرتبط إدخال BIOPAC الرقمية إلى الكمبيوتر المنفذ المتوازي. يتم جمع البيانات SCR على جهاز الكمبيوتر المحمول من BIOPAC عبر المنفذ المتوازي ، ثم تطبيع ، ويراد بها CS + / CS - onsets والولايات المتحدة ضمن معايير محددة (انظر أعلاه للحصول على التفاصيل). بالإضافة إلى تقديم المشهد ، والسيطرة على الملاحة ، ويستخدم أيضا Virtools لتسجيل أحداث المستخدم (تضغط على زر). باختصار ، خلال التجربة ، ويتم إرسال الرسائل من الكمبيوتر الرئيسي إلى نظام BIOPAC من خلال المنفذ المتوازي. لأن Virtools لا يستطيعون التواصل مع المنفذ المتوازي على الكمبيوتر مباشرة صغير برنامج C + + يستمع لرسالة من OSC Virtools ثم يحيله إلى المنفذ المتوازي.

Erratum: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

human fear conditioning conducted in full immersion 3-dimensional virtual reality

تكييف الخوف هو نموذج يستخدم على نطاق واسع في مجال البحوث الحيوانية غير البشرية للتحقيق في الآليات العصبية الكامنة وراء الخوف والقلق. ويتمثل التحدي الرئيسي في إجراء دراسات تكييف في البشر هو القدرة على التلاعب بقوة أو محاكاة السياقات البيئية التي ترتبط مع السلوكيات العاطفية مكيفة. في هذا الصدد ، الواقع الافتراضي (VR) التكنولوجيا هي أداة واعدة. حتى الآن ، وتكييف هذه التكنولوجيا لتلبية القيود التجريبية تتطلب مساكن خاصة. هنا نتناول قضايا المنهجية عند إجراء تكييف الخوف في بيئة تماما غامرة VR 6 من جانب وتقديم بيانات تكييف الخوف. في العالم الحقيقي ، والأحداث المؤلمة تحدث في البيئات المعقدة التي تتكون من العديد من الاشارات ، وإشراك جميع طرائق عملنا الحسية. على سبيل المثال ، العظة التي تشكل التكوين البيئي تشمل ليس فقط العناصر البصرية والسمعية ولكن ، حاسة الشم ، واللمس حتى. في دراسات القوارض من الحيوانات في ظروف الخوف ومغمورة تماما في سياق غني مع اشارات الرواية ، واللمس والشم البصرية. ومع ذلك ، عادة ما تجري اختبارات معملية في ظروف قياسية من الخوف في البشر في غرفة لا يوصف أمام شاشة الكمبيوتر أو شقة 2D و لا تعقيد تكرار تجارب العالم الحقيقي. من ناحية أخرى ، وجود قيود كبيرة من الدراسات السريرية التي تهدف إلى الحد من (إطفاء) الخوف ومنع الانتكاس في اضطرابات القلق هو أن تحدث بعد العلاج المشاركين قد حصلت على الخوف في سياق غير المنضبط وغير معروفة الى حد كبير. وبالتالي يتم ترك دون المجربون من المعلومات حول مدة التعرض ، والطبيعة الحقيقية للتحفيز ، والعظة الخلفية المرتبطة بها في البيئة 1. في غياب هذه المعلومات يمكن أن يكون من الصعب إطفاء حقا الخوف في آن معا جديلة والتي تعتمد على السياق. بيئات الواقع الافتراضي معالجة هذه القضايا من خلال توفير تعقيد العالم الحقيقي ، وفي الوقت نفسه السماح للمجربين لتقييد تكييف الخوف والمعلمات إلى الانقراض العائد البيانات التجريبية التي يمكن أن تشير إلى خيارات أفضل علاج و / أو تحليل الفرضيات الآلي. طورنا من أجل اختبار الفرضية التي قد تكون غنية ترميز تكييف الخوف ومحددة السياق عندما أجريت في بيئة غامرة تماما ، الواقع الافتراضي متميزة 3 - D السياقات التي شهدت المشاركين تكييف الخوف من الثعابين الظاهري أو العناكب. الاشارات السمعية شارك في حدث مع CS من أجل إثارة المزيد من ردود توجيه وشعور &quot;الوجود&quot; في المواد 2. خدم الجلد استجابة تصرف يعتمد كمقياس للاحتفاظ الخوف اقتناء الذاكرة ، والانقراض.

Watch this Scientific Journal Video about Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality at JoVE.com

Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

وقد تم تكييف هواء الخوف النموذج الكلاسيكي للمشاركين في إعداد الإنسان حقيقة واقعة تماما الظاهري غامرة. تم قياسها باستخدام نموذج التمييز ، مكيفة الخوف ، جديلة والسياق الاحتفاظ الذاكرة ، وانقراض مع استجابة الجلد للتصرف الثعابين والعناكب دينامية الظاهري (للمحفزات مشروطة) في الإطارين الظاهري متميزة.

الإنسان تكييف الخوف التي أجريت في واقع كامل الأبعاد 3 - الغمر الظاهري

Fear conditioning is a widely used paradigm in non-human animal research to investigate the neural mechanisms underlying fear and anxiety. A major ...

human-fear-conditioning-conducted-full-immersion-3-dimensional

Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.8K Views.  Duke University. وقد تم تكييف هواء الخوف النموذج الكلاسيكي للمشاركين في إعداد الإنسان حقيقة واقعة تماما الظاهري غامرة. تم قياسها باستخدام نموذج التمييز ، مكيفة الخوف ، جديلة والسياق الاحتفاظ الذاكرة ، وانقراض مع استجابة الجلد للتصرف الثعابين والعناكب دينامية الظاهري (للمحفزا?...

Video: Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees (Apis mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the survival of a honeybee colony depends on the exploitation of food sources, forager bees learn and memorize variable flower sites as well as their profitability. Forager bees can be easily trained in natural settings where they forage at a feeding site and learn the related signals such as odor or color. Appetitive associative learning can also be studied under controlled conditions in the laboratory by conditioning the proboscis extension response (PER) of individually harnessed honeybees3,4. This learning paradigm enables the study of the neuronal and molecular mechanisms that underlie learning and memory formation in a simple and highly reliable way5-12. A behavioral pharmacology approach is used to study molecular mechanisms. Drugs are injected systemically to interfere with the function of specific molecules during or after learning and memory formation13-16.
Here we demonstrate how to train harnessed honeybees in PER conditioning and how to apply drugs systemically by injection into the bee flight muscle.

Behavioural Pharmacology in Classical Conditioning of the Proboscis Extension Response in Honeybees Apis mellifera

We demonstrate how to implement a behavioral pharmacology method in an appetitive olfactory conditioning paradigm in honeybees (Apis mellifera) by systemic application of drugs. This method allows investigation of the mechanisms underlying learning and memory formation in a simple and reliable way.

السلوكي الصيدلة في الإشراط الكلاسيكي للاستجابة ملحق خرطوم في نحل العسل ( أبيس mellifera)

Honeybees (Apis mellifera) are well known for their communication and orientation skills and for their impressive learning capability1,2. Because the ...

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To understand the behavior of neural progenitor cells in the complex in vivo environment, time-lapse live imaging of neural progenitor cells in an intact brain is critically required. In this video, we exploit the unique features of zebrafish embryos to visualize the development of forebrain neural progenitor cells in vivo. We use electroporation to genetically and sparsely label individual neural progenitor cells. Briefly, DNA constructs coding for fluorescent markers were injected into the forebrain ventricle of 22 hours post fertilization (hpf) zebrafish embryos and electric pulses were delivered immediately. Six hours later, the electroporated zebrafish embryos were mounted with low melting point agarose in glass bottom culture dishes. Fluorescently labeled neural progenitor cells were then imaged for 36hours with fixed intervals under a confocal microscope using water dipping objective lens. The present method provides a way to gain insights into the in vivo development of forebrain neural progenitor cells and can be applied to other parts of the central nervous system of the zebrafish embryo.

The present video demonstrates a method which takes advantage of the combination of electroporation and confocal microscopy to perform live imaging on individual neural progenitor cells in the developing zebrafish forebrain. In vivo analysis of the development of forebrain neural progenitor cells at a clonal level can be achieved in this way.

الوقت الفاصل بين التصوير حية من خلايا ذات صلة Clonally السلف العصبية في الدماغ المقدم اسماك الزرد النامية

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Organotypic Culture of Full-thickness Adult Porcine Retina

There is a recognized demand for in vitro models that can replace or reduce animal experiments. Porcine retina has a similar neuronal structure to human retina and is therefore a valuable species for studying mechanisms of human retinal injury and degenerative disease. Here we describe a cost-effective technique for organotypic culture of adult porcine retina isolated from eyes obtained from an abattoir. After removing the anterior segment, a trephine blade was used to create multiple neural retina-Bruch's membrane-RPE-choroid-sclera explants from the posterior segment of adult porcine eyes. A piece of sterile filter paper was used to lift the neural retina off from each explant. The filter paper-retina complex was cultured (photoreceptor side up) atop an insert, which was held away from the bottom of the culture dish by a custom-made stand. The stand allows for good circulation of the culture medium to both sides of the retina. Overall, this procedure is simple, reproducible, and permits preservation of native retinal structure for at least seven days, making it a useful model for a variety of morphological, pharmacological, and biochemical studies on mammalian retina.

Here we describe a cost-effective technique for organotypic culture of adult porcine retina for seven days. Briefly, a sterile filter paper was used to lift the neural retina off from the RPE and place photoreceptor side up on an insert raised by a custom-made stand.

عضوي النمط ثقافة كاملة ، سمك الشبكية خنزيري الكبار

There is a recognized demand for in vitro models that can replace or reduce animal experiments. Porcine retina has a similar neuronal structure to human ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated proteins and subsequent manipulation of neural activity by light. Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation-channels and when fused to a fluorescent protein their expression allows for visualization and concurrent activation of specific cell types and their axonal projections in defined areas of the brain. Via stereotactic injection of viral vectors, ChR fusion proteins can be constitutively or conditionally expressed in specific cells of a defined brain region, and their axonal projections can subsequently be studied anatomically and functionally via ex vivo optogenetic activation in brain slices. This is of particular importance when aiming to understand synaptic properties of connections that could not be addressed with conventional electrical stimulation approaches, or in identifying novel afferent and efferent connectivity that was previously poorly understood. Here, a few examples illustrate how this technique can be applied to investigate these questions to elucidating fear-related circuits in the amygdala. The amygdala is a key region for acquisition and expression of fear, and storage of fear and emotional memories. Many lines of evidence suggest that the medial prefrontal cortex (mPFC) participates in different aspects of fear acquisition and extinction, but its precise connectivity with the amygdala is just starting to be understood. First, it is shown how ex vivo optogenetic activation can be used to study aspects of synaptic communication between mPFC afferents and target cells in the basolateral amygdala (BLA). Furthermore, it is illustrated how this ex vivo optogenetic approach can be applied to assess novel connectivity patterns using a group of GABAergic neurons in the amygdala, the paracapsular intercalated cell cluster (mpITC), as an example.

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are widely used to manipulate neural activity and assess the consequences for brain function. Here, a technique is outlined that&#160;upon in vivo expression of the optical activator Channelrhodopsin, allows for ex vivo analysis of synaptic properties of specific long range and local neural connections in fear-related circuits.

فيفو السابقين علم البصريات الوراثي تشريح الدوائر الخوف في الدماغ شرائح

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...

The Use of Trace Eyeblink Classical Conditioning to Assess Hippocampal Dysfunction in a Rat Model of Fetal Alcohol Spectrum Disorders

Neonatal rats were administered a relatively high concentration of ethyl alcohol (11.9% v/v) during postnatal days 4-9, a time when the fetal brain undergoes rapid organizational change and is similar to accelerated brain changes that occur during the third trimester in humans. This model of fetal alcohol spectrum disorders (FASDs) produces severe brain damage, mimicking the amount and pattern of binge-drinking that occurs in some pregnant alcoholic mothers. We describe the use of trace eyeblink classical conditioning (ECC), a higher-order variant of associative learning, to assess long-term hippocampal dysfunction that is typically seen in alcohol-exposed adult offspring. At 90 days of age, rodents were surgically prepared with recording and stimulating electrodes, which measured electromyographic (EMG) blink activity from the left eyelid muscle and delivered mild shock posterior to the left eye, respectively. After a 5 day recovery period, they underwent 6 sessions of trace ECC to determine associative learning differences between alcohol-exposed and control rats. Trace ECC is one of many possible ECC procedures that can be easily modified using the same equipment and software, so that different neural systems can be assessed. ECC procedures in general, can be used as diagnostic tools for detecting neural pathology in different brain systems and different conditions that insult the brain.

Trace eyeblink classical conditioning (ECC) was used to assess hippocampal-dependent associative learning in adult rats that were administered a high concentration (11.9% v/v) of alcohol during early neonatal brain development. In general, ECC procedures are sound diagnostic tools for detecting brain dysfunction across many psychological and biomedical settings.

استخدام الاشراط الكلاسيكي اييبلينك تتبع لتقييم هيبوكامبال الخلل في نموذج الفئران من اضطرابات طيف الكحول الجنيني

Neonatal rats were administered a relatively high concentration of ethyl alcohol (11.9% v/v) during postnatal days 4-9, a time when the fetal brain ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model organisms such as the fruit fly, Drosophila melanogaster. Drosophila is useful for understanding the basic neurobiology underlying cognitive deficits resulting from mutations in genes associated with human cognitive disorders, such as intellectual disability (ID) and autism. This work describes a methodology for testing learning and memory using a classic paradigm in Drosophila known as courtship conditioning. Male flies court females using a distinct pattern of easily recognizable behaviors. Premated females are not receptive to mating and will reject the male&#39;s copulation attempts. In response to this rejection, male flies reduce their courtship behavior. This learned reduction in courtship behavior is measured over time, serving as an indicator of learning and memory. The basic numerical output of this assay is the courtship index (CI), which is defined as the percentage of time that a male spends courting during a 10 min interval. The learning index (LI) is the relative reduction of CI in flies that have been exposed to a premated female compared to na&#239;ve flies with no previous social encounters. For the statistical comparison of LIs between genotypes, a randomization test with bootstrapping is used. To illustrate how the assay can be used to address the role of a gene relating to learning and memory, the pan-neuronal knockdown of Dihydroxyacetone phosphate acyltransferase (Dhap-at) was characterized here. The human ortholog of Dhap-at, glyceronephosphate O-acyltransferase (GNPT), is involved in rhizomelic chondrodysplasia punctata type 2, an autosomal-recessive syndrome characterized by severe ID. Using the courtship conditioning assay, it was determined that Dhap-at is required for long-term memory, but not for short-term memory. This result serves as a basis for further investigation of the underlying molecular mechanisms.

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

This protocol describes a Drosophila learning and memory assay called courtship conditioning. This classic assay is based on a reduction of male courtship behavior after sexual rejection by a non-receptive premated female. This natural form of behavioral plasticity can be used to test learning, short-term memory, and long-term memory.

تكييف قنبلة ذبابة الفاكهة كتدبير للتعلم والذاكرة

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...

In Vivo Three-Dimensional Two-Photon Microscopy to Study Conducted Vascular Responses by Local ATP Ejection Using a Glass Micro-Pipette

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the regulation of cerebral blood flow (CBF) is incompletely understood, especially at the capillary level. Two-photon microscopy is a powerful tool widely used to study CBF and its regulation. Currently, this field is limited by the lack of in vivo two-photon microscopy studies examining (1) CBF responses in three-dimensions, (2) conducted vascular responses, and (3) localized interventions within the vascular network. Here, we describe a 3D in vivo method using two-photon microscopy to study conducted vascular responses elicited by&#160;local ejection of ATP with a glass micro-pipette. Our method uses fast and repetitive hyperstack two-photon imaging providing precise diameter measurements by maximal intensity projection of the obtained images. Furthermore, we show that this method can also be used to study 3D astrocytic calcium responses. We also discuss the advantages and limitations of glass micro-pipette insertion and two-photon hyperstack imaging.

We present an optimized local ejection procedure using a glass micro-pipette and a fast two-photon hyperstack imaging method, which allows precise measurement of capillary diameter changes and investigation of its regulation in three dimensions.

في فيفو ثلاثي الأبعاد اثنين فوتون المجهري لدراسة الاستجابات الوعائية التي أجريت من قبل طرد ATP المحلية باستخدام الزجاج الماصة الصغيرة

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the ...

A Method for 3D Reconstruction and Virtual Reality Analysis of Glial and Neuronal Cells

Serial sectioning and subsequent high-resolution imaging of biological tissue using electron microscopy (EM) allow for the segmentation and reconstruction of high-resolution imaged stacks to reveal ultrastructural patterns that could not be resolved using 2D images. Indeed, the latter might lead to a misinterpretation of morphologies, like in the case of mitochondria; the use of 3D models is, therefore, more and more common and applied to the formulation of morphology-based functional hypotheses. To date, the use of 3D models generated from light or electron image stacks makes qualitative, visual assessments, as well as quantification, more convenient to be performed directly in 3D. As these models are often extremely complex, a virtual reality environment is also important to be set up to overcome occlusion and to take full advantage of the 3D structure. Here, a step-by-step guide from image segmentation to reconstruction and analysis is described in detail.

The described pipeline is designed for the segmentation of electron microscopy datasets larger than gigabytes, to extract whole-cell morphologies. Once the cells are reconstructed in 3D, customized software designed around individual needs can be used to perform a qualitative and quantitative analysis directly in 3D, also using virtual reality to overcome view occlusion.

طريقه لأعاده البناء 3D وتحليل الواقع الافتراضي للخلايا العصبية والخلايا الددالي

Serial sectioning and subsequent high-resolution imaging of biological tissue using electron microscopy (EM) allow for the segmentation and reconstruction ...

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through modulation of neural resting membranes. Compared to other techniques, tDCS is relatively safe, cost-effective, and can be administered while individuals are engaged in controlled, specific cognitive processes. This latter point is important as tDCS may predominantly affect intrinsically active neural regions. In an effort to test tDCS as a potential treatment for psychiatric illness, the protocol described here outlines a novel procedure that allows the simultaneous application of tDCS during exposure to trauma-related cues using virtual reality (tDCS+VR) for veterans with posttraumatic stress disorder (NCT03372460). In this double-blind protocol, participants are assigned to either receive 2 mA tDCS, or sham stimulation, for 25 minutes while passively watching three 8-minute standardized virtual reality drives through Iraq or Afghanistan, with virtual reality events increasing in intensity during each drive. Participants undergo six sessions of tDCS+VR over the course of 2-3 weeks, and psychophysiology (skin conductance reactivity) is measured throughout each session. This allows testing for within and between session changes in hyperarousal to virtual reality events and adjunctive effects of tDCS. Stimulation is delivered through a built-in rechargeable battery-driven tDCS device using a 1 (anode) x 1 (cathode) unilateral electrode set-up. Each electrode is placed in a 3 x 3 cm (current density 2.22 A/m2) reusable sponge pocket saturated with 0.9% normal saline. Sponges with electrodes are attached to the participant&#8217;s skull using a rubber headband with the electrodes placed such that they target regions within the ventromedial prefrontal cortex. The virtual reality headset is placed over the tDCS montage in such a way as to avoid electrode interference.

This manuscript outlines a novel protocol to allow the simultaneous application of transcranial direct current stimulation during exposure to warzone trauma-related cues using virtual reality for veterans with posttraumatic stress disorder.

التطبيق المتزامن للتحفيز المباشر عبر الجمجمة أثناء التعرض للواقع الافتراضي

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through ...

Alternate Immersion in Glucose to Produce Prolonged Hyperglycemia in Zebrafish

Zebrafish (Danio rerio) are an excellent model to investigate the effects of chronic hyperglycemia, a hallmark of Type II Diabetes Mellitus (T2DM). This alternate immersion protocol is a noninvasive, step-wise method of inducing hyperglycemia for up to eight weeks. Adult zebrafish are alternately exposed to sugar (glucose) and water for 24 hours each. The zebrafish begin treatment in a 1% glucose solution for 2 weeks, then a 2% solution for 2 weeks, and finally a 3% solution for the remaining 4 weeks. Compared to water-treated (stress) and mannitol-treated (osmotic) controls, glucose-treated zebrafish have significantly higher blood sugar levels. The glucose-treated zebrafish show blood sugar levels of 3-times that of controls, suggesting that after both four and eight weeks hyperglycemia can be achieved. Sustained hyperglycemia was associated with increased Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and increased nuclear factor Kappa B (NF-kB)&#160;levels in retina and decreased physiological responses, as well as cognitive deficits suggesting this protocol can be used to model disease complications.

This protocol noninvasively induces hyperglycemia in zebrafish for up to 8 weeks. Using this protocol, an in-depth study of the adverse effects of hyperglycemia can be made.

الغمر البديل في الجلوكوز لإنتاج فرط السكر في الدم لفترات طويلة في زيبرافيش

Zebrafish (Danio rerio) are an excellent model to investigate the effects of chronic hyperglycemia, a hallmark of Type II Diabetes Mellitus (T2DM). This ...