This work has been funded by the Israel Science Foundation Grant (ISF # 393/12), Israel Centers of Research Excellence Grant (I-CORE 1796/12), German-Israel Foundation Grant (GIF # 2299-2291.1/2011) and the Marie Curie Career Integration Grant (FP7-PEOPLE-2013-CIG #618201). Initial steps in the project were funded by an AXA postdoctoral fellowship to AC. We acknowledge the generous startup funds provided by the Edmond and Lily Safra Center for Brain Sciences.
Critical reading by members of the Citri lab is greatly appreciated.

HINWEIS: Das Protokoll folgt den Richtlinien der Tierpflege von der Hebräischen Universität in Jerusalem. 1. Herstellung von ACSF-Lösung <ol><li> Vorbereitung ACSF Lösung wie in Tabelle 1 beschrieben. Stellen L 1 in ddH 2 O (&gt; 18 MOhm Reinheit), womit Osmolarität auf ~ 300 mOsm / l mit geeigneten Zusatz von Wasser oder NaCl. </li></ol> 2. Geräte und Zimmer Set Up Die Ausrüstung für die Überwachung der Kokain-induzierten Bewegungsverhalten besteht in einem Verhalten Kammern (50 x 45 cm) mit einem inneren Lichtquelle, Ventilator und Kamera (oder Infrarot-Sensoren) verdrahtet und mit einer inneren Plexiglas-Box (30 x 30 cm), der in welche die Mäuse erlaubt, sich frei zu bewegen, während ihre Fortbewegung wird überwacht. Die Verhaltenstests sollte zwischen 1 h nach Lichter auf bis 1 Stunde vor dem Licht aus, auf einer regelmäßigen Licht / Dunkel-Zyklus durchgeführt werden. Die Tiere sollten konsequent zur gleichen Zeit jeden Tag trainiert werden. <ol><li&gt; Verbinden Kamera oder Infrarotsystem, ein geeignetes System für die Überwachung und Aufzeichnung der Bewegungsverhalten der Mäuse. </li><li> Reinigen Sie die Kammern nach jedem Versuch mit Desinfektionsmittel mit der Maus Anlage und / oder Geruch zu entfernen Reagenz, um Geruchs Cue Bias zu verhindern und um eine ordnungsgemäße Desinfektion zu gewährleisten. </li></ol> WICHTIG: Beim Umgang mit den Mäusen ruhig, ruhig und vorsichtig sein. 3. Vorbereitung der Tiere <ol><li> Haus 5 C57BL6 männliche Mäuse (6-12 Wochen alt, ~ 25-35 g Gewicht) pro Käfig, in einem Zimmer mit einem 12 Stunden Licht / Dunkel-Zyklus und den freien Zugang zu Nahrung und Wasser, nach den Normen und Anforderungen der lokalen Tier Care Committee Führung und Protokolle. Vor Beginn des Experiments, wiegen die Mäuse und melden die Daten. Kokain wird später nach dem Gewicht der Mäuse verabreicht. </li><li> Übertragen Sie alle Käfige mit Mäusen in den Verhaltens Zimmer 30 Minuten vor Beginn der ersten Studie. </li><li> Gewöhnen alle derMäuse im Experiment verwendet Experimentator Handhabung, Injektionen und Überwachen des Verhaltens Setup. Dies wird durch 3 aufeinanderfolgenden täglichen intraperitonealen Injektionen von 250 ul Kochsalzlösung, wie unten beschrieben, erreicht. </li><li> Verwalten eine intraperitoneale Injektion von 250 ul Kochsalzlösung. Unmittelbar nach der Injektion, die Maus in einer Kammer, um das Verhalten der Bewegungsaktivität für 15 min überwachen. Wiederholen Sie diesen Vorgang für 3 aufeinander folgenden Tagen, zur gleichen Stunde jeden Tag. </li><li> Am vierten Tag, teilen die Mäuse in zwei Gruppen. Bereiten Sie eine Stammlösung von Kokain bei 2 mg / ml in Kochsalzlösung. Verabreichung einer einzigen Injektion von Kokain-Lösung (final 20 mg / kg) an die Versuchsgruppe entsprechend dem Gewicht der Maus (zB für eine 25 g-Maus - 250 ul injiziert, während eine 30 g Maus 300 ul zu erhalten). Kochsalzlösung verabreichen der Kontrollgruppe. Unmittelbar nach der Injektion, die Maus für 20 min in einem Verhalten Kammer zur Überwachung der Bewegungsaktivität (typicVerbündeter, werden die ersten 15 min überwacht). </li><li> Nach der Kokain-Injektion, zu opfern die Mäuse zu verschiedenen Zeitpunkten (0, 1, 2, 4, 8 und 24 h nach der Injektion). Wichtig ist, stellen Sie sicher, dass die Referenz Mäuse (Zeitpunkt 0) wird jegliche Injektion an diesem Tag nicht zu empfangen. Wegen seiner Bedeutung, ist es unerlässlich, Wiederholungen der Referenzgruppe gehören. </li></ol> 4. Präparation des Nucleus accumbens <ol><li> Betäuben die Mäuse mit Isofluran zu einem geeigneten Zeitpunkt nach der Kokain / Kochsalzlösung-Injektion. Isofluran ist direkt aus dem Raum abgelassen werden. Daher sollte das Verfahren in einem Laborabzug durchgeführt werden. </li><li> Überwachung der Narkosetiefe durch die Prüfung der hintere Fuß Reflex. Pinch die Pfote, um einen Rückzugsreaktion durch das Tier hervorzurufen. Ein Tier, das einen Reflex zeigt nicht an einer chirurgischen Narkosetiefe und nicht in einem Zustand zu einschläfern. </li><li> Extraktion des Gehirns: <ol><li> Euthanize die Maus durch Enthauptung. </li> &lt;li&gt; Entfernen Sie die Haut über der Mitte des Schädels und schneiden den Schädel mit einer scharfen Schere. </li><li> Setzen Sie die Schere an der Stelle, wo das Rückenmark ins Gehirn gelangt (Foramen magnum) und machen zwei seitliche Schnitte. </li><li> An der gleichen Stelle, machen Sie einen langen sagittalen Schnitt entlang der Pfeilnaht. Bei Erreichen des Riechkolbens, Klammer nach links und nach rechts. </li><li> Mit einer Pinzette, entfernen Sie den Schädel sorgfältig, Greifen jeweils die Hälfte der Schädel fest und zog an der Seite, kümmert sich nicht um auf drücken oder das Gehirn schädigen. </li><li> Entfernen Sie das Gehirn während Abtrennen der Hirnnerven durch die Verwendung eines umgedrehten Löffel Mikro Spachtel. </li></ol></li><li> Legen Sie das Gehirn in einer eiskalten ACSF-Lösung für 1-2 min zum Chillen und aushärten. </li><li> Entfernen Gehirn aus dem ACSF, Wick überschüssige Flüssigkeit mit einem Papiertuch, erstellen Sie einen koronalen Schnitt zwischen dem Kleinhirn und dem Rest des Gehirns und kleben das Gehirn, mit dem rostralen Teil nach oben, auf die Vibratom Bühne. </li><li> Schneiden NAC: <ol&gt; <li> Pflegen ACSF-Lösungen bei eiskalten Temperaturen in der Schneidekammer des Vibratom. Schnitt bei 200 um bis Nucleus accumbens (NAC) ist klar nach dem Paxinos und Franklin Maus-Gehirn-Atlas (ca. 1,8 mm vor Bregma identifiziert; achten Sie auf die Form des Corpus callosum, die Lage und die Form der vorderen Kommissur und die Ventrikel als auch die Gesamtmorphologie des Gehirns Abschnitt). An dieser Stelle legen Sie zwei 400 um Abschnitte, von denen der NAC seziert werden. </li><li> Unter einem Stereoskop, verwenden Sie eine feine Klinge, um den NAC-Bereich von den Scheiben sezieren. Die Definition des NAC nach den Paxinos und Franklin Maus-Gehirn-Atlas, und konnte bequem in den entsprechenden Abschnitten von vier Schnelldurchläufe der Klinge auf das Gewebe seziert werden. (Abbildung 2). </li><li> Zeigen NAc Abschnitte werden sofort in 900 ul Trizol Lyse-Reagenz in ein Mikrozentrifugenröhrchen und bei -80 ° C bis zur RNA-extrAktion. </li></ol></li></ol> 5. RNA-Extraktion und cDNA Reverse Transkription <ol><li> Auftauen der Röhrchen accumbens Kern mit Abschnitten in Trizol-Lyse-Reagenz bei Raumtemperatur und Homogenisierung des Lysats mit einer 1 ml Spritze mit 25 G Nadel verbunden ist, bis das Gewebe vollständig homogenisiert (mindestens 15-20 mal). Die ersten paar Runden sind schwierig und erfordern Schieben des Gewebes gegen die Wand des Rohrs, um es in kleine Stücke, die die Spitze der Nadel eintreten könnte brechen. </li><li> Homogenisierung zu gewährleisten, pipettieren das Lysat in ein QIAshredder Mini-Spin-Säule und Zentrifuge bei 12.000 g für 1 min. </li><li> Pipette das Lysat in neue Mikrozentrifugenröhrchen und Extrahieren der RNA nach den Angaben des Herstellers. Bewahren Sie die RNA bei -80 ° C bis zur Verwendung. </li><li> Messen Sie die RNA-Konzentration mit einem Bioanalyzers oder gleichwertige Geräte analysieren Integrität und Qualität. Verwenden 100-500 ng RNA für jede Runde von cDNA-Vorbereitung mit rAndom Hexamer Primer. </li></ol> 6. Primer-Design und Primer Testing <ol><li> Auswahl guter Primer: Für ein optimales Primerpaar für die qPCR der mRNA-Transkripte, folgen diese Anforderungen (Abbildung 3): <ol><li> Design-Primer enthalten, nicht mehr als 17-28 Basen. Vermeiden-Wiederholungen, wie sie Mispriming fördern. </li><li> Design von Primern mit Schmelztemperatur (T m) zwischen 56-68 ° C (optimal 60-64 ° C). Die T m innerhalb der Primerpaar sollte innerhalb von 1 ° C voneinander abweichen. </li><li> Seien Sie sich bewusst, dass das Produkt Größe sollte idealerweise zwischen 80 und 150 bp sein. </li><li> Sicherzustellen, dass zumindest einer der Primer umfasst eine Exon-Exon-Verbindungsstelle oder das Amplifikat enthält eine große Intron (Intron überspannende), um die Amplifikation von genomischen DNA-Verunreinigungen zu vermeiden. </li><li> Verwenden Sie eine zuverlässige Software, basierend auf Primer3 (Beispiele siehe Tabelle 2), um Primer-Design zu verbessern. </li></ol></li><li> Testen des prIMers: Um die Spezifität und Effizienz der Primer zu gewährleisten, sollte eine Steuer qPCR Reaktion durchgeführt werden: <ol><li> Verwenden einer positiven Probe (enthaltend cDNA-Matrize für alle relevanten Primerpaare) und titriert die cDNA (zB acht dreifache Verdünnungen von einer Anfangskonzentration von ~ 10 ng) in zweifacher Parallelreaktionen. Gehören ein No-Template-Steuerung, die auf Verunreinigungen in den für die Reaktion verwendet Lösungen steuert. </li><li> Berechnen Primereffizienz unter Verwendung der Formel: (10 (- 1 / Steigung) -1) x 100, so daß die Kurve der optimalen Neigung - 3.333 (= 10 (- 1 / 3.333) = 2) (Figur 4). </li><li> Bestimmen die Spezifität der Amplifikation. Spezifische Amplifikation wird durch einen einzigen prominenten Peak gemeinsam für alle Schmelzkurven der Amplifikate nachgewiesen, während Off-Target-Amplifikation würde als eine offensichtliche Abweichung fr erscheintom die einzigen großen Höhepunkt. </li></ol></li></ol> 7. qPCR-Analyse <ol><li> Vorverstärkung: <ol><li> Umfassende qPCR-Analyse auf parallelen Abfrage Begrenzungs Mengen von RNA mit einer Vielzahl von Primerpaaren basieren. Daher ist ein Schritt der Vorverstärkung wesentlich. In diesem Schritt wird die cDNA erfährt 14-18 Zyklen der Vorverstärkung mit einem Gemisch aller Primer, die für die Abfrage der Probe in der Zukunft (bis zu 800 Primerpaare) verwendet wird. </li><li> Verdünnen alle Primer in TE (niedrige EDTA) bis 50 um für bestimmte Ziel Amplification (STA). </li><li> Pool zusammen 1 ul Aliquots alle 50 uM Primer-Sets in der STA-Reaktion eingeschlossen werden, bis zu 800 Tests. </li><li> Vorbereitung Vormischung und Proben für STA, wie in Tabelle 3 beschrieben. Ermöglichen Fehler durch Herstellen Mischung für 110% der Anzahl der Proben, die verstärkt werden müssen. </li><li> Aliquoten 3,75 ul STA Pre-Mix für jede Probe. Fügen 1,25 ulcDNA zu jedem. </li><li> Wirbel um die Reaktionen und Zentrifuge für 10 sec mischen. </li><li> Legen Sie die STA Reaktionen in einem Thermocycler und Zyklus wie bei Tabelle 4 angegeben. </li></ol></li><li> Exonuklease I (ExoI) Behandlung: <ol><li> Verdünne die Exo I, wie in Tabelle 5 angegeben. </li><li> Add 2 ul verdünnte ExoI (4 U / ul) zu je 5 ul STA Reaktion, Wirbel, Spin-Down (&gt; 6.000 xg) und in einen Thermocycler bei 37 ° C für 30 min und dann bei 80 ° C für 15 min. </li><li> Verdünne die Endprodukte auf eine geeignete Konzentration für den Test. Verwendung TE-Puffer (43 ul hinzufügen TE-Puffer auf die 7 ul TSA Probe). </li><li> Die verdünnte STA Produkte bei -20 ° C oder sofort nutzen. </li></ol></li><li> Primer und Probe-Setup für qPCR: <ol><li> Vorbereitung der Proben, wie in Tabelle 6 gezeigt. Planen Mischung nach der für das Experiment ausgewählt Chip und Proben hinzufügen, wie angemessen. </li><li> AgiTate Probenmix Lösungen für mindestens 20 Sekunden, und zentrifugieren (&gt; 6000 × g) für wenigstens 30 Sekunden. Bereit Reaktionen können für kurze Zeit bei 4 ° C gelagert werden, bis der Chip zum Laden bereit. </li><li> Vorbereitung der Assays, wie in Tabelle 7 beschrieben. </li><li> Agitieren Testansatz für mindestens 20 Sekunden und Zentrifuge (&gt; 6.000 xg) für mindestens 30 Sekunden zu drehen Sie alle Komponenten. WICHTIG: Vortex gründlich und Zentrifuge den Proben und Testlösungen vor dem Pipettieren in die Chip-Buchten. Andernfalls kann es zu einer Verringerung der Datenqualität führen. HINWEIS: Die Endkonzentration jedes Primers beträgt 5 um in den Einlaß und 500 nm in der endgültigen Reaktions. </li></ol></li><li> Grundieren und Laden der Dynamic Array IFC (Integrated Fluidic Circuit)-Chip. Die IFC-Chip verfügt über Einlässe für Proben und Assays, sowie bestimmte Einlässe (Akkumulatoren) für Steuerleitung Flüssigkeit (Mineralöl) verwendet, um die Mikrofluid-Kammern unter Druck (FiguWieder 4A). <ol><li> Injizieren Steuerleitung Flüssigkeit in jedem Akkumulator auf dem Chip. </li><li> Entfernen Sie den blauen Schutzfolie von der Unterseite des Chips. </li><li> Platzieren Sie den Chip in der entsprechenden IFC Controller (Controller MX für den 48.48 Dynamic Array IFC IFC Controller oder der HX für den 96.96 Dynamic Array IFC), dann führen Sie den Prime (113x) Skript für den 48.48 Dynamic Array IFC oder dem Prime (136x) Skript für die 96.96 Dynamic Array IFC, um prime dem Chip. </li><li> Wenn das Skript fertig ist, entfernen Sie die grundierte Chip von der IFC Controller. </li><li> Pipette 5 ul jeder Assay-Mischung und 5 ul jeder Probe Mix in ihren Einlässen. </li><li> Bringen Sie den Chip an den IFC-Controller. </li><li> Mit Hilfe der IFC-Controller-Software, führen Sie den Last Mix (113x) Skript für den 48.48 Dynamic Array IFC) oder laden Mix (136x) Skript für die 96.96 Dynamic Array IFC, die Proben und Assays in den Chip laden. Wenn die Last Mix Skript fertig ist, entfernen Sie die Lasted-Chip von der IFC Controller. </li><li> Laden Sie den Chip auf dem Thermocycler, erstellen Sie eine neue Chip-Lauf (nach Herstellerrichtlinien), einschließlich Schmelzkurvenanalyse. Verwendung des Thermocycler-Software, dass die Reaktionskammern richtig erkannt, und die die Reaktion vollständig ablaufen. </li></ol></li></ol> 8. Datenanalyse <ol><li> Qualitätssicherung: Um die Datenqualität zu sichern, prüfen die Qualität der Primer durch die Auseinandersetzung mit Verdünnungskurven (wie oben beschrieben). Überwachung der Spezifität der Amplifikation durch Betrachten der Schmelzkurven von Amplikons, sollten die Spitzen der optimal eng ausgerichtet werden 29. </li><li> Visualisierung: Zur Visualisierung von großen Mengen von Daten, die von Hochdurchsatz-qPCR erhalten, erzeugt bedienende Software Heatmaps, in denen die Expression ist farblich gekennzeichnet durch Intensität. Darüber hinaus zeigen die Transkriptionsdynamik einzelner Gene als gesäumt Streudiagramme. </li><li> Veröffentlichung: In Verlagsdie Genexpressionsergebnisse, ist es ratsam, die Richtlinien für die Veröffentlichung MIQE der quantitativen Echtzeit-PCR-Experimente folgen, detailliert die Mindestangaben, die für eine qPCR-Experiment berichtet, muss um seine Relevanz, Genauigkeit, korrekte Interpretation und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. </li></ol>

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We have nothing to disclose.

Erfolgreiche Charakterisierung der Genexpression von Hirngewebe folgenden Verhaltensparadigmen ist abhängig von: 1) Sorgfältige Behandlung von Mäusen während der Verhaltens Paradigma; 2) Schnelle und präzise Präparation von Gewebe von Interesse; 3) RNA-Safe-Maßnahmen, um die Integrität der RNA zu gewährleisten; und 4) Sorgfältige Planung von Primern und experimentelle Layout sowie Präzision und Liebe zum Detail in der Vorbereitung für die qPCR-Analyse. Das Ziel der beschriebenen ...

Dynamische Organisation des Gehirns ermöglicht kognitive und Verhaltensflexibilität. Erfahrungen werden durch Modifikationen der Struktur und Festigkeit der Verbindungen zwischen Neuronen im Gehirn 3 kodiert. Diese &quot;Erfahrung abhängige Plastizität&quot; ist das Ergebnis der Induktion von spezifischen Mustern der Genexpression, die die notwendigen Proteine ​​enthält zur Modifikation der synaptischen Struktur und Festigkeit 4. Die Identifikation von Gen-regulatorischen Netzwerke der Vermittlung der Bildung von Langzeiterinnerungen ist ein zentraler Grundsatz der molekularen Neurowissenschaften, mit der Erwartung, dass die Identifizierung der dominierenden Elemente der Transkriptionsprogramme Einblick in die Grundprinzipien der Regulierung der Gedächtnisbildung sowie Ziele für bieten Behandlung von neurodegenerativen und neuropsychiatrischen Störungen. Transkriptionsprogramme entfalten in zeitlich definierten Wellen, die jeweils Gene kodieren unterschiedlichen Charakters, die für different Stufen der Umsetzung der Ergebnisse des Signalisierungsereignis 1,2. Es ist daher wichtig, Transkriptions Dynamik auf einer detaillierten Zeitskala anzugehen, um so das volle Komplement von Genen induziert identifizieren, und einen Einblick in die Potentialfunktion entsprechend der Dynamik der Induktion. Drogenabhängigkeit ist eine robuste Form der Erfahrung abhängige Plastizität durch die lang anhaltende Wirkung von Drogen auf neuronale Schaltkreise im Gehirn verursacht 5,6. Initial, akute Exposition gegenüber Drogen, kann zur Entwicklung von Sucht und den Übergang zur chronischen Anwendung führen. Kontextinformationen ist ein wesentliches Element in der Entwicklung von Sucht. Drug-assoziierte Umweltreize sind von großer Bedeutung in den Köpfen der Drogenabhängigen zugeordnet. Kontextinformationen erinnert einen Drogenmissbrauch in der Vergangenheit Drogenerfahrung kann Rückfall in Drogenverlangen auslösen, auch nach längerer Abstinenz von Arzneimittelexposition 7,8.Daher die große Herausforderung in der klinischen Sucht - die Neigung zu Rückfällen von Süchtigen auch lange nach Entzugserscheinungen haben 9 nachgelassen. Verhaltenssensibilisierung Kokain ist ein einfaches Modell von Kokain Erfahrung bei der Untersuchung von Mechanismen der Drogenabhängigkeit. In dieser weit untersuchten Modell für die langfristige Sensibilisierung durch chronische Exposition gegenüber Drogen induziert werden Nagetiere erste Kochsalzinjektionen (intraperitoneale; IP) gewöhnt in einer neuen Umgebung (einem offenen Feld Kammer, in der ihre Bewegungsaktivität wird überwacht) ; dann, tägliche Injektionen von Kokain erhalten sie in den offenen Bereich Kammern während ihrer Tätigkeit überwacht 10 (Abbildung 1). Diese Verhaltens Paradigma führt typischerweise zu einem robusten Sensibilisierung der Bewegungsverhalten (8-12 fach über Grundaktivität) 11, die für einen Zeitraum von Monaten nach Beendigung der Kokain-Injektionen erhalten bleibt, was die Bildung einer PERVasive Speicher Spur von Drogenerfahrung. Die neuronalen Schaltkreise der Belohnung, natürlich bei der Verstärkung Verhalten wesentlich für den Erfolg einer Spezies (zB Fütterung, Geschlecht) beteiligt sind, wird von Drogenmissbrauch Drogen-assoziierten Verhaltensweisen verstärken 12,13 ausgebeutet. Die molekularen und zellulären Mechanismen, durch die Erfahrung von Drogen verbessert scheinen ähnlich zu den Mechanismen der Bildung von deklarativen oder semantische Speicher in anderen Gehirnstrukturen 14 zugrunde, sein. Daher ist die Robustheit des Verhaltenssensibilisierung Modell macht es zu einem attraktiven Modellsystem, um Mechanismen der erfahrungsabhängigen Plastizität zu studieren. Die Nucleus accumbens (NAC) ist eine zentrale Integrator des Gehirns Lohn-Schaltung, und wurde ausgiebig mit der Entwicklung von Sucht 5,6 verbunden. Die Bildung von Sucht hängt Transkription neuer Proteine ​​in dem Nucleus accumbens und robustProduktion von klar strukturierten Transkription Programme ist in der folgenden NAc Kokain Erfahrung 15-19 beobachtet. Die akute Reaktion auf Kokain Transkriptions Gefahr besteht, dass auf mehreren Ebenen, um der starken Induktionsreiz anzupassen und die Produktion neuer Proteine ​​lenken Funktion, die sind für die strukturelle und elektrophysiologische Veränderungen durch die Einwirkung der Droge 6,19-22 induzierte verantwortlich. Um die Untersuchung der molekularen Mechanismen der erfahrungsabhängige Plastizität im Gehirn zu fördern, ist ein Protokoll für die umfassende Analyse der Transkription Dynamik der Hirngewebeproben folgenden Verhaltensmanipulation beschrieben. Das Protokoll wird im Rahmen des Verhaltens Erfahrung studierte in den Citri Labor veranschaulicht - Verhaltens Sensibilisierung auf Kokain, Verwendung mikrofluidischen dynamische Arrays für die Transkriptionsanalyse. Das beschriebene Protokoll ist selbstverständlich nicht auf das Studium t begrenzter Nucleus accumbens im Rahmen von Verhaltenssensibilisierung, könnte aber zu einer Vielzahl von Verhaltensparadigmen und Hirnregionen aufgebracht werden. Tatsächlich könnte dieses Protokoll, um Körpergewebe außerhalb des Gehirns angewendet werden, und eine Vielzahl von Erfahrungen oder Manipulationen des Organismus untersucht. Das Protokoll wird grob in vier Stufen unterteilt. Im ersten Schritt wird das Tier an den Verhaltensparadigma unterzogen; in der zweiten Stufe das Gewebe microdissected; im dritten Schritt - mRNA gereinigt, revers transkribiert und sondiert, und in einem letzten Schritt werden die Daten analysiert. Im Rahmen der Untersuchung Transkriptionsdynamik, der genaue Zeitpunkt und die Definition der Erfahrung sind die wohl wichtigsten Versuchsparameter zu steuern. Aus diesem Grund ist, dass der Verhaltens Sensibilisierung auf Kokain, ein System, das hohe Niveau der Experimentator Steuerung ermöglicht über die Parameter der Erfah unsere Verhaltensmodell der Wahlce. Zusätzliche Verhaltensparadigmen, die präzises Timing aktivieren und sprechen verschiedene Modelle der erfahrungsabhängigen Plastizität oder Gedächtnisbildung zur Verfügung stehen. Diese Modelle sind mit Angst Anlage 23, akute Umweltanreicherung 24,25, Roman Objekt Exploration 26 und visuelles Erlebnis folgenden dunklen Aufzucht 27. Noch, Verhaltenssensibilisierung Kokain ist ein konsequent robuste Verhaltensmanipulation, die Schaffung eines hochdurchdringende Gedächtnisspur, die für Monate nach Kokain Erfahrung dauert 28. Das Gehirn wird geschnitten, gefolgt von einer manuellen Mikrodissektion des Nucleus accumbens. Es ist unsere Erfahrung, dass die manuelle Mikrodissektion aus schnell zubereitet Hirnschnitten bietet die zuverlässige und schnelle Methode der Extraktion der relevanten Verhaltens Paradigma Gewebe und mit der Erfahrung, die Grenzen des Gewebes deutlich werden und ohne weiteres zu erkennen. Alternativ könnte feine Scheiben prepar seinED, gefolgt von Laser-Mikrodissektion. Obwohl dieses Verfahren ermöglicht hoch definierten Abgrenzung des Bereichs von Interesse, es ist langsam (also zu riskieren, die labilen mRNA), mühsam und erfordert teure Spezialausrüstung (ein Mikroskop mit einem Laser-Capture-Einrichtung vorhanden ist). Die hier definierten Protokoll könnte auch auf Einzelzelltranskriptionsanalyse durch manuelle Aspiration von Zytoplasma der Zellen visuell identifiziert mit Patch-Pipetten 29 angepasst werden. Es ist wichtig zu beachten, dass das beschriebene Protokoll sieht eine Bevölkerung Durchschnitt, ist es sehr wahrscheinlich, dass in den meisten Fällen nur eine Subpopulation von Zellen innerhalb des Gewebes tatsächlich in Reaktion auf die Erfahrung beteiligt. Es ist von Interesse, um die Transkription in selektiver Weise aus bestimmten Zellpopulationen als Reaktion auf die Erfahrungen Profil, aber Diskussion dieser Ansätze ist, über den aktuellen Bereich. Für die mRNA-Reinigung, Reverse-Transkription und qPCR Abfrage, das Gewebewird, indem es durch feine Nadeln, gefolgt von der Nutzung von kommerziell erhältlichen Kits gestört (für weitere Informationen siehe Tabelle 8). Die Wahl wird von Erfahrungen mit diesen Methoden, die zuverlässige Extraktion von hochwertigen RNA und robuste Ergebnisse von Downstream-Anwendungen zu gewährleisten informiert. Während das Protokoll wird für die Hochdurchsatz-qPCR beschriebenen Verwendung dynamische Arrays können Proben für die Genexpression mittels Endpunkt-PCR, geringe Durch qPCR, Genexpression-Microarrays oder tiefe Sequenzierung untersucht werden. Die Präferenz für die Hochdurchsatz-qPCR unter Verwendung dynamischer Anordnungen ist aufgrund der Tatsache, dass die mRNA erhalten aus Hirnkernen folgenden Verhaltensparadigmen ist oft der begrenzende Mengen. Dynamische Arrays eine Plattform, die eine effiziente umfassende Analyse der Transkripte aus einer großen Anzahl von Proben parallel in einem einzigen Experiment ermöglicht. Nach der anfänglichen Erwerb des mikrofluidischen Systems (allgemein institutioneller purchase), sind Experimente relativ preiswert zu laufen. Nach dieser Analyse könnten weitere Abfrage der Proben durchgeführt unter Verwendung teurer Plattformen, um für neue Transkripte (von Microarrays oder RNAseq) mit den dynamischen Arrays eine umfassende Referenz für die Qualitätssicherung zu suchen. Schließlich ist für die Datenanalyse, Standardansätze genutzt. Konkrete Hinweise über Probleme, die auftreten können, werden in dem Text des Protokolls erörtert. Dieses Protokoll ist für die Ermittler interessiert in einer gründlichen Untersuchung ihres Systems von Interesse, das Studium mehrere Bedingungen und Wiederholungen am besten geeignet. Das Protokoll ist auch am besten geeignet für die Ermittler, die bereits in (durch Microarray-Experimente oder RNAseq) auf einer Teilmenge von 50-500 Gene von Interesse, die sie interessiert sind Abfragen wiederholt geschliffen haben.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="453">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Virusol</td>
			<td>Oriek Medical</td>
			<td>J29D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane, USP 100%</td>
			<td>MINRAD INC</td>
			<td>NDC 60307-110-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNeasy plus Universal Mini Kit</td>
			<td>QIAGENE</td>
			<td>73404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAshredder</td>
			<td>QIAGENE</td>
			<td>79654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Capacity cDNA Reverse Transcription kit</td>
			<td>Invitrogene</td>
			<td>AB-4368814</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TE Buffer</td>
			<td>Invitrogene</td>
			<td>1355656</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Behaviour Chamber (MDF; 50X45cm)</td>
			<td>Self assembled</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inner Perspex box (30X30cm)</td>
			<td>Self assembled</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera and video recorder</td>
			<td>Campden Inst</td>
			<td>CMD-80051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Media Recorder software</td>
			<td>Noldus</td>
			<td>NDS-NMR3-00M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>FST-14062-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sagital Brain slicer with a 0.5mm section</td>
			<td>Brain Tree Scientific</td>
			<td>BS-AL-505S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioanalyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>The Agilent 2100 Bioanalyzer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal cycler</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1852048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microspun spatula</td>
			<td>Bochem Instrument GmbH</td>
			<td>3213</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biomark HD Reader</td>
			<td>Fluidigm</td>
			<td>BMHD-BMKHD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynamic array Chip for 96.96gene expression</td>
			<td>Fluidigm</td>
			<td>BMK-M-96.96</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

comprehensive analysis of transcription dynamics from brain samples following behavioral experience

Die Codierung von Erfahrungen im Gehirn und der Konsolidierung von Langzeiterinnerungen hängen von Gen-Transkription. Identifikation der Funktion bestimmter Gene bei der Codierung Erfahrung ist eines der Hauptziele der molekularen Neurowissenschaften. Darüber hinaus ist die funktionale Vereinigung von definierten Genen, die mit spezifischen Verhaltensweisen hat Folgen für das Verständnis der Grundlage der neuropsychiatrischen Störungen. Induktion der Transkription robust Programmen im Gehirn von Mäusen nach verschiedenen Verhaltens Manipulationen beobachtet. Während einige genetische Elemente sind immer wieder nach verschiedenen Verhaltens Manipulationen und in verschiedenen Hirnkerne verwendet werden, sind Transkriptionsprogramme Gesamt einzigartig für die induzierende Stimuli und der Struktur, in der sie untersucht 1,2. In dieser Veröffentlichung wird ein Protokoll für die robuste und umfassende Transkriptionsprofilierung aus Hirnkerne von Mäusen in Reaktion auf die Verhaltensmanipulation beschrieben. DieProtokoll im Rahmen der Analyse der Genexpression Dynamik im Nucleus accumbens nach akuter Kokain Erfahrung gezeigt. Im Anschluss an eine In-vivo-Erfahrung definiert, die Ziel neuronalen Gewebe seziert; gefolgt von RNA-Reinigung, reverse Transkription und Nutzung von mikrofluidischen Arrays für umfassende qPCR Analyse von mehreren Zielgenen. Dieses Protokoll wird zur umfassenden Analyse (Adressierung 50-500 Gene) zu begrenzen Mengen des Ausgangsmaterials, wie kleine Gehirnproben oder sogar einzelne Zellen ausgerichtet. Das Protokoll ist für die parallele Analyse von mehreren Proben (zB Einzelzellen, dynamische Analyse folgenden pharmazeutischen, virale oder Verhaltensstörungen) am vorteilhaftesten. Doch das Protokoll könnte auch für die Charakterisierung und Qualitätssicherung der Proben vor der gesamten Genoms Studien dienen durch Microarrays oder RNAseq, sowie die Validierung von Daten aus Gesamtgenom-Studien.

Die Qualität der durch die Anwendung dieses Protokolls erhaltenen Ergebnisse entscheidend, hängt von einer Anzahl von Parametern. Ordnungsgemäße Versuchsplanung in minimaler Störung der Versuchsmäuse, führen, so dass die Erfahrung getestet (in diesem Beispiel, daß der Kontakt mit Kokain) wird die dominierende Erfahrung in der jüngsten Vergangenheit ist, und daher wird in einem robusten und spezifische Transkriptions führen Programm. Abbildung 1 beschreibt den Versuchsplan für die Verhaltens S...

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Comprehensive Analysis of Transcription Dynamics from Brain Samples Following Behavioral Experience

This manuscript describes a protocol that applies comprehensive profiling for analysis of transcriptional programs induced in specific brain nuclei of rodents following behavioral paradigms. Herein, this approach is illustrated in the context of profiling genes induced in the nucleus accumbens (NAc) of mice following acute cocaine exposure, utilizing microfluidic qPCR arrays.

Umfassende Analyse der Transkription von Gehirnproben Dynamics folgenden Verhaltens Experience

The encoding of experiences in the brain and the consolidation of long-term memories depend on gene transcription. Identifying the function of specific ...

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Motivation and Emotion

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11.5K Aufrufe.  The Hebrew University of Jerusalem. This manuscript describes a protocol that applies comprehensive profiling for analysis of transcriptional programs induced in specific brain nuclei of rodents following behavioral paradigms. Herein, this approach is illustrated in the context of profiling genes induced in the nucleus accumbens (NAc) of mice following acute cocaine exposure, utilizing microfluidic qPCR arrays. 

Serie: Comprehensive Analysis of Transcription Dynamics from Brain Samples Following Behavioral Experience

Stereotactic Injection of MicroRNA-expressing Lentiviruses to the Mouse Hippocampus CA1 Region and Assessment of the Behavioral Outcome

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory single-stranded RNA molecules around 22 nucleotides long that may each target numerous mRNA transcripts and dim an entire gene expression pathway by inducing destruction and/or inhibiting translation of these targets. Several miRNAs play key roles in maintaining neuronal structure and function and in higher-level brain functions, and methods are sought for manipulating their levels for exploring these functions. Here, we present a direct in vivo method for examining the cognitive consequences of enforced miRNAs excess in mice by stereotactic injection of miRNA-encoding virus particles. Specifically, the current protocol involves injection into the hippocampal CA1 region, which contributes to mammalian memory consolidation, learning, and stress responses, and offers a convenient injection site. The coordinates are measured according to the mouse bregma and virus perfusion is digitally controlled and kept very slow. After injection, the surgery wound is sealed and the animals recover. Lentiviruses encoding silencers of the corresponding mRNA targets serve to implicate the specific miRNA/target interaction responsible for the observed effect, with na&iuml;ve mice, mice injected with saline and mice injected with "empty" lentivirus vectors as controls. One month post-injection, the animals are examined in the Morris Water Maze (MWM) for assessing their navigation learning and memory abilities. The MWM is a round tank filled with colored water with a small platform submerged 1 cm below the water surface. Steady visual cues around the tank allow for spatial navigation (sound and the earth's magnetic field may also assist the animals in navigating). Video camera monitoring enables measuring the route of swim and the time to find and amount the platform. The mouse is first taught that mounting the hidden platform offers an escape from the enforced swimming; it is then tested for using this escape and finally, the platform is removed and probe tests examine if the mouse remembers its previous location. Repeated tests over several consecutive days highlight improved performance of tested mice at shorter latencies to find and mount the platform, and as more direct routes to reach the platform or its location. Failure to show such improvement represents impaired learning and memory and/or anxiety, which may then be tested specifically (e.g. in the elevated plus maze). This approach enables validation of specific miRNAs and target transcripts in the studied cognitive and/or stress-related processes.

MicroRNAs have significant roles in brain structure and function. Here we describe a method to enforce hippocampal miRNA over-expression using stereotactic injection of an engineered miRNA-expressing lentivirus. This approach can serve as a relatively rapid way to assess the in vivo effects of over-expressed miRNAs in specific brain regions.

Stereotaktische Injektion von microRNA-exprimierenden Lentiviren der Maus Hippocampus CA1 Region und Beurteilung der Behavioral Outcome

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory single-stranded RNA molecules around 22 nucleotides long that may each target numerous mRNA transcripts and dim an ...

Forschung

Verhalten

Compensatory Limb Use and Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Following Sensorimotor Cortex Injury in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Mouse models have become increasingly popular in the field of behavioral neuroscience, and specifically in studies of experimental stroke. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. The present protocol describes a skilled motor task for use in mouse models of stroke. The Pasta Matrix Reaching Task functions as a versatile and sensitive behavioral assay that permits experimenters to collect accurate outcome data and manipulate limb use to mimic human clinical phenomena including compensatory strategies (i.e., learned non-use) and focused rehabilitative training. When combined with neuroanatomical tools, this task also permits researchers to explore the mechanisms that support behavioral recovery of function (or lack thereof) following stroke. The task is both simple and affordable to set up and conduct, offering a variety of training and testing options for numerous research questions concerning functional outcome following injury. Though the task has been applied to mouse models of stroke, it may also be beneficial in studies of functional outcome in other upper extremity injury models.

Mouse models have become increasingly popular in studies of behavioral neuroscience. As models advance, it is important to develop sensitive behavioral measures specific to the mouse. This protocol describes the Pasta Matrix Reaching Task, which is a skilled motor task for use in mouse models of stroke.

Ausgleichs Gliedmaßen Bedingungen und Verhaltens Bewertung der Motorik Learning Nach sensomotorischen Kortex Verletzung in einem Maus-Modell der ischämischen Schlaganfall

Mouse models have become increasingly popular in the field of behavioral neuroscience, and specifically in studies of experimental stroke. As models ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

Transkranielle Magnetstimulation zur Untersuchung Kausal Brain-Verhaltens-Beziehungen und deren Zeitverlauf

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the necessary equipment is now available by several commercial companies. This protocol provides a detailed description of a two-way shuttle-box avoidance learning paradigm in rodents (here Mongolian gerbils; Meriones unguiculatus) in combination with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical electrophysiological in vivo recordings. The detailed protocol is applicable to study multiple aspects of learning behavior and perception in different rodent species.
Site-specific ICMS of auditory cortical circuits as conditioned stimuli here is used as a tool to test the perceptual relevance of specific afferent, efferent and intracortical connections. Distinct activation patterns can be evoked by using different stimulation electrode arrays for local, layer-dependent ICMS or distant ICMS sites. Utilizing behavioral signal detection analysis it can be determined which stimulation strategy is most effective for eliciting a behaviorally detectable and salient signal. Further, parallel multichannel-recordings using different electrode designs (surface electrodes, depth electrodes, etc.) allow for investigating neuronal observables over the time course of such learning processes. It will be discussed how changes of the behavioral design can increase the cognitive complexity (e.g. detection, discrimination, reversal learning).

Shuttle-box avoidance learning is well-established in behavioral neuroscience. This protocol describes how shuttle-box learning in rodents can be combined with site-specific electrical intracortical microstimulation (ICMS) and simultaneous chronical in vivo recordings as a tool to study multiple aspects of learning and perception.

Kombinierte Shuttle-Box-Training mit Elektrophysiologische Cortex Ableitung und Stimulation als ein Instrument zur Wahrnehmung und Lernen Studie

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as appropriate models, partly because the response to behaviorally relevant stimuli and the circuitry parsing stimulus-action outcomes is astonishingly similar between humans and rodents. In studying molecular substrates of complex behaviors, the microinjection of reagents that modify, augment, or silence specific systems is an invaluable technique. However, it is crucial that the microinjection site is precisely targeted in order to aid interpretation of the results. We present a method for the manufacture of surgical implements and microinjection needles that enables accurate microinjection and unlimited customizability with minimal cost. Importantly, this technique can be successfully completed in awake rodents if conducted in conjunction with other JoVE articles that covered requisite surgical procedures. Additionally, there are many behavioral paradigms that are well suited for measuring motivation. The progressive ratio is a commonly used method that quantifies the efficacy of a reinforcer to maintain responding despite an (often exponentially) increasing work requirement. This assay is sensitive to reinforcer magnitude and pharmacological manipulations, which allows reinforcing efficacy and/ or motivation to be determined. We also present a straightforward approach to program operant software to accommodate a progressive ratio reinforcement schedule.

Rodents are an appropriate model to investigate the molecular substrates of behavior and complex psychiatric disorders. Brain microinjection in awake rodents can be used to elucidate disease substrates. An efficient and customizable brain microinjection method as well as the execution of an operant paradigm that quantifies motivation is presented.

Nagetier Gehirn-Mikroinjektion, um molekulare Substrate motiviertes Verhalten Studieren

Brain microinjection can aid elucidation of the molecular substrates of complex behaviors, such as motivation. For this purpose rodents can serve as ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been maintaining the behavior. There is close correspondence between fear and human anxiety, and therefore studies of extinction learning might provide insight into the biological nature of anxiety-related disorders such as post-traumatic stress disorder, and they might help to develop strategies to treat them. Preclinical research aims to aid extinction learning and to induce targeted plasticity in extinction circuits to consolidate the newly formed memory. Vagus nerve stimulation (VNS) is a powerful approach that provides tight temporal and circuit-specific release of neurotransmitters, resulting in modulation of neuronal networks engaged in an ongoing task. VNS enhances memory consolidation in both rats and humans, and pairing VNS with exposure to conditioned cues enhances the consolidation of extinction learning in rats. Here, we provide a detailed protocol for the preparation of custom-made parts and the surgical procedures required for VNS in rats. Using this protocol we show how VNS can facilitate the extinction of conditioned fear responses in an auditory fear conditioning task. In addition, we provide evidence that VNS modulates synaptic plasticity in the pathway between the infralimbic (IL) medial prefrontal cortex and the basolateral complex of the amygdala (BLA), which is involved in the expression and modulation of extinction memory.

Vagus nerve stimulation (VNS) has emerged as a tool to induce targeted synaptic plasticity in the forebrain to modify a range of behaviors. This protocol describes how to implement VNS to facilitate the consolidation of fear extinction memory.

Vagusnervstimulation als Instrument zur Plastizität in Pathways Relevant für Extinction Learning herbei

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

Assessing Working Memory in Children: The Comprehensive Assessment Battery for Children &#8211; Working Memory (CABC-WM)

The Comprehensive Assessment Battery for Children - Working Memory (CABC-WM) is a computer-based battery designed to assess different components of working memory in young school-age children. Working memory deficits have been identified in children with language-based learning disabilities, including dyslexia1,2 and language impairment3,4, but it is not clear whether these children exhibit deficits in subcomponents of working memory, such as visuospatial or phonological working memory. The CABC-WM is administered on a desktop computer with a touchscreen interface and was specifically developed to be engaging and motivating for children. Although the long-term goal of the CABC-WM is to provide individualized working memory profiles in children, the present study focuses on the initial success and utility of the CABC-WM for measuring central executive, visuospatial, phonological loop, and binding constructs in children with typical development. Immediate next steps are to administer the CABC-WM to children with specific language impairment, dyslexia, and comorbid specific language impairment and dyslexia.

Assessing Working Memory in Children: The Comprehensive Assessment Battery for Children &amp;#8211; Working Memory (CABC-WM)

Working memory predicts a significant amount of variance for a variety of cognitive tasks, including speaking, reading, and writing. However, few tools are available to assess working memory in children. We present an innovative, computer-based battery that comprehensively assesses different components of working memory in school-age children.

Beurteilen von Arbeitsspeichern bei Kindern: Die umfassende Assessment-Batterie für Kinder - Arbeitsspeicher (CABC-WM)

The Comprehensive Assessment Battery for Children - Working Memory (CABC-WM) is a computer-based battery designed to assess different components of ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, few studies have investigated the long-term effects of injury in rodent models of TBI. Shown here are behavioral measures that are well-established in TBI research for times early after injury, such as two weeks, until two months. Some of these methods have previously been used at later times after injury, up to one year, but by very few laboratories. The methods demonstrated here are a short neurological assessment to test reflexes, a Beam-Balance to test balance, a Beam-Walk to test balance and motor coordination, and a working memory version of the Morris water maze that can be sensitive to deficits in reference memory. Male rats were handled and pre-trained to neurological, balance, and motor coordination tests prior to receiving parasagittal fluid percussion injury (FPI) or sham injury. Rats can be tested on the short neurological assessment (neuroscore), the beam-balance, and the Beam-Walk multiple times, while testing on the water maze can only be done once. This difference is because rats can remember the task, thus confounding the results if repeated testing is attempted in the same animal. When testing from one to three days after injury, significant differences are detected in all three non-cognitive tasks. However, differences in the Beam-Walk task were not detectable at later time points (after 3 months). Deficits were detected at 3 months in the Beam-Balance and at 6 months in the neuroscore. Deficits in working memory were detected out to 12 months after injury, and a deficit in a reference memory first appeared at 12 months. Thus, standard behavioral tests can be useful measures of persistent behavioral deficits after FPI.

The goal of the behavioral tests presented here is to detect functional deficits in rats after traumatic brain injury. Four specific tests are presented that detect deficits in behaviors to reflect the damage to specific brain areas at times extending to one year after injury.

Erkennung von Verhaltensstörungen Defizite bei Ratten nach Schädel-Hirn-Verletzung

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper understanding of the neurobiological causes underlying the decision-making problems. A cost-benefit based T-maze task is used for measuring decision making in which rodents choose between a high reward arm (HRA) and a low reward arm (LRA). There are two paradigms of the T-maze decision-making task, one in which the cost is a time delay and the other in which it is physical effort. Both paradigms require a tedious and labor-intensive management of experimental animals, multiple doors, pellet reward, and arm choice recordings. In the current work, we invented an apparatus based on traditional T-maze with full automation for pellet delivery, door management and choice recordings. This automated setup can be used for the evaluation of both delay- and effort-based decision making in rodents. With the protocol described here, our lab investigated the decision-making phenotypes of multiple genetically modified mice. In the representative data, we showed that the mice with ablated medial habenular showed aversions of both delay and effort and tended to choose the immediate and effortless reward. This protocol helps to decrease the variability caused by experimenter intervention and to enhance experiment efficiency. In addition, chronic silicon probe or microelectrode recording, fiber-optic imaging and/or manipulation of neural activity can be easily applied during the decision-making task using the setup described here.

This article introduces an automated T-maze apparatus that we invented, and a protocol based on this apparatus for analyzing delay-based decision making and effort-based decision making in free moving rodents.

Eine automatisierte T-maze basierte Apparat und Protokoll für die Analyse von Verzögerung und Aufwand-basierte Entscheidungsfindung bei frei beweglichen Nagetieren

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...