Name: a lateralized odor learning model in neonatal rats for dissecting neural circuitry underpinning memory formation
Uploaded: 2014-08-18T16:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
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This work was supported by a CIHR operating grant (MOP-102624) to Q. Y. We thank Dr Carolyn Harley for helpful discussions throughout the study, Dr. Qinlong Hou, Amin Shakhawat, and Andrea Darby-King for technical support.

Sprague Dawley Ratten (Charles River) Welpen beider Geschlechter verwendet. Würfe sind bis 12 auf PD1 gekeult (Geburt als PD0). Die Dämme werden auf 12 Stunden Licht / Dunkel-Zyklus mit ad libitum Zugang zu Futter und Wasser gehalten. Experimentellen Verfahren wurden von Institutional Animal Care Committee Memorial University zugelassen. 1. Nasenstecker Bau HINWEIS:. Dieses Verfahren wurde angepasst und von Cummings et al geändert (1997) 35. <ol><li> Aquire Polyethylen-Schläuche und 20 3-0 Seidenfaden Faden. </li><li> Schneiden Sie ein kleines Stück von Polyethylen-Schlauch 20 auf ca. 0,8 mm. </li><li> Fadenseidennaht durch die vorbereitete Rohr so ​​dass es Gewinde auf jeder Seite des Schlauchabschnitt. </li><li> An einem Ende des Fadens außerhalb der Stecker, einen Knoten in den Faden. </li><li> Ziehen Sie den Rohrquerschnitt nach unten über den Knoten in den Faden. Der Knoten sollte in der Rohrleitung einzureichen.</li><li> Trimm beide Enden des Fadens, so dass ~ 2 mm des Fadens von einem Ende der Rohrleitung vorstehen (siehe Abbildung 1a). </li></ol> 2. Naris Occlusion vor dem Training <ol><li> Entfernen Welpen aus Damm und in einen sicheren Gericht mit regulären Betten abgedeckt. </li><li> Verwenden Sie ein Wattestäbchen Anwendung, um eine lokale Betäubung Gelee, 2% Xylocain tupfen, auf die Nasenloch zu verschließenden. </li><li> Lassen Sie den Welpen in der Schüssel für ~ 3 min ruhen. </li><li> Halten Sie den Welpen sanft, aber sicher in der nicht-dominanten Hand. </li><li> Mit der dominanten Hand, nehmen Sie ein Nasenstecker und tupfen Sie den gleichen Lokalanästhetikum Gelee um die Spitze, aus dem der Faden nicht herausragen. Dies wird sowohl als Betäubungsmittel für alle geringfügigen Schmerzen mit Stecker verbunden Einsetzen fungieren und als Schmiermittel in der Nasenloch handeln. HINWEIS: Die Wirkung von Xylocain beginnt innerhalb von ein paar Minuten und dauert 20-30 min. Welpen zeigen im Allgemeinen eine gute Verträglichkeit für Plug Fügung Xylocain Gelee-Applikation (mMINDEST kämpfen und Vokalisation). </li><li> Die Nase Steckereinsatz vorsichtig durch Festhalten der Welpen und langsam dreh den Stecker mit sehr sanft drückt, bis der Stecker vollständig eingeführt ist und nur die 2 mm Gewinde aus dem Nasenloch hervorstehende (siehe Abbildung 1B). Es sollte keine Blutung als Nasenloch während dieses Prozesses sein. Welpen mit Blutungen während der Nase Stecke sind ausgeschlossen und Dämme zurück </li><li> Lassen Sie das Tier in diesem Gericht für 5 min, um an den Stecker zu gewöhnen Ruhe. </li><li> Entfernen Sie den Welpen aus der Gewöhnung Gericht und beginnen die Konditionierung 24. </li></ol><img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51808/51808fig1highres.jpg" width="500" /> Abbildung 1. Aufbau eines Nasenstecker. A) Schematische Darstellung der Schritte zur Herstellung einer Nasenstecker. Ein Faden wird durch Polyethylenschlauch gezogen; ein Knoten gemacht und pulLED in der Mitte der Rohrleitung zu blockieren; beiden Enden sind mit einem 2 mm-Rest in einem Ende aus dem Schlauch. B geschnitten) Front und Seitenansicht einer Ratte mit einem Nasenstecker in einem Nasenloch. 3. Duft Bettwäsche Vorbereitung <ol><li> Tragen neuen Handschuhen und in einem Abzug, um Geruchsbelästigungen zu vermeiden, legen 500 ml Rauhfaser Bettwäsche in einen Plastikbeutel. </li><li> Verwenden Sie eine Spritze mit der Ausarbeitung 0,3 ml Pfefferminz-Extrakt, und sprühen Sie diese über die Betten in den Plastikbeutel. </li><li> Binden Sie die Tasche geschlossen, schütteln den Beutel kräftig, und lassen Sie das Bettzeug in der Tasche für 5 min ruhen. </li><li> Legen Sie die duftenden Betten in einer klaren, flachen, Acryl Trainingsfeld (20 x 20 x 5 cm 3, 2A) in einem Abzug für 5 min vor der Verwendung aufgedeckt. Sobald die Betten vorbereitet ist, verwerfen diese Handschuhe, und nicht zulassen, dass diese Handschuhe, um in Kontakt mit den Tieren kommen. </li><li> Legen Sie die unparfümierte Einstreu in einer identischen durchsichtigen Kunststoff-Box, und ensicherzustellen, dass sie nicht in Kontakt mit der Dufttreu oder gebrauchte Handschuhe kommen. </li></ol> 4. Geruch Anlage Paradigm (siehe Bild in 2A) Welpen durchlaufen entweder eine einzelne Sitzung Anlage, auf PD 6 oder mehrere Probesitzungen (eine Sitzung pro Tag, PD 3-6). <ol><li> Platzieren Sie den Welpen auf gewöhnt duftenden Betten. Für Steuer Geruch nur (O / S -) Welpen, lassen Sie diese Welpen auf der Bettwäsche für 10 min, dann gehen Sie zu Schritt 4.5. Für experimentelle Geruch + Hub (O / S +) Welpen, die folgenden Schritte in diesem Abschnitt fort. </li><li> Hub der Welpe für 30 Sekunden mit einem kleinen Pinsel. Verwenden Sie schnelle kreisende Bewegungen in erster Linie um die Hinterbereich des Welpen. </li><li> Lassen Sie den Welpen für 30 sec Ruhe. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 4.2 und 4.3 für insgesamt 10 min (dh 10 Paarungen von Streicheln + Geruch). </li><li> Entfernen Welpen aus der Box Anlage, entfernen Sie den Stecker Nase und den Welpen zurück zur Mutter. </li></ol> &lt;p class = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Lateralisierte Geruch Vorlieben Testing (siehe Bild in 2B) Testen tritt zu verschiedenen Zeitpunkten (zB 24 oder 48 Stunden) nach der letzten Trainingseinheit. Die Prüfung wird in einem Edelstahl-Testkammer (30 x 20 x 18 cm 3), die auf der Oberseite der beiden Trainingsboxen (Trainingsfeld in 3.4 beschrieben), durch eine 2 cm neutrale Zone voneinander getrennt angeordnet ist, durchgeführt. Eine Trainingsfeld enthält Pfefferminz duftenden Betten, während der andere Kasten sauber, geruchsneutral Betten enthält. Der Boden der Testkammer ein Metallgitter ist, das dann durch eine entfernbare Folie aus Kunststoffgewebe (2B) bedeckt ist. <ol><li> Bereiten Sie eine Pfefferminze und eine unparfümierte Einstreu nach § 3, und legen Sie jedes Feld unter entgegengesetzten Seiten der Testkammer, 2 cm auseinander. Legen Sie das Kunststoffgitter auf der Metallgitterboden der Testkammer. </li><li> Entfernen Sie den Welpen von der Staumauer und legen Sie einen festen Klecks geruchlos Silikonfett auf den Nasenlochdass während der Ausbildung verschlossen. Erneut bewerben das Fett in der ersten Testverfahren, wie gebraucht. HINWEIS: Random Nasenloch Okklusion während der Ausbildung und Prüfung kann als Bias zu vermeiden. </li><li> Zeigen Welpe in der neutralen Zone des Testkammer. </li><li> Lassen Sie den Welpen, um die Kammer für 1 min zu erforschen, wie lange die Aufzeichnung der Welpe über die zwei Seiten der Kammer verbracht (dh über Pfefferminze oder neutral riechenden Bettzeug). </li><li> Lassen Sie den Welpen für 1 min in einem überdachten Kunststoff-Haltekammer ruhen. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 5.2 und 5.3 für insgesamt 10 min (dh 5 Testversuche von 5 Rest Studien getrennt) Schalten der ersten Orientierung des Welpen in der Kammer, um für die Richtung Einstellungen steuern. </li><li> Unmittelbar nach dem Test, wischen Sie das Fett aus dem Nasenloch. </li><li> Legen Sie eine Polyethylen noseplug in die entgegengesetzte Nasenloch nach § 2 und damit die Tiere nach 10 Minuten ruhen. </li><li> Testen Sie den Welpen wieder wie in<html> 5.3 -5.6, ziehen Sie den Stecker, und geben die Welpen bis zum Damm. Entfernen und reinigen Sie die Kunststoffgitter der Testkammer mit 95% Ethanol und die Flüssigkeit verdunstet ist. Legen Sie das Netzrücken vor dem Testen der nächsten Welpen. HINWEIS: Die Anwendung Silikonfett an der ersten Nasenlochverschluss verhindert, dass während des Tests die Möglichkeit von Blutungen und Stress mit Nasenstecker Insertion verbunden. </li></ol><img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51808/51808fig2highres.jpg" width="500" /> Abbildung 2. Frühe Geruch Präferenz Ausbildung und Prüfung. A) Am frühen Geruch Präferenz Training mit Geruchs + streichelte Paradigma. B) Zwei Wahl Geruch Präferenz Tests mit Pfefferminz Betten auf der einen Seite, zu steuern unparfümierte Einstreu auf der gegenüberliegenden Seite. Ein 2 cm neutralen Zone zwischen gelegt. 6. Testen der Wirksamkeit von Einzel Naris Occlusion nt &quot;&gt; Dieses Experiment wird durchgeführt, um festzustellen, ob einzelne Nasenloch Okklusion führt zu lateralisierte Aktivierung des olfaktorischen Systems. <ol><li> Führen einseitige Nasenlochverschlüsse auf PD 6 oder 7 Welpen, wie in Kapitel 2 beschrieben. </li><li> Nach ca. 5 min Gewöhnung, legen Sie den Welpen in einem überdachten Kunststoffbehälter und setzen Sie es 30 ul reines Pfefferminzöl in einem Stück Gewebe für 10 Minuten eingeweicht. </li><li> Unmittelbar nach der Pfefferminzgeruch Belichtung, spritzen die Welpen intraperitoneal (ip) mit Chloralhydrat (400 mg / kg) als Vollnarkose, oder Pentobarbital (150 mg / kg). </li><li> Einmal vollständig betäubt (zeigt keine Reaktion auf Schwanz oder Fuß Prise), transkardial versorgen die Welpen mit eiskaltem Lösungen von Kochsalzlösung (0,9%) für ~ 1 min, gefolgt von Paraformaldehyd (4% in 0,1 M Phosphatpufferlösung, PBS gelöst ). </li><li> Nach 10 min Para Perfusion, sammeln das Gehirn und legen Sie sie in Para über Nacht bei 4 ° C, dann transfer das Gehirn, um einen Sucrose-Lösung (20% in PBS) für weitere 24 Stunden. </li><li> Geschnitten koronalen Hirnschnitten bei 30 um Dicke mit einem Kryostaten. OB sammeln und PC-Scheiben und montieren auf Gelatine-beschichtete Objektträger, gefolgt von Standard-Färbung für die Immunhistochemie pCREB Antikörper 21,25,30. </li></ol> 7. Prüfung der Reversibilität der Einzel Naris Occlusion Dieses Experiment untersucht, ob das blockierende Wirkung ist reversibel bei 24 Stunden nach der Entfernung des Nasenstecker. <ol><li> Führen einseitige Nasenlochverschlüsse auf PD 6 oder 7 Welpen, wie in Kapitel 2 beschrieben. </li><li> Nach 15 Minuten (entspricht der Dauer der Nasenloch Okklusion während der Ausbildung - 5 min + 10 min Gewöhnungstraining), entfernen Sie die Nase Stecker, und geben die Welpen bis zum Damm. </li><li> 24 Stunden später, setzen den Welpen auf den Pfefferminzgeruch in einem überdachten Kunststoffbehälter für 10 min wie in 6.2 beschrieben. </li><li> Folgen Sie dieselben Schritte in SekteIonen 6.3-6.6. </li></ol>

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G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+routes+to+early+memories.">New routes to early memories.</a> Science. 238, 786-788 (1987).</li><li>Kucharski, D., Johanson, I. B., Hall, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unilateral+olfactory+conditioning+in+6-day-old+rat+pups.">Unilateral olfactory conditioning in 6-day-old rat pups.</a> Behav Neural Biol. 46, 472-490 (1986).</li><li>Cummings, D. M., Henning, H. E., Brunjes, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+bulb+recovery+after+early+sensory+deprivation.">Olfactory bulb recovery after early sensory deprivation.</a> J Neurosci. 17, 7433-7440 (1997).</li><li>Kucharski, D., Hall, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+change+in+the+access+to+olfactory+memories.">Developmental change in the access to olfactory memories.</a> Behav Neurosci. 102, 340-348 (1988).</li><li>Brunjes, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unilateral+odor+deprivation:+time+course+of+changes+in+laminar+volume.">Unilateral odor deprivation: time course of changes in laminar volume.</a> Brain Res Bull. 14, 233-237 (1985).</li><li>Kass, M. D., Pottackal, J., Turkel, D. J., McGann, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+the+neural+representation+of+odorants+after+olfactory+deprivation+in+the+adult+mouse+olfactory+bulb.">Changes in the neural representation of odorants after olfactory deprivation in the adult mouse olfactory bulb.</a> Chem Senses. 38, 77-89 (2013).</li><li>Kim, H. H., Puche, A. C., Margolis, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odorant+deprivation+reversibly+modulates+transsynaptic+changes+in+the+NR2B-mediated+CREB+pathway+in+mouse+piriform+cortex.">Odorant deprivation reversibly modulates transsynaptic changes in the NR2B-mediated CREB pathway in mouse piriform cortex.</a> J Neurosci. 26, 9548-9559 (2006).</li><li>Korol, D. L., Brunjes, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+changes+in+2-deoxyglucose+uptake+and+amino+acid+incorporation+following+unilateral+odor+deprivation:+a+laminar+analysis.">Rapid changes in 2-deoxyglucose uptake and amino acid incorporation following unilateral odor deprivation: a laminar analysis.</a> Brain Res Dev Brain Res. 52, 75-84 (1990).</li><li>Leung, C. H., Wilson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans-neuronal+regulation+of+cortical+apoptosis+in+the+adult+rat+olfactory+system.">Trans-neuronal regulation of cortical apoptosis in the adult rat olfactory system.</a> Brain Res. 984, 182-188 (2003).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Der Geruch lateralisierte Lernen und Gedächtnis-Modell in Rattenjungen innerhalb eines kritischen Zeitfensters wurde zuerst von Hall und Kollegen gegründet. In einer Reihe von Studien 33,34,36, zeigten sie, dass ein Geruch Präferenz Speicher konnte durch Geruch + Milch-Paarungen zu einem Nasenloch bei PD 6 in Rattenjungen lateralisiert werden. Präferenz Erinnerung war robust, wenn die gleiche Nasenloch war während der Ausbildung und Prüfung offen, aber nicht beobachtet, wenn die verschlossene Nasenloch ...

Der Geruchssinn ist der primäre sensorische Modalität in Nagetieren, ohne die wären sie nicht in der Lage, erfolgreich zu überleben oder in ihrer Umgebung sein. Es ist für Neugeborene Welpen, die weder sehen noch hören während der ersten postnatalen Woche, Geruchssinn zu nutzen, um ihre Mutter zu finden, um zu füttern 1 besonders kritisch. Als Ergebnis kann neonatalen Rattenjungen konditioniert werden, um Gerüche mit einfachen experimentellen Manipulationen bevorzugen. Eine Vielzahl von Reizen wurden als unbedingten Reiz (UCS) verwendet worden, um konditionierte Reaktionen auf neue Gerüche (bedingten Reiz, CS) bei Neugeborenen, einschließlich der Brut Umgebung 2,3, Milch Säugling 4-6, streicheln oder taktile Stimulation 7- induzieren 12, Schwanz Prise 13, mütterlichen Speichel 13, mild Fuß-Schock 14-18, und intrakranielle Hirnstimulation 19. Die vorliegende Studie beschäftigt eine gut etablierte frühen Geruch Präferenz-Paradigma, bei dem ein Geruch, in diesem Fall Pfefferminze, is mit taktiler Stimulation, um eine Vorliebe für Pfefferminz 24 Stunden später 10,11,20 produzieren kombiniert. Diese Gerüche Erinnerungen sind abhängig von intakten Geruchs Schaltung, in erster Linie mit dem Riechkolben (OB) 21-23 und der vorderen Kortex piriformis (APC) 24,25. Experimentelle Untersuchungen des frühen Lernens Geruch Präferenz haben vertieft und erweitert unser Verständnis der molekularen und physiologischen Grundlagen eines Säuger Speicher. Diese Säugetiermodell hat mehrere Vorteile bei der Untersuchung Speichermechanismen. Zuerst werden die neuronalen Quellen des UCS-Signal identifiziert. Verschiedene Reize wie oben erwähnt stimulieren Locus coeruleus Norepinephrin-Freisetzung 26, die wiederum aktiviert mehreren Adrenozeptoren im OB und APC, wodurch zelluläre und physiologische Effekte, die das Lernen unterstützen 22,27,28. Zweitens, Speicher-Unterstützung von Mechanismen finden in gut definierte laminare neuronalen Strukturen. DieEinfachheit des olfaktorischen Schaltung in neonatalen Ratten bietet den Forschern der ideale Rahmen, mit dem die komplizierten Prozesse der synaptischen Plastizität im Zusammenhang aufzudecken. Riechzellen (OSN) im Riechepithel Projekt auf Mitral / getuftet Zellen in der OB und diesen Mitral / getuftet Zellen wiederum Projekt ipsilateral zu piriformen Cortex (PC) über die seitliche Riechbahn (LOT), unter anderen Strukturen 29. Sowohl die OSN Synapsen im OB 30,31 und die LOT Synapsen 24,25 APC als kritisch Loci für synaptischen Veränderungen, die das Lernen unterstützen und Speicher identifiziert worden. Drittens, in einem frühen Alter an Ratten, Geruchs-Eingänge können leicht lateralisiert werden. Jeder APC Zugang zu bilateralen Geruch von Informationen über das vordere Kommissur, sobald diese weißen Substanz ist voll bei postnatalen Tag 12 (PD12) 32 gebildet. Vor PD 12 kann Geruch Eingangs isoliert, um OB und APC durch einzelne Nasenloch Okklusion 24,25,31,33,34 &lt;ipisilateral werden/ Sup&gt;. Einzelnasenlochverschluss ermöglicht die Geruchsbildung aus dem Speicher offene Nasenloch, und verhindert, dass der gleiche Speicher von der verschlossenen Nasenloch vor dem PD 12 33. Geruch Speicher ist mit der ipsilateralen Hemisphäre einschließlich sowohl OB und APC isoliert. Daher kann jedes Jungtier seine eigene Kontrolle für das Lernen und der Untermauerung Physiologie. In der vorliegenden Studie wird die Lateralisa frühen Geruch Präferenz Lernprotokoll eingeführt. Diese Methode dient als leistungsfähiges Werkzeug für die Untersuchung neuronalen Mechanismen zugrunde Geruch Lernen durch die Bereitstellung einer innerTierSteuer 24,25,31, wodurch sowohl die Anzahl der Tiere erforderlich ist, und die allgemeine Änderung reduziert. Nasenlochverschluss ist reversibel, daß das Fett oder Nase Stopfen aufgebracht und mit minimaler Beanspruchung oder Beschädigung des Tieres entfernt werden. Hier erste, detaillierte Verfahren der frühen Geruch Präferenz Ausbildung und Prüfung werden auf der lateralisierte Protokoll mit einzelnen Nasenloch Okklusion mit einem NOS beschrieben, wobei der SchwerpunktE-Stecker. Dann Ergebnisse werden präsentiert, um die Wirksamkeit der einzelnen Nasenloch Okklusion bei der Isolierung Geruch Eingang und Herstellung lateralisierte Geruch Speicher zu demonstrieren. Schließlich werden die Potenziale der Nutzung dieser lateralisierte Lernmodell zu physiologischen Veränderungen im olfaktorischen System erzeugen, die sowohl Lern-und-Speicher-Unterstützung Ausdruck zu studieren diskutiert.

<table><tbody><tr><td>Polythylene 20 tubing</td><td>Intramedic</td><td>427406</td><td>Non-radiopaque, Non-toxic</td></tr><tr><td>3-0 Silk suture thread</td><td>Syneture</td><td>Sofsilk</td><td>Non-absorbent</td></tr><tr><td>Silicone grease</td><td>Warner Instrument</td><td>64-0378</td><td>Odorless</td></tr><tr><td>2% Xylocaine gel</td><td>AstraZeneca</td><td>Prod. No 061</td><td>Lidocaine hydrochloride jelly, purchased at local pharmacy</td></tr><tr><td>Paint brush</td><td>Dynasty</td><td>206R</td><td>Similar size/other brands work too</td></tr><tr><td>Peppermint extract</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W284807</td><td>Other brands should be okay too</td></tr><tr><td>Training box</td><td>Custom-made</td><td>N/A</td><td>Acrylic box (20 x 20 x 5 cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;), see &lt;b&gt;Figure 2A&lt;/b&gt;. Parameters and material for the box are not critical and can be modified. Material used should be odorless and does not absorb odors</td></tr><tr><td>Testing chamber</td><td>Custom-made</td><td>N/A</td><td>Stainless steel (30 x 20 x 18 cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;), see &lt;b&gt;Figure 2B&lt;/b&gt;. Parameters and material for the chamber are not critical and can be modified. For example, an acrylic chamber instead of a stainless steel one can be used</td></tr><tr><td>pCREB antibody</td><td>Cell Signaling</td><td>9198</td><td>Ser 133 (87G3) Rabbit mAb</td></tr><tr><td>Chloral hydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C8383</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Paraformaldehype</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6148</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Sucrose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9378</td><td>N/A</td></tr></tbody></table>

a lateralized odor learning model in neonatal rats for dissecting neural circuitry underpinning memory formation

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal care. Such a preference memory can last from hours, to days, even life-long, depending on training parameters. Early odor preference learning provides us with a model in which the critical changes for a natural form of learning occur in the olfactory circuitry. An additional feature that makes it a powerful tool for the analysis of memory processes is that early odor preference learning can be lateralized via single naris occlusion within the critical period. This is due to the lack of mature anterior commissural connections of the olfactory hemispheres at this early age. This work outlines behavioral protocols for lateralized odor learning using nose plugs. Acute, reversible naris occlusion minimizes tissue and neuronal damages associated with long-term occlusion and more aggressive methods such as cauterization. The lateralized odor learning model permits within-animal comparison, therefore greatly reducing variance compared to between-animal designs. This method has been used successfully to probe the circuit changes in the olfactory system produced by training. Future directions include exploring molecular underpinnings of odor memory using this lateralized learning model; and correlating physiological change with memory strength and durations.

Hier wir schreiben einige der vorher festgelegten Ergebnissen 24, um die Wirksamkeit der Nasenlochverschluss isolieren Geruch Eingabe und das Lernen zu einer Halbkugel, und die Reversibilität des Verfahrens zu demonstrieren. Einzelnasenloch Okklusion während der frühen Geruch Präferenz Ausbildung führt zu einer lateralisierte Geruch Speicher 24. Der Speicher mit dem Nasenloch verschont (Figur 3) begrenzt ist. Wenn Welpen werden für die Geruchs Pr?...

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A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation

This protocol introduces lateralized early odor preference learning in rats using acute single naris occlusion. Lateralized learning permits the examination of behavioral outcomes and underpinning biological mechanisms within the same animals, reducing variance induced by between-animal designs. This protocol can be used to investigate molecular mechanisms underpinning early odor learning.

Ein lateralisierte Geruch-Lern-Modell in neugeborenen Ratten zum Präparieren Neural Circuitry Underpinning Gedächtnisbildung

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal ...

a-lateralized-odor-learning-model-neonatal-rats-for-dissecting-neural

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K Aufrufe.  Faculty of Medicine, Memorial University. This protocol introduces lateralized early odor preference learning in rats using acute single naris occlusion. Lateralized learning permits the examination of behavioral outcomes and underpinning biological mechanisms within the same animals, reducing variance induced by between-animal designs. This protocol can be used to investigate molecular mechanisms underpinning early odor learning.

Serie: A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

Forschung

Verhalten

A Method for Remotely Silencing Neural Activity in Rodents During Discrete Phases of Learning

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different forms of learning. Specifically, viral-mediated delivery is used to express a genetically modified inhibitory G-protein coupled receptor (the Designer Receptor) into a discrete brain region in the rodent. Three weeks later, when designer receptor expression levels are high, a pharmacological agent (the Designer Drug) is administered systemically 30 min prior to a specific behavioral session. The drug has affinity for the designer receptor and thus results in inhibition of neurons that express the designer receptor, but is otherwise biologically inert. The brain region remains silenced for 2-5 hr (depending on the dose and route of administration). Upon completion of the behavioral paradigm, brain tissue is assessed for correct placement and receptor expression. This approach is particularly useful for determining the contribution of individual brain regions to specific components of behavior and can be used across any number of behavioral paradigms.

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while rats are engaged in learning and memory tasks. The approach combines pharmacogenetics (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) with a behavioral paradigm (sensory preconditioning) that is designed to distinguish between different components of learning.

Ein Verfahren zum Fern Silencing neuronale Aktivität in Nagetiere Während diskreter Phasen des Lernens

This protocol describes how to temporarily and remotely silence neuronal activity in discrete brain regions while animals are engaged in learning and ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

In the following we describe the methodological details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with genetic interference, provides a handle to analyze the neuronal and molecular fundamentals of specifically associative learning in a simple larval brain.
Organisms can use past experience to adjust present behavior. Such acquisition of behavioral potential can be defined as learning, and the physical bases of these potentials as memory traces1-4. Neuroscientists try to understand how these processes are organized in terms of molecular and neuronal changes in the brain by using a variety of methods in model organisms ranging from insects to vertebrates5,6. For such endeavors it is helpful to use model systems that are simple and experimentally accessible. The Drosophila larva has turned out to satisfy these demands based on the availability of robust behavioral assays, the existence of a variety of transgenic techniques and the elementary organization of the nervous system comprising only about 10,000 neurons (albeit with some concessions: cognitive limitations, few behavioral options, and richness of experience questionable)7-10.
Drosophila larvae can form associations between odors and appetitive gustatory reinforcement like sugar11-14. In a standard assay, established in the lab of B. Gerber, animals receive a two-odor reciprocal training: A first group of larvae is exposed to an odor A together with a gustatory reinforcer (sugar reward) and is subsequently exposed to an odor B without reinforcement 9. Meanwhile a second group of larvae receives reciprocal training while experiencing odor A without reinforcement and subsequently being exposed to odor B with reinforcement (sugar reward). In the following both groups are tested for their preference between the two odors. Relatively higher preferences for the rewarded odor reflect associative learning - presented as a performance index (PI). The conclusion regarding the associative nature of the performance index is compelling, because apart from the contingency between odors and tastants, other parameters, such as odor and reward exposure, passage of time and handling do not differ between the two groups9.

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are able to associate odor stimuli with gustatory reward. Here we describe a simple behavioral paradigm that allows the analysis of appetitive associative olfactory learning.

Appetitive Assoziative olfaktorischen Lernens in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

In the following we describe the methodological  details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with ...

Neurowissenschaften

A Low-Cost, Odor-Reward Association Task for Tests of Learning and Memory

Robust and simple behavioral paradigms of appetitive, associative memory are crucial for researchers interested in cellular and molecular mechanisms of memory. In this paper, an effective and low-cost mouse behavioral protocol is described for examining the effects of physiological manipulation (such as the infusion of pharmacological agents) on the learning rate and duration of odor-reward memory. Representative results are provided from a study examining the differential role of tyrosine kinase receptor activity in short-term (STM) and long-term memory (LTM). Male mice were conditioned to associate a reward (sugar pellet) with one of the two odors, and their memory for the association was tested 2 or 48 h later. Immediately prior to the training, a tyrosine kinase (Trk) receptor inhibitor or vehicle infusions were delivered into the olfactory bulb (OB). Although there was no effect of the infusion on the learning rate, blockade of the Trk receptors in the OB selectively impaired LTM (48 h), and not short-term memory (STM; 2 h). The LTM impairment was attributed to the diminished odor selectivity as measured by the length of the digging time. The culmination of the results of this experiment showed that Trk receptor activation in the OB is the key in olfactory memory consolidation.

An odor-reward, associative learning task was used to investigate the differential effects of physiological manipulation on long-term and short-term memory.

Robust and simple behavioral paradigms of appetitive, associative memory are crucial for researchers interested in cellular and molecular mechanisms of ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of the olfactory epithelium continuously give rise to new sensory neurons that extend their axons into the olfactory bulb, where they face the challenge to integrate into existing circuitry. Because of this particular feature, the olfactory system represents a unique opportunity to monitor axonal wiring and guidance, and to investigate synapse formation. Here we describe a procedure for in vivo labeling of sensory neurons and subsequent visualization of axons in the olfactory system of larvae of the amphibian Xenopus laevis. To stain sensory neurons in the olfactory organ we adopt the electroporation technique. In vivo electroporation is an established technique for delivering fluorophore-coupled dextrans or other macromolecules into living cells. Stained sensory neurons and their axonal processes can then be monitored in the living animal either using confocal laser-scanning or multiphoton microscopy. By reducing the number of labeled cells to few or single cells per animal, single axons can be tracked into the olfactory bulb and their morphological changes can be monitored over weeks by conducting series of in vivo time lapse imaging experiments. While the described protocol exemplifies the labeling and monitoring of olfactory sensory neurons, it can also be adopted to other cell types within the olfactory and other systems.

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

We describe a protocol for in vivo labeling of olfactory sensory neurons by electroporation and subsequent confocal laser-scanning or multiphoton microscopy to visualize neuronal morphology and its development over time.

Das olfaktorische System als Modell zur Axonal Wachstumsmuster und Morphologie Studieren<em&gt; In Vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

An Explant System for Time-Lapse Imaging Studies of Olfactory Circuit Assembly in Drosophila

~Neurons are precisely interconnected to form circuits essential for the proper function of the brain. The Drosophila olfactory system provides an excellent model to investigate this process since 50 types of olfactory receptor neurons (ORNs) from the antennae and maxillary palps project their axons to 50 identifiable glomeruli in the antennal lobe and form synaptic connections with dendrites from 50 types of second-order projection neurons (PNs). Previous studies mainly focused on identifying important molecules that regulate the precise targeting in the olfactory circuit using fixed tissues. Here, an antennae-brain explant system that recapitulates key developmental milestones of olfactory circuit assembly in culture is described. Through dissecting the external cuticle and cleaning opaque fat bodies covering the developing pupal brain, high quality images of single neurons from live brains can be collected using two-photon microscopy. This allows time-lapse imaging of single ORN axon targeting from live tissue. This approach will help reveal important cell biological contexts and functions of previously identified important genes and identify mechanisms underpinning the dynamic process of circuit assembly.

An Explant System for Time-Lapse Imaging Studies of Olfactory Circuit Assembly in Drosophila

This protocol describes the dissection procedure, culture condition, and live imaging of an antennae-brain explant system for the study of the olfactory circuit assembly.

Ein Explantationssystem für Zeitraffer-Bildgebungsstudien der olfaktorischen Schaltkreismontage bei Drosophila

~Neurons are precisely interconnected to form circuits essential for the proper function of the brain. The Drosophila olfactory system provides an ...

Entwicklungsbiologie

<meta charset="utf8"></head><body>Entwicklung eines flexiblen, kostengünstigen Olfaktometers für Geruchsexperimente an Nagetieren

Constructing an Olfactometer for Rodent Olfactory Behavior Studies

The use of olfactometers to study rodent behavior and brain activity during olfactory tasks is crucial for understanding brain circuits. These sophisticated devices allow researchers to precisely control and deliver odor stimuli, enabling the investigation of complex olfactory processes in rodents. Although commercially available olfactometers are convenient, they present challenges when technical issues arise, often requiring costly assistance and potentially disrupting research timelines. This article details the construction of a custom olfactometer specifically designed for mouse olfactory behavior experiments, providing a comprehensive list of parts and step-by-step instructions. The olfactometer is controlled through MATLAB, offering a user-friendly interface for researchers. Importantly, the open-source code allows users to modify and adapt the system, tailoring behavioral tasks to meet specific experimental needs. Building a customized olfactometer empowers users with the knowledge and capability to perform custom experimental design and troubleshooting independently, saving both time and resources. This approach not only enhances research flexibility but also fosters a deeper understanding of the equipment's functionality, ultimately leading to more robust and reliable olfactory studies in rodents.

<meta charset="utf8"></head><body>Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren Nahinfrarotspektroskopie Hyperscanning-Studie in der psychologischen Beratung

This protocol describes the construction of an olfactometer for go/no-go olfactory behavior experiments. Step-by-step instructions, along with images, are provided to ensure the successful construction of the olfactometer. Information for troubleshooting issues encountered during the process is also included.

Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren

The use of olfactometers to study rodent behavior and brain activity during olfactory tasks is crucial for understanding brain circuits. These ...

An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and parenting. Importantly, mice can be trained to associate novel odors with specific behavioral responses to provide insight into olfactory circuit function. This protocol details the procedure for training mice on a Go/No-Go operant learning task. In this approach, mice are trained on hundreds of automated trials daily for 2&#8211;4 weeks and can then be tested on novel Go/No-Go odor pairs to assess olfactory discrimination, or be used for studies on how odor learning alters the structure or function of the olfactory circuit. Additionally, the mouse olfactory bulb (OB) features ongoing integration of adult-born neurons. Interestingly, olfactory learning increases both the survival and synaptic connections of these adult-born neurons. Therefore, this protocol can be combined with other biochemical, electrophysiological, and imaging techniques to study learning and activity-dependent factors that mediate neuronal survival and plasticity.

Here, we train mice on an associative learning task to test odor discrimination. This protocol also allows for studies on learning-induced structural changes in the brain.

Ein lateralisierte Geruch-Lern-Modell in neugeborenen Ratten zum Präparieren Neural Circuitry Underpinning Gedächtnisbildung

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

Ein Verfahren zum Fern Silencing neuronale Aktivität in Nagetiere Während diskreter Phasen des Lernens

Appetitive Assoziative olfaktorischen Lernens in

A Low-Cost, Odor-Reward Association Task for Tests of Learning and Memory

Das olfaktorische System als Modell zur Axonal Wachstumsmuster und Morphologie Studieren

Ein Explantationssystem für Zeitraffer-Bildgebungsstudien der olfaktorischen Schaltkreismontage bei Drosophila

Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren

Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren

Bau eines Olfaktometers für Studien zum Geruchsverhalten von Nagetieren

Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen