Method Article
מעקב eyeblink התניה קלאסית (ECC) נעשה שימוש כדי להעריך בהיפוקמפוס תלויי למידה associative בחולדות למבוגרים שהיו מנוהל ריכוז גבוה (11.9% v/v) של אלכוהול במהלך התפתחות המוח neonatal מוקדמת. באופן כללי, ECC שגרות הן כלי אבחון קול לגילוי חוסר תפקוד המוח על-פני הגדרות רבות הביו-רפואית ופסיכולוגית.
חולדות neonatal נוהלו ריכוז גבוה יחסית של ספירט אתיל (11.9% v/v) כמחנכת בימים 4-9, זמן עובר שינוי ארגוני מהירה ומתי דומה למוח העובר מואצת שינויים במוח המתרחשים במהלך השליש השלישי בבני אדם. מודל זה של הפרעות הספקטרום אלכוהול עוברית (FASDs) מייצרת נזק מוחי חמור, מחקה את הכמות ואת התבנית של שתייה מרובה המתרחשת בכמה אלכוהוליסטיות בהריון. אנו מתארים את השימוש התניה קלאסית eyeblink מעקב (ECC), משתנה מיומנויות של למידה associative, כדי להעריך את תפקוד בהיפוקמפוס לטווח ארוך זה נתפסת בדרך כלל בצאצאים למבוגרים החשופים אלכוהול. ב 90 ימים של גיל, מכרסמים התכוננו בניתוח עם הקלטת, אלקטרודות מגרה, אשר נמדד electromyographic (EMG) למצמץ פעילות של שריר העפעף השמאלי ומסר מתון זעזועים אחורי לעין שמאל, בהתאמה. לאחר תקופת ההחלמה של חמישה ימים, הם עברו שישה מפגשים של מעקב ECC כדי לקבוע associative learning. ההבדלים בין אלכוהול חשופים ולשלוט חולדות. מעקב ECC הוא אחד אפשרי ECC הליכים רבים שניתן בקלות לשנות באמצעות ציוד באותה התוכנה, כך יכול להיות מוערך מערכות עצביות שונות. ECC הליכים באופן כללי, יכול לשמש כלי אבחון לגילוי פתולוגיות עצבית מערכות שונות במוח והתנאים שונים, זה להעליב את המוח.
It is quite hard to imagine that in today's day and age with better health care and access to health services, alcohol abuse remains a major global health concern. Unfortunately, it has been shown that an expectant mother who drinks a high amount of alcohol can have a child with severe brain damage and neurodevelopmental disorders that last a lifetime, as evident in those afflicted with fetal alcohol syndrome (FAS)1,2,3. In women with some confirmed history of maternal alcohol use, the developing fetus is also susceptible to small amounts of alcohol or different patterns of alcohol consumption that produce varying differences in blood alcohol concentrations. In this latter case, while the children may not exhibit the severe morphological or neurobehavioral disruptions as those with FAS, they may still exhibit lifelong cognitive disabilities and emotional disturbances that range from mild to severe3,4. Altogether, FAS and less severe forms of prenatal alcohol-mediated disruptions constitute a collection of fetal alcohol spectrum disorders (FASDs). It is no surprise that FASDs are completely preventable, but astonishingly estimates show that in populations where alcohol abuse is quite common, they remain the primary non-genetic cause of neural and cognitive disability, affecting about 2% to 5% of young US children and those in European countries such as France and Sweden. With respect to the incidence of FAS alone within the US, the prevalence is 2 to 7 per 1,000 live births5, implying that the overall incidence of FASDs to be much higher than that for FAS.
Neuroimaging studies conducted in children with FASDs have shown that they display brain abnormalities, such as a thinner corpus callosum6, smaller anterior cerebellar vermis7, and smaller hippocampus8. These brain abnormalities underlie some of the long-term neurocognitive disruptions observed in children with FASDs. The exact links that tie variations in maternal alcohol-mediated brain changes and variations in the profile (i.e., type, extent) of particular neurocognitive impairments have yet to be clearly determined. But as a starting point, the hippocampus is an excellent candidate for determining its susceptibility to prenatal alcohol effects. Indeed, children with FASDs exhibit deficits in hippocampal-mediated behaviors such as place learning9,10 and delayed object recall11.
Rodent models of FASDs have proven to be invaluable in elucidating the mechanisms leading to neurocognitive disruptions seen in children with FASDs. A well-established binge-exposure model that we have adopted involves delivering alcohol to rats during postnatal days 4-912,13, a period when the brain undergoes rapid synapse and dendritic contact formation, comparable to human fetal week 24 and extending into the 3rd trimester14,15,16,17. This particular model induces significant loss of hippocampal neurons18,19 and neurons in many other brain regions such as the cerebellum12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, accompanied by severe impairments in cognitive functions spanning different domains21,24,25. Cognitive disruption from early alcohol exposure in rats may be assessed in different ways, particularly with eyeblink classical conditioning (ECC). ECC is a paradigm that has been utilized for more than a century to scientifically investigate the fundamental basis of learning26,27 and as such, provides a useful method to better understanding the adverse neurocognitive consequences resulting from fetal alcohol exposure. It is a very flexible paradigm that allows investigators to use a variety of different ECC procedures, any of which can be examined across many mammalian species ascending the phylogenetic scale (from mice to humans) and over different courses of brain development28,29,30,31. Furthermore, the fundamental neural circuits that mediate associative learning in this paradigm are supported by experimental and neuropsychological reports in these same species26,32,33,34,35,36,37.
One form of ECC, trace ECC is demonstrated in this paper (Figure 1). To provide context, it is compared against the more traditional form - delay ECC. The ECC paradigm was modeled after classical conditioning using dogs, first carried out by the Nobel-Prize winning physiologist, Ivan Pavlov. Pavlov discovered that certain stimuli such as tones do not naturally elicit salivation, but when it precedes and overlaps with the delivery of food, the salivary response can be strengthened from repeated presentations of the two, provided that this tone-food contingency is maintained. This is an example of delay ECC, with the notion that associative strength is mediated by immediate temporal contiguity between the two stimuli, thus making learning conditions optimal for an animal. He also tested other variations of the tone-food contingency, such as turning the tone off and leaving a "trace" period before delivering the food. When these two stimuli were discontiguous enough, it became much harder for the dogs to emit salivation responses prior to the delivery of the food. The discontiguity between the tone being turned off and the delivery of the food is thus an example of trace ECC. As rodents do not naturally salivate to the presence of food, more species-relevant stimuli such as mild shock are used instead; they also do not naturally emit defensive eyeblink responses to tones. With this backdrop, rodent ECC procedures involve presenting a tone at a given decibel level and pairing it in some fashion with mild shock to either the eyelid muscle (orbicularis oculi) or the temporalis muscle to elicit an eyeblink response. The tone is considered a conditioned stimulus (CS) while the shock is considered an unconditioned stimulus (US). In delay ECC, the CS is presented first; this stimulus remains on for a given duration. Afterwards, the US is delivered. These two stimuli overlap for a given duration, and then both terminate simultaneously; the resultant eyeblink response emitted due to the US is considered an unconditioned response (UR). In this procedure, rodents learn to emit eyeblink responses sometime after the CS is presented, but just before the US, in order to anticipate this aversive stimulus. The learned eyeblink response is referred to as a conditioned response (CR). For trace ECC, the CS and US are separated by a period of time that is void of stimuli known as a trace interval; they do not overlap in time as in delay ECC. During this interval, the animal is tasked to resolve the associational requirements between stimuli. Similar to delay ECC, learning occurs when the animal consistently emits a blink response after the CS turns off, but immediately before delivery of the US. Over some amount of acquisition training (CS paired with US), learning curves (i.e., based on different CR measurements) develop. Lesion and neuroimaging studies show that successful learning in delay ECC is dependent on having intact cerebellar-brain stem neuro-circuitry38,39,40, whereas trace ECC is a higher-order procedure that requires additional neural engagement from the hippocampus41,42,43,44 and other cortical structures45,46. Because of the timing-related requirements needed in order to acquire trace CRs successfully, this task is also more difficult to learn (even for normal subjects).
Figure 1: Trace eyeblink classical conditioning. An actual waveform is shown that is representative of an adult rat in the unintubated-control (UC) group. The tone CS (85 dB, 2.8 kHz) is first presented for 380 ms. A trace interval of 500 ms ensues, where no stimuli are present. Afterwards a shock US (1.6 mA) is delivered for 100 ms. Successful learning in this task occurs when the frequency (%) or amplitude (in volts) of eyeblinks during the conditioned response (CR) time window (Total CR period) increases over many sessions of training. In particular, rodents with an intact hippocampus will usually emit more well-timed CRs (Adaptive CRs) just prior to the onset of the shock US (within a 200-ms window). Startle responses (SRs) during the first 80 ms after tone CS onset and unconditioned responses (URs) are also measured. Non-associative SRs are typically low or nonexistent in well-trained rodents, while URs are expected to be high in frequency and amplitude. This task requires that the rodent learn to bridge the association between the CS offset and US onset (during the trace interval), therefore making it inherently more difficult to acquire compared to delay ECC. Please click here to view a larger version of this figure.
Here we demonstrate the adverse functional consequences of neonatal alcohol exposure that is delivered in a binge-like manner, as assessed by a trace ECC procedure that delivers an 85 dB tone CS (2.8 kHz) which remains on for 380 ms, followed by a 1.6 mA shock US which remains on for 100 ms, and these stimuli are separated by a trace period of 500 ms. We have reported on the utility of this behavioral assay in previous studies examining choline intervention and iron supplementation in mitigating the effects of neonatal alcohol exposure18,47. Indeed, trace ECC can be used as a diagnostic tool to assess neonatal alcohol-induced hippocampal pathology. The advantage it has over delay ECC is that it is more sensitive to detecting disturbances in hippocampal function, which is compromised in humans with FASDs.
Demonstration of ECC extends far outside the fetal alcohol field. Many variants of ECC (e.g., delay, trace, compound, reversal) can be used to elucidate ontogenetic differences in learning across development, the neurobiological basis of associative learning in normal mammals, as well as the vulnerabilities of different brain systems to many challenges, including (but not limited to) teratogens, environmental toxins, traumatic brain injury, neurodegenerative diseases, and psychiatric conditions.
NOTE: All procedures were approved and carried out in accordance with the policies set forth by the East Carolina University IACUC. Long-Evans rats were generated from females mated with male breeders. Pups from all three treatment groups (see 1.1) were generated within a litter from the same dam. Five litters were produced and each litter was culled to 8 pups on postnatal day (PD) 3. The remaining two pups from each litter were assigned to separate experiments. Both male and female offspring (one per exposure group) were included in the study. A total of N = 27 adult offspring were examined in this study; 3 rats were excluded due to broken 3T wire leads (see 3.1.1) which were irreparable on Day 1 of ECC training.
1. Preparation of Groups, Materials, and Solutions
2. Neonatal Alcohol Exposure (Postnatal Days 4-9)
3. Fabrication and Modification of Electrodes
Figure 2: Electromyographic (EMG) recording electrodes and bipolar electrode. The finished EMG headstage (right, orange) is constructed from three male contact pins, two size 3T PTFE-coated wires, one size 10T PTFE-coated wire, and a modified micro strip. The three wires are approximately 5 cm each and are crimped to the contact pins. The finished bipolar electrode (right, white) is untwisted, re-straightened, and molded in a V-shape (5 mm split). Shielding is removed from the tips of the two prongs. Please click here to view a larger version of this figure.
4. Eyelid Surgery Procedure (Postnatal Day 90)
5. Trace Eyeblink Classical Conditioning Procedure
Figure 3: Modified operant conditioning box for eyeblink conditioning. Rats are freely-moving mammals, and therefore a rotating commutator is used for maintaining electrical signal contact from the EMG and bipolar plugs that are attached to the head. The commutator is attached to the arm of the stanchion, which is counter-weighted for alleviating pressure on the rat. A piezo tweeter (speaker) delivers a 2.8 kHz tone at 85 dB and these values are calibrated regularly. Acoustical foam assists with attenuating environmental noise. Please click here to view a larger version of this figure.
Figure 4: Eyeblink conditioning system. This custom-built system consists of an EMG Integrator unit that filters and amplifies incoming signals from the rats, a Stimulus Control unit that delivers various stimuli in addition to tones and shocks, a pre-amplifier for each operant box to increase EMG signal gain, and a stimulus isolator for each operant box; it provides varying shock levels (in mA). A digital oscilloscope (not part of the stock eyeblink system) is used for diagnostic purposes during habituation and acquisition. Please click here to view a larger version of this figure.
התוכנה eyeblink היא מסוגל לספק ערכה גדול ומקיף של נתונים עבור סוגים רבים של מדידות. לשם קיצור, אנחנו מדווחים במחקר זה, נציג תוצאות עבור למידה וביצועים אמצעים הכוללים אחוז CR מסתגלת, משרעת CR מסתגלת, אחוז UR UR משרעת. תקופת הסתגלות CR נבחר מאחר והוא מייצג את רכישת eyeblink מתוזמנת היטב תגובות על אימונים חוזרים ונשנים, כתוצאה משופרים הפלסטיות הסינפטית בהיפוקמפוס במהלך מעקב ECC50,51,52. האמצעים UR נבחרו כדי להבהיר אם לגירעונות למידה בהשפעת אלכוהול neonatal מעקב ECC היו עקב שיבושים בתפקוד associative learning או שיבושים כתגובה לאסונות ההלם אותנו - אשר עשוי להצביע על ההבדלים מוטיבציה או מוטוריים, יותר מאשר למידה הבדלים בין קבוצות הטיפול. נתונים עבור כל מדד נותחו באמצעות 2 (מיני) x 3 (ילודים ופגם הקבוצה) x 6 (הפעלה) מעורב ANOVAs, עם הפעלת כגורם אמצעים חוזר על עצמו. תופעות משמעותיות העיקרי לטיפול neonatal נותחו באמצעות בדיקות לאחר הוק של Tukey, אינטראקציות משמעותיות נותחו באמצעות בדיקות אפקטים פשוטים. כל ניתוחים סטטיסטיים נערכו באמצעות רמת אלפא מינימלית של 0.05, התוצאות בגרפים ב- SEM. זאת אומרת ±
החל מהמדד אחוז CR אדפטיבית, מקרה ANOVA ציינו השפעה רבה הראשי של קבוצת neonatal, F(2,21) = 11.69, p < 0.001, אבל אין השפעה משמעותית הראשי של סקס (p = 0.71) או אינטראקציה משמעותית בין גורמים אלה (p = 0.20). כצפוי, אחוז CR מסתגלת גדל במהלך המפגשים שישה אימונים, F(5, 105) = 81.15, p < 0.001, ואת ההבדלים בין קבוצות neonatal היו תלויים רמה מסוימת של הפעלה, F(10, 105) = 4.58, p < 0.001. היו אין אינטראקציות משמעותיים אחרים המערבים את הפקטור בהפעלה. באופן דומה משרעת CR אדפטיבית, היה שוב השפעה רבה הראשי של קבוצת neonatal, F(2,21) = 22.32, p < 0.001, אבל אין השפעה משמעותית הראשי של סקס (p = 0.21) או אינטראקציה משמעותית בין גורמים אלה (p = 0.48). משרעת CR גם גדל באופן משמעותי במהלך המפגשים שישה אימונים, F(5, 105) = 59.27, p < 0.001, ואת ההבדלים בין קבוצות neonatal היו תלויים רמה מסוימת של הפעלה, F(10, 105) = 4.31, p < 0.001. בסך הכל, בשני אמצעים CR הראה הבדלים משמעותיים בין האמצעים קבוצה, אמצעים אלה מופרדים באופן משמעותי-הפעלות שונות של אימון. כדי לוודא אילו קבוצות שונה משמעותית, בדיקות לאחר הוק של Tukey הראו כי העכברים (AI) לצינורות אלכוהול המבוצעת באופן משמעותי יותר גרוע בשני אמצעים CR מאשר unintubated-control (UC) וחולדות לצינורות דמה (SI) (p < 0.01 עבור CR אחוז; p < 0.001 עבור CR משרעת), אשר ולא נבדלים אחד את השני (שלp> 0.05). אפקטים פשוטים בדיקות המבוצעות על הקבוצה ילודים ופגם משמעותי x אינטראקציות הפעלה בשני אמצעים CR, אישר החולדות AI היו ליקויי יותר באופן משמעותי ברכישת CRs שמתחילים בשיעור 2 וממשיכה עד 6 מושב בהשוואה סי והן UC עכברושים (כל pשל < 0.05), אשר ולא נבדלים אחד את השני במשך שש פעמים. החריג היחיד היה משרעת CR מסתגלת כי חולדות סי לא להתחיל דברים שונים באופן משמעותי AI חולדות עד שיעור 3. תוצאות אלו מוצגים באיור 5A, 5B.
היו הבדלים משמעותיים אין האמצעים UR בשל מין, קבוצת neonatal או אינטראקציות של גורמים אלו, יחד עם הגורם הפעלה. ממצאים שליליים אלו עולה כי כל קבוצה הצליח לפלוט eyeblink התגובות ההלם אותנו באותה מידה, כי הגירעונות למידה הנהוגות העכברושים AI לא הושפעו על ידי הבדלים מוטיבציה או מנוע מהבהבת (איור 6A, 6B).
איור 5 : רכישת מעקב ממוזגים מגיבה (זאת אומרת ± SEM). אלכוהול בתחילת החשיפה (קבוצה AI) השפיעה באופן משמעותי רכישת אחוז מותנה מסתגלת התגובה (CR) (א) ו משרעת (B). מעקב ECC קשה מטבעו לרכוש, לכן בצעדים נמוכים יחסית עבור כל קבוצות - עם השהיה ECC, אחוזי עשוי להגיע 80-85% במודלים מכרסמים FASD21,53. בכל זאת, מעקב ECC ההליך הוא יותר מכביד על ההיפוקמפוס, אשר חשופה להשפעות אלכוהול במהלך התפתחות המוח מוקדמת. * = p < 0.05, * * = p < 0.01, * * * = p < 0.001 בין ה-UC ו- AI חולדות; גודל מדגם ניתנים בסוגריים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 6 : רכישת unconditioned תגובות (אומר ± SEM). Eyeblink ביצועים (אחוז UR UR משרעת) לא היתה שונה באופן משמעותי בקרב קבוצות. העדר הבדלים מציינים כי עוצמת ההלם בשימוש במהלך רכישת ההכשרה לא באופן שונה לשנות מוטיבציה אצל החולדות AI או וביכולתם לייצר הגנתית למצמץ התגובות ההלם, לעומת שתי קבוצות הבקרה (UC ו- SI). גודל מדגם ניתנים בסוגריים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
הגורים neonatal עכברים שקיבלו אתיל אלכוהול בימים כמחנכת 4-9 הציג מעקב eyeblink מיזוג ליקויי בבגרות. ממצאים אלה תומכים את הרעיון כי אלכוהול הוא teratogen עם ומתמשך השפעות מזיקות על הפונקציה בהיפוקמפוס. באופן כללי, ממוזגים להגיב בהליך מעקב היה נמוך עבור חולדות נחשפים אלכוהול לעומת חולדות בשתי הקבוצות שליטה. ליקויי associative learning בחולדות החשופים אלכוהול לא הושפעו על ידי הבדלים מוטיבציה או מוטוריים (כלומר., אין הבדל בין מהבהב על עוצמת ההלם בארה ב).
בעוד מעקב ECC היא כלי אבחון שימושי עבור שחקרתי אתגר-induced neuropathology בהיפוקמפוס, התוצאות של שיטה זו יש להציב לתוך בהקשר הנכון. ראשית, מרכיבים פרוצדורלי בהפגנה זו מעורב מסירה יישוב של אלכוהול במהלך חלון הידוע של פגיעות במוח המתפתח, ייצור של חומרה אלקטרודה מאפשר הקלטה של פעילות electromyographic, מספק הלם, למועד ההשתלה של החומרה הנ ל, וכן הניסויים בחיות עוקבות באמצעות פרדיגמה למידה הבודק פונקציה קוגניטיבית של ריבית. בכל שלב בתהליך, יש לנקוט בכדי לא לגרום נזק מיותרים/לא מכוונות הנושאים מכרסמים וכדי לפקח שלטי בריאות באופן קבוע. התוצאות ההתנהגות שלהם לספק את "חלון" קוגניציה, מבנה פסיכולוגי זה רק במדויק תיאר כאשר מצבם הבריאותי לא נפגעת על ידי שגיאות ניסיוני המקיף מינון אלכוהול, ליקויי חומרה או ניתוח ההשתלה. לפיכך, כל רכיב פרוצדורלי בתהליך המחקר חייב ניתן ליישם באופן קול על מנת להבטיח כי יכול להיות אומדן תוצאות ECC לממצאי בבני אדם. שנית, הפרדיגמה ECC מספק תובנה על טיב associative learning, אך חייבים להקפיד לא כדי להרחיב את הממצאים באמצעות גישה זו בהרחבה לייחס אותם בתחומים קוגניטיביים אחרים - זיכרון העבודה, זיכרונות קצרים/לטווח ארוך ותודעה - אלא אם כן אחד שילבה איזה היבט של תחומים אלה במסגרת מחקר ECC על ידי עיצוב ניסיוני. לדוגמה, ההדגמה בחן את שלב הרכישה של מעקב ECC למידה, אך לא לבחון שימור זיכרון בחולדות לאחר הם סיימו את האימונים. זיכרון הוא לפיכך תהליך פסיכולוגי עצמאי צריך להעריכו בנוסף למידה. על ידי עיצוב, אחד עשויים לשלב את מרווח זמן השמירה בזיכרון כדי להעריך את יכולת הזיכרון לטווח קצר או לטווח ארוך גם. שלישית, הכרה כי ישנם מערכות זיכרון מקבילים54 ייתכן עובדים בו זמנית יחד עם גורמי מוטיבציה, חווייתיים, הורמונלי אשר תורמים להתנהגות, חיונית להבנה זו associativity (במהלך ECC), אך אחת של תהליכים רבים לגלות מהו "טוב" או "המסכן" על למידה. לבסוף, מעקב ECC אינה משימה בהיפוקמפוס תלוית גרידא, כמו באזורים אחרים במוח עשויים לתווך רכיבים מסוימים של הכי טובים ביותר. לפיכך, הבנה של האינטראקציות בין מעגלים עצביים שונים ו/או הסוג של גירוי פרמטרים שאינם מנוצלים במחקר, חייב להילקח בחשבון בעת ביצוע השלכות בהתבסס על תוצאות דיסקרטית. המוח הקטן, לדוגמה, תורם גם מעקב ECC, שבו הוא משפיע על מאפיינים טופוגרפיים של CR ו- CR תזמון, במיוחד כאשר המודיעין הפקיסטאני הוא קצר משך. מעקב ECC לא מושפע בבני עם אסטרוציטומה נזק אשר נבדקים עם מרווח זמן מעקב (ms 1000), אלא היא מושפעת אלה המקבלים מרווח (400 ms) מעקב קצר34. יתר על כן, פצעים דו-צדדים של הגבי המדיאלי קליפת המוח הקדם חזיתית (mPFC) המכוון את האזורים agranular anterior cingulate, המדיאלי בעכברים, למנוע רכישת מעקב CRs55, בעוד הרס mPFC סימטרית בארנבים מייצרת תוצאות דומות46. ממצאים אלה גם להדגיש את חשיבות בהתחשב הבדלים בין המינים ב הקדם חזיתית תרומות מוח-אסטרוציטומה גזע מונע associative learning, כגון מעקב ECC. בזמן חשיפה neonatal אלכוהול במהלך 4-9 המינימאליים PD של 500-ms CRs מעקב למבוגר עכברים מחקר זה ואחרים47,56, זה אינו המקרה אותו neonatal החשופים אלכוהול חולדות להיתקל מרווח מעקב 300-ms, גם כאשר אתגר במינון גבוה יחסית של אלכוהול (5 g/kg)57, רומז ירידת ערך מעקב בחולדות חשוף-אלכוהול הוא תלוי המשך מעקב מרווח.
במחקר זה, ההיפוקמפוס הודגש כמו להיות לתדרוך על תיווכה מעקב ECC, וכאשר תיגר על ידי חשיפה אלכוהול neonatal, תערוכות נזקים עצביים הקשורים כפי שהיא משתקפת לקויות ברכישת מעקב CRs. זה בטח הזהיר, עם זאת, כי המעגלים גזע המוח-מוח, בעיקר לגרעין interpositus, חיונית עבור היבטים רבים של ECC, לרבות רכישת, ביטוי, תכונות הטופוגרפי של CR, בהתאם לסוג של פעילות ECC כולל מעקב ECC36,40,55,58,59. אכן, מעגל עצבי זה מקיים אינטראקציה עם ההיפוקמפוס נהיגה הביטוי של CRs במהלך מסדר גבוה צורות של ECC, כגון מעקב ECC60. חשיפה אלכוהול במהלך התפתחות המוח מוקדמת משפיעה במיוחד בהיפוקמפוס פונקציית מעקב ECC אינו ברור לחלוטין. אזורים שונים במוח רבים פגיעים עלבון אלכוהול מוקדם, לרבות mPFC, המוח הקטן, ההיפוקמפוס18,19,23,47,61,62, וזה קרוב לוודאי כי אלכוהול משבש את התפקוד של מבנים אלה בדרגות שונות, משתנה, אך הבדלים חשובים מבחינה תפקודית על פני הליכים ECC רבים. למרות מלכודות לגבי הפרשנות של תוצאות מעקב ECC מחקרים, רכישה מוצלחת של מעקב CRs הוכח לפחות סומכים ההיפוקמפוס ללא פגע, נתמך על ידי חיות הנגע מחקרים42,44,63,64,65. הליך זה ובכך נשאר בגישה בעלי ערך גבוה עבור הממחיש הקישורים בין אלכוהול התפתחותית חשיפה לאתר ממוזגים להגיב כי המעגלים העצביים שבבסיס, זה הרבה יותר מובן מזה של משימות אחרות תלוי בהיפוקמפוס, כגון מקום למידה במבוך המים מוריס, הרומן וראייה, דימוגראפיים ותלויי המעקב פחד מיזוג.
ECC כשיטה התנהגותית כדי "assay" קוגניציה, יש הישימות נרחבת בתחום neuroteratology התפתחותית. אכן, הממצאים האחרונים מהמעבדה שלנו תומך התפישה ההיפוקמפוס המתפתח היא רגישה מאוד תופעות אלכוהול, אשר עשוי להיות חמאני אסטרטגיות שונות התערבותית18,47. היתרון העיקרי כאן הוא עם הבנה טובה יותר של השפעת אלכוהול מעקב ECC למידה גירעונות, שהם עשויים להיות חזוי של בעיות אחרות בפונקציות בהיפוקמפוס מבוסס מחוץ associative learning - במיוחד אלה ידוע בתיווכו neurocircuitry בהיפוקמפוס אותו.
היישום של מעקב ECC שלה גרסאות אחרות (למשל, עיכוב, היפוך, אפליה, מתחם) להבהיר את הנוירוביולוגי מנגנונים ומערכות העצבים המעורבים associative learning, ניתן להרחיב מעבר לשדה המחקר אלכוהול עוברית. לדוגמה, פרדיגמה זו קיבל תשומת לב רבה המקרים האדם, מודלים חייתיים של מחלות פסיכיאטריות כמו סכיזופרניה66,67, מחלות ניווניות כגון מחלת אלצהיימר68,69ותרופות של התעללות-70,-71,-72. היתרונות כשיטת מחקר להעריך תפקוד נוירוקוגניטיבי לקוי ניכרות ובכך על פני תחומים הביו-רפואית ופסיכולוגית רבים, לרבות מדעי המוח.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק כדי TDT מ אלכוהול ומשקאות רפואי מחקר קרן (ABMRF).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Neonatal Alcohol Exposure | |||
190 Proof Ethyl Alcohol (USP) | Pharmco-AAPER | 225-36000 [ECU Medical Storeroom] | Can be substituted; should be USP; avoid using 200 proof ethyl alcohol |
Container/Basket for Pups | Any | ||
Corn Oil | Any | Food grade | |
Heated Water Therapy Pump w/ Pads | Gaymar | TP-500 | To keep pups warm; can be substituted |
Hypodermic Needles 22G x 1 in, Sterile | Any | ||
Hypodermic Needles 30G x 1/2 in, Sterile | Any | ||
Isopropyl Alcohol 70% | EMD Millipore | PX1840-4 [Fisher Scientific] | Can be substituted; reagent grade www.fishersci.com |
Long-Evans Rats (Female and Male Breeders) | Charles River Laboratories | N/A [ECU Dept. of Comparative Medicine] | Age and weight need to be specified; pricing varies by these factors www.criver.com |
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | For cutting PE tubing brisurgical.com |
Polyethylene 10 Tubing (0.011 in. I.D.; 0.024 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22-204008 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Polyethylene 50 Tubing (0.023 in. I.D.; 0.038 in. O.D.) | BD Diagnostic Systems | 22270835 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Regulated water heater or baby milk bottle warmer | Any | Optional; helps with warming up cold milk solutions | |
Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
Tuberculin Syringes, Sterile, 10 ml | Any | Can be used to draw out ethyl alcohol or use appropriate size micropipet | |
Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EMG Headstage Fabrication and Bipolar Electrode Modification | |||
Bipolar Electrode, 2 Channel SS Twisted | Plastics One, Inc. | MS303/2-B/SPC ELECT SS 2C TW .008" | Must specify custom length of 20 mm below pedestal www.plastics1.com |
Centi-Loc Strip Socket Insulator (aka, Micro Strip) | ITT Cannon / ITT Interconnect Solutions | CTA4-IS-60* or CTA4-1S-60* | *Depends on vendor; see www.onlinecomponents.com or www.avnetexpress.avnet.com |
Dental Pliers, Serrated | CMF Medicon | 390.20.05 | Can be substituted; use to crimp wires to male contact pins www.medicon.de |
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, 23 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2200 | Only use to cut 3T wires; cutting 10T wires will damage the blade - use the blade of the wire stripper instead brisurgical.com |
PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 10T (Bare Diameter .010 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS10T | www.sigmundcohn.com |
PTFE-Coated Stainless Steel Wire, 3T (Bare Diameter 0.003 in) | Sigmund Cohn-Medwire | 316SS3T | www.sigmundcohn.com |
Razor Blade | Any | To strip 1 mm from prongs of bipolar electrode | |
Relia-Tac Socket Contact Pin, Male | Cooper Interconnect | 220-P02-100 | See Allied Electronics Cat # 70144761 www.alliedelec.com |
Tweezers, High Precision, Serrated, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78314-00D | To grasp 10T wire firmly while stripping PTFE with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
Tweezers, High Precision, Smooth, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78313-00B | www.emsdiasum.com |
Tweezers, Ultra Fine Tips, 4 3/4 in | Electron Microscopy Sciences | 78510-0 | To strip 1 mm of PTFE from one end of 3T wire; grasp shielded portion with smooth tweezers www.emsdiasum.com |
Wire Stripper, 16-26 AWG | Any | Use the blade end to cut micro strips | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Eyelid Surgery | |||
Surgical Instruments (High Quality Stainless Steel) | |||
2 x Dressing Forceps, 4 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1205 | Can be substituted; extra forceps for grasping electrodes/screws outside of surgery tray brisurgical.com |
Dressing Forceps, 3 in Serrated | Biomedical Research Instruments | 30-1200 | Can be substituted brisurgical.com |
Instrument Tray | Biomedical Research Instruments | 24-1355 | Can be substituted brisurgical.com |
Knife Handle No. 3, 5 in | Biomedical Research Instruments | 26-1000 | Can be substituted brisurgical.com |
Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Fine Points | Biomedical Research Instruments | 10-1630 | Can be substituted brisurgical.com |
Micro Dissecting Forceps, 3.5 in, Smooth Platform (0.3 x 5 mm) | Biomedical Research Instruments | 10-1720 | brisurgical.com |
Micro Dissecting Scissors, 3.5 in, Extremely Delicate, 15 mm Blades | Biomedical Research Instruments | 11-2000 | Can be substituted brisurgical.com |
Plain Splinter Forceps, 3.5 in | Biomedical Research Instruments | 30-1600 | Can be substituted brisurgical.com |
#10 Stainless Steel Surgical Blade for #3 Handle, Sterile | Any | Can be substituted | |
0-80 x 0.125 in Stainless Steel Screws | Plastics One, Inc. | 0-80 x 0.125 | Can be substituted www.plastics1.com |
Alcohol Prep Pads, Sterile | Fisher Scientific | 22-363-750 [Fisher Scientific | Can be substituted www.fishersci.com |
Betadine Povidone-Iodine | Purdue Frederick Co. | 6761815101 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Betadine Povidone-Iodine Prep Pads | Moore Medical | 19-898-946 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Cotton-Tipped Swabs, Autoclavable | Any | Typically 7.6 cm or 15.2 cm length | |
Drill Bit for Pin Vise, #55 (0.052 in) | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
Gauze Pads, 2 in x 2 in | Fisher Scientific | 22-362-178 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
General Purpose Latex/Nitrile/Vinyl Gloves | Any | ||
Glass Bead Sterilizer | Any | Sterilize instruments between surgeries | |
Heated Water Therapy Pump w/ Pads x 2 | Gaymar | TP-500 | Can be substituted; separate pumps are recommended - 1 for surgery, 1 for recovery |
Hypodermic Needles 26G x 3/8 in, Sterile | Any | ||
Isoflurane | Vedco | NDC 50989-150-12 | Manfacturer can be substituted; veterinary approval may be required |
Isoflurane Vaporizer System, Tabletop, Non-Rebreathing | Parkland Scientific | V3000PK | Can be substituted www.parklandscientific.com |
Jewelers Screwdriver w/ 1.8-2 mm Blade | Any | Metal should resist rusting and corrosion | |
Ortho-Jet BCA Package (Dental Cement) | Lang Dental | B1334 | Contains powder (1 lb) and liquid www.langdental.com |
Oxygen Tank with Pressure Regulator, Large | Local supplier | ||
Porcelain Crucible, High-Form, Glazed, 10 ml | CoorsTek, Inc. | 07-965C [Fisher Scientific] | Can be substituted with Fisher FB-965-I Wide-Form Crucible www.fishersci.com |
Puralube Veterinary Ophthalmic Ointment, Sterile | Henry Schein Company | NC0144682 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Quatricide PV-15 | Pharmacal | PV-15 | Antimicrobial disinfectant; can be substituted www.pharmacal.com |
Rat Gas Anesthesia Masks for Stereotaxic Surgery | Stoelting Company | 51610 | www.stoeltingco.com |
Rat Stereotaxic Apparatus w/ Ear Bars (45 Degree) | Any | 45 degree bars are recommended to prevent damaging eardrums | |
Roboz Surgical Instrument Milk | Roboz Surgical | NC9358575 [Fisher Scientific] | Can be substituted; for lubricating instruments during autoclaving www.fishersci.com |
Rodent Hair Trimmer | Any | ||
Sodium Chloride | Fisher Scientific | S641-500 [Fisher Scientific] | To make 0.9% saline; reagent grade; USP www.fishersci.com |
Stainless Steel Microspatula (Blade: 0.75 L x 0.18 in. W) | Fisher Scientific | 21-401-15 [Fisher Scientific] | Can be substituted www.fishersci.com |
Starrett Pin Vise, 0.000 in - 0.055 in | Any | Nickel-plated or equivalent recommended to resist rusting and corrosion | |
Sterile Surgical Gloves | Any | ||
Sterilization Wraps, 20 in x 20 in, Autoclavable | Propper Manufacturing | 11-890-8C [Fisher Scientific] | Useful for wrapping autoclavable supplies and on sterile field during surgery www.fishersci.com |
Surgical Drape, Sterile/Autoclavable | Any | May need to cut to size for rats | |
Surgical Gown* | Any | *If required by IACUC | |
Surgical Mask | Any | ||
Tuberculin Syringes, Sterile, 1.0 ml | Any | ||
Weigh Scale | Any | Should have good resolution (in gram units) | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Eyeblink System and Components (assuming 4-rodent system) | |||
5 Channel Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | SL2 + 3C | www.plastics1.com |
Bipolar Electrode Cable, Dual 305 x 4 | Plastics One, Inc. | 305-305 80CM TT2 (C) | Provides plug end to bipolar electrode on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
Cable, 5 Channel, Shielded, 26 AWG x 4 | Any | To fabricate commutator cable; this must be made from scratch | |
Chamber for Operant Test Box (Inside: 24 H x 23 W x 14 D in) x 4 | Med-Associates | Can be substituted; inner dimensions should fit operant test box comfortably, with room for acoustical foam; fit with fan - 55-60 dB www.med-associates.com | |
Eyeblink System and Software | JSA Designs | N/A | Proprietary and customized for research lab |
Heat Shrink Tubing (3/16 in, 1/4 in, 3/8 in, 1/2 in Diameters) | Any | To protect modified commutator cable soldered ends and splices | |
Melamine Triple Peak Acoustical Foam w/Black Hypalon (24 x 48 in) | McMaster-Carr | 9162T5 | Can be substituted; cut to fit 4 housing chambers www.mcmaster.com |
Operant Test Box (Exterior 12.5 L x 10 W x 13.5 in H), Complete x 4 | Med-Associates | ENV-007 Custom Package | With stainless steel grid floor and custom top (3 in hole in center for commutator cable) www.med-associates.com |
Oscilloscope (Optional) | Any | Recommended minimum specs: 200 MHz analog bandwidth, 1 GS/s real-time sampling, 4 channels; see www.picotech.com /td> | |
Piezo Tweeters (Speakers) x 4 (7 x 3 in) | MCM Electronics | 53-805 | Must match frequency range specifications for eyeblink system (2500 Hz - 25 KHz) www.mcmelectronics.com |
Soldering Station, Solder, Flux, Tinner | Any | For soldering 26 AWG cables to female sockets (that fit male relia-tac contact pins) and bipolar plugs | |
Stimulus Isolators x 4 | WPI International | A365 | These units run on 16-9V alkaline batteries; a suitable rechargeable version (A365R) is available www.wpiinc.com |
Tripolar Electrode Cable for SL3C Commutator x 4 | Plastics One, Inc. | 335-335 80cm TT3 C | Provides plug end to EMG headstage on rat and to commutator; must be modified www.plastics1.com |
USB LED Lights x 4 | Any | USB-based lights do not cause electrical "noise" with the EMG signals from the rats www.plastics1.com | |
Webcams x 4, Surveillance Software | Any | ||
PC Computer Running MS Windows OS | Any |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved