אנו מודים הולטון תומפסון עבור עבודתה ביצירת Virtools 3-D עולמות מאיה ואריק מונסון עבור ציורים סכמטית. המחקר מומן בחלקו על ידי NIH הבתר F32 MH078471 ל NCH, ו NIDA RO1 DA027802 כדי KSL. צלילה מומן על ידי NSF BCS-0420632.

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

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

1. תוצאות בתוך מפגשים Equivalent פחד הרכישה הכחדה בכל קבוצות נמצאה (איור 3). נתונים אלה מצביעים על כך אמין ואינפורמטיבי מיזוג מחקרים הפחד יכול להתבצע במסגרת המגבלות והיכולות של סביבת immersive מלא. יתר על כן אנו גם להפגין פחד חזקים זיכרון הקשרי בפחד זהה הקשר המשתתפים השמירה בצלילה (מהמשתתפים שנשארו באותו הקשר עבור ימי 1 ו -2, ביחס לאלו שחוו שינוי ההקשר). השמירה של פחד חזק בצלילה מזה שנצפה במעבדה קונבנציונלית מתאימים הפרדיגמה 16 (ראה איור 3). עם ההתקנה VR immersive, אפשר גם לבדוק ולטפל סביבות הקשרי עשיר לחקור תהליכי זיכרון הצהרתי בבני אדם, בניגוד להגדרה מעבדה שבה ריאליסטי בהקשר מניפולציות multimodel קשה להשיג. לבסוף, העולמות VR יכול בקלות להיות מועבר לשימוש בשילוב עם בהדמיה מגנטית תפקודית (fMRI) באמצעות סטריאוסקופית משקפי VR לבצע הפעלה ניתוח מוח במהלך קידוד או שליפה של רכישת פחד, הכחדה, ואת הישנות. מתודולוגיה זו יכול להיות מנוצל כדי מכרסם גשר ממצאים קליניים פחד וחרדה. 2. שליטה בהקשר וחשיפה לגירויים במציאות מדומה. בעיה רצינית עם ניצול VR לשימוש ניסיוני גם כוחה. באופן ספציפי, מלא immersive VR מספק את המורכבות, בלבול, וחופש בעולם האמיתי. כך, למשל, בחיים האמיתיים, נפגעי טראומה חווים גירוי מרתיעה בהקשר בסכום לא ידוע של זמן. חשיפת הקשר, תכונות ספציפיות קלט חושי אחרים השתתפו גם ידוע, או לא לאימות. באותה מידה, אם היינו מאפשרים למשתתפים לחקור בחופשיות את סביבות וירטואליות אנחנו לא יהיה מסוגל להסביר את ההקשר, או חשיפה לגירוי או משך זמן. לדוגמה, אחד המשתתפים יכול ללכת מהר מאוד, ומתגעגעת 3 מתוך 4 CS + מצגות. סיבה אחרת יכולה לחקור רק חדר אחד בדירה וירטואלי. כמו כן, אם מצגת גירוי לא צוין במרכז המסך, כאשר המבט מופנה לפני הזינוק, המשתתפים ימנעו או להחמיץ מצגות CS. הפתרון שלנו אלה מקעקעת את הפוטנציאל היה לקחת את המשתתפים לסיור, יושב מודרך של כל סביבה בקצב שתאפשר מרווח interstimulus ספציפי (ISI) לבין משך הגירוי. אז נוכל לחלץ להשוות נתונים SCR מנקודות זמן ספציפיים במקומות ספציפיים על פני כל המשתתפים (למשל, התגובות + CS, ארה&quot;ב, CS-גירויים). קשיים לאחר ביצוע החלטה זו כללה מציאת נתיב צורה, אורך, קצב התנועה לא היה לגרום לבחילה או דיסוננס פרופריוצפטיביות למשתתף, ובכל זאת להרגיש המתאים לחקות ambulation טבעי באמצעות סביבת רומן. 3. יישום תקן מיזוג פרמטרים פחד למערכת VR. כדי לדמות מציאותית גירויים נחשים ועכבישים מותנה עוצבו לאחר בר חיים תמונות. נחשים ועכבישים היו הדגם הראשון מאיה, גרפיקה ממוחשבת מודלים 3D ו אנימציה חבילת תוכנה ולאחר מכן מיובאים לתוך מערכת מציאות מדומה. עשינו את זה כי Virtools הוא מציאות מדומה authoring המערכת, לא יישום דוגמנות. לכן השימוש הטוב ביותר לנהל מערכת VR ולהוסיף את האינטראקציה וניווט לסצינה. באופן ספציפי, מאיה four אנימציות שונות לכל סוג CS נוצרו (למשל, נחש מפותל, עכביש רץ על הרצפה, וזינק קדימה נחש עם פה פתוח) אז המיובאים לתוך Virtools. לפני ייבוא ​​נחש מודלים דינמיים עכביש לתוך Virtools של מאיה, שביל נוצר Virtools להנחות את המשתתפים סביב הסביבה בצורה מעגלית חלקה כדי לאפשר דגימה של הסביבה במהלך 32 מצגות גירוי מותנה במהלך פחד מיזוג. צורתו של שביל זהה עבור כל שלושת העולמות הווירטואליים. הנתיב נוצר כדי לעצור במשך ארבע שניות בכדי שהמצגת כל גירוי, רווח interstimulus היה 11 + / - 4 שניות שבהן הנושא היה זז לאט (להיות מודרך) דרך הסביבה. מרווח זה נקבע מתוך מיזוג הקודמת שלנו ניסויים פחד מעבדה 8, 16, כי זה מאפשר החלמה תגובת מוליכות העור בין מצגות גירוי. גירויים הונחו אז בנקודות שצוינו על ידי הפרמטרים העיתוי על השביל. התקנה זו נוצר גירוי ספציפי צירופים ההקשר (למשל, נחש זוחל על השולחן בחדר האוכל, עכביש להסתובב ברגל הספה), אשר יכול להיות מאוחר יותר נחקר על זיכרון מפורש. הופעות גירויים היו פסאודו אקראי באמצעות תסריטים. כל המצגות הגירוי הופיע באמצעהמסך הקדמי כדי למנוע את המשתתף מהצורך לחפש את הגירוי. זה סיפק לנו עם כמות מבוקרת של זמן החשיפה לגירוי, ומיקום בהקשר מוגדר. מגבלה אחת של מבט קדימה היא שזה לא לנצל את מלוא היכולות של המערכת immersive (למשל, נחשים לא יכולים להיכנס לחדר מאחור המשתתף). בנוסף, גירויים הונחו בקפידה סביב מיקום המשתתפים מחוץ לקופסה גבול כך נחשים ועכבישים מעולם לא התנשא על שטח המשתתפים אישית. 4. נקודה צפה ומעקב הראש. זווית הצלילה נקבע כך ממצב של ישיבה המשתתף היה בזווית הנכונה מול קדימה. זה נשלט על וריאציות גובה בין המשתתפים, ו ממוזער חפצים תנועה על ההקלטות הפיזיולוגיות שלנו. המשתתפים הונחו הפנים קדימה לזוז כמה שפחות, זה נשלט גם שם המשתתפים חיפשו, ומתוחזק ולכן גירוי עקבי חשיפה הקשר בין המשתתפים. בחרנו להפעיל את המכשיר הראש מעקב של משקפי 3D משוחק על ידי המשתתפים על מנת להבטיח שהם צופים את הסצינה עם הפרספקטיבה הנכונה. אם מעקב הראש לא היה נבחר, תנועת הראש ימינה או שמאלה לא היה נכון לחסום כמה חפצים הופיע בעולם (אובייקטים כגון יופיע כפופות על המסכים בצלילה כמשתתפים חצה). בעזרת מעקב אחר ראש נבחר, אנחנו יכולים להיות בטוחים כי התכונות בסביבה שמרו על פרופורציות נורמלי שלהם היו סגורים בצורה נכונה על כל אחד מששת הקירות של הצלילה למשך תקופת הניסוי. 5. איסוף נתונים. בגרסה הרגילה שלנו במעבדה של מיזוג פחד 8, 16 מצגת גירוי נשלט על ידי מחשב שתוכנת סקריפט בחבילת תוכנה מצגת. כדי לשמור על עקביות בין המעבדה לבין הסביבה הווירטואלית, אנו מיובאים הרכישה הכחדה הרגילה שלנו תסריטים פחד בפורמט קוד למחשב הבקרה בחדר הבקרה שמארח את הקוביה צלילה (ראה איור 1). קוד יציאה מקבילית נקבע לשלוח רשימה של קודים מספריים שנוצר לאותת אירועים שונים, כגון מצגות של הנחש, עכביש, onsets גירוי חשמלי. בתכנון שלנו, Virtools שולח הודעת פתיחה בקרת סאונד (OSC 17) OSC / UDP מסר תוכנית אישית + + C המגדירה את ערך היציאה המקבילית. C שלנו בתוכנית + + משתמש הספרייה OSCpack 18. קלט דיגיטלי של BIOPAC מחובר ליציאת המקבילה המחשב. SCR איסוף הנתונים במחשב הנייד של BIOPAC דרך היציאה המקבילית, מנורמל אז, מחושבת CS + / CS-ו onsets ארה&quot;ב בתוך פרמטרים ספציפיים (ראה לעיל לפרטים נוספים). בנוסף טיוח את הסצינה ושליטה ניווט, Virtools משמש גם יומן אירועים המשתמש (לוחץ על כפתור). לסיכום, במהלך ניסוי, הודעות הנשלחות מהמחשב הראשי למערכת BIOPAC דרך היציאה המקבילית. מכיוון Virtools לא יכול לתקשר עם היציאה המקבילית במחשב ישירות קטן C + + תוכנית מקשיב הודעת OSC מ Virtools ואז מעביר אותו היציאה המקבילית.

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

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

מיזוג הפחד הוא פרדיגמה בשימוש נרחב במחקר הלא אנושית חיה כדי לחקור את המנגנונים העצביים הבסיסיים פחד וחרדה. האתגר העיקרי בניהול מחקרים מיזוג בבני אדם הוא היכולת לתפעל חזק או לדמות את הקשרים סביבתיים הקשורים להתנהגות רגשית מותנית. בהקשר זה, טכנולוגיה וירטואלית (VR) המציאות היא כלי מבטיח. עם זאת, התאמת הטכנולוגיה הזאת כדי לענות על האילוצים הניסוי דורש התאמות מיוחדות. כאן אנו לטפל בבעיות מתודולוגיות מעורב בעת ביצוע מיזוג פחד בסביבת מציאות מדומה לחלוטין immersive 6 צדדית ובהווה מיזוג נתונים פחד. בעולם האמיתי, אירועים טראומתיים מתרחשים בסביבות מורכבות אשר בנויים רמזים רבים, העוסקים בכל שיטות החושית שלנו. לדוגמה, רמזים שיוצרים את תצורת הסביבה לכלול לא רק אלמנטים ויזואליים, אך שמיעתי, ריח, מישוש ואת אפילו. במחקרים של בעלי חיים מכרסמים מיזוג פחד שקועים לחלוטין בהקשר זה עשיר עם רומן, רמזים חזותיים מישוש ואת חוש הריח. עם זאת, בדיקות מעבדה הסטנדרטי של מיזוג פחד בבני אדם מתנהלים בדרך כלל בחדר ייחוד מול מסך מחשב שטוח או 2D ולא לשכפל את המורכבות של התנסויות בעולם האמיתי. מצד שני, המגבלה העיקרית של מחקרים קליניים שמטרתה צמצום (כיבוי) פחד ומניעת הישנות בהפרעות חרדה הוא טיפול המתרחשת לאחר המשתתפים רכשו פחד בהקשר בלתי מבוקרת, אינו ידוע ברובו. לפיכך הנסיינים נותרים ללא מידע על משך החשיפה, את הטבע האמיתי של הגירוי, ועל רקע רמזים הקשורים בסביבה 1. בהעדר מידע זה יכול להיות קשה באמת לכבות חשש כי הוא גם רמז וגם תלוי הקשר. בסביבות מציאות מדומה לטפל בבעיות אלה על ידי מתן את המורכבות של העולם האמיתי, באותו זמן המאפשר הנסיינים להגביל מיזוג פחד פרמטרים ההכחדה להניב נתונים אמפיריים כי יכול להציע אפשרויות טיפול טוב יותר ו / או לנתח השערות מכניסטית. על מנת לבדוק את ההשערה כי מיזוג הפחד יכול להיות מקודד עשיר ספציפי בהקשר זה המבוצע בסביבה immersive מלא, פיתחנו מציאות מדומה ברורים 3-D בהקשרים שבהם משתתפים מנוסים מיזוג פחד מנחשים או עכבישים וירטואלי. רמזים שמיעתית שיתוף התרחשה עם CS כדי לקדם לעורר תגובות המכוונת ותחושה של &quot;נוכחות&quot; במקצועות 2. מוליכות העור בתגובה שימש למדוד את תלות של רכישת החזקת פחד זיכרון, הכחדה.

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

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

הפרדיגמה הקלאסית מיזוג פחד הותאם עבור המשתתפים האדם בסביבה מציאות וירטואלית לחלוטין immersive. באמצעות פרדיגמה אפליה, פחד מותנה, אות וזיכרון שימור הקשר, הכחדה נמדדה עם תגובה מוליכות העור כדי נחשים ועכבישים וירטואלי דינמי (גירויים מותנים) בשני הקשרים שונים וירטואלית.

התניית פחד האדם שנערך מציאות שליטת טבילה 3-Dimensional וירטואלי

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

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.8K Views.  Duke University. הפרדיגמה הקלאסית מיזוג פחד הותאם עבור המשתתפים האדם בסביבה מציאות וירטואלית לחלוטין immersive. באמצעות פרדיגמה אפליה, פחד מותנה, אות וזיכרון שימור הקשר, הכחדה נמדדה עם תגובה מוליכות העור כדי נחשים ועכבישים וירטואלי דינמי (גירויים מותנים) בשני הקשרים שונים וירטואלי?...

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

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

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

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

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

פרמקולוגיה ההתנהגות של התניה קלאסית תגובת הרחבה חוטם ב דבורי דבש ( אפיס מליפרה)

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

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

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

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

זמן לשגות הדמיה חיה של Related Clonally ובתאים עצבית של פיתוח דג הזברה forebrain

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

Organotypic Culture of Full-thickness Adult Porcine Retina

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

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

תרבות Organotypic של הרשתית מלא עובי למבוגרים חזירי

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

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

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

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

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

Ex Vivo optogenetic Dissection של מעגלי פחד פרוסות המוח

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

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

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

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

השימוש של התניה קלאסית Eyeblink מעקב כדי להעריך תפקוד בהיפוקמפוס במודל של עכברים של אלכוהול עוברית ספקטרום הפרעות

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

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

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

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

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

תסיסנית חיזור התניה כמדד למידה וזיכרון

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

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

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

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

בVivo תלת מימדי 2-פוטון מיקרוסקופית למחקר שנערכו תגובות כלי דם על ידי הוצאה ATP מקומי באמצעות זכוכית מיקרו פיפטה

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

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

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

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

שיטה לניתוח שחזור תלת מימד ומציאות וירטואלית של תאים גליאל ונוירוונאליות

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

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

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

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

יישום סימולטני של גירוי זרם ישיר טרנס-קדנציאלי במהלך חשיפה למציאות מדומה

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

Alternate Immersion in Glucose to Produce Prolonged Hyperglycemia in Zebrafish

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

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

טבילה חלופית בגלוקוז כדי לייצר היפרגליקמיה ממושכת בזברהפיש

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