Name: whisker-signaled eyeblink classical conditioning in head-fixed mice
Uploaded: 2016-03-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Whisker-signaled Eyeblink Classical Conditioning in Head-fixed Mice at JoVE.com

עבודה זו מומנה על ידי משרד ההגנה (W81XWH-13-01-0243) לבין המכון הלאומי לבריאות (R37 AG008796). אנו מודים אלן בייקר בחנות המכונה של אוניברסיטת נורת&#39;ווסטרן לבניית מנגנון גליל-קבוע הראש. אנו מודים לד&quot;ר Shoai האטורי על הנחייתו ב Matlab ו- Solidworks. אנו מודים לד&quot;ר ג&#39;ון כוח עבור תוכנת LabVIEW ששלטה הניסוי.

<ol>
	<li>Clark, R. E., Squire, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classical+conditioning+and+brain+systems:+the+role+of+awareness.">Classical conditioning and brain systems: the role of awareness.</a> Science. 280 (5360), 77-81 (1998).</li><li>Thompson, R. F., Kim, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory+systems+in+the+brain+and+localization+of+a+memory.">Memory systems in the brain and localization of a memory.</a> PNAS. 93 (24), 13438-13444 (1996).</li><li>Solomon, P. R., Vander Schaaf, E. R., Thompson, R. F., Weisz, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampus+and+trace+conditioning+of+the+rabbit's+classically+conditioned+nictitating+membrane+response.">Hippocampus and trace conditioning of the rabbit's classically conditioned nictitating membrane response.</a> Behav Neurosci. 100 (5), 729-744 (1986).</li><li>Moyer, J. R., Deyo, R. A., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampectomy+disrupts+trace+eye-blink+conditioning+in+rabbits.">Hippocampectomy disrupts trace eye-blink conditioning in rabbits.</a> Behav Neurosci. 104 (2), 243-252 (1990).</li><li>Weiss, C., Bouwmeester, H., Power, J. M., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+lesions+prevent+trace+eyeblink+conditioning+in+the+freely+moving+rat.">Hippocampal lesions prevent trace eyeblink conditioning in the freely moving rat.</a> Behav Brain Res. 99 (2), 123-132 (1999).</li><li>Weiss, C., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+prefrontal+cortical+memory+mechanisms+with+eyeblink+conditioning.">Exploring prefrontal cortical memory mechanisms with eyeblink conditioning.</a> Behav Neurosci. 125 (3), 318-326 (2011).</li><li>Aiba, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficient+cerebellar+long-term+depression+and+impaired+motor+learning+in+mGluR1+mutant+mice.">Deficient cerebellar long-term depression and impaired motor learning in mGluR1 mutant mice.</a> Cell. 79 (2), 377-388 (1994).</li><li>Skelton, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilateral+cerebellar+lesions+disrupt+conditioned+eyelid+responses+in+unrestrained+rats.">Bilateral cerebellar lesions disrupt conditioned eyelid responses in unrestrained rats.</a> Behav Neurosci. 102 (4), 586-590 (1988).</li><li>Takehara, K., Kawahara, S., Takatsuki, K., Kirino, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-limited+role+of+the+hippocampus+in+the+memory+for+trace+eyeblink+conditioning+in+mice.">Time-limited role of the hippocampus in the memory for trace eyeblink conditioning in mice.</a> Brain Res. 951 (2), 183-190 (2002).</li><li>Weiss, C., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evoking+blinks+with+natural+stimulation+and+detecting+them+with+a+noninvasive+optical+device:+A+simple,+inexpensive+method+for+use+with+freely+moving+animals.">Evoking blinks with natural stimulation and detecting them with a noninvasive optical device: A simple, inexpensive method for use with freely moving animals.</a> J Neurosci Meth. 173, 108-113 (2008).</li><li>Royer, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+timing,+rate+and+bursts+of+hippocampal+place+cells+by+dendritic+and+somatic+inhibition.">Control of timing, rate and bursts of hippocampal place cells by dendritic and somatic inhibition.</a> Nature. 15 (5), 769-775 (2012).</li><li>Goldey, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removable+cranial+windows+for+long-term+imaging+in+awake+mice.">Removable cranial windows for long-term imaging in awake mice.</a> Nature Protoc. 9 (11), 2515-2538 (2014).</li><li>Lovett-Barron, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+inhibition+in+the+hippocampus+supports+fear+learning.">Dendritic inhibition in the hippocampus supports fear learning.</a> Science. 343 (6173), 857-863 (2014).</li><li>Chettih, S. N., McDougle, S. D., Ruffolo, L. I., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+timing+of+motor+output+in+the+mouse:+the+role+of+movement+oscillations+in+eyelid+conditioning.">Adaptive timing of motor output in the mouse: the role of movement oscillations in eyelid conditioning.</a> Front in Integ Neurosci. 5 (72), (2011).</li><li>Heiney, S. A., Wohl, M. P., Chettih, S. N., Ruffolo, L. I., Medina, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebellar-Dependent+Expression+of+Motor+Learning+during+Eyeblink+Conditioning+in+Head-Fixed+Mice.">Cerebellar-Dependent Expression of Motor Learning during Eyeblink Conditioning in Head-Fixed Mice.</a> J Neurosci. 34 (45), 14845-14853 (2014).</li><li>Siegel, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trace+Eyeblink+Conditioning+in+Mice+is+Dependent+upon+the+Dorsal+Medial+Prefrontal+Cortex,+Cerebellum,+and+Amygdala:+Behavioral+Characterization+and+Functional+Circuity.">Trace Eyeblink Conditioning in Mice is Dependent upon the Dorsal Medial Prefrontal Cortex, Cerebellum, and Amygdala: Behavioral Characterization and Functional Circuity.</a> eNeuro. , (2015).</li><li>Galvez, R., Weiss, C., Cua, S., Disterhoft, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+precisely+timed+stimulation+of+mouse+whiskers+in+a+freely+moving+preparation:+application+for+delivery+of+the+conditioned+stimulus+in+trace+eyeblink+conditioning.">A novel method for precisely timed stimulation of mouse whiskers in a freely moving preparation: application for delivery of the conditioned stimulus in trace eyeblink conditioning.</a> J Neurosci Meth. 177 (2), 434-439 (2009).</li><li>Gruart, A., S&#225;nchez-Campusano, R., Fern&#225;ndez-Guiz&#225;n, A., Delgado-Garc&#236;a, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Differential+and+Timed+Contribution+of+Identified+Hippocampal+Synapses+to+Associative+Learning+in+Mice.">A Differential and Timed Contribution of Identified Hippocampal Synapses to Associative Learning in Mice.</a> Cereb Cortex. , (2014).</li><li>Weiss, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+Eyeblink+Conditioning+and+Decreased+Hippocampal+Volume+in+PDAPP+V717F+Mice.">Impaired Eyeblink Conditioning and Decreased Hippocampal Volume in PDAPP V717F Mice.</a> Neurobiol Dis. 11 (3), 425-433 (2002).</li><li>Galvez, R., Weiss, C., Weible, A. P., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrissa-signaled+eyeblink+conditioning+induces+somatosensory+cortical+plasticity.">Vibrissa-signaled eyeblink conditioning induces somatosensory cortical plasticity.</a> J Neurosci. 26 (22), 6062-6068 (2006).</li><li>Galvez, R., Weible, A. P., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+barrel+lesions+impair+whisker-CS+trace+eyeblink+conditioning.">Cortical barrel lesions impair whisker-CS trace eyeblink conditioning.</a> Learn &amp; Memory. 14 (1), 94-100 (2007).</li><li>Johnson, K. R., Zheng, Q. Y., Erway, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Major+Gene+Affecting+Age-Related+Hearing+Loss+Is+Common+to+at+Least+Ten+Inbred+Strains+of+Mice.">A Major Gene Affecting Age-Related Hearing Loss Is Common to at Least Ten Inbred Strains of Mice.</a> Genomics. 70 (2), 171-180 (2000).</li><li>Tseng, W., Guan, R., Disterhoft, J. F., Weiss, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trace+eyeblink+conditioning+is+hippocampally+dependent+in+mice.">Trace eyeblink conditioning is hippocampally dependent in mice.</a> Hippocampus. 14 (1), 58-65 (2004).</li><li>Joachimsthaler, B., Brugger, D., Skodras, A., Schwarz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spine+loss+in+primary+somatosensory+cortex+during+trace+eyeblink+conditioning.">Spine loss in primary somatosensory cortex during trace eyeblink conditioning.</a> J Neurosci. 35 (9), 3772-3781 (2015).</li><li>Boele, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebellar+and+extracerebellar+involvement+in+mouse+eyeblink+conditioning:+the+ACDC+model.">Cerebellar and extracerebellar involvement in mouse eyeblink conditioning: the ACDC model.</a> Front in Cell Neurosci. 3 (19), (2010).</li><li>Koekkoek, S. K. E., Den Ouden, W. L., Perry, G., Highstein, S. M., De Zeeuw, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+kinetic+and+frequency-domain+properties+of+eyelid+responses+in+mice+with+magnetic+distance+measurement+technique.">Monitoring kinetic and frequency-domain properties of eyelid responses in mice with magnetic distance measurement technique.</a> J Neurophysiol. 88 (4), 2124-2133 (2002).</li><li>Ward, R. L., Flores, L. C., Disterhoft, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infragranular+barrel+cortex+activity+is+enhanced+with+learning.">Infragranular barrel cortex activity is enhanced with learning.</a> J Neurophysiol. 108 (5), 1278-1287 (2012).</li></ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

מיזוג מצמוץ מקרי קלסי הוא צורה של למידה אסוציאטיבית כי הוא כלי שימושי להבנת התשתית העצבית הבסיסית למידה וזיכרון. שיטות קודמות מועסקות מיזוג מצמוץ מקרי במכרסמים כגון עכברים מעורבים בתא שאפשר את החיה לנוע בחופשיות. תכשיר קבוע ראש למיזוג מצמוץ מקרי בעכברים, באמצעות המ?...

מיזוג מצמוץ מקרי הוא צורה של מיזוג הפבלובית ומערכת מודל לחקירת המנגנונים העצביים של למידה וזיכרון אסוציאטיביים. זה נחקר במינים שונים, כולל בני אדם, ארנבות, חתולים, חולדות ועכברים. הפרדיגמה מקריא שני גירויים לזווג: גירוי מותנה ניטראלי (CS; למשל, בטון, בזק של אור, או גירוי זיף), וכן גירוי מותנה בולט (ארה&quot;ב, לדוגמה, שרבוב אוויר לעין, או הלם periorbital). ארה&quot;ב מעוררת תגובת מצמוץ מקרית מותנית, הרפלקסיבית (כלומר, UR). בסופו של דבר, לאחר כמה מצגות של CS-US לזווג, הנושא לומד לקשר בין CS עם ארה&quot;ב. למידה זו באה לידי ביטוי בצורה של תגובה מותנית (CR), מצמוץ מקרי שהושר על ידי CS לבד שמקדים את המצגת של ארה&quot;ב. מיזוג מצמוץ מקרי בצורת עקבות כולל מרווח ללא גירוי של כמה שעותאלפיות undred שמפריד בין CS ובארצות הברית (איור 1). מיזוג Trace הוא צורה של למידה הצהרתית שכן הוא דורש מודעות של תלויות גירוי 1. הפער הזמני דורש החיה לשמור על &quot;זכר&quot; עצבי של CS באזורי מוח קדמיים כגון ההיפוקמפוס מנת שארה&quot;ב ואת CS לקיים קשרים 1-6. יחד עם אזורי המוח הקדמיים, מיזוג עקבות תלוי גם המוחון 7. מיזוג מצמוץ מקרי הוא, אם כן, הפרדיגמה שימושי לחקירה את הרב הגוני של זיכרון, לרבות רכישה, איחוד, ויחזור. במהלך מיזוג מצמוץ מקרי, קבוצת ביקורת של חיות מוצגת עם גירויים מזווגים בסדר אקראי כדי לבדוק תגובות pseudoconditioning או מרוגשים אל CS כי עלול להיגרם על ידי מצגת בארה&quot;ב לבדה יותר מאשר בקשר CS-ארה&quot;ב למד. Appara נפוץtus לחקירת מיזוג מצמוץ מקרי במכרסמים הוא חדר שבו מכרסם רשאי לנוע בחופשיות במהלך תהליך ההכשרה 8-10. עם סוג זה של מכשירים, לקשור מצורף בדרך כלל כיסוי ראש כי היא מודבקת הגולגולת של המכרסם. את הרצועה מאפשרת המשלוח של ארה&quot;ב (ולפעמים CS) ו להעברת התגובה של החיה לגירויים אלה (כלומר, תגובת המצמוץ המקרית) 10. לקשור עצמו עשוי להיות שונה בהתאם לסוג של גירויים נמסרו ואיך תגובת המצמוץ המקרית נרשמת. הסיבה לשימוש &quot;בחופשיות-נעו&quot; עכברים קשורים למיזוג מצמוץ מקרי היא שעכברים להיאבק איפוק. למרות מינים אחרים עשויים להיות נוחים יותר לקבל איפוק, היתרון העיקרי של שימוש בעכברים בניסויי מיזוג מצמוץ מקריים הוא כי הרוב המכריע של זנים מוטנטים זמינים מהונדסים גנטי הם זני עכבר. בנוסף נאבק, מיל מלאtraint של עכברי תוצאות במצוקה חריפה. תכשיר עכבר קבוע ראש ממזער לחץ יגדיל את המידע הפיזיולוגי שניתן להשיג במהלך מיזוג מצמוץ מקרי. לדוגמה, מערכת זו תאפשר הדמיה של נוירונים בקליפת המוח עם מיקרוסקופיה 2-פוטון 11. ראש-קבוע הכנות שמשו בניסויים קודמים עבור הדמיה אופטית של הקורטקס באמצעות שתלים גולגולתי נשלפים, הקלטות אלקטרו vivo של המוח המכרסם עם מערכי tetrode, שני פוטוני הדמית סידן, וגם כפלטפורמת מיזוג מצמוץ מקרי בעכברים 11 -16. במערכת קבועת הראש, גירוי והקלטות אמינים מובטחים ללא ריסון מלא של העכבר (איור 2). כיסוי ראש כמו זה המשמש במערכת לנוע בחופשיות מודבקת הגולגולת של העכבר. במהלך אימונים, לא את הקצה העליון מודבק מחבר מחובר ברים מעל<html> הליכון גלילי על מנת לייצב את ראשו של המכרסמים (איור 2 א). הליכון הגלילי מאפשר לעכבר לנוח בנוחות, אבל אם העכבר מעוניין בכך, גם מאפשר את זה כדי לרוץ או ללכת. עם השימוש במערכת זו, עכברים יכולים להיות מאומנים עם רטט זיף כמו CS לבין התחשמלות periorbital קלה כמו ארה&quot;ב (איור 1). ארה&quot;ב היא מועברת דרך חוטים להציב בניתוח מתחת לרוחב העור לעין. קל CS מועבר באמצעות מסרק המחובר מפעיל כיפוף מלבני 2 שכבתי (איור 2 ב). את מסרק הינע כיפוף ואז מחוברים בסיס מגנטי כי הוא עבר במקום הנכון בזמן אימון והוא מותאם בגין משלוח אופטימלי עבור כל חית פרט. מסרק ממוצבת שהיא רוכבת עליו השפם שנבחר. במהלך מסירת CS, אות נשלחת הינע כיפוף כי מחליף את המסרק מוביל הרטט של שפם 17. = &quot;jove_content&quot;&gt; גירויים אחרים כגון בטון או בזק של אור שמשו גירויים מותנים יעילים עכברי 16,18,19 בעבר. הגירוי זיף הסיבה נבחר עבור CS ב פרדיגמה ניסויית זה היא התלות של חיות בעכברים על vibrissae שלהם עבור קלט מידע חושי במהלך חיפושים. גירוי זיף הוכח להיות CS אמין ויעיל 20. יתר על כן, בהתחשב המצע ומבוסס ומאורגן קליפת המוח של מערכת vibrissae (כלומר, בקליפה לחבית), גירוי זיף כמו CS מספק כלי אלגנטים למיפוי שינויים הקורטיקלית פלסטי הקשורות למידת מצמוץ מקרי מיזוג 20,21. מערכת קבועת ראש מאפשרת גירוי המדויק של שפם שנבחר להשוות תגובות בין הנוירונים מגורים ונוירונים קבלה תשומות מפאות הלא מגורה. לבסוף, זנים רבים של עכברים להפגין אובדן שמיעה כתוצאה מהזדקנות כמבוגר צעיר יחסית <sup&gt; 22, וסגירת עפעף במהלך כהרף המותנה משנת CS ויזואלית (למרות CS ויזואלי עושה לשפר בעיות עם תגובות בהלה 16). גירוי זיף אינו מושפע משני של סיבוכים אלה. מתפרסמים כאן שינויים ייחודיים וחשובים על הכנות קבועות ראש אחרות למיזוג מצמוץ מקרי, כוללים שיטות למסירת CS וארה&quot;ב, ורכישת תגובת המצמוץ המקרית. המהימנות של המנגנון הזה ואת הפרדיגמה הכשרת מיזוג מצמוץ מקרי מודגמת על ידי הלימוד עקום מעכברים ממוזגים עקומה למידה שטוחה יחסית מחיות מלאות pseudoconditioned (איור 7 א).

<table><tbody><tr><td>Exervo TeraNova Foam Roller 36&quot; x 6&quot;&amp;nbsp;</td><td>Amazon</td><td>B002ONUM0E</td><td>For cylinder</td></tr><tr><td>Plexiglas</td><td></td><td></td><td>Custom-made; 1 cm thick</td></tr><tr><td>Metal Rods (12.7&amp;nbsp;mm diameter)</td><td></td><td></td><td>Custom-made</td></tr><tr><td>4-40 machine screw (.25&amp;nbsp;in. long)</td><td>Amazon Supply</td><td>B00F33Q8QO</td><td>For cylinder</td></tr><tr><td>Classic Design Hair Comb</td><td>Conair</td><td>93505WG-320</td><td>For whisker stimulation</td></tr><tr><td>2-Layer Rectangular Bending Actuator</td><td>Piezo Systems</td><td>T220-A4-303X&amp;nbsp;</td><td>For whisker stimulation</td></tr><tr><td>Solder and Flux Kit</td><td>Piezo Systems</td><td>MSF-003-NI</td><td>For whisker stimulation</td></tr><tr><td>Magnetic Base</td><td>Thor Labs</td><td>MB175</td><td>For whisker stimulation</td></tr><tr><td>Threaded rod for magnetic base</td><td></td><td></td><td>Custom-made</td></tr><tr><td>Strips based on 221 series nylon strip connectors from Electronic Connector Corp.</td><td></td><td></td><td>Custom-made, based on Weiss and Disterhoft, 2008</td></tr><tr><td>TO-220 Style Transistor</td><td>Amazon Supply</td><td>B0002ZPZYO&amp;nbsp;</td><td>For connector; for the wings</td></tr><tr><td>Relia-Tac Sockets</td><td>Electronic Connector Corp.</td><td>220-S02</td><td>For connector</td></tr><tr><td>Relia-Tac Pins</td><td>Electronic Connector Corp.</td><td>220-P02</td><td>For headpiece</td></tr><tr><td>0-80 stainless steel machine screw (1 in. long)</td><td>Amazon Supply</td><td>B000FN68EE</td><td>Locking Screw</td></tr><tr><td>0-80 stainless steel machine screw hex nut (5/32 in. thick)</td><td>Amazon Supply</td><td>B000N2TK7Y</td><td>Locking Screw Head</td></tr><tr><td>Loctite Super Glue-Liquid</td><td>Loctite</td><td>1365896</td><td>Cyanoacrylic glue; for the locking screw</td></tr><tr><td>Quick Setting Epoxy</td><td>Ace Hardware</td><td>18613</td><td>For connector and whisker stimulation system</td></tr><tr><td>Ethernet Cable Wires</td><td></td><td></td><td>Ethernet cable can be taken apart to use the individual wires for the connector</td></tr><tr><td>Polyimide coated stainless steel wires (2&amp;nbsp;in. long, .005 in. diameter)</td><td>PlasticsOne</td><td>005sw/2.0 37365 S-S&amp;nbsp;</td><td>For headpiece, EMG and shock wires</td></tr><tr><td>Stainless steel uncoated wire (.005&amp;nbsp;in. diameter)</td><td>AM Systems</td><td>792800</td><td>For headpiece, ground wires</td></tr><tr><td>Tenma Variable Autotransformer</td><td>Tenma</td><td>72-110</td><td>For the whisker stimulation; rheostat to adjust current to the bending actuator</td></tr><tr><td>Amplifier</td><td>A-M Systems</td><td>1700</td><td>Amplifier for filtering and amplifying EMG signals</td></tr><tr><td>WPI A385R stimulus isolator</td><td>World Precision Instruments</td><td>31405</td><td>For the electrical shock</td></tr><tr><td>Isothesia (Isoflurane)</td><td>Henry Schein: Animal Health</td><td>50031</td><td>For surgery; anesthesia</td></tr><tr><td>Buprenex Injectable CIII</td><td>Reckett Benckiser Pharmaceuticals Inc</td><td>NDC 12496-0757-1</td><td>For surgery; analgesic</td></tr><tr><td>Akwa Tears: Lubricant Ophthalmic Ointment&amp;nbsp;</td><td>Akorn</td><td>NDC 17478-062-35</td><td>Artificial tear ointment to prevent dry eyes while under anesthesia</td></tr><tr><td>Povidine-Iodine Prep Pads</td><td>PDI</td><td>NDC 10819-3883-1</td><td>For surgery; antiseptic</td></tr><tr><td>Alcohol Prep Pads</td><td></td><td></td><td>May be purchased from any standard pharmacy</td></tr><tr><td>Stainless steel surgical scalpel handles (no.3)</td><td>Integra Miltex&amp;nbsp;</td><td>4-7.</td><td>For surgery</td></tr><tr><td>Stainless steel surgical scalpel blades</td><td>Integra Miltex</td><td>4-310 or 4-315</td><td>For surgery; number 10 or 15 scalpel blade</td></tr><tr><td>3% Hydrogen Peroxide</td><td></td><td></td><td>May be purchased from any standard pharmacy</td></tr><tr><td>Micro Clip</td><td>Roboz</td><td>RS-5459</td><td>For surgery, to hold back skin</td></tr><tr><td>00-90 stainless steel machine screw (0.0625&amp;nbsp;in. long)</td><td>Amazon Supply</td><td>B002SG89X4&amp;nbsp;</td><td>For surgery, to wrap ground wire around</td></tr><tr><td>Professional Rotary Tool</td><td>Walnut Hollow</td><td>29637</td><td>Hand drill for surgery, to drill holes in skull</td></tr><tr><td>Inverted Cone Burr</td><td>Roboz</td><td>RS-6282C-34</td><td>Inverted cone burr size 34; for surgery, to drill holes in skull</td></tr><tr><td>Engraving Cutter Drill Bit</td><td>Dremel</td><td>106</td><td>Engraving cutter; 1.6 mm bit; for surgery, to drill holes in skull</td></tr><tr><td>C&amp;amp;B Metabond-Quick! Cement System &quot;B&quot; Quick Base</td><td>Parkell</td><td>S398</td><td>For surgery; adhesive luting cement system; important to prevent headpiece avulsion</td></tr><tr><td>C&amp;amp;B Metabond-Quick! Cement System Clear L-Powder</td><td>Parkell</td><td>S399</td><td>For surgery; adhesive luting cement system; important to prevent headpiece avulsion</td></tr><tr><td>C&amp;amp;B Metabond-Quick! Cement System &quot;C&quot; Universal TBB Catalyst 0.7 ml</td><td>Parkell</td><td>S371</td><td>For surgery; adhesive luting cement system; important to prevent headpiece avulsion</td></tr><tr><td>C&amp;amp;B Metabond-Quick! Cement System Ceramic Mixing Dish with temperature strip</td><td>Parkell</td><td>S387</td><td>For surgery; adhesive luting cement system; important to prevent headpiece avulsion</td></tr><tr><td>Swiss Tweezers, style #5</td><td>World Precision Instruments</td><td>504506</td><td>For surgery</td></tr><tr><td>Puritan Cotton-Tipped Applicators</td><td>VWR International</td><td>10806-005&amp;nbsp;</td><td>For surgery</td></tr><tr><td>Dental Caulk Grip Cement Kit</td><td>Dentsply</td><td>675570</td><td>For surgery; dental cement</td></tr></tbody></table>

whisker-signaled eyeblink classical conditioning in head-fixed mice

Eyeblink conditioning is a common paradigm for investigating the neural mechanisms underlying learning and memory. To better utilize the extensive repertoire of scientific techniques available to study learning and memory at the cellular level, it is ideal to have a stable cranial platform. Because mice do not readily tolerate restraint, they are usually trained while moving about freely in a chamber. Conditioned stimulus (CS) and unconditioned stimulus (US) information are delivered and eyeblink responses recorded via a tether connected to the mouse's head. In the head-fixed apparatus presented here, mice are allowed to run as they desire while their heads are secured to facilitate experimentation. Reliable conditioning of the eyeblink response is obtained with this training apparatus, which allows for the delivery of whisker stimulation as the CS, a periorbital electrical shock as the US, and analysis of electromyographic (EMG) activity from the eyelid to detect blink responses.

8-10 השבוע גבר בן עכברי C57BL6 / J אומנו על מיזוג מצמוץ מקרי עקבות על מנגנון הליכון הגלילי-קבוע הראש. 8 עכברים אומנו עם מצגות CS-US לזווג (קבוצת מותנית) ו -9 עכברים אומנו עם מצגות CS וארה&quot;ב מזווגות (קבוצת pseudoconditioned). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:rig...

Watch this Scientific Journal Video about Whisker-signaled Eyeblink Classical Conditioning in Head-fixed Mice at JoVE.com

Whisker-signaled Eyeblink Classical Conditioning in Head-fixed Mice

The preparation presented here for whisker-signaled eyeblink conditioning in head-fixed mice precisely stimulates specific whiskers while allowing mice to ambulate on a cylindrical treadmill. A whisker stimulation conditioned stimulus (CS) paired with a periorbital shock unconditioned stimulus (US) results in reliable associative learning on this apparatus.

זיף-אותת התניה קלסית ומצמץ בעיניה עכברי ראש הקבועות

Eyeblink conditioning is a common paradigm for investigating the neural mechanisms underlying learning and memory. To better utilize the extensive ...

whisker-signaled-eyeblink-classical-conditioning-in-head-fixed-mice

Research

JoVE Journal

Behavior

12.9K Views.  Northwestern University. The preparation presented here for whisker-signaled eyeblink conditioning in head-fixed mice precisely stimulates specific whiskers while allowing mice to ambulate on a cylindrical treadmill. A whisker stimulation conditioned stimulus (CS) paired with a periorbital shock unconditioned stimulus (US) results in reliable associative learning on this apparatus.

Video: Whisker-signaled Eyeblink Classical Conditioning in Head-fixed Mice

Flat-floored Air-lifted Platform: A New Method for Combining Behavior with Microscopy or Electrophysiology on Awake Freely Moving Rodents

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a living animal&#8217;s brain. Moreover, the lengthy recovery from anesthesia limits the frequency of repeated recording/imaging episodes in longitudinal studies. Hence, new methods that would allow stable recordings from non-anesthetized behaving mice are expected to advance the fields of cellular and cognitive neurosciences. Existing solutions range from mere physical restraint to more sophisticated approaches, such as linear and spherical treadmills used in combination with computer-generated virtual reality. Here, a novel method is described where a head-fixed mouse can move around an air-lifted mobile homecage and explore its environment under stress-free conditions. This method allows researchers to perform behavioral tests (e.g., learning, habituation or novel object recognition) simultaneously with two-photon microscopic imaging and/or patch-clamp recordings, all combined in a single experiment. This video-article describes the use of the awake animal head fixation device (mobile homecage), demonstrates the procedures of animal habituation, and exemplifies a number of possible applications of the method.

This method creates a tangible, familiar environment for the mouse to navigate and explore during microscopic imaging or single-cell electrophysiological recordings, which require firm fixation of the animal&#8217;s head.

פלטפורמה הרימה-Air-מרוצף שטוחה: שיטה חדשה לשילוב עם התנהגות מיקרוסקופית או אלקטרופיזיולוגיה על Awake לנוע בחופשיות מכרסמים

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

היכרות הדרכת Clicker בתור העשרה קוגניטיבית עבור עכברי מעבדה

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Classical Short-Delay Eyeblink Conditioning in One-Year-Old Children

Classical eyeblink conditioning (EBC) refers to the learned association between a conditioned stimulus (an auditory tone) and an unconditioned stimulus (a puff of air to the cornea). Eyeblink conditioning is often used experimentally to detect abnormalities in cerebellar-dependent learning and memory that underlies this type of associative learning. While experiments in adults and older children are relatively simple to administer using commercial equipment, eyeblink conditioning in infants is more challenging due to their poor compliance, which makes correct positioning of the equipment difficult. To achieve conditioning in one-year-old infants, a custom-made or an adapted commercial system can be used to deliver the air puff to the infant's cornea. The main challenge lies in successfully detecting and classifying the behavioral responses. We report that automated blink detection methods are unreliable in this population, and that conditioning experiments should be analyzed using frame-by-frame analysis of supplementary video camera recordings. This method can be applied to study developmental changes in eyeblink conditioning and to examine whether this paradigm can detect children with neurological disorders.

This protocol describes an eyeblink conditioning paradigm appropriate for experiments with one-year-old infants. Commercial or custom-made equipment can be used to deliver the stimuli, and data collection and analysis should be performed on the video recordings.

מיזוג Eyeblink קצר-עיכוב קלאסית אצל ילדים בת אחת-

Classical eyeblink conditioning (EBC) refers to the learned association between a conditioned stimulus (an auditory tone) and an unconditioned stimulus (a ...

A System for Tracking the Dynamics of Social Preference Behavior in Small Rodents

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and observer-independent manner. Since the beginning of the millennium, the three-chamber test has been widely used as a standard paradigm to evaluate sociability (social preference) and social novelty preference in small rodents. However, this test suffers from multiple limitations, including its dependence on spatial navigation and negligence of behavioral dynamics. Presented and validated here is a novel experimental system that offers an alternative to the three-chamber test, while also solving some of its caveats. The system requires a simple and affordable experimental apparatus and publicly available open-source analysis system, which automatically measures and analyzes multiple behavioral parameters at individual and population levels. It allows detailed analysis of the behavioral dynamics of small rodents during any social discrimination test. We demonstrate the efficiency of the system in analyzing the dynamics of social behavior during the social preference and social novelty preference tests as performed by adult male mice and rats. Moreover, we validate the ability of the system to reveal modified dynamics of social behavior in rodents following manipulations such as whisker trimming. Thus, the system allows for rigorous investigation of social behavior and dynamics in small rodent models and supports more accurate comparisons between strains, conditions, and treatments.

Described here is a novel automated experimental system that offers an alternative to the three-chamber test and also solves several caveats. This system supplies multiple behavioral parameters that enable rigorous analysis of small rodent behavioral dynamics during the social preference and social novelty preference tests.

מערכת למעקב אחר הדינמיקה של התנהגות חברתית העדפה מכרסמים קטנים

Exploring the neurobiological mechanisms of social behavior requires behavioral tests that can be applied to animal models in an unbiased and ...

Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice

Migraine is a complex neurological disorder characterized by headache and sensory abnormalities, such as hypersensitivity to light, observed as photophobia. Whilst it is impossible to confirm that a mouse is experiencing migraine, light aversion can be used as a behavioral surrogate for the migraine symptom of photophobia. To test for light aversion, we utilize the light/dark assay to measure the time mice freely choose to spend in either a light or dark environment. The assay has been refined by introducing two critical modifications: pre-exposures to the chamber prior to running the test procedure and adjustable chamber lighting, permitting the use of a range of light intensities from 55 lux to 27,000 lux. Because the choice to spend more time in the dark is also indicative of anxiety, we also utilize a light-independent anxiety test, the open field assay, to distinguish anxiety from light-aversive behavior. Here, we describe a modified test paradigm for the light/dark and open field assays. The application of these assays is described for intraperitoneal injection of calcitonin gene-related peptide (CGRP) in two mouse strains and for optogenetic brain stimulation studies.

Rodents are not able to report migraine symptoms. Here, we describe a manageable test paradigm (light/dark and open field assays) to measure light aversion, one of the most common and bothersome symptoms in patients with migraines.

חקירת התנהגות דמוית מיגרנה באמצעות סלידה קלה בעכברים

Migraine is a complex neurological disorder characterized by headache and sensory abnormalities, such as hypersensitivity to light, observed as ...

Juxtacellular Monitoring and Localization of Single Neurons within Sub-cortical Brain Structures of Alert, Head-restrained Rats

There are a variety of techniques to monitor extracellular activity of single neuronal units. However, monitoring this activity from deep brain structures in behaving animals remains a technical challenge, especially if the structures must be targeted stereotaxically. This protocol describes convenient surgical and electrophysiological techniques that maintain the animal&#8217;s head in the stereotaxic plane and unambiguously isolate the spiking activity of single neurons. The protocol combines head restraint of alert rodents, juxtacellular monitoring with micropipette electrodes, and iontophoretic dye injection to identify the neuron location in post-hoc histology. While each of these techniques is in itself well-established, the protocol focuses on the specifics of their combined use in a single experiment. These neurophysiological and neuroanatomical techniques are combined with behavioral monitoring. In the present example, the combined techniques are used to determine how self-generated vibrissa movements are encoded in the activity of neurons within the somatosensory thalamus. More generally, it is straightforward to adapt this protocol to monitor neuronal activity in conjunction with a variety of behavioral tasks in rats, mice, and other animals. Critically, the combination of these methods allows the experimenter to directly relate anatomically-identified neurophysiological signals to behavior.

This protocol describes the design and surgical implantation of a head-restraining mechanism to monitor neuronal activity in sub-cortical brain structures in alert rats. It delineates procedures to isolate single neurons in the juxtacellular configuration and to efficiently identify their anatomical locations.

ניטור Juxtacellular והלוקליזציה של Single נוירונים בתוך מבנים מוחיים תת-קליפת המוח של התראה, חולדות-מרוסן ראש

There are a variety of techniques to monitor extracellular activity of single neuronal units. However, monitoring this activity from deep brain structures ...

Neuroscience

Behavioral Training Procedures for Head-fixed Virtual Reality in Mice

Virtual reality (VR) combined with head-fixation is increasingly being utilized in behavioral neuroscience studies as it allows complex behavioral assays to be performed in head-fixed mice. This enables precise behavioral recordings while incorporating various neurophysiological techniques that require head-fixation to minimize movement-related signal noise during neural recordings. However, despite the growing use of VR, there is little published data on the detailed methodology of how to implement it. In this study, a training protocol is developed whereby male and female C57B16/J mice are trained to run down a virtual linear corridor, the length of which is increased from 1-3 m over multiple training sessions. Building upon this foundation, this study investigated the feasibility of mice performing complex behaviors within VR using a Y-maze paradigm. The task required navigating to the arm with black walls from the choice point in the Y-maze. After reaching a criterion of two consecutive days equal to or greater than 70% correct, the mice progressed to increasingly difficult sensory discrimination. The findings provide important details on the methodologies useful for the successful training of mice in VR and demonstrate that mice exhibit learning capabilities in navigating the Y-maze. The methodology presented not only offers insights into training duration in VR-based assays but also underscores the potential for probing intricate behaviors in mice, opening avenues for more comprehensive neuroscience investigations.

The article describes the experimental procedures for the commonly used linear track virtual reality (VR) paradigm in mice as well as determining the feasibility of running complex VR tasks by testing a Y-shaped signal discrimination task.

נהלי אימון התנהגותי למציאות מדומה קבועה בראש בעכברים

Virtual reality (VR) combined with head-fixation is increasingly being utilized in behavioral neuroscience studies as it allows complex behavioral assays ...

<meta charset="utf8"></head><body>זיהוי פזילה בזמן אמת לעין העכבר למעקב אחר כאבי מיגרנה באמצעות DeepLabCut

An Automated Squint Method for Time-syncing Behavior and Brain Dynamics in Mouse Pain Studies

Spontaneous pain has been challenging to track in real time and quantify in a way that prevents human bias. This is especially true for metrics of head pain, as in disorders such as migraine. Eye squint has emerged as a continuous variable metric that can be measured over time and is effective for predicting pain states in such assays. This paper provides a protocol for the use of DeepLabCut (DLC) to automate and quantify eye squint (Euclidean distance between eyelids) in restrained mice with freely rotating head motions. This protocol enables unbiased quantification of eye squint to be paired with and compared directly against mechanistic measures such as neurophysiology. We provide an assessment of AI training parameters necessary for achieving success as defined by discriminating squint and non-squint periods. We demonstrate an ability to reliably track and differentiate squint in a CGRP-induced migraine-like phenotype at a sub second resolution.

<meta charset="utf8"></head><body>מחבר זרקור: פענוח רשתות חשמל מאחורי פעילויות והפרעות מוחיות מורכבות

This protocol provides a method for tracking automated eye squint in rodents over time in a manner compatible with time-locking to neurophysiological measures. This protocol is expected to be useful to researchers studying mechanisms of pain disorders such as migraine.

שיטת פזילה אוטומטית לסנכרון זמן התנהגות ודינמיקה מוחית במחקרי כאב עכברים

Spontaneous pain has been challenging to track in real time and quantify in a way that prevents human bias. This is especially true for metrics of head ...

זיף-אותת התניה קלסית ומצמץ בעיניה עכברי ראש הקבועות

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

פלטפורמה הרימה-Air-מרוצף שטוחה: שיטה חדשה לשילוב עם התנהגות מיקרוסקופית או אלקטרופיזיולוגיה על Awake לנוע בחופשיות מכרסמים

היכרות הדרכת Clicker בתור העשרה קוגניטיבית עבור עכברי מעבדה

מיזוג Eyeblink קצר-עיכוב קלאסית אצל ילדים בת אחת-

מערכת למעקב אחר הדינמיקה של התנהגות חברתית העדפה מכרסמים קטנים

חקירת התנהגות דמוית מיגרנה באמצעות סלידה קלה בעכברים

ניטור Juxtacellular והלוקליזציה של Single נוירונים בתוך מבנים מוחיים תת-קליפת המוח של התראה, חולדות-מרוסן ראש

נהלי אימון התנהגותי למציאות מדומה קבועה בראש בעכברים

שיטת פזילה אוטומטית לסנכרון זמן התנהגות ודינמיקה מוחית במחקרי כאב עכברים

שיטת פזילה אוטומטית לסנכרון זמן התנהגות ודינמיקה מוחית במחקרי כאב עכברים

שיטת פזילה אוטומטית לסנכרון זמן התנהגות ודינמיקה מוחית במחקרי כאב עכברים