Il labirinto Lashley III utilizzate per questi esperimenti è stato costruito da Tim Bowmaster, Paolo Corman, Barry Dutrow, Ryan Jabco, e Tim Treaster dalla Pennsylvania State Macchina Negozio Dipartimento di Fisica dell&#39;Università. Gli autori desiderano ringraziare la signora Shoba Belegundu, la signora Tara Chrzanowski, e la signora Alexandra Lewis per l&#39;assistenza nello svolgimento degli esperimenti presentati nelle Figure 2-4. Walter Jackson fornito un feedback prezioso per la preparazione di questo protocollo. Questo lavoro è stato sostenuto da un finanziamento della National Institute of Mental Health (MH064756 e MH077978 di AMA). I contenuti sono di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del National Institute of Mental Health e il National Institutes of Health.

1. Preparazione: <ol><li> Il labirinto Lashley III è costruito in plexiglass ed è illustrato nella figura 1. La casella di partenza, le braccia labirinto, e la scatola obiettivo sono modulari per consentire la pulizia e la modificabilità del labirinto. Le pareti della piazzola di partenza, le braccia labirinto, e la scatola obiettivo sono realizzati in plexiglas nero per eliminare i segnali visivi da fuori e dentro il labirinto. Braccia labirinto sono 45 cm di lunghezza, 7 cm di altezza e 5 cm di larghezza. Porte che conducono alle armi consecutive del labirinto sono 4 cm x 4 cm e si trova a 11 cm dalle pareti esterne del labirinto. La scatola obiettivo è di 19.5 cm di lunghezza x 7 cm x 5 cm di larghezza. La casella di partenza è di 8 cm x 9.5 cm x 7 cm. Separare i pezzi di plexiglas trasparente sono posizionati sulla parte superiore della finestra di avvio, il labirinto, e la scatola obiettivo di permettere la visualizzazione di ogni mouse mentre progredisce attraverso il labirinto evitando i topi di fuggire. Il labirinto poggia su una base costruita su plexiglas rosso che è abbastanza grande da contenere i tre pezzi del labirinto e una pseudo-casa gabbia che è la dimensione stessa gabbia casa normale dell&#39;animale. </li><li> Per preparare pseudo-casa gabbie prima del processo primo labirinto, una lettiera fresca dello stesso tipo di quello usato in gabbie a casa gli animali &#39;è aggiunto al fondo gabbia individuo che ha le porte (2 cm x 2 cm) tagliato in entrambi i lati. Filo posto cime su questi fondali gabbia e individualmente numero di loro, uno per ogni animale in una coorte di prova. Queste gabbie servirà come singoli pseudo-casa gabbie per ogni animale per tutta la durata del periodo di prova. Perché stiamo studiando il ruolo dello stress e / o ansia comportamenti correlati nell&#39;apprendimento e nella memoria, usiamo pseudo-casa gabbie per evitare individualmente ospitano topi nelle loro gabbie casa. Tuttavia, se tali fattori non sono di primaria importanza, gli animali possono essere ospitati singolarmente in gabbie modificate casa con porte e queste gabbie possono servire come le gabbie a casa per la navigazione labirinto di successo. </li></ol> 2. Test: <ol><li> Ogni giorno, gli animali vengono spostati nella sala prove il comportamento di un minimo di un&#39;ora prima del test per permettere loro di acclimatarsi all&#39;ambiente di test. </li><li> Trenta minuti prima della prova, avviate tempo, il cibo e l&#39;acqua viene rimossa da tutte le gabbie a casa. Mantenere il cibo e l&#39;acqua nella sala prove comportamento, ma fuori dalla portata dei topi. Cibo e acqua è generalmente rimossa 30 minuti dopo il cambiamento dalla fase di luce per la fase di buio, dopo l&#39;allattamento picco si è verificato. Questo assicura che gli animali sono per lo più cibo e acqua-sazi prima del test, tuttavia, i test in questo periodo offre un piccolo ulteriore forza motivante per navigare nel labirinto, anche se non c&#39;è cibo palese o premiare l&#39;acqua al termine delle attività. </li><li> Dopo il periodo di 30 minuti pre-test è trascorso, pulire il labirinto con il 70% di etanolo. Lasciare la porta che dalla finestra di avvio nel labirinto braccia chiuse. Le porte ad entrambe le estremità della scatola obiettivo vengono lasciate aperte. </li><li> Posizionare la pseudo-casa gabbia corrispondente al primo animale, alla fine della scatola obiettivo. </li><li> Portare il primo mouse al labirinto, coppettazione in mano. Mettere il mouse nella casella di partenza e sostituire il coperchio. </li><li> Quando in grado di rispettare il labirinto senza ostacoli, aprire la porta casella di inizio e iniziare subito tre cronometri. </li><li> Quando tutte e quattro le zampe del topo hanno lasciato la finestra di avvio, chiudere la porta casella avviare e interrompere il timer prima. </li><li> Record a mano il percorso con il mouse viaggia come naviga il labirinto. Un mouse entra in una nuova zona o il braccio del labirinto in cui tutte e quattro le zampe hanno attraversato in quella zona (vedi fig. 1). </li><li> Quando tutte e quattro le zampe entrare nella casella scopo, chiudere la porta che conduce tra il labirinto e la scatola porta e fermare la seconda cronometro. </li><li> Quando il mouse è completamente entrato nella pseudo-casa gabbia, chiudere la porta tra la casella di obiettivo e la gabbia. Fermare il terzo cronometro. </li><li> Registra i tempi dei tre cronometri. Contare il numero di errori il mouse ha fatto. Un errore è definito come un entrata in un vicolo cieco cul-de-sac zona (ad esempio, passando da L braccio alla zona K;. Fig. 1) o un viaggio indietro attraverso un percorso già braccio del labirinto (per esempio, passando da F braccio a braccio C, Fig. 1).. Mentre punteggio di prestazione del mouse come sta avvenendo, è possibile videocassetta o comunque prove labirinto di registrazione per consentire il punteggio conseguente sia ad occhio nudo o da software automatici. Discrezione sperimentatore dovrebbe essere usato per scegliere un metodo appropriato. </li><li> Lasciare l&#39;animale in gabbia pseudo-casa per 1 minuto prima di tornare alla sua gabbia casa. </li><li> Ripetere i passaggi 2,3-2,12 per tutti i mouse nella coorte di test. </li><li> Quando il mouse ultimo della coorte è stato restituito alla sua gabbia casa, avviare il timer 30 min. Al termine di questo periodo 30 minuti, ritorno cibo e acqua per tutti i mouse nella coorte e poi tornare gli animali nella loro stanza colonia. </li><li> Ripetere questa procedura in notti consecutive, con una sola prova per test giorno per animale, fino a quando tutti i topi nella coorte hanno raggiunto un criterio definito apprendimento o fino a n predeterminatoumero di prove di test si è verificato. Un mouse è classificato come aver imparato il labirinto in cui è possibile eseguire l&#39;operazione con 0 o 1 errore (s) su due prove consecutive. I topi sono testati nello stesso ordine sulle sperimentazioni successive. </li></ol> 3. Rappresentante dei risultati: Giorni di tempo per imparare (raggiungere criterio) può essere analizzati e confrontati tra i diversi gruppi in uno studio particolare (Fig. 2A e 3A). Inoltre, un indice di apprendimento (learning ratio), che caratterizza l&#39;acquisizione labirinto, può essere valutata nei primi quattro giorni del periodo di prova (Fig. 2B e 3B). L&#39;indice di apprendimento è il rapporto tra il numero di segmenti di percorso corretto percorso per il numero totale di segmenti del tragitto percorso per ogni prova. L&#39;indice di apprendimento medio dovrebbe essere di circa 0,5 per il processo 1, quando i topi vengono prima esposte al labirinto e la navigazione per caso. Gli aumenti indice di apprendimento e approcci 1 tra 2 e 4 prove che indicano che l&#39;apprendimento si sta verificando. Nella figura 2, i giovani (2 mesi) e l&#39;invecchiamento (24 mo) C57Bl/6NCr topi maschi sono stati formati sul labirinto Lashley per un massimo di 15 prove. I topi giovani imparato il labirinto a 7.2 (± 1.5) d. Al contrario, gli animali di invecchiamento ha 11,7 (± 2,1) d per raggiungere criterio. C&#39;è stata una forte tendenza per i topi C57Bl/6NCr invecchiamento richiedere più tempo per imparare il labirinto ([t (23) = 1.59, P = 0,056]; una coda t-test, una ipotesi a priori che i giorni per imparare è più in età topi). Quando l&#39;indice di apprendimento è calcolato, entrambi i gruppi di età mostrano un costante aumento l&#39;indice di apprendimento da studi 2 a 4 (significativo effetto principale del tempo P &lt;0,001). Tuttavia, non vi erano differenze statisticamente significative nell&#39;indice di apprendimento tra giovani e vecchi topi C57 C57 topi (effetto principale di età P = 0,58). Figura 3 è rappresentativo di studi che hanno esaminato gli effetti di tensione di fondo per l&#39;apprendimento del comportamento. I dati del C57Bl/6NCr giovani maschi mostrato in fig. 2 sono ora rispetto ai dati da giovani Crl: CD-1 (ICR) BR topi [CD-1, 4-5 mo]. CD-1 nei topi imparato il labirinto Lashley III a 4.5 (± 1.4) d, tuttavia, non vi era alcuna differenza significativa tra i ceppi in giorni per imparare (Fig. 3A; [t (18) = 1,328, p = 0,20], due coda t-test). Al contrario, l&#39;esame degli spettacoli indice di apprendimento che, mentre tutti gli animali sono stati navigare il labirinto sul primo processo per caso, topi CD-1 imparato il compito più velocemente (effetto principale del ceppo P &lt;0,001). Ciò è dimostrato dal l&#39;aumento statisticamente significativo l&#39;indice di apprendimento nel corso degli studi da 2 a 4 in CD-1 nei topi rispetto ai topi C57Bl/6NCr. È interessante notare che se i topi CD-1 continuano ad essere addestrati nei meandri oltre il punto di raggiungere criterio, che mostrano un comportamento indicativo di sovrallenamento (Fig. 4), che viene discusso in dettaglio più avanti. <img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1:. Il labirinto Lashley III Il vicolo cieco cul-de-sac zone del labirinto sono di colore rosso in questo diagramma ha scopi puramente illustrativi. La base e le braccia del labirinto reali sono colori solidi (nel riquadro). Il labirinto è in scala (dimensioni in testo). <img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2: Lashley prestazioni labirinto III in 2 e 24 mesi i topi maschi C57Bl/6NCr Il labirinto Lashley III è stato utilizzato per valutare percorso di apprendimento nei giovani (2 mesi) e l&#39;invecchiamento (24 mo) C57Bl/6NCr topi maschi.. I parametri misurati sono stati (a) giorni di tempo per criterio, il numero di giorni necessari per un mouse per eseguire il labirinto per due notti consecutive con 0 errori o 1 errore, e (b) indice di apprendimento, il numero corretto di quattro zampa voci braccio fatto rispetto al numero totale di voci braccio realizzato nei giorni 1-4 di test Lashley labirinto III. Numero di animali per ogni gruppo sono stati n = 10 per 2 mesi e n = 15 per 24 mesi i topi. <img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3: Lashley prestazioni labirinto III C57Bl/6NCr nei giovani maschi e CD-1 nei topi Il labirinto Lashley III è stato utilizzato per valutare percorso di apprendimento in 2 mesi C57Bl/6NCr e 4-5 mesi topi CD-1.. I parametri misurati sono stati (a) giorni di tempo per criterio, il numero di giorni necessari per un mouse per eseguire il labirinto per due notti consecutive con 0 errori o 1 errore, e (b) indice di apprendimento, il numero corretto di quattro zampa voci braccio fatto rispetto al numero totale di voci braccio realizzato nei giorni 1-4 di test Lashley labirinto III. Numero di animali per ogni gruppo sono stati n = 10 per C57Bl/6NCr e n = 10 per i CD-1 nei topi. Significati statistici: * p &lt;0.05, ** P &lt;0,01 rispetto ai topi C57Bl/6NCr. <img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4: Lashley prestazioni labirinto III in 4-5 mesi maschio CD-1 nei topi Il labirinto Lashley III.stato utilizzato per valutare percorso di apprendimento in dieci 4-5 mesi maschio topi CD-1 su 15 giorni consecutivi. I parametri misurati sono stati (a), numero di errori commessi al giorno, con un errore definito come un quattro zampa entrata in un vicolo cieco cul-de-sac zona o in viaggio uno già viaggiato braccio del labirinto, e (b) tempo trascorso nel labirinto al giorno. Il giorno in cui è stata raggiunta criterio è indicato con una freccia rossa.

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	<li>Blizard, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Return+to+home+cage'+as+a+reward+for+maze+learning+in+young+and+old+genetically+heterogeneous+mice.">Return to home cage' as a reward for maze learning in young and old genetically heterogeneous mice.</a> Comparative Med. 56, 196-201 (2006).</li><li>Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> What's wrong with my mouse?: Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice. , (2007).</li><li>Blizard, D. A., Klein, L. C., Cohen, R., McClearn, G. E. <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+mouse-friendly+cognitive+task+suitable+for+use+in+aging+studies.">A novel mouse-friendly cognitive task suitable for use in aging studies.</a> Behav. Genet. 33, 181-189 (2003).</li><li>Warren, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appetitive+learning+by+old+mice.">Appetitive learning by old mice.</a> Exp. Aging Res. 12, 99-105 (1986).</li><li>Lashley, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+mechanisms+and+intelligence:+A+quantitative+study+of+injuries+to+the+brain.">Brain mechanisms and intelligence: A quantitative study of injuries to the brain.</a> , (1929).</li><li>Barnes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory+deficits+associated+with+senescence:+A+neurophysiological+and+behavioral+study+in+the+rat.">Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat.</a> J. Comp. Physiol. Psych. 93, 74-104 (1979).</li><li>Matzel, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+differences+in+the+expression+of+a+general+learning+ability+in+mice.">Individual differences in the expression of a general learning ability in mice.</a> J. Neurosci. 23, 6423-6433 (2003).</li><li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+memory+and+learning.">The use of the Morris water maze in the study of memory and learning.</a> Int. J. Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li><li>Hepler, D. J., Wenk, G. L., Cribbs, B. L., Olton, D. S., Coyle, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory+impairments+following+basal+forebrain+lesions.">Memory impairments following basal forebrain lesions.</a> Brain Res. 346, 8-14 (1985).</li><li>Sci, B. e. h. a. v. B. r. a. i. n. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2, 313-313 (1979).</li></ol>

Tutti i protocolli di comportamento sono stati approvati dalla cura degli animali Pennsylvania State University e del Comitato Istituzionale Usa. Non ci sono informazioni finanziarie da segnalare.

I test sui roditori più usati comportamentali per valutare l&#39;apprendimento e la memoria sono il labirinto ad acqua di Morris e varianti di condizionamento alla paura 2. Questi test si basano su segnali visivi o uditivi per l&#39;apprendimento e stimoli avversi (ad esempio, acqua, footshock) per motivare gli animali per completare i compiti 3. Nei roditori invecchiamento, come nell&#39;uomo l&#39;invecchiamento, modalità sensoriali declino nel tempo. Ceppi diversi di topi sfondo perdono l&#39;...

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		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
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<tr>
<td>Lashley III maze</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>PSU Physics Machine Shop</td>
<td>N/A</td>
<td> Maze must be custom-built, not commercially available</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

low-stress route learning using the lashley iii maze in mice

Molti test comportamento progettato per valutare l&#39;apprendimento e la memoria nei roditori, soprattutto topi, si basano su segnali visivi, la privazione del cibo e / o acqua, o altri stimoli avversi per motivare l&#39;acquisizione delle attività. L&#39;età degli animali, modalità sensoriali deteriorarsi. Per esempio, molti ceppi di topi sviluppano deficit dell&#39;udito o cataratta. Cambiamenti nei sistemi sensoriali necessari per guidare topi durante l&#39;acquisizione compito attuale confonde potenziale di interpretare i cambiamenti di apprendimento negli animali invecchiamento. Inoltre, l&#39;utilizzo di stimoli avversi per motivare gli animali per imparare attività è potenzialmente confondenti quando si confrontano i topi con sensibilità differenziale allo stress. Per minimizzare questo tipo di effetti confondenti, abbiamo implementato una versione modificata del labirinto Lashley III. Questo labirinto si basa sul percorso di apprendimento, in cui i topi imparare a navigare in un labirinto attraverso l&#39;esposizione ripetuta in condizioni di basso stress, ad esempio fase buia, senza cibo / acqua, privazioni, fino a che non navigare in un percorso dalla posizione iniziale di una pseudo-casa gabbia con 0 o 1 errore (s) su due prove consecutive. Noi classificare questo come un basso stress test comportamento, perché non si basa su stimoli avversi per incoraggiare l&#39;esplorazione del labirinto e di apprendimento del compito. L&#39;apparecchio è costituito da una scatola di inizio modulare, un 4-corpo braccio labirinto, e una scatola obiettivo. Alla fine della scatola obiettivo è quello di una pseudo-casa gabbia che contiene letto simile a quello trovato nella gabbia casa dell&#39;animale ed è specifico per ogni animale per la durata della prova labirinto. E &#39;stato dimostrato in precedenza che questo pseudo-casa gabbia offre ricompensa sufficiente per motivare i topi per imparare a navigare nel labirinto<sup&gt; 1</sup&gt;. Qui, vi presentiamo la visualizzazione della procedura di Lashley labirinto III nel quadro della valutazione legate all&#39;età differenze di apprendimento e memoria in topi con un confronto tra il comportamento di apprendimento in due ceppi di topi sfondo diverso. Ci auguriamo che altri ricercatori interessati a valutare gli effetti di invecchiamento o vulnerabilità dello stress nei topi prenderà in considerazione questo labirinto una valida alternativa ai test comportamentali che coinvolgono compiti di apprendimento più stressante e / o suggerimenti visivi.

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Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Il labirinto Lashley III è un percorso di apprendimento-lavoro che non si basa su stimoli avversi o segnali visivi. E &#39;quindi una scelta molto attraente per la valutazione dell&#39;apprendimento e della memoria, soprattutto nei topi l&#39;invecchiamento o in altro modo in cui lo stress è una considerazione.

Low-stress Learning percorso con la Maze Lashley III nel Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

low-stress-route-learning-using-the-lashley-iii-maze-in-mice

Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.8K Views.  Pennsylvania State University. Il labirinto Lashley III è un percorso di apprendimento-lavoro che non si basa su stimoli avversi o segnali visivi. E 'quindi una scelta molto attraente per la valutazione dell'apprendimento e della memoria, soprattutto nei topi l'invecchiamento o in altro modo in cui lo stress è una considerazione.

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Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including acquisition of spatial memoryand long-term spatial memory 1. The MWM is a relatively simple procedure typically consisting of six day trials, the main advantage being the differentiation between the spatial (hidden-platform) and non-spatial (visible platform) conditions 2-4. In addition, the MWM testing environment reduces odor trail interference 5. This has led the task to be used extensively in the study of the neurobiology and neuropharmacology of spatial learning and memory. The MWM plays an important role in the validation of rodent models for neurocognitive disorders such as Alzheimer&#x2019;s Disease 6, 7. In this protocol we discussed the typical procedure of MWM for testing learning and memory and data analysis commonly used in Alzheimer&#x2019;s disease transgenic model mice.

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#039;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze is a behavioral task to test hippocampal-dependent learning and memory. It has been widely used in the study of neurobiology, neuropharmacology and neurocognitive disorders in rodent models.

Morris Maze prova d&#39;acqua per deficit di apprendimento e memoria in topi modello della malattia di Alzheimer

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

Ricerca

Neuroscienze

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-labirinto alternanza forzata e sinistra-destra Attività discriminazione per la Valutazione di lavoro e la memoria di riferimento nel Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

Registrazione ottica di attività neurale suprathreshold con risoluzione singola cellula e single-picco

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the cortical networks involved in dynamical perceptual and cognitive tasks, such as attending to different sounds in a cocktail party. Many past studies have employed data recorded at the sensor level only, i.e., the magnetic fields or the electric potentials recorded outside and on the scalp, and have usually focused on activity that is time-locked to the stimulus presentation. This type of event-related field / potential analysis is particularly useful when there are only a small number of distinct dipolar patterns that can be isolated and identified in space and time. Alternatively, by utilizing anatomical information, these distinct field patterns can be localized as current sources on the cortex. However, for a more sustained response that may not be time-locked to a specific stimulus (e.g., in preparation for listening to one of the two simultaneously presented spoken digits based on the cued auditory feature) or may be distributed across multiple spatial locations unknown a priori, the recruitment of a distributed cortical network may not be adequately captured by using a limited number of focal sources.
Here, we describe a procedure that employs individual anatomical MRI data to establish a relationship between the sensor information and the dipole activation on the cortex through the use of minimum-norm estimates (MNE). This inverse imaging approach provides us a tool for distributed source analysis. For illustrative purposes, we will describe all procedures using FreeSurfer and MNE software, both freely available. We will summarize the MRI sequences and analysis steps required to produce a forward model that enables us to relate the expected field pattern caused by the dipoles distributed on the cortex onto the M/EEG sensors. Next, we will step through the necessary processes that facilitate us in denoising the sensor data from environmental and physiological contaminants. We will then outline the procedure for combining and mapping MEG/EEG sensor data onto the cortical space, thereby producing a family of time-series of cortical dipole activation on the brain surface (or "brain movies") related to each experimental condition. Finally, we will highlight a few statistical techniques that enable us to make scientific inference across a subject population (i.e., perform group-level analysis) based on a common cortical coordinate space.

We use magneto- and electroencephalography (MEG/EEG), combined with anatomical information captured by magnetic resonance imaging (MRI), to map the dynamics of the cortical network associated with auditory attention.

Mappatura Dynamics corticali tramite MEG / EEG simultanee e anatomica vincolata minima norma-Stime: un esempio Attenzione Auditory

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

Metodo elettrofisiologiche per la registrazione intracellulare di tensione Risposte di<em&gt; Drosophila</em&gt; Fotorecettori e Interneuroni a luce stimoli<em&gt; In Vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Microstate and Omega Complexity Analyses of the Resting-state Electroencephalography

Microstate and omega complexity are two reference-free electroencephalography (EEG) measures that can represent the temporal and spatial complexities of EEG data and have been widely used to investigate the neural mechanisms in some brain disorders. The goal of this article is to describe the protocol underlying EEG microstate and omega complexity analyses step by step. The main advantage of these two measures is that they could eliminate the reference-dependent problem inherent to traditional spectrum analysis. In addition, microstate analysis makes good use of high time resolution of resting-state EEG, and the four obtained microstate classes could match the corresponding resting-state networks respectively. The omega complexity characterizes the spatial complexity of the whole brain or specific brain regions, which has obvious advantage compared with traditional complexity measures focusing on the signal complexity in a single channel. These two EEG measures could complement each other to investigate the brain complexity from the temporal and spatial domain respectively.

This article describes the protocol underlying electroencephalography (EEG) microstate analysis and omega complexity analysis, which are two reference-free EEG measures and highly valuable to explore the neural mechanisms of brain disorders.

Microstato e analisi di complessità Omega dell'elettroencefalografia dello stato di riposo

Microstate and omega complexity are two reference-free electroencephalography (EEG) measures that can represent the temporal and spatial complexities of ...

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

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

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

Una prova oggettiva e riproducibile di apprendimento olfattivo e discriminazione nei topi

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and ...

Targeting the Corticospinal Tract in Neonatal Rats with a Double-Viral Vector using Combined Brain and Spine Surgery

Successfully tackling the obstacles that constrain research on neonatal rats is important for studying the differences in outcomes seen in pediatric spinal cord injuries (SCIs) compared to adult SCIs. In addition, reliably introducing therapies into the target cells of the central nervous system (CNS) can be challenging, and inaccuracies can compromise the efficacy of the study or therapy. This protocol combines viral vector technology with a novel surgical technique&#160;to accurately introduce gene therapies into neonatal rats at postnatal day 5. Here, a virus engineered for retrograde transport (retroAAV2) of Cre is introduced at the axon terminals of corticospinal neurons in the spinal cord, where it is subsequently transported to the cell bodies. A double-floxed&#160;inverted orientation (DIO) designer receptor exclusively activated by designer drug(s) (DREADD) virus is then injected into the somatomotor cortex of the brain. This double-infection technique promotes the expression of the DREADDs only in the co-infected corticospinal tract (CST) neurons.&#160;Thus, the simultaneous co-injection of the somatomotor cortex and cervical CST terminals is a valid method for studying the chemogenetic modulation of recovery following cervical SCI models in neonatal rats.

This protocol demonstrates a novel method for applying gene therapies to subpopulations of cells in neonatal rats at postnatal ages 5-10 days by injecting an anterograde chemogenetic modifier into the somatomotor cortex and a retrogradely transportable Cre recombinase into the cervical spinal cord.

Targeting del tratto corticospinale nei ratti neonatali con un vettore doppio virale utilizzando la chirurgia combinata del cervello e della colonna vertebrale

Successfully tackling the obstacles that constrain research on neonatal rats is important for studying the differences in outcomes seen in pediatric ...

Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish

Cognitive deficits, including impaired learning and memory, are a primary symptom of various developmental and age-related neurodegenerative diseases and traumatic brain injury (TBI). Zebrafish are an important neuroscience model due to their transparency during development and robust regenerative capabilities following neurotrauma. While various cognitive tests exist in zebrafish, most of the cognitive assessments that are rapid examine non-associative learning. At the same time, associative-learning assays often require multiple days or weeks. Here, we describe a rapid associative-learning test that utilizes an adverse stimulus (electric shock) and requires minimal preparation time. The shuttle box assay, presented here, is simple, ideal for novice investigators, and requires minimal equipment. We demonstrate that, following TBI, this shuttle box test reproducibly assesses cognitive deficit and recovery from young to old zebrafish. Additionally, the assay is adaptable to examine either immediate or delayed memory. We demonstrate that both a single TBI and repeated TBI events negatively affect learning and immediate memory but not delayed memory. We, therefore, conclude that the shuttle box assay reproducibly tracks the progression and recovery of cognitive impairment.

Learning and memory are potent metrics in studying either developmental, disease-dependent, or environmentally induced cognitive impairments. Most cognitive assessments require specialized equipment and extensive time commitments. However, the shuttle box assay is an associative learning tool that utilizes a conventional gel box for rapid and reliable assessment of adult zebrafish cognition.

Shuttle Box Assay come strumento di apprendimento associativo per la valutazione cognitiva negli studi sull'apprendimento e sulla memoria utilizzando Zebrafish adulto

Cognitive deficits, including impaired learning and memory, are a primary symptom of various developmental and age-related neurodegenerative diseases and ...

Measurement of the Directional Information Flow in fNIRS-Hyperscanning Data using the Partial Wavelet Transform Coherence Method

Social interaction is of vital importance for human beings. While the hyperscanning approach has been extensively used to study interpersonal neural synchronization (INS) during social interactions, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is one of the most popular techniques for hyperscanning naturalistic social interactions because of its relatively high spatial resolution, sound anatomical localization, and exceptionally high tolerance of motion artifacts. Previous fNIRS-based hyperscanning studies usually calculate a time-lagged INS using wavelet transform coherence (WTC) to describe the direction and temporal pattern of information flow between individuals. However, the results of this method might be confounded by the autocorrelation effect of the fNIRS signal of each individual. For addressing this issue, a method termed partial wavelet transform coherence (pWTC) was introduced, which aimed to remove the autocorrelation effect and maintain the high temporal-spectrum resolution of the fNIRS signal. In this study, a simulation experiment was performed first to show the effectiveness of the pWTC in removing the impact of autocorrelation on INS. Then, step-by-step guidance was offered on the operation of the pWTC based on the fNIRS dataset from a social interaction experiment. Additionally, a comparison between the pWTC method and the traditional WTC method and that between the pWTC method and the Granger causality (GC) method was drawn. The results showed that pWTC could be used to determine the INS difference between different experimental conditions and INS's directional and temporal pattern between individuals during naturalistic social interactions. Moreover, it provides better temporal and frequency resolution than the traditional WTC and better flexibility than the GC method. Thus, pWTC is a strong candidate for inferring the direction and temporal pattern of information flow between individuals during naturalistic social interactions.

This protocol describes partial wavelet transform coherence (pWTC) for calculating the time-lagged pattern of interpersonal neural synchronization (INS) to infer the direction and temporal pattern of information flow during social interaction. The effectiveness of pWTC in removing the confounds of signal autocorrelation on INS was proved by two experiments.

Misurazione del flusso di informazioni direzionali in fNIRS-Hyperscanning Data utilizzando il metodo partial Wavelet Transform Coherence

Social interaction is of vital importance for human beings. While the hyperscanning approach has been extensively used to study interpersonal neural ...