Name: whisker-signaled eyeblink classical conditioning in head-fixed mice
Uploaded: 2016-03-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 14 s
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この作品は、国防総省（W81XWH-13-01-0243）と国立衛生研究所（R37 AG008796）によって賄われていました。我々は、ヘッド固定シリンダ装置を構築するためのノースウェスタン大学の機械工場でアラン・ベイカーに感謝します。私たちは、MATLABとSolidWorksで彼の指導のために博士Shoai服部に感謝します。我々は実験を制御LabVIEWソフトウェアのためのドクター・ジョンの電源を感謝します。

マウスを含むすべての手順は、国立衛生研究所によって発行されたガイドラインに基づいて、ノースウェスタン大学の施設内動物管理使用委員会によって承認されたプロトコルに従って行われました。 1.シリンダー（図2A） <ol><li> Chettih らとHeiney らによって記載されているようにシリンダーを構築します。長い泡シリンダー14-15から。 12.7ミリメートル金属棒、シリンダの10cmの長さをカットし、車軸に合わせて中央に穴をあけ（0.5インチ）の直径で。 Heiney らによって記載されているように、金属の光学ブレッドボード上にその軸を有する円筒をマウントします。または、別の支持体（ 例えば、プレキシグラス）15。 </li><li>シリンダの両側に、直径12.7ミリの2つの垂直な金属棒を立てます。 </li><li>金属棒の上に2の直角マウントを取り付けます。 </li><li>直角マウントで（長さ5cm、直径12.7ミリメートル）2以上のロッドを固定します。ベベル番目eは、これらのロッドの端部とシリンダ（ 図2G）の中央の上に、その端部を平ら。 </li><li> （ 図2G）場所でコネクタの翼を保持する2 4-40機械ねじに合うようにロッドの平ら両端に穴をドリルとタップします。 </li></ol> 2.組み立てウィスカ刺激システム（図2B） <ol><li>定期的な毛の櫛からコームの10歯のセグメントをカットします。 </li><li>スリットをカット2〜3mm程度、幅約5mm 2層長方形の曲げアクチュエータを受け入れるようにコームの上部に深いです。 </li><li>曲げアクチュエータの各表面に1線をハンダ付けします。メーカーが提供するはんだとフラックスを使用してください。電流からのマウスとユーザーを保護するために電気テープとアクチュエータとはんだをカバーしています。 </li><li>曲げアクチュエータストリップは、コームの平面に対して垂直に座っているように、櫛にカットスリットにアクチュエータストリップをスリップ。角それは4で傾斜するように櫛5°、より自然には、マウスの顔の曲線に従います。 </li><li>急エポキシとコームの上部にアクチュエータストリップの端部を固定します。 注：曲げアクチュエータストリップに半田付けワイヤはアクチュエータに40ボルトを提供するレオスタットに接続する必要があります。以前の実験は、40ボルトのコンディショニングのために有効であるが、任意の驚愕応答を誘発しないことを示しています。 </li><li>可動マウント上の曲げアクチュエータとコームを置きます。通常のin vitro電気生理学リグのために使用される磁気ベースに装着されたピペットホルダーはうまく動作します。 </li></ol> 3.シリンダー（図2C、2E）上記ロッドにマウントコネクタの組立注：コネクターは、3-DはワイスとDisterhoftとガルベスらによりテザーに使用アンフェノール221シリーズのナイロンストリップからモデル化された7穴ストリップを印刷している10,17。 <ol><li> 0-80 X-1のためにストリップの最初の穴をタップします「小ねじ。これは、コネクタにヘッドピースを固定する固定ネジとして機能します。手でネジを回し容易にするために、シアノアクリル接着剤で固定ネジの頭に0-80ナットを貼付。 </li><li> （0-80マシンナットのスペースを確保するために、）タップ穴の後に空の穴を残し、残りの5つの穴を通って5金メッキrelia-TACソケットを押してください。 </li><li>ソケットの両端に5長い配線（イーサネットケーブルから得られた線材）とはんだオフコーティングをはがし。 注：最初の2本のワイヤは、アンプからの信号のフィルタリングと増幅後の瞬目の応答を検出する筋電（EMG）信号を記録するために使用されます。第2は、刺激アイソレータからの衝撃信号を提供します。最後の線はグランド接続として機能します。これらのワイヤは、時限CS-USの送達のために使用されるシステムに接続されます。 </li><li> MULTと線とソケットとの間の電気的接続性を確保imeter。継続設定にマルチメータを入れて、ピンと電線の被覆の末端に他のプローブにプローブの1つを保持します。抵抗が低く、マルチメータは、音を出すときにピンと配線が電気的に接続されています。 <ol><li>マルチメータは、連続設定がない場合は別の方法として、ピンと線間の抵抗を測定します。測定はほとんど抵抗がある場合、電気的導通があります。 </li></ol></li><li> 2 TO-220スタイルのトランジスタからコネクタの翼を準備します。トランジスタのエミッタ、ベース、コレクタリードを遮断し、それがコネクタに固定することができるように、表面を平ら。 </li><li>タブは、ねじの頭の下に滑ることができるように穴を突破するために取り付けタブの端をカットします。 </li><li>コネクタにトランジスタをエポキシ。取り付けタブの穴は、シリンダ、上記ロッドにコネクタを固定するために使用されます。 </li><li> PRワイヤーのベースにエポキシ樹脂を適用しますソケットからotrudingとエポキシを乾燥させます。エポキシは、接続を絶縁し、保護します。 </li></ol> 4.ヘッドピースを準備する（図2D、2E） 注：ヘッドピースストリップ3-Dは、ワイスとDisterhoftとガルベスらによりヘッドピースに使用アンフェノール221シリーズのナイロンストリップからモデル化された7穴ストリップを印刷されている10,17。この作品は、もはや商業的に製造されていません。プリンタファイルは、この雑誌のウェブサイトからダウンロードすることができます。 <ol><li> 0-80×1 &quot;小ねじ用のストリップの最初の穴をタップして、最初の穴の後に空の穴を残します。 </li><li> （狭い端部を介して）残りの5つの穴の底部を通って5金メッキピンを押してください。均等にストリップにピンを押し込む容易にするために、万力を使用してください。 </li><li>熱ストリッパーを使用して、ワットのむき出し部分をはんだ付けし、ステンレス鋼線（直径0.005）の末尾からポリイミドコーティングの約0.5cmを削除ピンの1つの開口部への怒りとは0.6〜0.7センチメートルにワイヤーをカット。 </li><li>現在は動物に渡すことができるように、ワイヤの端から約0.2センチはがし。 </li><li>繰り返して、残りの3本のワイヤのための4.3から4.4を繰り返します。 注：第2は、動物にショックを与えるのに役立つだろうしながら最初の2本のワイヤは、EMGの応答を記録します。 </li><li>最後（五）ワイヤはアース線として機能するように、（0.005インチ径）コーティングされていないステンレス鋼線の約5センチカットし、残りのピンにハンダ。 </li><li>ワイヤとマルチメータとピン間の連続性を確保。 （コーティングされていないアース線の場合には、マルチメータのプローブは、ワイヤに沿って任意の場所に配置することができます。） </li></ol> 5.外科的準備（図2F） <ol><li>ヘッドピースを含め、すべての手術器具を滅菌します。アルコールに浸漬した後、滅菌生理食塩水ですすぐことによりヘッドピースを滅菌します。 </li><li>三から四パーセントvで誘導室でマウスを麻酔毎分酸素の1-2 Lの流量と混合イソフルランaporized。 </li><li>動物はつま先のピンチと完全に麻酔をかけていることを確かめます。それはつま先のピンチに反射的に応答しないときにマウスが完全に麻酔をかけています。 </li><li>動物が完全に麻酔された後、動物の頭の上を剃る、鎮痛剤（0.05から2ミリグラム/ kg、皮下）としてブプレノルフィン塩酸塩の投与量を注入定位フレームのベースに覆われた加熱パッドの上に置きます、動物が完全に麻酔されていることを確認し、フレームに頭部を固定します。毎分酸素の1-2 Lの流量で2％への切り替え、動物に気化イソフルランの流れを維持します。角膜に眼軟膏の少量を適用します。 </li><li>両者の間に交互に、ポビドンヨードとアルコール3時間ごとに頭皮を消毒します。 </li><li>番号10または15手術用メスの刃で、トンの正面から頭蓋骨を露出させ、頭皮の正中線に沿って切開を作ります頭頂間骨（〜1.5〜2センチメートル）過去に、彼の目を。 </li><li>マイクロクリップで皮膚のフラップを控えます。目の上1つのクリップ、吻側-尾側軸の中央に沿って、そして両側性頭蓋骨の背面に1つずつ（ すなわち、すべての6つのクリップを使用）を配置します。かぶと裂離を防止するために、側面と背面を含め、可能な限り頭蓋骨の多くを公開します。これは、接着剤合着セメントの適用のための表面積を増加させます。 </li><li>メスを用いて、骨膜を除去し、清潔で乾燥した作業面を確保するために頭蓋骨の上部に沿ってこすり。 3％過酸化水素3回頭蓋骨の上部を清掃してください。 </li><li> 00から90本のネジを受け入れるようにサイズ34逆円錐バリまたは1.6ミリメートル彫刻カッタードリルビットで（で0.0625を。長い）頭蓋骨に二つの穴を開けます。ネジは、電気的接地接続を提供します。時RIGHコンディショニング1ブレグマの前方の穴、およびラムダの前で他を置き、正中線の左トンの目。各穴にネジを1本置きます。各フルターンのための頭蓋骨にネジ0.28ミリメートルを下げ、 2つの完全なターンで十分です。 </li><li>セメント表面積および握力を高めるために頭蓋骨に直径が0.75程度ミリの複数の小さなくぼみを作ります。 </li><li>完成したヘッドピースを取ると2本のネジの周りに八の字構成でアース線を巻きます。ヘッドピースは、後に適切に配​​置することができるように、アース線にいくらかのたるみ（ヘッドピースとネジの間~1.5センチ）を許可します。 注：図8は、通常のワイヤとグランドスクリュー間の良好な電気的接続を確実にします。ワイヤはまた、電気的接続を確実にするために、スクリューに半田付けすることができます。 </li><li>接着剤合着セメントを適用します。接着剤合着セメントを混合するための製造元の指示に従ってくださいまたはL-パウダーミックスの4スクープ、ベースの8滴、冷セラミック混合皿中の触媒の2滴を混ぜて（温度ストリップOを確保nは混合料理は完全に黒です。）冷たい温度はセメントの作業時間を延長します。 <ol><li>コー​​ト頭蓋骨とネジ自由に合着セメントと、セメントを乾燥させます。これは、わずか数分かかります。 </li></ol></li><li>セメントが乾燥した後、ピンは頭蓋骨の上に、立って、垂直方向にヘッドピースを置きます。コネクタに似ホルダーを所定の位置にヘッドピースを保持します 注：「3.コネクタのアセンブル」を参照してください-Theホルダーはヘッドピースのピンを受けるために、金メッキソケット付き5ホールのストリップである必要があります。ホルダは、定位フレームのアームに取り付けられています。ホルダーとアームの使用は、ヘッドピースとワイヤの配置を容易にします。 </li><li>ヘッドピースが配置された後、眼窩周囲の周りの皮膚をバック剥離し、エンドを剥奪0.2センチメートルがEYに直接尾を皮膚の下に休み、約2〜4 mmまで可能にするために2ショックワイヤを配置電子。 2本のワイヤの端部が互​​いに接触しないようにしてください。眼窩の上に筋眼輪筋上の2つのEMGワイヤを配置します。 <ol><li>必要であれば、彼らが長すぎると思われる場合、彼らは直接軌道を傷つけ、感染をもたらす可能性があるかのように、ワイヤの端を切り落としました。ワイヤーの両端を切断した場合、露出した十分な裸線があることを確認してください。また、ワイヤが長すぎるように見える場合は、バック彼らはヘッドピースの外に拡張するベース、でワイヤーを曲げます。 </li><li>接着剤合着セメントの小さな広がりと頭蓋骨上の場所でのワイヤのベース（ヘッドピースに近いすなわち 、end）をセメントと、（先に説明した部分の半分を使用）乾燥させます。 </li></ol></li><li>マイクロクリップを外し、そっと背中セメント上の皮膚のフラップを折ります。皮膚が瞬目反応のまぶた、予防の歪みを回避するために、皮膚の任意の部分に張力を防止するために、 自然に沈ませ、そして動物に苦痛。 </li><li>セメントとヘッドピースの上部の縁に切開皮膚からのすべてをカバーする、歯科用セメントで露出面積をシール。目やヘッドピースのピン上にセメントを滴下避けるために細心の注意を払ってください。部分的に硬化したセメントは、平滑化し、歯科用セメントの溶剤を浸した綿棒で操作することができます。セメントは、ヘッドピースホルダーを取り外す前に完全に乾燥することができます。 </li><li>動物がケージに戻って動物を交換する前に、温め表面に麻酔から回復することを可能にします。メタカム（1ミリグラム/キログラム、SQ）を管理し、再びそのケージに動物を配置します。 </li><li>回復の動物5-7日は、テストやトレーニングの前に許可します。あなたの機関のガイドラインに従って動物に標準的な術後ケアを維持します。それは手術から回復した後の動物は、1日あたり少なくとも1回チェックする必要があります。貧しい食および/または飲酒と物憂げな行動の兆候を監視します。痛みの場合緩和まで疑われ、メタカム24時間ごと（術後の終了時と同じ用量）を提供します。リドカインは、局所的に動物が傷または不快の徴候を示している場合、創傷に適用することができます。 </li></ol> 6.シリンダーとトレーニング（図2G）にマウスを置きます<ol><li>シリンダーの上にマウスを配置するには、片手で尾によって、それを保持し、その後、他と人差し指と親指で肩の後ろにマウスをつかんで簡単に手でマウスを拘束。マウスの腹部と胴体の周りに残りの指を包みます。 </li><li>手がマウスを拘束されないと、マウスの頭部にヘッドピースにコネクタを取り付け、ネジを回します。 </li><li>シリンダーに静かにマウスを置き、フレームにコネクタを装着しながら、所定の位置に保持します。シリンダー上記バーにコネクタを固定する2本のネジを使用してください。 </li><li>コネクタは、シリンダフレームに固定された後、RELEマウスのホールドアーゼ。シリンダーにマウスを馴化の二つのセッションの1日を与えます。各馴化セッションを各コンディショニングセッションと同じ時間を許可します。 <ol><li>レコードの自発的なまばたきの馴化中レートとプレ公開驚愕応答の発生を最小限にするために、ウィスカー振動CSにマウスを。しかし、電気ショック米国せず、実際のコンディショニングセッション中としてCSを適用します。 </li><li>ウィスカ刺激CSは、個々のウィスカー以上の櫛の歯を滑りながら、マウスの馴化側（右側）にピエゾ方式の近く（約0.5cm）を配置することによって適用されます。同じウィスカが日ごとに同じ位置にピエゾシステムを配置することによって、日々刺激されることを確認してください。 </li></ol></li><li>古典的条件の上でマウスを訓練し始めます。 5日間、1日あたりのトレーニングの二つのセッションを提供します。各トレーニングセッションの間に約2時間を残します。 <ol><li>エアコングループ、デリへ（ - WPIのA385R刺激アイソレータから配信3ミリアンペア、0.3ミリアンペア）100ミリ秒の長い電気パルス米国と対に250ミリ秒の長いウィスカの振動CS（60ヘルツ）のセッションごとに30トライアル版。海馬（ 図1）23上のタスクに依存するために250ミリ秒長く刺激のないトレース間隔でCSと、私たちを引き離します。 </li><li>まばたきが誘発されるように、それぞれの動物のための電気ショックの強さを調整します。 30-60秒のランダムな試行間間隔で区切り試験（45秒、セッションごとに30分の合計時間の平均値。） </li><li>エアコングループについて述べたのと同じ刺激パラメータを使用して、pseudoconditionedグループに一人で30不対CSを提供し、米国（60試行の合計）は、単独での試験それぞれ。 CS単独および米国単独試験は全く刺激が複数回行で提示されていないようpseudorandomizedされていることを確認してください。 22.5秒の平均試行間間隔で各試験を区切ります。 </li></ol></li><li>デウィスカの刺激によって発生する振動の任意のノイズをマスクするために、慣れや訓練を通じて65デシベルで肝臓バックグラウンドノイズ。 </li></ol>

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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>

著者は、彼らが競合する金融利害関係を持たないことを宣言します。

古典的な瞬目のコンディショニングは、学習と記憶の基礎となる神経基盤を理解するために有用なツールである連想学習の一形態です。マウスなどのげっ歯類の瞬目のコンディショニングのために使用前の方法は、動物が約自由に移動するのを許可されたチャンバーを関与します。シーゲルらに光誘発トレース瞬目コンディショニングにChettih らとHeiney ら。そして最近で?...

瞬目のコンディショニングは、パブロフの条件付けと連想学習と記憶の神経機構を調査するためのモデルシステムの一形態です。それは、ヒト、ウサギ、ネコ、ラット、およびマウスを含む様々な種において研究されています。パラダイムは、2つの対になった刺激の提示を含む：ニュートラル条件刺激（CS; 例えば 、音、光のフラッシュ、またはウィスカ刺激）、および顕著な無条件刺激（米国; 例えば 、目への空気パフを、または眼窩周囲ショック）。米国は無条件、反射的瞬目反応（ すなわち 、UR）を誘発します。最終的には、対になったCS-USのいくつかのプレゼンテーションの後、被験者は、米国でCSを関連付けることを学びます。この学習は条件反応（CR）、米国のプレゼンテーションの前にCS単独によって誘発された瞬目の形で現れます。 トレース形式で瞬目のコンディショニングは、数時間の刺激のない間隔を含み、CSと米国（ 図1）を分離undredミリ秒。それは刺激の偶発1の認識を必要とするので、トレースコンディショニングは、宣言的な学習の一形態です。時間的なギャップは、関連1-6になるために米国とCS用のために、このような海馬のような前脳領域ではCSの神経「トレース」を維持するために動物を必要とします。前脳領域に加えて、痕跡条件はまた、小脳7に依存しています。 瞬目のコンディショニングは、したがって、買収、統合、および検索を含むメモリの複数のファセットの調査のための有用なパラダイムです。瞬目条件付けの間、動物の対照群は、米国のプレゼンテーションだけではなく、学習したCS-US協会によって引き起こされる可能性がCSにpseudoconditioningまたは感作された応答をテストするランダムな順序で不対刺激が提示されます。 一般的に使用されるapparaTUSげっ歯類における瞬目のコンディショニングの調査のために齧歯類が訓練プロセス8-10の間、約自由に移動することが許可されているチャンバです。この種の装置では、テザーは、通常、げっ歯類の頭蓋骨に固定されているヘッドピースに取り付けられています。テザーは、米国（そして時にはCS）の送達のために、それらの刺激に対する動物の反応（ すなわち、瞬目反応）10を送信することができます。テザー自体は配信刺激のタイプに基づいて修正されてもよいし、瞬目の応答を記録する方法。 瞬目のコンディショニングのために「自由に動く」係留マウスを使用する理由は、マウスが拘束闘いということです。他の種の拘束により適してもよいが、瞬目条件付け実験において、マウスを使用することの主な利点は、利用可能な遺伝的に改変された変異株の大部分はマウス系統であることです。苦労に加えて、完全な解像度マウスのtraintは、急性苦痛になります。応力を最小限にヘッド固定マウスの調製は、瞬目のコンディショニング中に得られる生体情報を増加させます。例えば、このシステムは、2光子顕微鏡11と皮質ニューロンの画像化を可能にします。 頭部固定製剤は、また、マウス11における瞬目のコンディショニングのためのプラットフォームとして、四極アレイ、二光子カルシウムイメージングで齧歯類の脳の生体内電気生理学的記録に 、取り外し可能な頭蓋インプラントを介して皮質の光学的画像化のために、前の実験で使用されています-16。 頭部固定システムでは、信頼性の刺激と記録は、マウス（ 図2）を完全に拘束することなく確保されています。自在移動系で使用されるようなヘッドピースは、マウスの頭蓋骨に固定されています。トレーニング中に、ヘッドピースは、上バーに取り付けられているコネクタに取り付けられていますげっ歯類の頭（ 図2A）を安定化するために、円筒状のトレッドミル。円筒状のトレッドミルは、マウスを快適に休息することができますが、マウスがそう望む場合、また、それを実行するか、歩くことができます。このシステムを使用することで、マウスはCSや米国のような穏やかな眼窩周囲の電気ショックなどのウィスカー振動（ 図1）を用いて訓練することができます。米国は、外科的に目には横方向の皮膚の下に配置配線を介して配信されます。 CSは、2層の矩形曲げアクチュエータ（ 図2B）に接続されている櫛を介して配信されます。櫛曲げアクチュエータは次いで、トレーニング中に適切な位置に移動させ、それぞれの個々の動物のための最適な送達のために調整されている磁気ベースに取り付けられています。櫛は、選択したウィスカーを跨ぐように配置されています。 CSの配信中に、信号が櫛を置換し、ウィスカ17の振動につながる曲げアクチュエータに送信されます。 16,18,19のマウスで効果的な条件刺激として使用されています。ウィスカの刺激は、この実験パラダイムでCSのために選択される理由は、探査中の体性感覚情報入力のための彼らの鼻毛上のマウスの動物の依存性です。ウィスカ刺激は、信頼性と効果的なCS 20であることが示されています。 CSは瞬目コンディショニング20,21の学習に関連した皮質の変化と可塑性をマッピングするためのエレガントなツールを提供するようさらに、鼻毛システム（ すなわち 、バレル皮質）の十分に確立し、組織化皮質基板、ウィスカ刺激を与えられました。頭部固定システムは、刺激ニューロンおよび非刺激ウィスカーからの入力を受けるニューロン間の応答を比較するために選択したウィスカーの正確な刺激を可能にします。最後に、マウスの多くの株は、年齢関連難聴などの比較的若年成人を示します<su（視覚CSは驚愕応答16の問題を改善していますが）エアコン点滅中のp&gt; 22、およびまぶたの閉鎖は、視覚的なCSを変化させます。ウィスカの刺激は、これらの合併症のいずれかに影響されません。 ここで提示CSと米国の送達のための方法、および瞬目レスポンスの取得など、瞬目のコンディショニングのために他のヘッド固定製剤、時のユニークで重要な変更があります。この装置と瞬目コンディショニングの訓練パラダイムの信頼性は、エアコン、マウスとpseudoconditioned対照動物（ 図7A）から比較的平坦な学習曲線から曲線を学習することによって実証されています。

<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週齢の雄のC57Bl6 / Jマウスは、ヘッド固定された円筒状のトレッドミル装置上のトレース瞬目コンディショニングに訓練しました。 8匹のマウスがペアCS-USのプレゼンテーション（エアコングループ）と9マウスと訓練したが、不対CSおよび米国プレゼンテーション（pseudoconditioned基）で訓練しました。 馴化マウス由来の?...

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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.

ヘッド固定マウスのヒゲ合図瞬目古典的条件

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 ビュー.  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.

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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.

フラットの床の空輸プラットフォーム：げっ歯類の移動自由アウェイクに顕微鏡または電気生理学と行動を組み合わせるための新しい方法

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

行動学

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.

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

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.

1 歳児の古典的な短い遅延瞬

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.

小げっ歯類における社会的嗜好行動のダイナミクスを追跡するシステム

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.

マウスの光嫌悪を用いた片頭痛様行動の調査

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.

アラート、頭部拘束ラットの皮質下脳構造内の単一ニューロンのJuxtacellular監視とローカリゼーション

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

神経科学

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.

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>DeepLabCut を使用した片頭痛の痛み追跡のためのマウスの眼の斜視のリアルタイム検出

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>著者スポットライト:複雑な脳活動と障害の背後にある電気ネットワークの解読

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.

マウスの痛みの研究における時間同期行動と脳ダイナミクスのための自動斜視法

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 ...

ヘッド固定マウスのヒゲ合図瞬目古典的条件

要約

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フラットの床の空輸プラットフォーム：げっ歯類の移動自由アウェイクに顕微鏡または電気生理学と行動を組み合わせるための新しい方法

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

1 歳児の古典的な短い遅延瞬

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Behavioral Training Procedures for Head-fixed Virtual Reality in Mice

マウスの痛みの研究における時間同期行動と脳ダイナミクスのための自動斜視法

マウスの痛みの研究における時間同期行動と脳ダイナミクスのための自動斜視法

マウスの痛みの研究における時間同期行動と脳ダイナミクスのための自動斜視法