This research was funded by Washington College's Provost's Office, Middendorf Fund, Hodson Trust, and Franklin and Marshall's Hackman Fund and College of Grants. We thank E. Counihan, S. Giordano, F. Rauh, and A. Roth for assistance in the field. We thank M. Conner, R. Fleegle, and D. Startt at Chesapeake Farms, and Chino Farms for permission and access. The Washington College GIS Program helped with the preparation of maps.

동물 주제와 관련된 모든 절차는 프랭클린 마샬과 워싱턴 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 모든 지역, 주 및 연방 규정에 따라되었다. 1. 캡처 및 처리 <ol><li> 거북이를 포함하는 것으로 알려져 물의 목표 본문에 후프 트랩을 배치합니다. 트랩의 5인치 갇힌 거북이 표면과 호흡 할 수 있도록 물 위에 남아 - 4 보장 수심을 확인합니다. 확장 트랩 붕괴를 방지하기 위해 크로스 빔으로 최대 길이로 후프 트랩을 확보 특정합니다. 수역의 침대로 스테이크 트랩 드리프트를 방지한다. </li><li> 여러 죽은 물고기, 닭 간, 또는 닭 목, 고양이 음식의 수 및 / 또는 야채 (25)의 수와 미끼 트랩. </li><li> 하루에 두 번 트랩을 확인하고 거북이를 제거합니다. 트랩에서 거북이를 제거 할 때, 옆에 동물을 잡고 발톱 또는 부리 부상을 입지 않도록주의하십시오. <ol><li> 별 캐치 릴리스. 레계속 트래핑이 요구되는 경우에 트랩을 설정합니다. 미끼의 상태를 평가합니다. 미끼가 소모 된 경우, 더 추가. 추가 트래핑이 요구되지 않는 경우 해안 트랩을 당깁니다. </li></ol></li><li> 26, 27를 원하는 경우 거북의 성별과 나이를 결정합니다. </li><li> 유지 가방에 거북이를 놓고 가장 가까운 g에 스프링 규모 신체 질량을 측정한다. </li><li> 소량의 물과 기후 제어 전송 상자에 실험실로 전송 거북. 주택의 동물은 단독으로 처리되지 않은 연못 물 수족관에서 약 25 ° C로 유지하고 머리 만 커버하기에 충분한 깊이. </li></ol> 2. 부착 라디오 송신기 <ol><li> 송신기 수명과 출력을 극대화하기 위해, 동물의 신체 질량 (28)의 5 %를 초과하지 않는 가능한 최대의 무선 송신기를 선택합니다. </li><li> 등딱지의 중간 선 및 측면 가장자리 사이의 약 반 갑에 리터의 약 1/3 송신기 배치의 위치를 ​​확인등딱지의 뒤쪽 가장자리로부터 ength. </li><li> 마른 천으로 진흙, 먼지, 및 조류 성장을 제거하여 영역을 준비합니다. 70 % 이소프로판올과 면봉 영역입니다. </li><li> 5 분 에폭시 소량 송신기 첨부. 등딱지의 표면과의 접촉을 극대화하기 위해 송신기의 방향. 그것은 몸의 장축에 평행 한 뒤 동물 트레일되도록 안테나를 배치. </li><li> 일단 적절하게 위치, 전체 송신기와 5 분 에폭시와 주변 갑 표면의 약 1cm 커버. </li><li> 수족관에 거북이를 반환하고, 에폭시 하룻밤 치료 할 수 있습니다. </li></ol> 3. 약리 준비 주의 : 스코 폴 아민 하이드로 브로마이드 및 스코 폴 아민 메틸 브로마이드가 유력한 아세틸 콜린 길항제이다. 이러한 약물로 작업 할 때, 재료 안전 데이터 시트를 참조 사용 적절한 개인 보호 장비 (예를 들면, 장갑, 흄 후드), 및 acciden을 피하기 위해 실험실 안전 프로토콜을 따라탈 접촉. <ol><li> 멸균 antipyrogenic 공급하여, 스코 폴라 민 하이드로 브로마이드의 원액 인 화합물. 분석 저울에서 약물의 목적하는 양을 단다. 1 ㎎ / ㎖의 농도로 원뿔형 튜브에 주입 식염수 스코 폴라 민을 섞는다. 소용돌이 용액까지는 용해시켰다. 기본 화학 물질의 화학적 순도가 만족 또는 미국 약전 (USP) 배합 가능한 11을 초과해야합니다. </li><li> 스코 폴라 민에 메틸 브로마이드와 단계를 반복 3.1. </li><li> 0.22 ㎛의 세공 나일론 또는 혼합 된 셀룰로오스 에스테르를 통해 처리 액을 멸균 밀봉 세럼 바이알에 필터를 주사기. </li><li> 실온에서 보관하십시오. 24 시간 내에 사용하십시오. </li></ol> 라디오 텔레 메 트리 (11), (12)를 사용하여 4. 트랙 거북이 운동 <ol><li> 동물에서 적어도 25m 나머지, 대상 동물의 일반적인 위치로 이동합니다. 수평 위를 스캔 지향성 야기 안테나를 사용하여 중간에 수신기 이득을 설정에 동물의 거친 방향과 위치를 확인합니다. 간섭 또는 약한 신호를 수신하면, 새로운 위치를 찾는. 높이를 늘리거나 신호를 향상시키기 위해 가능하면 위에 야기를 개최합니다. </li><li> 적합한 위치가 베어링을 발견되면, GPS와 위치를 기록합니다. </li><li> 널 / 피크 방법 (28)을 이용하여 좌우의 널 베어링을 결정한다. <ol><li> 가장 강한 신호의 방향을 확인합니다. 여전히 감지 신호를 수신하는 동안 아래로 최대한 이득을 켭니다. 그래서 장착되어있는 경우 수신기에 감쇠기 스위치를 사용하십시오. 왼쪽에있는 안테나를 이동하고 신호가 손실되는 나침반 베어링을 기록합니다. </li><li> 오른쪽 베어링에 대해 이전 단계를 반복합니다. </li></ol></li><li> 같은 동물에 대한 최소한 두 개의 추가 위치에서 단계를 반복합니다 4.3. 주 : 동물을 둘러싸 본 추가 포인트 방식으로 수행되어야한다. <ol><li> 베어링의 세트는 GREA에서 촬영하는 경우t 거리 또는 피할 수없는 간섭은 정확도를 높이기 위해 적어도 두 개의 추가 베어링을. 동물이 이동하는 경우, 특히, 가능한 한 신속하게 하나의 위치를 ​​추정하는데 사용될 베어링 세트를 수집한다. 참고 : 다른 방법으로, 여러 사람이 동시에 같은 동물에 여러 개의 독립적 인 태도를 취할 조정할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 동물의 기록 위치 디지털 또는 매 10 손으로 - 위의 단계를 사용하여 15 분. </li><li> 인지 적 처리의 조작 <ol><li> 조작되지 동물의 경로 (A 내-주제 제어) 문서화되면, 스코 폴라 민 또는 methylscopolamine 하나의 복용량을 제공합니다. 단계 150에서 수집 된 물질을 사용하여, 약물의 양을 계산하는 스코 폴라 민 6.4 밀리그램 / kg 또는 680 mg의 methylscopolamine 19 20 / kg의 파충류 특정 최종 투여 량을 달성하기 위해 동물에 제공한다. </li><li> 1.0 m를 이용하여 꼬리 복막 공동을 통해 복막에 직접 약물을 전달할22 게이지 바늘 리터 주사기. 전달 된 총 부피가 1 ml를 초과하지 않는지 확인합니다. </li><li> 캡처 자사의 사이트에서 가능한 한 빨리 동물을 놓습니다. </li><li> 그것의 투사 대상에 도달 할 때까지 15 분 - 매 10 동물의 이동을 계속 모니터링. </li></ol></li></ol> 5. 공간 분석 <ol><li> 동물의 위치 추정을 계산합니다. <ol><li> 널 베어링의 각 세트의 경우, (소프트웨어 손으로 또는 통해) 각도 결과 송신기 베어링을 찾을 수를 이등분. 주어진 시점에서 모든 베어링에 대해 반복합니다. </li><li> 제조사의 프로토콜에 따른 삼각 화 소프트웨어를 사용하여 상기 다수의 송신기 베어링 동물의 위치와 연관된 에러를 추정한다. 소프트웨어는 다른 출력을 제공하는 경우 X / Y 좌표에 위치 추정을 변환합니다. </li></ol></li><li> 반복 베어링의 모든 세트 5.1 단계를 반복합니다. </li><li> 운동의 공간 정밀도를 계산합니다. <ol><li> 을 계산누적 기하 평균 그들의 목표 (12)를 향해 이동 조작되지 동물 (대조군)의 (즉, 평균 경로). </li><li> 치료 및 양성 대조군의 각각의 내용은 모든 포인트의 100 %가 11, 12을 포함 할 때까지 5m 간격 기하 평균 라인으로부터 연속적으로 큰 스와 스 겹치는 점의 누적 수를 계산한다. </li><li> 각 그룹의 모든 개인에 대한 각각의 넓은 길 거리에서 평균과 표준 오차를 계산합니다. </li><li> 통계적 질문에 따라, 소정의 간격으로 점이나 겹치는 지점의 100 %를 수용 할 수 있도록 간격 처리 군 중 하나에 대한 비교 데이터를 분석한다. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

여기에 제시된 프로토콜은 실험 문서화 및 탐색에인지의 역할을 정량화 할 수 있습니다. 대부분의 방법은 동물의 행동의 특정 측면이 조작되고있는 알 수없는 실험자를 떠날 분야의 조작인지는 어려운 입증했다. 그러나 여기에 제시된 프로토콜은 실험 정확하게 조작하고, 따라서 탐색에인지의 역할을 평가할 수 있습니다. 이 기술은 또한 실험자함으로써 연구진은 야생 동물의인지 실험 조작의 ?...

인지 (이하 &quot;획득, 저장 및 환경 정보를 사용과 관련된 모든 프로세스&quot;로 정의는 1) 착물 탐색 작업이 배열의 중심이다. 예를 들어, 고 Sandhill 크레인 (두루미 canadensis)는 파묻혀 그들의 출생 해변에 표시 경험 3 철새 정밀도 향상 및 바다 거북 종의 인쇄물을 표시하고 성인 4-6로 돌아갑니다. 마찬가지로, 동물의 능력에 성공적으로 마이그레이션, 분산, 그리고 꼴 힌지는 공간 환경 7, 8에 대한 정보를 수집합니다. 일부 동물들은 특정 풍경 기능 9와 관련하여 탐색 경로를 배울 수 표시 및 중첩과 꼴 영역 (10) 사이를 이동할 때 공간인지를 사용할 수 있습니다. 동부 그린 된 거북이의 최근 작품은 (Chrysemys picta)는 성인 고지대 서식지의 성공적인 탐색 유벤투스에 달려 탐색에 중요한 기간을 제안합니다좁은 연령 범위 (&lt;4 세 11 ~ 13)에서 나일 경험. 함께 이러한 연구 탐색 4-6, 14-16 학습의 역할을 이해하여 이루어진 것으로 진행을 설명했지만, 이러한 행동을 기초 메커니즘 및 탐색에인지 전체 롤 (17), 특히 척추 8 수수께끼 남아 18. 네비게이션에서 인식의 역할에 대한 현장 조사는 드물다이 때문에 주로 모니터링과 관련된 방법 론적 문제, 조작, 야생 동물을 추적 8, 18,. 예를 들어, 큰 공간 및 시간 저울하는 많은 동물들은 그 동물이 잠재적으로 배우고 그 정보를 어떻게 취득하는 정보의 두 유형을 조사 배제 이동합니다. 실험자들은 이에 유형을 제한 검출 등 넓은 영역 및 시간 프레임을 통해 동작을 모니터링 할 때 동물의 위치의 물류 어려움에 직면수집 할 수있는 데이터 및 인출 할 수있는 결론. 동물 장착 글로벌 측위 시스템의 사용은 (GPS) 레코더 널리까지 동물의 검출 확률을 향상시킬 수 있지만, 이러한 수단에 의해 수집 된 공간 데이터는 일반적으로 매우 조악한 해상도가 상세한 행동 성분이 부족하다. 따라서, 이러한 환경에서 수집 될 수있는 데이터는 다른 그룹 또는 실험적 치료 동작 중 미묘한 변화를 조사하는 제한된 값이다. 마찬가지로, 목표 동작을 직접 제어 조작은 종종 탐색 동작 전형적인뿐만 아니라 현장 연구의 고유 물류 제약 시공간적 스케일에 의해 금지된다. 현장에서 동물들과 함께 작업의 주요 과제는 실수로 가짜 행동을 생산하지 않고 행동 데이터를 수집 한 후 잡기를 조작하고, 그들의 자연 서식지에서 동물을하는 찾기. 따라서, FR 실험 설계EE-까지 동물들은 구속되어 탐색의인지의 역할 엄격한 제어 필드 실험을 수행 할 수있는 능력이 제한된다. 본 연구는 현장 조건 하에서 약학 조작 자유롭게 이동 동물 고해상도 추적의 새로운 조합을 사용하여 현장에서 인식 및 네비게이션의 관계를 조사하기 이전의 어려움을 회피 많은. 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 (mAChR) 길항제, 척추 분류군 18-24의 다양한 뇌에서 콜린성 활성을 차단함으로써 메모리 공간 형성 및 호출을 차단하는 것으로 나타났다. 스코 폴라 민은 현장 조건 (11), 18 세 미만의 자유에 이르기까지 동물에 효과적으로 사용하고 표시하지만 일시적인 효과가 될 수있다 (예를 들어, 6 - 파충류에 8 시간을). Methylscopolamine, 혈액 - 뇌 장벽 19-21 교차하지 않는 mAChR 길항제를 통제하는데 사용될 수있다스코 폴라 민과 행동 (11)의 비인지 적 측면에 사용할 수있는 주변 효과. 약학 직접 영향을 미치는 수용체에 의해인지 된 정확한 조작이 가능하고, 고정밀의 무선 원격 행동에서 얻어진 효과의 관찰을 허용한다. 모두 높은 공간 (2.5 m ±) 및 시간 (15 분) 해상도로 원격 삼각 측량을 통해 찍은 측정은인지 실험 조작에 정확한 문서와 동물 행동의 상대 정량 할 수 있습니다. 이 연구 (11)는 체사 피크 농장, 켄트 (주) MD의 3,300에이커 야생 동물 관리 및 농업 연구 분야, 미국 (39.194 ° N, 76.187 ° W) 5 월과 8 월 2013 2014 사이에 실시 하였다. 프로토콜은 다섯 가지 주요 단계를 포함한다 : (1) 캡처하고 처리 동물 (3) 약물 학적 제제 (4) 모니터링 및 동물의 운동을 조작하고, (5) 아나 제조 (2) 부착 무선 송신기공간 데이터를 용균. 동부에 여기에 기술 초점을 맞춘 연구는 거북 (Chrysemys picta)를 그렸다. 초점 집단에서 거북이는 자신의 홈 연못을 떠나 네 아주 정확한 (m 3.5 ±) 중 하나, 복잡하고 고도의 예측 노선 11, 12를 사용하여 다른 수생 서식지로 이동하는 연간 육로 운동에 참여. 동물의 약리 조작에를 고해상도 무선 원격 측정과 짝이 시스템은 자유롭게 야생 동물을 탐색에서 인식의 역할에 빛을 비춰.

<table><tbody><tr><td>Scopolamine bromide</td><td>Sigma</td><td>S0929</td><td>USP</td></tr><tr><td>Scopolamine methylbromide</td><td>Sigma</td><td>S8502, 1421009</td><td>USP and non USP versions</td></tr><tr><td>Saline</td><td>Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc.</td><td>409488850</td><td>USP, formulated as an injectable&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Syringe filter</td><td>Fisher</td><td>09-720-004</td><td></td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Fisher</td><td>14-823-30</td><td></td></tr><tr><td>Hypodermic needle</td><td>Fisher</td><td>14-823-13</td><td></td></tr><tr><td>Antenna</td><td>Wildlife Materials</td><td>3 Element Folding Yagi</td><td>Antennae with additional elements are available, but can be cumbersome in the field.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Radio Receiver</td><td>Wildlife Materials</td><td>TRX-2000S</td><td>Water resistant models are also available.</td></tr><tr><td>Compass</td><td>Brunton&amp;nbsp;</td><td>Truarc 15</td><td></td></tr><tr><td>Radio transmitters</td><td>Holohil Inc.</td><td>BD-2, PD-2, RI-2B</td><td>Transmitter models vary in lifespan and signal output as a function of battery size and pulse rate settings, which can be customized based on the study question and organism.</td></tr><tr><td>GPS</td><td>Garmin</td><td>eTrex Venture</td><td></td></tr><tr><td>Coaxial cable</td><td>newegg.com</td><td>C2G 40026</td><td>BNC connections are necessary.</td></tr><tr><td>Hoop net</td><td>Memphis Net and Twine&amp;nbsp;</td><td>TN325</td><td>Net mesh size should be chosen based on the minimum size of the target animal.&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

using pharmacological manipulation and high-precision radio telemetry to study the spatial cognition in free-ranging animals

인식과 환경에 대해 배울 수있는 동물의 능력은 네비게이션, 이동, 분산과 꼴을 포함하여 많은 행동 프로세스에서 핵심적인 역할을한다. 그러나, 탐색 전략이 전략의 기초가되는 메커니즘의 개발인지의 역할 이해의 인식을 조작하고, 야생 동물의 추적, 모니터링에 관련된 방법론 어려움에 의해 제한된다. 본 연구는 고정밀 무선 원격 측정법과 함께 동작 약리 조작 결합 네비게이션에서 인식하는 역할을 해결하기위한 프로토콜을 설명한다. 접근법은 공간인지 능력을 조작하는 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 길항제를 사용한다. 처리 된 동물은 다음 고주파 및 원격 삼각 측량을 통해 높은 공간 해상도로 모니터됩니다. 이 프로토콜은 살고있다 그 동부가 거북 (Chrysemys picta)을 그린의 인구 내에서 적용되었다정확한 (± 3.5 m)를 사용하여 멀리 떨어진 소스를 이동 ~ 100 년 계절 임시 수원은 복잡한 (즉, 여러 서식지를 통과 높은 비틀림과 비선형), 예측 가능한 노선들은 4 세 이전에 배웠습니다. 이 연구는 이러한 거북이가 사용하는 프로세스 공간 기억 형성 및 리콜과 일치하는 것으로 나타났다. 함께, 이러한 결과는 복잡한 탐색의 공간인지의 역할과 일치하고 인식 및 탐색의 연구에서 생태 및 약리 기술의 통합을 강조 표시합니다.

위의 프로토콜을 사용하여 탐색의 인식의 역할은 동부의 인구에서 평가되었다 거북이 ~ 100 년 계절 임시 물 소스를 경험하고있다 (Chrysemys picta)를 그렸다. 영구 수생 서식지 (그림 1) -이 인구는 (여러 시간에 매년 빠르게 배수) 임시의 혼합에 서식한다. 이전의 연구는 연못이 배수 된 후, 주민 거북은 높은 정밀도 (3.5 m ±) 4 세 11 ~ 13 (그림 1)<...

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Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

이 문서는 문서 및 탐색에인지의 역할을 정량화하는 메모리와 무선 원격 측정의 약리 조작을 결합하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.

자유에 이르기까지 동물의 공간인지를 연구하는 약리 조작 및 고정밀 라디오 텔레 메 트리를 사용하여

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, ...

using-pharmacological-manipulation-high-precision-radio-telemetry-to

Research

JoVE Journal

Environment

6.7K 조회수.  Franklin and Marshall College.  이 문서는 문서 및 탐색에인지의 역할을 정량화하는 메모리와 무선 원격 측정의 약리 조작을 결합하는 새로운 프로토콜을 설명합니다. 

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Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For many patients afflicted with CNS and non-CNS malignancies, radiotherapy and chemotherapy offer the best options for disease control. These treatments however come at a cost, and nearly all cancer survivors (~11 million in the US alone as of 2006) incur some risk for developing cognitive dysfunction, with the most severe cases found in patients subjected to cranial radiotherapy (~200,000/yr) for the control of primary and metastatic brain tumors1. Particularly problematic are pediatric cases, whose long-term survival plagued with marked cognitive decrements results in significant socioeconomic burdens2. To date, there are still no satisfactory solutions to this significant clinical problem.
We have addressed this serious health concern using transplanted stem cells to combat radiation-induced cognitive decline in athymic rats subjected to cranial irradiation3. Details of the stereotaxic irradiation and the in vitro culturing and transplantation of human neural stem cells (hNSCs) can be found in our companion paper (Acharya et al., JoVE reference). Following irradiation and transplantation surgery, rats are then assessed for changes in cognition, grafted cell survival and expression of differentiation-specific markers 1 and 4-months after irradiation. To critically evaluate the success or failure of any potential intervention designed to ameliorate radiation-induced cognitive sequelae, a rigorous series of quantitative cognitive tasks must be performed. To accomplish this, we subject our animals to a suite of cognitive testing paradigms including novel place recognition, water maze, elevated plus maze and fear conditioning, in order to quantify hippocampal and non-hippocampal learning and memory. We have demonstrated the utility of these tests for quantifying specific types of cognitive decrements in irradiated animals, and used them to show that animals engrafted with hNSCs exhibit significant improvements in cognitive function3.
The cognitive benefits derived from engrafted human stem cells suggest that similar strategies may one day provide much needed clinical recourse to cancer survivors suffering from impaired cognition. Accordingly, we have provided written and visual documentation of the critical steps used in our cognitive testing paradigms to facilitate the translation of our promising results into the clinic.

Cognitive impairment resulting from the radiotherapeutic management of brain tumors represents a clinically intractable condition that adversely impacts quality of life. The capability to critically evaluate potential interventions for ameliorating radiation-induced cognitive decrements ultimately depends on the capability to undertake rigorous quantitative assessments of cognition.

두개골 방사선 치료에 의한인지 감소를 Quantifying

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For ...

연구

의학

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

더블 H 미로 : 설치류의 강력한 행동 학습에 대한 테스트 및 메모리

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

행동분석학

Survivable Stereotaxic Surgery in Rodents 

The ability to measure extracellular basal levels of neurotransmitters in the brain of awake animals allows for the determination of effects of different systemic challenges (pharmacological or physiological) to the CNS. For example, one can directly measure how the animal's midbrain dopamine projections respond to dopamine-releasing drugs like d-amphetamine or natural stimuli like food. In this video, we show you how to implant guide cannulas targeting specific sites in the rat brain, how to insert and implant a microdialysis probe and how to use high performance liquid chromatography coupled with electrochemical detection (HPLC-EC) to measure extracellular levels of oxidizable neurotransmitters and metabolites. Local precise introduction of drugs through the microdialysis probe allows for refined work on site specificity in a compound s mechanism of action. This technique has excellent anatomical and chemical resolution but only modest time resolution as microdialysis samples are usually processed every 20-30 minutes to ensure detectable neurotransmitter levels. Complementary ex vivo tools (i.e., slice and cell culture electrophysiology) can assist with monitoring real-time neurotransmission.

Survivable Stereotaxic Surgery in Rodents

The monitoring of extracellular neurotransmitter levels in distinct brain regions of freely moving animals offers insights on the link between neurotransmitter release and behavior. In vivo microdialysis coupled with electrochemical detection provides excellent anatomical and chemical resolution; and information on how basal neurotransmission is altered by pharmacological or physiological manipulations.

설치류에 살아서 Stereotaxic 외과

The ability to measure extracellular basal levels of neurotransmitters in the brain of awake animals allows for the determination of effects of different ...

생물학

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

생쥐의 본능적 인 방어 하는 동안 공간 메모리의 역할을 조사에 대 한 행동 분석 결과

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. The Barnes maze can also assess other mouse behaviors, such as general motivation to escape from the maze platform and exploratory behavior. The Barnes maze can measure whether a genetic mutation or environmental variable can impact the acquisition and retention of spatial memories, as well as provide information about the search strategy employed by the mice. Here we use the Barnes maze to detect a memory deficit in adult mice following a single developmental ethanol exposure event. The newly described Damsel-in-Distress paradigm exposes a male mouse to a female mouse trapped in a chamber in the open center field of the arena. It provides an opportunity for the mouse to socially respond to the trapped female and exhibit prosocial behavior. The Damsel-in-Distress paradigm can also be used to examine mouse behavior in a novel arena and measure locomotor activity. Both the Barnes Maze and the Damsel-in-Distress protocols require minimal financial investment and most aspects of the tests can be constructed from common lab supplies. These flexible and accessible tools can also be used to detect behavioral changes over the course of development.

This protocol measures spatial learning and memory using the Barnes maze. A novel Damsel-in-Distress paradigm is used to assess locomotor activity and prosocial behavior in mice.

공간 학습 및 반 즈 미로 계 집 아이-에서-조 난 패러다임을 사용 하 여 마우스 Prosocial 동작 분석

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...

A Video Demonstration of Preserved Piloting by Scent Tracking but Impaired Dead Reckoning After Fimbria-Fornix Lesions in the Rat

Piloting and dead reckoning navigation strategies use very different cue constellations and computational processes (Darwin, 1873; Barlow, 1964; O&#x2019;Keefe and Nadel, 1978; Mittelstaedt and Mittelstaedt, 1980; Landeau et al., 1984; Etienne, 1987; Gallistel, 1990;
Maurer and S&#233;guinot, 1995). Piloting requires the use of the relationships between relatively stable external (visual, olfactory, auditory) cues, whereas dead reckoning requires the integration of cues generated by self-movement. Animals obtain self-movement information from vestibular receptors, and possibly muscle and joint receptors, and efference copy of commands that generate movement. An animal may also use the flows of visual, auditory, and olfactory stimuli caused by its movements. Using a piloting strategy an animal can use geometrical calculations to determine directions and distances to places in its environment, whereas using an dead reckoning strategy it can integrate cues generated by its previous movements to return to a just left location. Dead reckoning is colloquially called "sense of direction" and "sense of distance."

Although there is considerable evidence that the hippocampus is involved in piloting (O&#x2019;Keefe and Nadel, 1978; O&#x2019;Keefe and Speakman, 1987), there is also evidence from behavioral (Whishaw et al., 1997; Whishaw and Maaswinkel, 1998; Maaswinkel and Whishaw, 1999), modeling (Samsonovich and McNaughton, 1997), and electrophysiological (O&#x2019;Mare et al., 1994; Sharp et al., 1995; Taube and Burton, 1995; Blair and Sharp, 1996; McNaughton et al., 1996; Wiener, 1996; Golob and Taube, 1997) studies that the hippocampal formation is involved in dead reckoning. The relative contribution of the hippocampus to the two forms of navigation is still uncertain, however. Ordinarily, it is difficult to be certain that an animal is using a piloting versus a dead reckoning strategy because animals are very flexible in their use of strategies and cues (Etienne et al., 1996; Dudchenko et al., 1997; Martin et al., 1997; Maaswinkel and Whishaw, 1999). The objective of the present video demonstrations was to solve the problem of cue specification in order to examine the relative contribution of the hippocampus in the use of these strategies. The rats were trained in a new task in which they followed linear or polygon scented trails to obtain a large food pellet hidden on an open field. Because rats have a proclivity to carry the food back to the refuge, accuracy and the cues used to return to the home base were dependent variables (Whishaw and Tomie, 1997). To force an animal to use a a dead reckoning strategy to reach its refuge with the food, the rats were tested when blindfolded or under infrared light, a spectral wavelength in which they cannot see, and in some experiments the scent trail was additionally removed once an animal reached the food. To examine the relative contribution of the hippocampus, fimbria&#x2013;fornix (FF) lesions, which disrupt information flow in the hippocampal formation (Bland, 1986), impair memory (Gaffan and Gaffan, 1991), and produce spatial deficits (Whishaw and Jarrard, 1995), were used.

In a piloting scent tracking task, the ability of the rats to return to a refuge with food using visual an odor trail or using dead reckoning in infrared light, the integrated record of previous movements, demonstrates that the hippocampus is necessary for dead reckoning.

의 비디오 데모 랫에 Fimbria - Fornix의 조직 손상 후 향기 추적하지만 장애 데드 레크 닝에 의해 조종 보존

Piloting and dead reckoning navigation strategies use very different cue constellations and computational processes (Darwin, 1873; Barlow, 1964; ...

Simultaneous Monitoring of Wireless Electrophysiology and Memory Behavioral Test as a Tool to Study Hippocampal Neurogenesis

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on animals and humans. Adult neurogenesis mechanism is also linked to memory and learning improvement. Traditionally, researchers used to assess learning and memory parameters in rodent models by behavioral tasks. Therefore, the simultaneous monitoring of behavioral changes and EEG is particularly interesting in correlating data between brain activity and task-related behaviors. However, most of the equipment required to perform both studies are either complex, expensive, or uses a wired setup network that hinders the natural animals&#8217; movement. In this study, EEG was recorded with a wireless electrophysiology device along with the execution of a novel object recognition task (NORT). The animal&#8217;s behavior was monitored simultaneously by a video tracking system. Both recordings were analyzed offline by their timestamps which were synched to link EEG signals with the animal&#8217;s actions. Subjects consist of adult Wistar rats after medium-term environmental enrichment treatment. Six skull screw electrodes were fixed in pairs on both hemispheres over frontal, central, and parietal regions and were referenced to an electrode located posterior of the nasal bone. NORT protocol consists of exposing the animal to two identical objects for 10 min. After 2 h and 24 h, one of the objects was replaced with a novel one. Exploration time for each object was monitored by a behavioral tracking software (BTS) and EEG data recording. The analysis of the EEG synced with behavioral data consists of estimations of alpha and beta relative band power and comparisons between novel object recognition versus familiar object exploration, between three experimental stages. In this manuscript, we have discussed electrodes manufacturing process, epidural electrodes implantation surgery, environmental enrichment protocol, NORT protocol, BTS setup, EEG &#8211; BTS coupling for simultaneous monitoring in real-time, and EEG data analysis based on automatic events detection.

The protocol presented here provides information on the simultaneous electroencephalography (EEG) and behavioral assessment in real-time. We have discussed all steps involved in this protocol as an attractive solution for researchers in many fields of neuroscience, particularly in learning and memory areas.

해마 신경 발생을 연구하기 위한 도구로서의 무선 전기생리학 및 기억 행동 테스트의 동시 모니터링

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on ...

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.

마우스의 머리 고정 가상 현실을 위한 행동 훈련 절차

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

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, interest in the cognitive processes of nonmodel species, typically within an ecological context, has also become an emerging field of study. In particular, interest in the cognitive processes in reptiles is growing although experimental studies on reptilian cognition are sparse. The few reptilian studies that have experimentally tested for spatial learning and memory have used rodent paradigms modified for use in reptiles. However, ecologically important aspects of the physiology and behavior of this taxonomic group must be taken into account when testing for spatially based cognition. Here, we describe modifications of the dry land Barnes maze and associated testing protocol that can improve performance when probing for spatial learning and memory ability in small squamate reptiles. The described paradigm and procedures were successfully used with male side-blotched lizards (Uta stansburiana), demonstrating that spatial learning and memory can be assessed in this taxonomic group with an ecologically relevant apparatus and protocol.

This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

작은 Squamate 파충류에서 공간 학습 및 메모리 평가

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

신경과학

An Open-Source Virtual Reality System for the Measurement of Spatial Learning in Head-Restrained Mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and optical imaging tools while delivering precise sensory stimuli to a behaving animal. Recently, human and rodent studies using virtual reality (VR) environments have shown VR to be an important tool for uncovering the neural mechanisms underlying spatial learning in the hippocampus and cortex, due to the extremely precise control over parameters such as spatial and contextual cues. Setting up virtual environments for rodent spatial behaviors can, however, be costly and require an extensive background in engineering and computer programming. Here, we present a simple yet powerful system based upon inexpensive, modular, open-source hardware and software that enables researchers to study spatial learning in head-restrained mice using a VR environment. This system uses coupled microcontrollers to measure locomotion and deliver behavioral stimuli while head-restrained mice run on a wheel in concert with a virtual linear track environment rendered by a graphical software package running on a single-board computer. The emphasis on distributed processing allows researchers to design flexible, modular systems to elicit and measure complex spatial behaviors in mice in order to determine the connection between neural circuit activity and spatial learning in the mammalian brain.

Here, we present a simplified open-source hardware and software setup for investigating mouse spatial learning using virtual reality (VR). This system displays a virtual linear track to a head-restrained mouse running on a wheel by utilizing a network of microcontrollers and a single-board computer running an easy-to-use Python graphical software package.

머리가 구속된 마우스의 공간 학습 측정을 위한 오픈 소스 가상 현실 시스템An open-source virtual reality system for the measurement of spatial learning in head-trained mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and ...