Name: a fully automated and highly versatile system for testing multi-cognitive functions and recording neuronal activities in rodents
Uploaded: 2012-05-03T12:00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents at JoVE.com

وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة أبحاث العلوم العصبية والمنح المقدمة من الصندوق Blasker روز، مخاطبا مياه لمؤسسة سان دييغو، وهارولد ج. ومؤسسة ليلى يوسف ماذرز الخيرية.

<ol>
	<li>Zheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+map+reorganization+and+pitch+discrimination+in+adult+rats+chronically+exposed+to+low-level+ambient+noise.">Auditory map reorganization and pitch discrimination in adult rats chronically exposed to low-level ambient noise.</a> Front. Syst.Neurosci. 6, 65 (2012).</li><li>Talwar, S. K., Gerstein, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+frequency+discrimination+in+the+white+rat.">Auditory frequency discrimination in the white rat.</a> Hear Res. 126, 135-150 (1998).</li><li>Talwar, S. K., Gerstein, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+signal+detection+analysis+of+auditory-frequency+discrimination+in+the+rat.">A signal detection analysis of auditory-frequency discrimination in the rat.</a> J. Acoust. Soc. Am. 105, 1784-1800 (1999).</li><li>Sloan, A. M., Dodd, O. T., Rennaker, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+discrimination+in+rats+measured+with+tone-step+stimuli+and+discrete+pure+tones.">Frequency discrimination in rats measured with tone-step stimuli and discrete pure tones.</a> Hear Res. 251, 60-69 (2009).</li><li>Syka, J., Rybalko, N., Brozek, G., Jilek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+frequency+and+intensity+discrimination+in+pigmented+rats.">Auditory frequency and intensity discrimination in pigmented rats.</a> Hear Res. 100, 107-113 (1996).</li><li>Eldar, E., Morris, G., Niv, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+motivation+on+response+rate:+A+hidden+semi-Markov+model+analysis+of+behavioral+dynamics.">The effects of motivation on response rate: A hidden semi-Markov model analysis of behavioral dynamics.</a> J. Neurosci. Methods. , (2011).</li><li>Bieszczad, K. M., Weinberger, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+strategy+trumps+motivational+level+in+determining+learning-induced+auditory+cortical+plasticity.">Learning strategy trumps motivational level in determining learning-induced auditory cortical plasticity.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 93, 229-239 (2010).</li><li>Sagvolden, T. I. m. p. u. l. s. i. v. e. n. e. s. s., overactivity, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=poorer+sustained+attention+improve+by+chronic+treatment+with+low+doses+of+l-amphetamine+in+an+animal+model+of+Attention-Deficit/Hyperactivity+Disorder+(ADHD).">poorer sustained attention improve by chronic treatment with low doses of l-amphetamine in an animal model of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD).</a> Behav. Brain Funct. 7, 6 (2011).</li><li>Sagvolden, T., Johansen, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+Models+of+ADHD.">Rat Models of ADHD.</a> Curr. Top Behav. Neurosci. , (2011).</li><li>Brown, D. C., Nichols, J. A., Thomas, F., Dinh, L., Atzori, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nicotinic+modulation+of+auditory+attentional+shift+in+the+rat.">Nicotinic modulation of auditory attentional shift in the rat.</a> Behavioural brain research. 210, 273-279 (2010).</li><li>Johnson, K. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensory+discrimination:+neural+processes+preceding+discrimination+decision.">Sensory discrimination: neural processes preceding discrimination decision.</a> J. Neurophysiol. 43, 1793-1815 (1980).</li><li>Johnson, K. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensory+discrimination:+decision+process.">Sensory discrimination: decision process.</a> J. Neurophysiol. 43, 1771-1792 (1980).</li><li>Fraser, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+anxiety-+and+locomotion-related+behaviours+in+mice:+a+new+way+of+using+old+tests.">Measuring anxiety- and locomotion-related behaviours in mice: a new way of using old tests.</a> Psychopharmacology (Berl). 211, 99-112 (2010).</li><li>Hui, G. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditioned+tone+control+of+brain+reward+behavior+produces+highly+specific+representational+gain+in+the+primary+auditory+cortex.">Conditioned tone control of brain reward behavior produces highly specific representational gain in the primary auditory cortex.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 92, 27-34 (2009).</li><li>Feduccia, A. A., Duvauchelle, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+stimuli+enhance+MDMA-conditioned+reward+and+MDMA-induced+nucleus+accumbens+dopamine,+serotonin+and+locomotor+responses.">Auditory stimuli enhance MDMA-conditioned reward and MDMA-induced nucleus accumbens dopamine, serotonin and locomotor responses.</a> Brain Res. Bull. 77, 189-196 (2008).</li><li>Kudoh, M., Shibuki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sound+sequence+discrimination+learning+motivated+by+reward+requires+dopaminergic+D2+receptor+activation+in+the+rat+auditory+cortex.">Sound sequence discrimination learning motivated by reward requires dopaminergic D2 receptor activation in the rat auditory cortex.</a> Learning &amp; Memory. 13, 698-69 (2006).</li><li>Shiflett, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cue-elicited+reward-seeking+requires+extracellular+signal-regulated+kinase+activation+in+the+nucleus+accumbens.">Cue-elicited reward-seeking requires extracellular signal-regulated kinase activation in the nucleus accumbens.</a> J. Neurosci. 28, 1434-1443 (2008).</li></ol>

وترعى الإنتاج وحرية الوصول من هذه المادة عن طريق الفيديو من قبل شركة ميد، أسوشيتس

وثمة جانب بالغ الأهمية في تصميم أي مهمة السمعية السلوكي هو القضاء على الأصوات غير المرغوب فيها الناتجة عن تشتت وانحراف في بيئة الاختبار. يمكن أن ضعف السيطرة على الصوت يكون لها تأثير كبير على سلوك يجري اختبارها، وسوف تسفر عن نتائج مضللة أو حتى uninterpretable. وصفت غرفة السلوكية المستخدمة في النظام هنا، وهو مصمم خصيصا لتكون شفافة سمعيا من أجل تجنب انحراف الصوت من جدران الغرفة. في الواقع، كان انحراف الصوت عندما تقاس من مركز الدائرة، لا يمكن الكشف عنها على نحو فعال (لا تظهر البيانات). على الرغم من أننا تطوير هذا النظام أساسا لدراسة النظام السمعي، فإنه يمكن تكييفها بسهولة من قبل باحثين آخرين لدراسة النظم الحسية الأخرى. ويمكن إجراء تعديلات بسهولة على كل من البرامج والأجهزة لمختلف المهام من دون تغيير التكوين العام للنظام. لوحة تشغيل وحدات متنوعة بشكل يجعل النظام لا سيماجنيه من خلال السماح لإضافة و / أو استبدال الأجهزة المختلفة للمهام سلوكية جديدة. على سبيل المثال، يمكن زرعها المهام السلوكية حاسة الشم من خلال تقديم الحوافز الشمية في الأنف جهاز كزة. ويمكن الاختيار من خمسة يتدخل جدار مضيئة مع منبه حاسة الشم من المنتسبين MED (ENV-115A-OF) تركيبها بسهولة على لوحة التشغيل لأداء مهام معقدة حاسة الشم. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن كافة الأجهزة استثابي الاستعاضة عنها بسهولة مع تلك التي تم تصميمها للفئران من دون تغيير تكوين النظام. مراقبة الزمنية الدقيق لكل جهاز استثابي، فضلا عن ارتفاع تسجيل قرار من أحداث واحد في محاكمة معينة، تمكن تلاعب دقيق من الأجهزة لتخصيص تصميم المهام السلوكية للتصدي لمختلف وظائف المخ المعرفية (انظر أدناه). عند دمجها مع تسجيل نشاط الخلايا العصبية، ويمكن دراسة مجموعة متنوعة غنية من القضايا في مجال العلوم العصبية مع هذا النظام. على سبيل المثال، في 1مهمة uditory المذكورة أعلاه، يمكن أن يتم التحقيق على الأسئلة التالية المتعلقة الوظائف المعرفية في المخ في محاكمة واحدة: (1). الاندفاع: نظرا يبدأ كل محاكمة من قبل الحيوان &quot;لديهم دوافع ذاتية&quot; عمل الأنف كزة (الشكل 5A-A والشكل 3)، ويمكن بالتالي الدافع يمكن تقييمها كميا عن طريق قياس عدد من التجارب التي أجريت من قبل حيوان في دورة معينة، أو إجراء عدد من التجارب على التوالي 6،7. (2). انتباه: مفتاح للحصول على مكافأة في محاكمة هو الاعتراف بشكل صحيح الاشارات السمعية. في حوالي 25٪ من الفئران التي لا يمكن أن يتم تدريبهم لتنفيذ المهمة، وعدم السهر على منبهات السمعية وكان العامل الرئيسي. في المقابل، في الفئران الذين تعلموا هذه المهمة، وكان توقف لحظة من السلوكيات واضحة خلال عرض جديلة السمعية (انظر الشكل 5A-B، والشكل 3). باستخدام هذا النظام، وبالتالي فمن الممكن أن الفئران شاشة (ط) لDEFI اهتمام &quot;اتصالات وتكنولوجيا المعلومات &quot;، و (ثانيا) دراسة الآليات العصبية من الاهتمام عند دمجها مع تسجيلات الخلايا العصبية في حين أن الحيوان يشارك في السمع منبهات 8-10. (3). القرار: بعد الاعتراف الاشارات السمعية والحيوان أن يقرر أي اتجاه لتحويل من الاقتراب من رافعة الصحيح ضمن إطار ضيق الوقت (الشكل 5A-C). ومن ثم أيضا نموذج فعال لدراسة عملية صنع القرار 11،12. (4). الصبر: يمكن التحكم في توقيت تمديد رافعة مثل هذا الحيوان لديه لانتظار رافعة بعد وصوله الى المكان الذي سوف يمتد ذراع (الشكل 5A-D). من خلال تغيير طول انتظار، ويمكن اختبار مدى صبر الحيوان وكميا 13. (5). المكافآت: إن الهدف النهائي لهذه المهمة هو الحصول على مكافأة (الشكل 5A الإلكتروني والشكل 3). يمكن المهام السلوكية التي تستخدم هذا النظام وبالتاليأن تكون مصممة بسهولة لدراسة جوانب كثيرة من مكافأة القرارات القضايا وظيفة من وظائف نظم القيم في الدماغ 14-17.

a fully automated and highly versatile system for testing multi-cognitive functions and recording neuronal activities in rodents

قمنا بتطوير نظام آلي بالكامل للاختبار سلوك استثابي والعصبية تسجيل النشاط التي يمكن من خلالها تحقيق العديد من وظائف المخ المعرفية في تسلسل مهمة واحدة. الميزة الفريدة لهذا النظام هو حسب الطلب، غرفة شفافة سمعيا يقضي على الكثير من القضايا المرتبطة سيطرة جديلة السمعية في غرف معظم المتاحة تجاريا. السهولة التي يمكن أن تضاف أجهزة استثابي أو استبدالها يجعل هذا النظام تنوعا تماما، مما يتيح لتنفيذ مجموعة متنوعة من السمعي، البصري، والمهام السلوكية حاسة الشم. أتمتة نظام يسمح غرامة الزمنية (10 مللي) مراقبة دقيقة وختم الوقت من كل حدث في تسلسل السلوكية المصممة مسبقا. عند دمجها مع نظام متعدد القنوات تسجيل الكهربية، عدة وظائف المخ المعرفية، مثل الدافع، والانتباه، وصنع القرار، والصبر، والمكافآت، ويمكن النظر بشكل تسلسلي أو بشكل مستقل.

Watch this Scientific Journal Video about A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents at JoVE.com

A Fully Automated and Highly Versatile System for Testing Multi-cognitive Functions and Recording Neuronal Activities in Rodents

في هذا التقرير، نقدم نظام آلي بالكامل وتنوعا للغاية قادرة على اختبار واحد متعدد السلوكيات المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية للقوارض.

نظام آلي بالكامل وذات استخدامات متعددة لاختبار متعدد الوظائف المعرفية وتسجيل أنشطة الخلايا العصبية في القوارض

We have developed a fully automated system for operant behavior testing and neuronal activity recording by which multiple cognitive brain functions can be ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Automated Sholl Analysis of Digitized Neuronal Morphology at Multiple Scales

الآلي Sholl تحليل الصرف متعلق بالخلايا العصبية رقمية على مستويات متعددة

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3.  Specifically, it affects the ability of neurons to ...

Cryopreservation of Cortical Tissue Blocks for the Generation of Highly Enriched Neuronal Cultures

الحفظ بالتبريد من كتل الأنسجة القشرية للجيل الثقافات متعلق بالخلايا العصبية التخصيب

In this study, we outline a standardized protocol for the successful cryopreservation and thawing of cortical brain tissue blocks to generate highly ...

Efficient Derivation of Human Neuronal Progenitors and Neurons from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

كفاءة اشتقاق أسلاف الإنسان متعلق بالخلايا العصبية والخلايا العصبية من افرة القوة الخلايا الجذعية الجنينية البشرية التعريفي مع جزيء صغير

There is a large unfulfilled need for a clinically-suitable human neuronal cell source for repair or regeneration of the damaged central nervous system ...

Large-scale Recording of Neurons by Movable Silicon Probes in Behaving Rodents

على نطاق واسع التسجيل من الخلايا العصبية بواسطة مجسات سيليكون المنقول في يتصرفون القوارض

A major challenge in neuroscience is linking behavior to the collective activity of neural assemblies. Understanding of input-output relationships of ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

تسجيل وتحليل إيقاعات الساعة البيولوجية في تشغيل عجلة النشاط في القوارض

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

سريع الصغرى، الرحلان الشاردي من الغلوتامات وGABA: أداة مفيدة لبحث تكامل متشابك

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

متزامنة<em&gt; فيفو السابقين</em&gt; اختبار وظيفي اثنين من شبكية العين من قبل<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; نظام مخطط كهربية

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

خارج الخلية تسجيل النشاط العصبية جنبا إلى جنب مع Microiontophoretic تطبيق المواد Neuroactive في الفئران مستيقظا

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

التحفيز الكهربائي Transcranial المزمن وتسجيل إينتراكورتيكال في الفئران

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Ablation of a Neuronal Population Using a Two-photon Laser and Its Assessment Using Calcium Imaging and Behavioral Recording in Zebrafish Larvae

الاجتثاث سكان الخلايا العصبية باستخدام ليزر اثنين-فوتون وتقييمها باستخدام الكالسيوم تصوير وتسجيل السلوكية في اليرقات الزرد

To identify the role of a subpopulation of neurons in behavior, it is essential to test the consequences of blocking its activity in living animals. Laser ...