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

עבודה זו נתמכה על ידי מחקר Neurosciences קרן מלגות מהקרן Blasker-Rose-מיאה של סן דייגו קרן הרולד ג&#39;ליילה י &#39;קרן הצדקה של מאת&#39;רס.

<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>

הפקה וגישה חופשית של מאמר, סרט הווידאו הזה ממומן על ידי מד Associates, Inc

היבט חשוב בתכנון של פעילות כלשהי השמיעה התנהגותי הוא חיסול של צלילים לא רצויים כתוצאה פיזור סטיה בסביבת הבדיקה. בקרת קול נמוך עלולה להיות השפעה משמעותית על התנהגות נבדק ויהיה תוצאות מטעות או uninterpretable אפילו. תא התנהגותי בשימוש במערכת המתוארת כאן היא תוכננה במיוחד כדי להיות שקופים אקוסטית על מנת למנוע הטיה קול מן הקירות קאמריים. אכן, כאשר נמדד ממרכז החדר, סטיה הצליל היה בלתי ניתן לגילוי ביעילות (מידע לא מוצג). אמנם פיתחנו מערכת זו בעיקר ללימוד מערכת השמיעה, ניתן להתאים בקלות על ידי חוקרים אחרים לבחון מערכות חושיות אחרות. שינויים ניתן לבצע בקלות מבלי לשנות את התצורה הכוללת של המערכת על התוכנה והחומרה של משימות שונות. לוח המבצע מודולרית הופכת את המערכת במיוחד versatiלה על ידי מתן תוספת ו / או החלפה של מכשירים שונים עבור משימות התנהגותיות חדשות. למשל, משימות התנהגותיות חוש הריח יכול להיות מושתל על ידי מתן גירוי חוש הריח לתוך המכשיר לדחוף את האף. 5 האף מואר הבחירה דחיפה הקיר עם גירוי חוש הריח של Associates MED (ENV-115A-OF) ניתן להתקין בקלות בלוח מבצע משימות מורכבות חוש הריח. בנוסף, כל המכשירים אופרנטית ניתן להחליף בקלות עם אלה מיועדים עכברים מבלי לשנות את תצורת המערכת. השליטה הזמני המדויק של כל התקן אופרנטית, כמו גם הקלטה ברזולוציה גבוהה של אירועים בודדים במשפט נתון, לאפשר מניפולציה מדויקת של המכשירים עבור התאמה אישית של העיצוב של משימות התנהגותיות כדי לטפל שונים תפקודי המוח הקוגניטיביים (ראה להלן). בשילוב עם הקלטה הפעילות העצבית, במגוון עשיר של נושאים בתחום מדעי המוח אפשר ללמוד עם מערכת זו. למשל,המשימה uditory שתוארו לעיל, השאלות הבאות הקשורות לתפקודי המוח הקוגניטיביים ניתן לחקור במשפט אחד: (1). מוטיבציה: מאז ניסוי זה הוא שיזם פעולה של בעל החיים &quot;מוטיבציה עצמית&quot; האף דחיפה (איור 5 א, ו איור 3), המוטיבציה כך ניתן להעריך באופן כמותי על ידי מדידת את המספר הכולל של ניסויים שבוצעו על ידי בעל חיים בפגישה מסוימת, או מספר משפטים רצופים ביצע 6,7. (2). שימו לב: המפתח להשגת זכתה במשפט הוא נכון לזהות את הרמזים השמיעתיים. ב 25% של חולדות שלא ניתן היה שאומנו לבצע את המשימה, חוסר השתתפות על רמזים קוליים היה גורם מרכזי. לעומת זאת, חולדות שלמדו את המשימה, הפסקה רגעית של התנהגויות היה ברור במהלך המצגת אות השמע (ראה תרשים 5 א &#39;, ב&#39;, איור 3). באמצעות מערכת זו, הוא בכך שניתן (אני) בחולדות עבור מסך &quot;לב Deficits &quot;ו (ב) ללמוד המנגנונים העצביים של תשומת לב בשילוב עם הקלטות נוירונים בעוד החיה ללמוד על 8-10 סימנים השמיעה. (3). החלטה: על ההכרה של רמזים שמיעתיים, החיה צריכה להחליט לאיזה כיוון לפנות לפנות את הידית הנכונה בתוך חלון זמן מוגבל (איור 5 א, ג). לפיכך גם פרדיגמה יעילה ללימוד קבלת החלטות 11,12. (4). סבלנות: עיתוי הארכת המנוף ניתן לשלוט על כך שבעל החיים צריך לחכות המנוף, לאחר שהגיע אל המקום שבו המנוף תרחיב (איור 5 א, ד). על ידי שינוי אורך של המתנה, מידת הסבלנות של בעלי חיים, ניתן לבדוק לכמת 13. (5). פרסים: המטרה הסופית של המשימה היא להשיג את הפרס (איור 5 א אלקטרוני איור 3). משימות התנהגותיות באמצעות מערכת זו יכולים אפואלהיות מתוכנן בקלות ללמוד היבטים רבים של גמול ההחלטות בעיות תפקוד של מערכות ערכים של המוח 14-17.

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

פיתחנו מערכת אוטומטית לחלוטין לבדיקה התנהגות אופרנטית ורישום הפעילות העצבית שבו מספר רב של תפקודי מוח קוגניטיביים יכול להיחקר ברצף משימה אחת. תכונה ייחודית של מערכת זו הוא מחוייט, תא שקוף אקוסטית המבטל רבים של בעיות הקשורות בשליטה שמיעתי המקל בתאי ביותר זמינים מסחרית. הקלות שבה התקנים אופרנטית ניתן להוסיף או להחליף מערכת זו עושה צדדי למדי, המאפשר ביצוע של מגוון רחב של שמיעתי, חזותי, כמו גם משימות התנהגותיות חוש הריח. האוטומציה של המערכת מאפשרת שליטה בסדר הזמני (10 MS) ומדויק בזמן הטבעה של כל אירוע ברצף התנהגותי שעוצב מראש. בשילוב עם מערכת electrophysiology רב ערוצי הקלטה, מספר רב של תפקודי מוח קוגניטיביים, כגון מוטיבציה, קשב, קבלת החלטות, סבלנות, תגמולים, ניתן לבדוק ברצף או באופן עצמאי.

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

בדו&quot;ח זה, אנו מציעים מערכת אוטומטי לחלוטין תכליתי מאוד המסוגל בו זמנית בדיקות רב קוגניטיביים התנהגויות ורישום הפעילות העצבית של מכרסמים.

מערכת אוטומטי לחלוטין תכליתי מאוד עבור בדיקת ריבוי פונקציות קוגניטיביות ורישום פעילות עצבית במכרסמים

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

ניתוח אוטומטי של מורפולוגיה Sholl העצבית סרוקים בקני מידה מרובים

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

Cryopreservation של בלוקים רקמות קליפתיים לדור תרבויות העצבית מועשר

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

גזירת יעיל של אבות עצב נוירונים האדם מן האדם תאים pluripotent גזע עובריים עם אינדוקציה מולקולה קטנה

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

בקנה מידה גדול הקלטה של ​​הנוירונים על ידי בדיקות מטלטלין סיליקון מתנהג מכרסמים

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

הקלטה וניתוח של מקצבי יממה בריצת גלגל פעילות במכרסמים

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

מיקרו-Iontophoresis מהיר של גלוטמט וגאבא: כלי שימושי לחקירת האינטגרציה סינפטית

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

בו זמנית<em&gt; Vivo לשעבר</em&gt; בדיקות פונקציונליות של שתי הרשתיות על ידי<em&gt; In vivo</emמערכת electroretinogram&gt;

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

הקלטה תאית של העצבית פעילות משולבת עם Microiontophoretic יישום של חומרי Neuroactive עכברי Awake

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

גירוי חשמלי טראנס כרונית והקלטה Intracortical בחולדות

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

אבלציה של אוכלוסיה עצביים באמצעות לייזר שני הפוטונים והערכה שלה באמצעות הדמיית סידן והקלטה התנהגותית הזחלים דג זברה

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 ...