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

Эта работа была поддержана нейронаук Фонд исследований и гранты Blasker-Роуз, Миа фонд Сан-Диего и Фонда Дж. Гарольд и Лейла Ю. Мазерс благотворительный фонд.

<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>

Производство и свободный доступ видео-статья спонсируется Med Associates, Inc

Важным аспектом в разработке любого слухового поведенческих задача устранения нежелательных звуков в результате рассеяния и отклонения в тестовой среде. Плохой контроль звука может оказать существенное влияние на поведение проходит испытания и будет производить вводящим в заблуждение или даже uninterpretable результаты. Поведенческих камеры, используемые в системе, описываемой здесь специально разработан, чтобы быть акустически прозрачным во избежание отклонения звука от стенок камеры. Действительно, при измерении от центра камеры, звук отклонение было эффективно обнаружить (данные не представлены). Хотя мы разработали эту систему в основном для изучения слуховой системы, она может быть легко адаптирована другими исследователями для изучения других сенсорных систем. Изменения могут быть сделаны легко на программное и аппаратное обеспечение для выполнения различных задач без изменения общей конфигурации системы. Модульная панель управления делает систему особенно versatiле при учете того и / или замены различных устройств для новых поведенческих задач. Например, обонятельный поведенческие задачи могут быть имплантированы путем предоставления обонятельных стимулов в устройство совать нос. Пять выбор освещенной стены совать нос обонятельные стимулы от MED Associates (ENV-115А-О) может быть легко установлена ​​на панели управления для сложных задач обонятельный. Кроме того, все оперантного устройства могут быть легко заменены с теми, что предназначены для мышей без изменения конфигурации системы. Точные временные контроль каждого оперантного устройства, а также записи с высоким разрешением одного события в данном суде, включите точный манипуляции с устройствами для настройки дизайна поведенческих задач, для решения различных когнитивных функций головного мозга (см. ниже). В сочетании с нейронной активности записи, богатое разнообразие проблем в области нейронаук могут быть изучены с этой системой. Например, вuditory задач, описанных выше, на следующие вопросы, связанные с мозгом когнитивных функций могут быть исследованы в одном испытании: (1). Мотивация: Поскольку каждый судебный процесс инициирован животных &quot;целеустремленных&quot; нос совать действия (рис. 5A-и рисунок 3), мотивация Таким образом, можно оценивать количественно, измеряя общее число исследований, выполненных на животных в течение данной сессии, или ряд последовательных исследований, выполненных 6,7. (2). Внимание: ключ для получения награды в суд является правильно распознать слуховые сигналы. Примерно 25% крыс, которые не могут быть обучены для выполнения этой задачи, отсутствие участия в слуховой реплики было основным фактором. В противоположность этому, у крыс, которые узнали задачи, паузу поведения было видно во время презентации слуховой сигнал (см. рис 5А-б и рис 3). С помощью этой системы, то таким образом можно (я) крыс экран &quot;внимание определенностистран с переходной экономикой &quot;, и (II) изучение нейронных механизмов внимания в сочетании с нейронной записи в то время как животное обращает внимание на слуховые сигналы 8-10. (3). Решение: После признания слуховые сигналы, животное должно решить, в каком направлении повернуть подход правильный рычаг в течение ограниченного периода времени (рис. 5а-в). Таким образом, также является эффективным парадигму для изучения решений 11,12. (4). Терпение: Время расширения рычага можно управлять так, что у животного ждать рычага после прибытия на место, где рычаг будет расширяться (рис. 5а-г). Изменяя длину ожидания, степень терпения животных могут быть проверены и количественно 13. (5). Награда: конечная цель стоит задача получить вознаграждение (рис. 5а-е и 3). Поведенческие задач с помощью этой системы можно таким образомлегко предназначен для изучения многих аспектов награды, решение проблем и функции системы ценностей мозга 14-17.

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

Мы разработали полностью автоматизированную систему для тестирования оперантного поведения и записи нейронной активности с помощью которого несколько когнитивных функций мозга могут быть исследованы в одной последовательности задач. Уникальной особенностью этой системы является заказной, акустически прозрачной камере, которая устраняет многие проблемы, связанные со слуховыми кий контроль в большинстве коммерчески доступных камер. Легкость, с которой оперантное устройства могут быть добавлены или заменены делает эту систему довольно универсальным, что позволяет для выполнения различных слуховые, зрительные, обонятельные и поведенческих задач. Автоматизация системы позволяет точно временные (10 мс) контроль и точное время тиснения каждого события в готовые поведенческие последовательности. В сочетании с многоканальной системы регистрации электрофизиологии, несколько когнитивных функций мозга, таких как мотивация, внимание, принятия решений, терпения и награды, может быть рассмотрен последовательно и самостоятельно.

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

В настоящем докладе мы представляем полностью автоматизирован и очень гибкая система способна одновременно тестирование нескольких когнитивных поведение и записи нейронной деятельности грызунов.

Полностью автоматизированный и очень гибкая система для тестирования нескольких когнитивных функций и запись нейронов деятельности в Грызунов

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

Автоматизированный анализ Шолл оцифрованных нейронов морфологии в различных масштабах

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

Криоконсервация корковые блоки ткани для генерации высоко обогащенного нейронных культур

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

Эффективное Вывод прав нейронов и нейронов прародителей из плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток человека с малыми Индукционная Молекула

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

Крупномасштабные Запись нейронов Зонды Движимое кремния в Поведение грызунов

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

Запись и анализ циркадных ритмов в рабочем колеса деятельность в Грызуны

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

Быстрый Micro-ионтофорезом глутамата и ГАМК: полезный инструмент по расследованию Synaptic интеграции

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

Одновременный<em&gt; Экс естественных условиях</em&gt; Функциональное тестирование двух сетчатки по<em&gt; В естественных условиях</em&gt; Система электроретинограммы

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

Внеклеточной Запись нейрональной активности в сочетании с микроионофоретическое Применение нейроактивный веществ у бодрствующих мышей

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

Хронический транскраниальной электростимуляции и Intracortical запись в крыс

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

Аблация нейрональных населения с помощью двух Фотон лазера и его оценки с использованием изображений кальция и поведенческих запись в Zebrafish личинки

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 ...