Name: reversible cooling-induced deactivations to study cortical contributions to obstacle memory in the walking cat
Uploaded: 2017-12-11T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat at JoVE.com

Nous tenons à souligner l’appui de l’instituts de recherche en santé, sciences naturelles et génie conseil recherche du Canada (CRSNG) et la Fondation canadienne pour l’Innovation. C.W. a été appuyée par un Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarship (CRSNG).

Toutes les procédures ont été menées en conformité avec Guide du Conseil National de recherches pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire (huitième édition ; 2011) et le Canadian Council on Animal Care Guide sur le soin et l’utilisation des animaux d’expérimentation (1993) et ont été approuvées par le sous-comité d’utilisation animale de l’Université de Western Ontario du Conseil universitaire sur la protection des animaux.
La procédure suivante peut êt...

<ol>
	<li>Drew, T., Marigold, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Taking+the+next+step:+cortical+contributions+to+the+control+of+locomotion.">Taking the next step: cortical contributions to the control of locomotion.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 33, 25-33 (2015).</li><li>Takakusaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiology+of+gait:+From+the+spinal+cord+to+the+frontal+lobe.">Neurophysiology of gait: From the spinal cord to the frontal lobe.</a> Mov. Disord. 28, 1483-1491 (2013).</li><li>Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+cortical+activity+during+voluntary+gait+modifications+in+the+cat.+I.+cells+related+to+the+forelimbs.">Motor cortical activity during voluntary gait modifications in the cat. I. cells related to the forelimbs.</a> J. Neurophysiol. 70, 179-199 (1993).</li><li>Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+motor+cortex+in+the+control+of+accuracy+of+locomotor+movements+in+the+cat.">The role of the motor cortex in the control of accuracy of locomotor movements in the cat.</a> J. Physiol. 461, 1-25 (1993).</li><li>McVea, D. A., Taylor, A. J., Pearson, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lasting+working+memories+of+obstacles+established+by+foreleg+stepping+in+walking+cats+require+area+5+of+the+posterior+parietal+cortex.">Long-lasting working memories of obstacles established by foreleg stepping in walking cats require area 5 of the posterior parietal cortex.</a> J. Neurosci. 29, 9396-9404 (2009).</li><li>Lajoie, K., Andujar, J. -. E., Pearson, K. G., Drew, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurons+in+area+5+of+the+posterior+parietal+cortex+in+the+cat+contribute+to+interlimb+coordination+during+visually+guided+locomotion:+a+role+in+working+memory.">Neurons in area 5 of the posterior parietal cortex in the cat contribute to interlimb coordination during visually guided locomotion: a role in working memory.</a> J. Neurophysiol. 103, 2234-2254 (2010).</li><li>Beloozerova, I. N., Sirota, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+motor+and+visual+information+in+the+parietal+area+5+during+locomotion.">Integration of motor and visual information in the parietal area 5 during locomotion.</a> J. Neurophysiol. 90, 961-971 (2003).</li><li>Lomber, S. G., Payne, B. R., Horel, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cryoloop:+An+adaptable+reversible+cooling+deactivation+method+for+behavioral+or+electrophysiological+assessment+of+neural+function.">The cryoloop: An adaptable reversible cooling deactivation method for behavioral or electrophysiological assessment of neural function.</a> J. Neurosci. Methods. 86, 179-194 (1999).</li><li>Lomber, S. G., Cornwell, P., Sun, J., Macneil, M. A., Payne, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+inactivation+of+visual+processing+operations+in+middle+suprasylvian+cortex+of+the+behaving+cat.">Reversible inactivation of visual processing operations in middle suprasylvian cortex of the behaving cat.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 91, 2999-3003 (1994).</li><li>Lomber, S. G., Payne, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+cat+posterior+parietal+cortex+to+visuospatial+discrimination.">Contributions of cat posterior parietal cortex to visuospatial discrimination.</a> Vis. Neurosci. 17, 701-709 (2000).</li><li>Lomber, S. G., Malhotra, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+dissociation+of+'what'+and+'where'+processing+in+auditory+cortex.">Double dissociation of 'what' and 'where' processing in auditory cortex.</a> Nat. Neurosci. 11, 609-616 (2008).</li><li>Lomber, S. G., Meredith, M. A., Kral, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cross-modal+plasticity+in+specific+auditory+cortices+underlies+visual+compensations+in+the+deaf.">Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf.</a> Nat. Neurosci. 13, 1421-1427 (2010).</li><li>Kok, M. A., Stolzberg, D., Brown, T. A., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociable+influences+of+primary+auditory+cortex+and+the+posterior+auditory+field+on+neuronal+responses+in+the+dorsal+zone+of+auditory+cortex.">Dissociable influences of primary auditory cortex and the posterior auditory field on neuronal responses in the dorsal zone of auditory cortex.</a> J. Neurophysiol. 113, 475-486 (2015).</li><li>Carrasco, A., Kok, M. A., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+core+auditory+cortex+deactivation+on+neuronal+response+to+simple+and+complex+acoustic+signals+in+the+contralateral+anterior+auditory+field.">Effects of core auditory cortex deactivation on neuronal response to simple and complex acoustic signals in the contralateral anterior auditory field.</a> Cereb. Cortex. 25, 84-96 (2015).</li><li>Coomber, B., 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=Cortical+inactivation+by+cooling+in+small+animals.">Cortical inactivation by cooling in small animals.</a> Front. Syst. Neurosci. 5, 53 (2011).</li><li>Malmierca, M. S., Anderson, L. A., Antunes, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cortical+modulation+of+stimulus-specific+adaptation+in+the+auditory+midbrain+and+thalamus:+a+potential+neuronal+correlate+for+predictive+coding.">The cortical modulation of stimulus-specific adaptation in the auditory midbrain and thalamus: a potential neuronal correlate for predictive coding.</a> Front. Syst. Neurosci. 9, 19 (2015).</li><li>Antunes, F. M., Malmierca, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+auditory+cortex+deactivation+on+stimulus-specific+adaptation+in+the+medial+geniculate+body.">Effect of auditory cortex deactivation on stimulus-specific adaptation in the medial geniculate body.</a> J. Neurosci. 31, 17306-17316 (2011).</li><li>Peel, T. R., Johnston, K., Lomber, S. G., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilateral+saccadic+deficits+following+large+and+reversible+inactivation+of+unilateral+frontal+eye+field.">Bilateral saccadic deficits following large and reversible inactivation of unilateral frontal eye field.</a> J. Neurophysiol. 111, 415-433 (2014).</li><li>Wong, C., Wong, G., Pearson, K. G., Lomber, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memory-guided+stumbling+correction+in+the+hindlimb+of+quadrupeds+relies+on+parietal+area+5.">Memory-guided stumbling correction in the hindlimb of quadrupeds relies on parietal area 5.</a> Cereb. Cortex. , (2016).</li><li>Horsley, V., Clarke, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+and+function+of+the+cerebellum+examined+by+a+new+method.">The structure and function of the cerebellum examined by a new method.</a> Brain Behav Evol. 31, 45-124 (1908).</li><li>Lomber, S. G., Malhotra, S., Hall, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+specialization+in+non-primary+auditory+cortex+of+the+cat:+areal+and+laminar+contributions+to+sound+localization.">Functional specialization in non-primary auditory cortex of the cat: areal and laminar contributions to sound localization.</a> Hear. Res. 229, 31-45 (2007).</li><li>Johnston, K., Koval, M. J., Lomber, S. G., Everling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macaque+dorsolateral+prefrontal+cortex+does+not+suppress+saccade-related+activity+in+the+superior+colliculus.">Macaque dorsolateral prefrontal cortex does not suppress saccade-related activity in the superior colliculus.</a> Cereb. Cortex. 24, 1373-1388 (2014).</li></ol>

Le paradigme décrit emploie désactivations par refroidissement des zones corticales distinctes à l’aide de la cryoloop afin d’étudier la locomotion obstacle guidée par mémoire chez le chat. Les paradigmes de mémoire visuelle et tactile obstacle sont assez simples pour les animaux d’exécuter qu’ils exploitent des comportements locomoteurs naturalistes qui se produisent avec un minimum d’effort quand un animal est motivé à suivre une mouvement source de nourriture. Ainsi, la majorité de la période de ...

Sur terrain naturaliste, inégal, informations sensorielles sur un obstacle, ce qui peut être acquise par vision ou touch, peuvent rapidement modifier locomotion pour éviter. Cette étroite coordination de mouvements de progression implique plusieurs régions corticales1,2. Par exemple, les zones du cortex moteur3,4 et cortex pariétal5,6,7 ont été impliqués lors des tâches locomoteurs complexes comme l’évitement d’obstacles. Chez les animaux quadrupèdes, modulations étape requises pour l’évitement d’obstacles doivent s’étendre aux membres antérieurs et postérieurs. Si la locomotion avant est retardée entre le franchissement de la patte avant et hindleg (qui peut-être apparaître comme un animal marches soigneusement à travers une proie traque environnement complexe et naturaliste), informations sur l’obstacle maintenu dans la mémoire sont utilisées pour guider le hindleg enjambant l’obstacle une fois marche reprend.
Techniques expérimentales visant à désactiver les zones corticales distinctes peuvent servir à étudier les contributions corticales à la locomotion obstacle guidée par mémoire. Désactivation corticale par refroidissement fournit une méthode réversible, de fiable et reproductible pour évaluer les contributions corticales à un comportement manifeste8. Cryoloops faites de tubes en acier inoxydable sont en forme spécifiques à la zone corticale d’intérêt, assurant la désactivation hautement sélective et discrete de loci. Une fois implanté, méthanol réfrigéré pompé par la lumière d’un cryoloop refroidit la région du cortex directement sous la boucle à < 20 ° C. Au-dessous de cette température critique, la transmission synaptique est inhibée dans la région du cortex directement sous la boucle. Cette désactivation peut être inversée simplement en cessant de l’écoulement du méthanol. Cette méthode a été utilisée pour étudier la corticales contributions au traitement sensoriel et comportements9,10,11,12,13,14,15 , 16 , 17, ainsi que la commande de moteur de mouvements par saccades des yeux18 et guidée par mémoire obstacle locomotion19.
Le but du présent protocole est d’utiliser des désactivations réversibles par refroidissement afin d’évaluer l’implication des secteurs corticaux pariétales de coordination locomotrice chez le chat. Plus précisément, locomotion guidée par mémoire obstacle a été examinée avec ou sans cortex pariétal active. Ces méthodes ont été utilisées pour démontrer avec succès le rôle de région pariétale 5 en évitement d’obstacles mémoire guidée dans la marche du chat19.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>IDS Imaging Development Systems GmbH</td>
			<td>Model: UI-5240CP-C-HQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intake tubing</td>
			<td>Restek</td>
			<td>25306</td>
			<td>Unflanged end is submerged in the methanol reservoir while the flanged end is connected to the pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump</td>
			<td>Fluid Metering, Inc.</td>
			<td>Model: QG 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nalgene Dewar vacuum flask</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F9401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon tubing</td>
			<td>Ezkem</td>
			<td>A051754</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microprobe thermometer</td>
			<td>Physitemp</td>
			<td>Model: BAT-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flanged tube end fittings</td>
			<td>Valco Instruments Co. Inc.</td>
			<td>CF-1BK</td>
			<td>Assorted colours available for colour coding. Packages include the same number of washers as fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washers</td>
			<td>Valco Instruments Co. Inc.</td>
			<td>CF-W1</td>
			<td>Extra washers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flanging kit</td>
			<td>Pro Liquid GmbH</td>
			<td>201553</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing connector</td>
			<td>Restek</td>
			<td>25323</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing cutter</td>
			<td>Restek</td>
			<td>25069</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male thermocouple connector</td>
			<td>Omega</td>
			<td>SMPW-T-M</td>
			<td>Used to make cable connection to thermometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple wire</td>
			<td>Omega</td>
			<td>PP-T-24S</td>
			<td>Used to make cable connection to thermometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reversible cooling-induced deactivations to study cortical contributions to obstacle memory in the walking cat

Sur un terrain complex, naturaliste, informations sensorielles sur un obstacle environnementale permet d’ajuster rapidement les mouvements locomoteurs pour éviter. Par exemple, chez le chat, des informations visuelles sur un obstacle imminent peuvent moduler stepping pour évasion. Locomotrice adaptation peuvent également être indépendante de la vision, comme des entrées tactiles soudaines à la jambe par un obstacle prévu peuvent modifier l’approfondissement de ses quatre jambes pour éviter. Cette coordination locomotrice complexe implique des structures supraspinales, telles que le cortex pariétal. Ce protocole décrit l’utilisation de désactivation corticale réversible, par refroidissement à évaluer les contributions de cortex pariétal à la locomotion obstacle guidée par mémoire chez le chat. Petites boucles de refroidissement, connus comme cryoloops, sont spécialement formés pour désactiver des régions discrètes d’intérêt afin d’évaluer leur contribution à un comportement manifeste. Ces méthodes ont été utilisées pour élucider le rôle de zone pariétale 5 en évitement d’obstacles guidée par mémoire chez le chat.

Ce protocole a été utilisé avec succès pour examiner les contributions de cortex pariétal au mémoire d’obstacle à la marche de chat19. Dans cette étude, les cryoloops ont été implantés bilatéralement sur les zones pariétales 5 et 7 sur trois adultes (> 6 mois d’âge) femelles chats (Figure 5 a). Animaux ont été évaluées dans le paradigme de mémoire tactile obstacle en l’absence de refroidissement (chaud, conditi...

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Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat

Locomotion complexe en milieux naturalistes nécessitant une étroite coordination des membres concerne les régions du cortex pariétal. Le protocole suivant décrit l’utilisation de réversible désactivation par refroidissement à démontrer le rôle de région pariétale 5 en évitement d’obstacles guidée par mémoire chez le chat marche.

Réversible par refroidissement désactivations pour étudier les Contributions corticales à Obstacle mémoire chez le chat marche

On complex, naturalistic terrain, sensory information about an environmental obstacle can be used to rapidly adjust locomotor movements for avoidance. For ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Stereotaxic Microinjection of Viral Vectors Expressing Cre Recombinase to Study the Role of Target Genes in Cocaine Conditioned Place Preference

La micro-injection stéréotaxique de vecteurs viraux exprimant la recombinase Cre pour étudier le rôle des gènes cibles de cocaïne préférence de place conditionnée

Microinjecting recombinant adenoassociated viral (rAAV) vectors expressing Cre recombinase into distinct mouse brain regions to selectively knockout genes ...

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