Dieses Protokoll eignet sich von der früheren Arbeit in unserem Labor (Huang Et al. 8). alle hier beschriebene Methoden von Animal Care und Nutzung Ausschuss (ACUC) vom Baylor College of Medicine genehmigt worden. Es wird von der McNair Medical Institute, NINDS Grant R01NS078294, B.R.A., NIH IDDRC Grant U54HD083092, NIDDK Stipendium F30DK112571 JMP und NINDS Grant F31NS092435, CKM unterstützt.

Alle Mäuse dienten unter ein Protokoll nach NIH-Standards vom Baylor College of Medicine institutionelle Animal Care und Use Committee genehmigt. In diesem Protokoll verwendeten Mäuse waren alle erwachsenen Mäusen (> 6 Wochen alt) auf C57BL6/j Hintergrundinformationen und enthalten sowohl männliche als auch weibliche Mäuse. Nach Ausbildung/Inszenierung Aufgaben sind Mäuse in ihre Heimat Käfig zurück.
1. Aufbau und allgemeine Regeln für die Verwendung von operantes Lernen Box (Abbildung 1B, C)
<ol><li>Montieren Sie eine Maus-Kammer mit Kammerboden. Halten Sie die Trainings-Box in einer verkehrsarmen, schwach beleuchteten Bereich um Ablenkungen zu vermeiden.</li>
	<li>Bohren Sie jedes Wasser-Anschluss mit einem kleinen Loch an der Spitze erlauben eine 18-Gauge-Nadel, Wasser im Hafen zu verzichten.</li>
	<li>Füllen Sie Glasflasche mit Geruchsstoff aufgelöst in Mineralöl (wöchentlich ersetzt), und ziehen Sie fest an der Kappe.</li>
	<li>Verbinden Sie 18-Gauge-Nadel mit Silikonschlauch. Stechen Sie Glassockel Fläschchen mit 18-Gauge-Nadel, und schließen Sie andere Silikonschlauch auf die Einnahme der Geruch Häfen.</li>
	<li>Platzieren Sie jedes Silikonschlauch in eine Geruch-Ventil.</li>
	<li>Die Vakuumleitung an die Geruch-Ports anschließen.</li>
	<li>Ein Stab aus Metall halten beimessen Sie zwei 10 mL Spritzen, und schließen Sie Schläuche an die Spritzen. Verbinden Sie die andere Seite des Schlauches mit einer Nadel 18 G. Passen Sie die Nadel in die Bohrung der Nase Poke-Port auf der Maus-Kammer. Verbinden Sie das andere Ende des Schlauches, das Wasserventil.</li>
	<li>Füllen Sie die zwei 10 mL Spritzen mit Nagetier Trinkwasser.</li>
	<li>Verbinden Sie eine Air-Flow-Meter mit dem Lufteinlass und erhalten Sie Luftstrom bei 3 – 5 L/min zu.</li>
	<li>2 Ventile, 2 Geruch Ventile, 2 Wasser-Anschlüsse, Geruch Port und macht auf das USB-Interface-System zu verbinden. Schließen Sie alle Ventile auf "Output" Ports, den Geruch und Wasser Häfen zu 'Input' Häfen. Schließen Sie alle Geräte Strom Ausgänge aus dem USB-Interface-Box an, und zu guter Letzt schließen die USB-Interface-Box an.</li>
	<li>Passen Sie die Vakuum-Saug zur Vermeidung von Kreuzkontamination von Gerüchen zwischen Studien.</li>
	<li>Verwenden Sie Geruch-spezifische Schlauch Verbindung Duftstoff Fläschchen an die Kammer.</li>
</ol>(2) Maus-Zubereitung: 1 – 3 Tage
<ol><li>Mäuse in 3 Gruppen unterteilen: Kontrolle (keine olfaktorische Schulung notwendig), Pseudo-ausgebildete (Mäuse, die Belohnung oder Bestrafung nach dem Zufallsprinzip erhalten), und Gruppen ausgebildet. Setzen Sie Pseudo-ausgebildete Mäuse auf die Ausbildung Box und Geruch Lieferung aus, sondern bieten Sie keine olfaktorische Ausbildung, weil das Ergebnis von Belohnung und Strafe nach dem Zufallsprinzip verbunden ist mit dem Geruch geliefert. Hinweis: Die Pseudo-ausgebildete Gruppe wird das Training Paradigma unter den "Pseudotraining"-Phasen durchlaufen. Ausgebildete Mäuse werden alle Stufen der Ausbildung abzuschließen. Pseudotraining ist optional, wenn der Zweck des Experiments ist es, assay für Verhaltensunterschiede Geruch Diskriminierung oder lernen. Das Protokoll vorausgesetzt, hier fügt dieser Gruppe, wenn der Experimentator neuronalen Unterschiede vor und nach dem Training untersuchen will. Die pseudotrained Gruppe würde dann für die passive Geruch Belichtung und nicht-olfaktorische Verwandte Training steuern.</li>
	<li>Beginnen Wasser Einschränkung bei Mäusen auf 40 mL/kg/Tag. Vermeiden Sie Körpergewicht Verlust mehr als 20 % der Tiere Grundlinie Gewicht zur Vermeidung von Stress (Abb. 2A).</li>
	<li>Wiegen Sie die Mäuse täglich, um sicherzustellen, dass sie über 80 % der Grundlinie Gewicht sind. Wenn eine Maus unterhalb dieser Schwelle fällt, entfernen Sie die Maus aus der Studie und ermöglichen Sie freien Zugang zu Wasser.</li>
	<li>Alle Umweltfaktoren im gesamten Protokoll einschließlich Temperatur, Lärm und streunende Gerüche (einschließlich persönliche Körper und Parfüm/Köln/Deodorant-Düfte) konstant zu halten. Hinweis: Wie bei allen Tierverhalten testen, können kleine Veränderungen der Umwelt stark Ergebnisse beeinflussen.</li>
</ol>3. Anleitung für alle Stufen
<ol><li>Trainingssoftware für jede Stufe unten Code. Starten Sie die Software auf der behavioral Software. Hinweis: Codierung für alle Stufen in zusätzliche Codierung Dateien enthalten sind. Daten für 20 Wanderwege sind gruppiert, wie eine einzelne Block und Maus Performance über Blöcke angezeigt wird. Darüber hinaus kann jede Stufe wiederholt werden auf einer Maus für eine Anzahl von Tagen bis Fertigstellungskriterien erfüllt sind.</li>
	<li>Halten Sie Mäuse nicht im Feld "Verhalten" für mehr als 60 min/Tag.</li>
	<li>Saubere Maus Abfälle aus dem Käfig, bevor jede Maus in den Käfig übertragen werden. Sprühen Sie und wischen Sie die Kammer mit 70 % Ethanol, Maus Geruch Ablenkung zu minimieren.</li>
</ol>4. Ausbildung Stufe 1: Zuordnen von Wasser Belohnung mit einem Center Nase Poke, 1 – 3 Tage
<ol><li>Ordnen Sie in dieser Phase Mäuse mit einer Wasser-Belohnung bei der Auseinandersetzung mit den Wasser-Anschluss zu</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 1 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Programmieren Sie diese Phase nur Wasser Lieferung Port verwenden. Lassen Sie die Maus eine Wasser-Belohnung für jede Nase Poke. Hinweis: Das Programm gibt die Dauer des Verfahrens und die Gesamtzahl der Wasser belohnt die Maus erhalten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die pseudotraining Stufe 1 Programmierung Training Stufe 1 identisch.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Konfigurieren Sie Feld Verhalten mit einem Wasser-Anschluss in der Mitte und mit allen Seite Ports nicht zugegriffen werden. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 1-Programm zu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Betrachten dieser Phase als abgeschlossen, wenn die Maus 100 Versuche innerhalb von 60 min. entfernen erreicht die Maus aus der Kammer nach 60 min oder 100 Studien wurden abgeschlossen (Abbildung 2B). Hinweis: Aufgrund von individuellen Unterschieden, werden einige Mäuse natürlich unterlassen Feld zu erkunden.</li>
	<li>Wenn Unterstützung benötigt wird, liefern Sie manuell Wasser in den Wasser-Anschluss. Wiederholen Sie diese Bühne für bis zu 3 Tage. Hinweis: Mäuse, die bereits ausgebildet werden können weitere Parität zu halten und zu halten auf flüssige Beschränkung wiederholt werden. Es ist auch möglich, eine ganze Gruppe auf Stufe 2 zu fördern, wenn der Konzerndurchschnitt 100 Studien/60 min erreicht. Dadurch wird für alle Mäuse, Ausbildung am selben Tag fortzusetzen.</li>
</ol>5. Ausbildung Stufe 2: Seitenanschluss Wasser Belohnung zuordnen Zentrum Port Nase Poke, 1 – 5 Tage
<ol><li>Lassen Sie in dieser Phase die Mäuse stecken Sie ihre Nase in Zentrum Port und erhalten dann sofort eine Wasser-Belohnung auf der Seite-Häfen.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Konfigurieren Sie das und jeder nachfolgende Phase mit 2 Wasser Anschlüsse an den Seiten und dem Geruch-Hafen in der Mitte. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 2-Programm.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 2 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Bieten Sie die Maus eine Belohnung sofort Wasser auf beiden Seiten nach einer Nase Poke ins Zentrum Geruch Druckstutzen. Ausgabeparameter für diese Stufe eingestellt, als die Dauer der Prüfung, die Anzahl der Versuche eingeleitet und die Anzahl der Wasser-Belohnungen erhalten innerhalb von 5 s von einer Nase Poke.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die pseudotraining Stufe 2 Programmierung Ausbildung Stufe 2 identisch.</li>
	<li>Diesem Zeitpunkt als abgeschlossen zu betrachten, wenn ein Minimum von 40 Studien erfolgen in 60 min, mit mindestens 25 % Wasser Belohnungen erhalten innerhalb von 5 s von der Mitte Port Nase Poke. Entfernen Sie die Maus nach Abschluss dieser Phase (Abbildung 2C) hat. Hinweis: Das Trainingsprogramm berechnet den Prozentsatz von Wasser Belohnungen erhalten rechtzeitig um Abschluss dieser Phase zu bestimmen. Mäuse wie schnell unterscheiden sich zwar in Abschluss dieser Phase, die meisten Mäuse Fertigstellungskriterien innerhalb von 5 Tagen erreicht. Jedoch wenn eine Maus dieser Phase nicht innerhalb von 5 Tagen abgeschlossen wurde, nicht voraus die Maus in die nächste Phase. Diese Maus wird aus der Kohorte entfernt werden.</li>
</ol>6. Ausbildung Stufe 3: Zuordnen von Wasser Belohnung mit einem bestimmten Geruch und innerhalb eines bestimmten Zeitfensters, 1 – 3 Tage
<ol><li>Lassen Sie in dieser Phase die Mäuse, die einen gehen (s +) Geruch auf eine Nase Poke im Zentrum Port erhalten. Anschließend liefern Wasser Belohnung auf eine Nase Poke in die Seite Wasser Anschlüsse innerhalb von 5 s.</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 3 Programmieranleitung
	<ol>
<li>Die s + Geruch in der Mitte Geruch Port zu liefern.</li>
		<li>Die Wasser-Belohnung zu liefern, wenn die Maus die Seite-Häfen innerhalb von 5 steckt s Lieferung einer Geruch. Hinweis: Das Programm beginnt mit nur erfordern ein 100ms Nase Stich ins Zentrum Port um eine Wasser-Belohnung zu erzielen. Sobald die Maus Zentrum Port für die richtige Menge an Zeit in 80 % der Studien stößt, die Zeitdauer von einer Nase Poke erforderlich für eine Wasser-Belohnung von 50 ms erhöht wird bis zu 400 ms.</li>
		<li>Legen Sie die Ausgabeparameter identisch mit Stufe 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Festlegen der pseudotraining Stufe 3-Programmieranleitung als Training Stufe 3. Jedoch schließen Sie nicht die s + Geruch an den Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller, um sicherzustellen, dass die s + Geruch nicht mit Wasser Belohnung verbunden ist.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Die gleiche Konfiguration auf Stufe 2 eingestellt.</li>
		<li>Die s + Geruch an den Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Stufe 3-Programm zu. Sobald diese Phase abgeschlossen ist, entfernen Sie die Maus.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berücksichtigen Sie es gibt mehr als 60 Belohnungen innerhalb von 60 min (Abbildung 2D) dieser Phase als vollständig.</li>
</ol>7. Etappe 4A: Zuordnen von No-Go (s-) Geruch und Timeout Strafe, 1 – 2 Tage
<ol><li>Stellen Sie in dieser Phase die Mäuse ein No-Go-Geruch (s-). Bieten Sie eine Auszeit-Strafe für die Mäuse, die fälschlicherweise auf die Wasser-Anschlüsse gehen nach der No-Go-Geruch riechen.</li>
	<li>
Ausbildung Stufe 4A Programmieranleitung
	<ol>
<li>Liefern Sie nur den s + Geruchsstoff in dieser Phase zu Beginn identisch mit Stufe 3. Beginnen Sie nach Mäusen komplett 40 Studien random Lieferung der Gerüche, s + und S-Gerüche aufzunehmen. Programm 2-s Timeout Strafe, wenn die Maus versucht, eine Wasser-Belohnung suchen nach präsentiert die No-Go-Geruch. Hinweis: Um Hilfe bei der Unterscheidung von Go vs. No-Go, IR-Standlicht manipuliert werden können, so dass sie auf während Go Geruchsstoffe und berühren während No-Go-Geruchsstoffe. Die Lichter fungieren als sekundäre Cue, Mäuse in der Erstausbildung zu unterstützen. Wenn Mäuse mit den Lichtern ausgebildet sind, sollten sie unter Go Training ohne Licht zu bestätigen, dass sie die Aufgabe mit Gerüchen gelernt haben.</li>
		<li>Legen Sie die Ausgabeparameter als Dauer der Studie, Anzahl der Versuche eingeleitet, Anzahl der Versuche abgeschlossen, % richtig und Gesamtzahl der Belohnungen erhalten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pseudotraining Stadium 4A Programmieranleitung dasselbe als Trainingsphase 4 mit Ausnahme von s + s und S-Gerüche werden von Anfang an nach dem Zufallsprinzip vorgestellt. Geben Sie Wasser Belohnung oder Timeout Strafen nach dem Zufallsprinzip, ungeachtet der Aufgabenleistung.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 3.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie das Bühnenprogramm 4A. Schalten Sie nach den Mäusen komplett 40 versuchen das Programm, nach dem Zufallsprinzip die Gerüche zu liefern. Sobald diese Phase abgeschlossen ist, entfernen Sie die Maus.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berücksichtigen Sie es gibt 40 Studien mit > 60 % richtigen Antworten dieser Phase als vollständig.</li>
</ol>8. Etappe 4 b: Zuordnen von No-Go (s-) Geruch und Time Out Strafe, 5 – 11 Tage
<ol><li>
Ausbildung Stufe 4 b Programmieranleitung
	<ol>
<li>Dieser Phase identisch mit Stufe 4A, zu machen, jedoch ist die Timeout-Strafe für Versuch Wasser Belohnung nach einer S-Geruch 4 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie die Pseudotraining Stufe 4 b Programmieranleitung identisch mit Stufe 4A, aber Wasser Belohnung und Auszeit Strafe werden nach dem Zufallsprinzip pro Testversion geliefert.</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 4A.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie das Bühnenprogramm 4 b. Berücksichtigen diese Phase abgeschlossen gibt es > 100 Versuche innerhalb von 60 min mit Genauigkeit > 85 % (Abb. 2E)</li>
	</ol>
</li>
	<li>Überwachen Sie den maximalen und minimalen Prozentsatz korrekt für jede Sitzung, jede Maus Fortschritt in dieser Phase zu verfolgen. Ca. 85-90 % der Mäuse erreichen Fertigstellungskriterien für diese Phase. Schließen Sie Mäuse, die Fertigstellung dieser Phase für die Go/No-Go Testphase nicht erreichen.</li>
	<li>(Optional) Am Ende dieser Phase gelten Sie ein Umkehr-Training, wo der Geruch Fläschchen Plattform Go/No-Go Geruchsstoffe eingeschaltet sind. Stellen Sie sicher, dass die Mäuse nicht mit einen anderen Reiz, wie das Geräusch der Ventile die Seite Ports zugeordnet sind.</li>
</ol>9. Go/No-Go assay Aufgabe: 1 Tag, 20 Min per Mausklick pro Tag
<ol><li>Betrachten Sie dies als die letzte Etappe zur Genauigkeit der Geruch Verbände erkennen und lernen, Geruch Paare diskriminieren zu bestimmen. Hinweis: Neuartige Geruchsstoffe werden genutzt für S + / S-testen Sie wie lange Tiere nehmen, um neue Zusammenhänge zu lernen. Strukturell ähnlichen Geruchsstoff Paare werden verwendet, um die Aufgabe schwieriger. Beispiele hierfür sind 1-Butanol vs. 1-Pentanol, Isoamyl Acetat vs. Isoamyl Butyrat und + Carvon vs. - Carvon.</li>
	<li>
Programmieranleitung
	<ol>
<li>Lassen Sie die Trainings-Software die Länge der Nase Poke ermitteln. Programmieren Sie ein 300 ms Nase Stich ins Zentrum Geruch Port, die Aufgabe auszuführen.</li>
		<li>Setzen die Ausgabeparameter identisch mit Stadium 4 b, außer nicht mit jedem Licht geführt, Hinweise.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Box-Konfiguration und Maus-setup
	<ol>
<li>Set-Box-Konfiguration als vorherige Stufe 4 b.</li>
		<li>S + und S-Geruch, der Geruch Anwendungsbereitstellungs-Controller anschließen. Legen Sie eine Maus in der Kammer. Schließen Sie die Maus-Kammer und beginnen Sie der Bühne Go/No-Go-Programm zu. Setzen Sie die Mäuse, die das olfaktorische Lernaufgabe zu neuartigen Paare von chemisch ähnliche Gerüche gelernt haben. Hinweis: Wildtyp-Mäusen mit ausreichenden Geruch Diskriminierung erreichen > 85 % Genauigkeit mit neuartigen Geruchsstoffe nach ca. 10-20 Blöcke oder 200-400 Studien(Abbildung 3).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Carleton, A., Petreanu, L. T., Lansford, R., Alvarez-Buylla, A., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Becoming+a+new+neuron+in+the+adult+olfactory+bulb.">Becoming a new neuron in the adult olfactory bulb.</a> Nat Neurosci. 6 (5), 507-518 (2003).</li><li>Petreanu, L., Alvarez-Buylla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maturation+and+death+of+adult-born+olfactory+bulb+granule+neurons:+role+of+olfaction.">Maturation and death of adult-born olfactory bulb granule neurons: role of olfaction.</a> J Neurosci. 22 (14), 6106-6113 (2002).</li><li>Yamaguchi, M., Mori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+period+for+sensory+experience-dependent+survival+of+newly+generated+granule+cells+in+the+adult+mouse+olfactory+bulb.">Critical period for sensory experience-dependent survival of newly generated granule cells in the adult mouse olfactory bulb.</a> PNAS. 102 (27), 9697-9702 (2005).</li><li>Rochefort, C., Gheusi, G., Vincent, J. D., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enriched+odor+exposure+increases+the+number+of+newborn+neurons+in+the+adult+olfactory+bulb+and+improves+odor+memory.">Enriched odor exposure increases the number of newborn neurons in the adult olfactory bulb and improves odor memory.</a> J Neurosci. 22 (7), 2679-2689 (2002).</li><li>Arenkiel, B. R., 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=Activity-induced+remodeling+of+olfactory+bulb+microcircuits+revealed+by+monosynaptic+tracing.">Activity-induced remodeling of olfactory bulb microcircuits revealed by monosynaptic tracing.</a> PloS one. 6 (12), 29423 (2011).</li><li>Alonso, M., Viollet, C., Gabellec, M. M., Meas-Yedid, V., Olivo-Marin, J. C., Lledo, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+discrimination+learning+increases+the+survival+of+adult-born+neurons+in+the+olfactory+bulb.">Olfactory discrimination learning increases the survival of adult-born neurons in the olfactory bulb.</a> J Neurosci. 26 (41), 10508-10513 (2006).</li><li>Quast, K. 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=Developmental+broadening+of+inhibitory+sensory+maps.">Developmental broadening of inhibitory sensory maps.</a> Nat Neurosci. 20 (2), 189 (2017).</li><li>Huang, L., 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=Task+learning+promotes+plasticity+of+interneuron+connectivity+maps+in+the+olfactory+bulb.">Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb.</a> J Neurosci. 36 (34), 8856-8871 (2016).</li><li>Arbuckle, E. P., Smith, G. D., Gomez, M. C., Lugo, J. 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K., Tanifuji, M., Mori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odor+maps+in+the+mammalian+olfactory+bulb:+domain+organization+and+odorant+structural+features.">Odor maps in the mammalian olfactory bulb: domain organization and odorant structural features.</a> Nat Neurosci. 3 (10), 1035 (2000).</li><li>Cang, J., Isaacson, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+whole-cell+recording+of+odor-evoked+synaptic+transmission+in+the+rat+olfactory+bulb.">In vivo whole-cell recording of odor-evoked synaptic transmission in the rat olfactory bulb.</a> J Neurosci. 23 (10), 4108-4116 (2003).</li><li>Parthasarathy, K., Bhalla, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laterality+and+symmetry+in+rat+olfactory+behavior+and+in+physiology+of+olfactory+input.">Laterality and symmetry in rat olfactory behavior and in physiology of olfactory input.</a> J Neurosci. 33 (13), 5750-5760 (2013).</li><li>Rajan, R., Clement, J. P., Bhalla, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rats+smell+in+stereo.">Rats smell in stereo.</a> Science. 311 (5761), 666-670 (2006).</li><li>Batista-Brito, R., Close, J., Machold, R., Fishell, 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+distinct+temporal+origins+of+olfactory+bulb+interneuron+subtypes.">The distinct temporal origins of olfactory bulb interneuron subtypes.</a> J Neurosci. 28 (15), 3966-3975 (2008).</li><li>Sakamoto, 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=Continuous+postnatal+neurogenesis+contributes+to+formation+of+the+olfactory+bulb+neural+circuits+and+flexible+olfactory+associative+learning.">Continuous postnatal neurogenesis contributes to formation of the olfactory bulb neural circuits and flexible olfactory associative learning.</a> J Neurosci. 34 (17), 5788-5799 (2014).</li><li>Resendez, S. L., Jennings, J. H., Ung, R. L., Namboodiri, V. M. K., Zhou, Z. C., Otis, J. M., Stuber, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+cortical,+subcortical,+and+deep+brain+neural+circuit+dynamics+during+naturalistic+mammalian+behavior+with+head-mounted+microscopes+and+chronically+implanted+lenses.">Visualization of cortical, subcortical, and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses.</a> Nat Protoc. 11 (3), 566 (2016).</li><li>Park, S., 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=One-step+optogenetics+with+multifunctional+flexible+polymer+fibers.">One-step optogenetics with multifunctional flexible polymer fibers.</a> Nat Neurosci. 20 (4), 612 (2017).</li></ol>

Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte und keinen Interessenkonflikt.

Das Nagetiere olfaktorische System bietet ein einzigartiges Modell um sensorische abhängigen Plastizität zu studieren. Hier präsentieren wir eine olfaktorische lernen Paradigma um Mäuse zuzuordnende Geruchsstoff Paare entweder eine Belohnung oder Strafe zu trainieren. Durch diese Lernaufgabe können nachgeschalteten Stromkreis Änderungen in späteren Experimenten (Elektrophysiologie, in Vivo neuronale Bildgebung, usw.) untersucht werden. Nach der Fertigstellung werden Mäuse lernen, zur Durchführung einer einfachen Geruch wartenden Aufgabe um eine Wasser-Belohnung mit einem Geruch und eine Timeout-Strafe mit einem anderen Geruch zu verknüpfen.
Da dies ein Verhaltens-Assay, wir empfehlen eine gleichmäßige Verteilung von Alter und Geschlecht unter experimentellen Nutzung und Tiergruppen zu kontrollieren. Es ist zwingend notwendig, dass die Bedingungen zwischen Mäusen gehalten werden so konstant wie möglich. Beispielsweise sicherstellen Sie, dass die Mäuse Handler und Lichtverhältnisse während des Trainings konstant bleiben. Wenn viele Mäuse wie erwartet nicht die Aufgabe ausführen, stellen Sie sicher die folgenden Bedingungen erfüllt sind: (1) halten Sie das Verhalten Setup so leise wie möglich. (2) Wasser nehmen die Mäuse ausreichend. Wir finden, dass sogar nach einem ganzen Tag der Wasserentzug, viele Mäuse nicht ausreichend genug vom Zentrum Port 1 Stagebox Fertigstellungskriterien zu trinken. (3) zu Beginn jeder neuen Maus überprüfen Sie die Geruch/Ventile und Rohre um die richtige Platzierung zu gewährleisten. (4) Riechstoffe variieren in ihrer Flüchtigkeit und daher einige verdunstet schneller als andere. Ersetzen Sie leichter flüchtigen Geruchsstoffe mit höheren Dampfdruck statt wöchentlich, täglich, besonders, wenn niedrigere Konzentrationen verwendet werden.
Dieses Protokoll kann nach dem experimentellen Zweck geändert werden. Wenn die Lernzeit in Stufe 4 b wichtig ist, kann dann es ratsam, keine Gerüche bis zu diesem Zeitpunkt zu entfernen sein. Dies stellt sicher, dass olfaktorische lernen bei Stufe 4 b beginnt. Um dies zu erreichen, haben wir dieses Protokoll durch den Geruch von Stufe 3 entfernen und durch das Auslassen von Stadium 4A ganz durchgeführt. Mäuse haben eine schwierigere Zeit Fertigstellungskriterien mit dieser Methode zu erreichen, aber das gibt auch wertvolle Informationen für wie schnell Mäuse diese Aufgabe zum ersten Mal lernen.
Eine Einschränkung dieses Protokolls ist, dass Mäuse haben in verschiedenen Phasen Anspruch bis olfaktorische Tests durchgeführt werden können. Daher kann zwar nicht von unserem Labor gesehen, eine Manipulation Wahrnehmung behindern, dass Stufe 4 b konsequent nicht erreicht wird. Wir haben versucht, dieses Problem zu negieren, indem sichergestellt wird, dass jeder einzelne Schritt ausreichend lang genug ist, damit die meisten Mäuse mit dem nächsten Schritt der Ausbildung zu absolvieren. Wenn eine Maus nicht Fertigstellungskriterien für eine Stufe auch nach der vollen Ausbildungszeit erreicht, entfernen wir die Maus aus der Kohorte. Dies ermöglicht es uns, das Studium fortzusetzen, ohne auf jeder einzelnen Maus warten. Eine weitere Einschränkung ist, dass wir noch haben, dieses Protokoll zu anderen Tiermodellen, die wichtig für den Bereich der Geruchssinn zu verlängern. Ratten, haben zum Beispiel bei der Enthüllung der neuronalen Funktion innerhalb der OB11,12wesentlich beigetragen. Aufgrund ihrer Intelligenz haben Ratten auch schneller als Mäuse13,14Lernzeiten. Trotz dieser Einschränkungen haben wir wegen ihrer genetischen Lenkbarkeit zur Durchführung von Zelle Art bestimmte Manipulationen und Aufnahmen15Mäuse für dieses Protokoll.
Die meisten vorhandenen Protokolle verwenden Sie Unterschiede im Geruch schnuppert oder Zeit weiter, um Gerüche, Diskriminierung oder lernen,4,6,9,10,16anzugleichen. Dieses Protokoll kann Diskriminierung eine Testversion von Testversion direkt messen. Darüber hinaus kann dies messen, die genaue Anzahl der Versuche jede Maus lernen, einen Verein muss. Dieser vollautomatische Ansatz entfernt jede menschliche Vorurteile aus der Datenanalyse. Futtertiere entzogen wurden auch erfolgreich für olfaktorische lernen eingesetzt. Wasser entzogen Mäuse wurden aufgrund der erhöhten Anzahl von Studien ausgewählt, die eine Maus mit Wasser über Essen16durchführen kann.
Als implantierbares Aktivität Monitoren wie bewertet-Index (Grinsen) Objektive und mehrgliedrige Elektroden weiter zu verbessern, wir bald in der Lage, diese Technologien zu kombinieren, mit diesem Protokoll17,18möglicherweise. Durch die Erfassung relevanter Hirnareale Form während des olfaktorischen Lernens, ist es möglich, wie neuronale Aktivitäten ändern während des assoziativen Lernens zu erforschen. Dies kann helfen, offenbaren grundlegende neurowissenschaftliche Fragen wie wie Neuronen Informationen anders während des Lernens zu kodieren.

Die Maus OB, wo Geruch Informationen zuerst das zentrale Nervensystem (ZNS) eingibt, liefert ein hervorragendes Modell um Erfahrung-abhängige strukturelle Veränderungen zu untersuchen. OB Schaltungs integriert kontinuierlich Erwachsenen geboren Neuronen in einer Aktivität-abhängigen Weise. Erwachsenen geboren Neuron Vorstufen Teilen aus von Vorfahren, die die subventricular Zone angrenzend an der seitlichen Ventrikel1Linie. Bei der Migration in den OB, diese neuronalen Vorstufen überleben, zu unterscheiden, und integrieren Sie als hemmende Granulat Zellen oder Apoptose2zu unterziehen. Auswahl für das Schicksal der Zelle wird durch olfaktorische Aktivitäten, einschließlich der olfaktorischen lernen3,4,5,6beeinflusst. Nach der Integration treten lernen-induzierte Synaptische Veränderungen in Granulat Zellen während einer zweiwöchigen kritische Periode7,-8. Somit eignen sich Assays für olfaktorische lernen für die Prüfung wie Erfahrung-abhängigen Plastizität Einflüsse strukturelle und funktionelle Reorganisation einer ausgereiften Gehirn-Schaltung.
Dieses Protokoll bietet eine olfaktorische Ausbildungsansatz mithilfe einer operanten Konditionierung Paradigmas. In dieser Aufgabe sind Wasser entzogen Mäuse ausgebildet, um eine Testversion Timeout-Strafe ein Geruch ("Go" Geruch) mit einer Wasser-Belohnung und einen anderen Geruch ("No-Go" Geruch) zugeordnet. Mäuse-Fortschritt durch eine abgestufte Reihe von Ausbildungsphasen im Laufe von 2-4 Wochen. Wenn die Ausbildung abgeschlossen ist, Mäuse reagieren auf den Go oder No-Go Geruch mit diskreten, entsprechende Verhaltensweisen (Suche nach Wasser Belohnung auf Go Studien und nicht der Suche nach Wasser Belohnung über No-Go-Studien) (Abb. 1A). Nach der Ausbildung abgeschlossen, ist Mäuse können weiter mit chemisch ähnlichen Geruch Paare in Frage gestellt werden, um Diskriminierung zu testen oder zu umgestellt werden Studien untersuchen wie olfaktorische lernen die Struktur oder Funktion des die OB. verändert Obwohl Geruch Diskriminierung Aufgaben zuvor beschrieben wurden, die meisten verlassen sich auf subjektive Messungen z. B. Anzahl der schnüffelt zwischen zwei Geruchsstoffe9,10. Darüber hinaus ist die Notwendigkeit für die menschliche Bewertung solcher Aufgaben auch zeitintensiv. Die Go/No-Go olfaktorische Lernaufgabe beschrieben in diesem Protokoll bietet eine unvoreingenommene, direkte Messung der Geruch Diskriminierung und olfaktorischen lernen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1259px;" width="1258">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Glass vial</td>
			<td style="width:123px;">Qorpak</td>
			<td style="width:344px;">GLC-01016</td>
			<td style="width:576px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Silicon Tubing</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>86000030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">18 gauge needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">1-Butanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>437603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Propionic Acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>402907</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Mouse Chamber</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-307W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Chamber Floor</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-307W-GFW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Water Port</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-313W</td>
			<td>Need two</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Odor stimulus</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-275</td>
			<td>Contain 2 valves to gate odor delivery&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Odor Port</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>ENV-375W-NPP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">USB Interface</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>DIG-703A-USB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Desktop Computer with Windows 2000, XP, Vista, or 7</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Flow meter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97004-952</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Behavioral software</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>SOF-735</td>
			<td>This software, which runs each training stage, has now been replaced with Med-PC V</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Data Transfer software</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>SOF-731</td>
			<td>This software formats the data to Excel</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Training Software</td>
			<td>Med Associates</td>
			<td>DIG-703A-USB</td>
			<td>This software is used to program each training stage</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Water Valve</td>
			<td>Neptune Research</td>
			<td>225P012-11</td>
			<td>This valve is used to gate the water delivery. Need Two</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Odor Valve</td>
			<td>Neptune Research</td>
			<td>360P012-42</td>
			<td>This valve is used to gate the odor delivery. Need Two</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an objective and reproducible test of olfactory learning and discrimination in mice

Geruchssinn ist die vorherrschende sensorische Modalität bei Mäusen und beeinflusst viele wichtige Verhaltensweisen, einschließlich der Nahrungssuche, Raubtier-Erkennung, Paarung und Elternschaft. Wichtig ist, können Mäuse zuordnen neue Gerüche mit bestimmten Verhaltensreaktionen Einblick in olfaktorische Schaltung Funktion trainiert werden. Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren für die Ausbildung Mäuse auf ein Go/No-Go operant Lernaufgabe. Bei diesem Ansatz Mäuse sind auf Hunderten von automatisierten Tests täglich für 2 – 4 Wochen trainiert und können dann auf neuartige Go/No-Go Geruch Paare beurteilen olfaktorische Diskriminierung, oder verwendet werden, für Studien über wie Geruch lernen die Struktur oder Funktion des die olfaktorischen verändert getestet werden Stromkreis. Darüber hinaus bietet die Maus Riechkolben (OB) Integration von Erwachsenen geboren Neuronen. Interessanterweise erhöht olfaktorische lernen das Überleben und die synaptischen Verbindungen dieser Neuronen Erwachsenen geboren. Dieses Protokoll ist daher, kombinierbar mit anderen biochemischen, elektrophysiologischen und bildgebenden Techniken Lernende und Tätigkeit-abhängige Faktoren zu untersuchen, die neuronale überleben und Plastizität zu vermitteln.

Wenn Mäuse die olfaktorischen Lernaufgabe gelernt haben, können sie jetzt neuartige Geruch Paare mit Belohnung und Bestrafung verknüpfen. Diese ausgebildeten Mäuse beginnen normalerweise mit etwa 50 % Genauigkeit auf die Go/No-Go-Aufgabe. Der richtigen Prozentsatz kann durch Test Block als eine Lernkurve für neuartige Geruch Paare(Abbildung 3)dargestellt. Innerhalb 10 Block-Studien, die meisten Mäuse weniger als 30 min durchführen zu nehmen, sind die Mäuse in der Lage, richtig zu unterscheiden zwischen Gerüche mit mehr als 85 % Genauigkeit (rote Linie). Dies zeigt, dass unser Protokoll Wildtyp-Mäusen, eine Wasser-Belohnung und zum anderen mit einem Timeout Strafe ein Geruch zugeordnet erfolgreich trainiert hat. Um die Diskriminierung Fähigkeiten zwischen zwei Kohorten zu beurteilen, können diese Daten weitergehend analysiert werden, um die Anzahl der Studien erforderlich, um 85 % Leistungsfähigkeit (Abbildung 3B) zu erreichen oder um die durchschnittliche Prozent korrekt zu vergleichen, nach Kompetenz erreichen.
Wenn Mäuse die Aufgabe vertraut sind, können Geruch Paare geändert werden, um erhöhen oder verringern Sie die Schwierigkeit der Aufgabe. Beispielsweise erhöht verringert die Geruch-paar-Konzentration die Schwierigkeit der Aufgabe (Abb. 3C). Diese Analyse kann die Schwelle der Erkennung für verschiedene Mäuse Kohorten offenbaren. Darüber hinaus können Geruch Paare geändert werden, um mehr strukturell ähnlich geworden (d. h. Enantiomere oder einzelne Kohlenstoff Unterschiede). Geruch-Mischungen können auch verwendet werden, Erhöhung der Schwierigkeit der Aufgabe (d.h., 40/60 Mischung vs. Mischung von 30/70).
Mäuse sind auch in der Lage, frühere Gelehrte Geruch Paare erinnern. Nach einer Wartezeit von 7 Tagen seit der Lernaufgabe, erfuhr eine Rückruf-Test-Show, die Wildtyp-Mäusen zuvor schnell merken können Geruch Verbände (Abbildung 3D).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57142/57142fig1.jpg"> Abbildung 1 : Go/No-Go Ausbildung Paradigma und Geräte-Konfiguration. (A) Mäusen reagieren richtig durch entweder herbeiführende Wasser während gehen Geruch Präsentation oder durch Verzicht bei No-Go-Geruch-Präsentation. (B) das Verhalten-Box ist so konfiguriert, dass nur ein einzigen Wasser-Anschluss erreichen Sie in Phase 1 und alle nachfolgende Stufen eine zentrale Geruch Druckstutzen und zwei Wasser-Anschlüsse enthalten. Blauer Kreis: Wasser Anschluss. Grüner Kreis: Geruch Port. (C) Geruch Lieferung mit einem Geruch Ventil für jeden Geruch eingezäunt ist. Lufteinlass Überdruck führt zu einem Verteiler. Rote Pfeile zeigen positive Luft Druckleitung in das vorbereitete Geruch Fläschchen (roter Kreis). Blauer Pfeil zeigt Luft/Geruch Mischung verlassen die Geruch-Fläschchen und ein Geruch-Ventil (hellblauen Kreis) auf der Durchreise und betreten einen weißen Air Box zu integrieren. Oranger Pfeil zeigt Überdruck Luft geht an einem Zentralregler Ventil (orangefarbener Kreis) zur Integration von Box zu positiver Luftdruck Geruch/Luft-Gemisch von Integrator-Box, der Geruch Druckstutzen (unteren schwarzen Pfeil) drücken. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57142/57142fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57142/57142fig2.jpg"> Abbildung 2 : Trainingsdaten. (A) Mäuse Körpergewicht Prozentsatz fällt nicht unter 80 % während auf flüssige Beschränkung. Rote Linie = 80 %-Schwelle. N = 8 Mäuse. (B) Stufe 1 Trainingsergebnisse zeigen die Anzahl der Mitte Port stochert in 60 min Wasser Belohnung erhalten. N = 8 Mäuse. Fehlerbalken sind Standardfehler des Mittelwerts. (C) Stufe 2 Ausbildung Ergebnisse Prozentsatz von Wasser Belohnungen erhalten innerhalb von 5 zeigen s von Mitte Nase Poke. Rote Linie ist die Schwelle von 25 %. Meine Prozentsatz mit grauen Hervorhebung als Standardfehler des Mittelwerts. N = 8 Mäuse. (D) Stufe 3 kumulativen belohnt zeige Zahl der Belohnungen von 8 Mäuse an Tag 1 und Tag 2 der Ausbildung erhielt. Rote Linie ist 60 Belohnung Schwellen. Fehlerbalken sind Standardabweichung. (E) Stufe 4 b Genauigkeit Ergebnisanzeige Prozent richtige Antworten für Phase 4 b. Rote Linie liegt bei 85 % der Schwelle. Durchgezogene schwarze Linie ist gemein und Standardfehler des Mittelwerts ist grau hervorgehoben. N = 4 Mäuse. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57142/57142fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57142/57142fig3.jpg"> Abbildung 3: Vertreter ergibt sich für Go/No-Go Aufgabe. (A) Go/No-Go Aufgabe für 2 neue Geruchsstoffe (s + = Isoamyl Acetat/S-= Amyl Acetat) nach Mäusen auf Eugenol (s +) und Eukalyptol (s-) ausgebildet wurden. N = 5 Mäuse mit Standardfehler von Mittelwert in grau. Grüne Linie ist 50 % Genauigkeit, rote Linie ist die Schwelle 85 % Genauigkeit. (B) Beispiel für Go/No-Go-Aufgabe für eine Maus, die ein schneller Lerner im Vergleich ein langsamer Lerner-Maus für Hexanol (s +) und Buttersäure (s-) wäre. (C) Go/No-Go Aufgabe für unterschiedliche Partialdrücke von Hexanol (s +) und Buttersäure (s-). (D) Fähigkeit von Mäusen, Geruch paar 7 Tage nach dem Training zu erinnern. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57142/57142fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Hier trainieren wir Mäuse auf eine assoziative Lernaufgabe Geruch Diskriminierung zu testen. Dieses Protokoll ermöglicht auch Studien zu lernen-induzierten strukturellen Veränderungen im Gehirn.

Eine objektive und reproduzierbare Test der olfaktorischen Lern- und Diskriminierung bei Mäusen

Olfaction is the predominant sensory modality in mice and influences many important behaviors, including foraging, predator detection, mating, and ...

an-objective-reproducible-test-olfactory-learning-discrimination

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.5K Aufrufe.  Baylor College of Medicine. Hier trainieren wir Mäuse auf eine assoziative Lernaufgabe Geruch Diskriminierung zu testen. Dieses Protokoll ermöglicht auch Studien zu lernen-induzierten strukturellen Veränderungen im Gehirn.

Serie: An Objective and Reproducible Test of Olfactory Learning and Discrimination in Mice

Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other aversive stimuli to motivate task acquisition. As animals age, sensory modalities deteriorate. For example, many strains of mice develop hearing deficits or cataracts. Changes in the sensory systems required to guide mice during task acquisition present potential confounds in interpreting learning changes in aging animals. Moreover, the use of aversive stimuli to motivate animals to learn tasks is potentially confounding when comparing mice with differential sensitivities to stress. To minimize these types of confounding effects, we have implemented a modified version of the Lashley III maze. This maze relies on route learning, whereby mice learn to navigate a maze via repeated exposure under low stress conditions, e.g. dark phase, no food/water deprivation, until they navigate a path from the start location to a pseudo-home cage with 0 or 1 error(s) on two consecutive trials. We classify this as a low-stress behavior test because it does not rely on aversive stimuli to encourage exploration of the maze and learning of the task. The apparatus consists of a modular start box, a 4-arm maze body, and a goal box. At the end of the goal box is a pseudo-home cage that contains bedding similar to that found in the animal&#x2019;s home cage and is specific to each animal for the duration of maze testing. It has been demonstrated previously that this pseudo-home cage provides sufficient reward to motivate mice to learn to navigate the maze1. Here, we present the visualization of the Lashley III maze procedure in the context of evaluating age-related differences in learning and memory in mice along with a comparison of learning behavior in two different background strains of mice. We hope that other investigators interested in evaluating the effects of aging or stress vulnerability in mice will consider this maze an attractive alternative to behavioral tests that involve more stressful learning tasks and/or visual cues.

The Lashley III maze is a route-learning task that does not rely on aversive stimuli or visual cues. It is thus a highly attractive option for evaluating learning and memory, especially in aging mice or otherwise where stress is a consideration.

Low-Stress-Route Learning Mit dem Lashley III Maze in Mäuse

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

Forschung

Neurowissenschaften

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including acquisition of spatial memoryand long-term spatial memory 1. The MWM is a relatively simple procedure typically consisting of six day trials, the main advantage being the differentiation between the spatial (hidden-platform) and non-spatial (visible platform) conditions 2-4. In addition, the MWM testing environment reduces odor trail interference 5. This has led the task to be used extensively in the study of the neurobiology and neuropharmacology of spatial learning and memory. The MWM plays an important role in the validation of rodent models for neurocognitive disorders such as Alzheimer&#x2019;s Disease 6, 7. In this protocol we discussed the typical procedure of MWM for testing learning and memory and data analysis commonly used in Alzheimer&#x2019;s disease transgenic model mice.

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

The Morris Water Maze is a behavioral task to test hippocampal-dependent learning and memory. It has been widely used in the study of neurobiology, neuropharmacology and neurocognitive disorders in rodent models.

Morris Water Maze-Test für Lern-und Gedächtnisstörungen bei Alzheimer-Modell Mäuse

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-Labyrinth Erzwungener Wechsel und die Links-Rechts-Discrimination Aufgaben für die Beurteilung der Arbeitsbedingungen und Referenz-Gedächtnis bei Mäusen

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the cortical networks involved in dynamical perceptual and cognitive tasks, such as attending to different sounds in a cocktail party. Many past studies have employed data recorded at the sensor level only, i.e., the magnetic fields or the electric potentials recorded outside and on the scalp, and have usually focused on activity that is time-locked to the stimulus presentation. This type of event-related field / potential analysis is particularly useful when there are only a small number of distinct dipolar patterns that can be isolated and identified in space and time. Alternatively, by utilizing anatomical information, these distinct field patterns can be localized as current sources on the cortex. However, for a more sustained response that may not be time-locked to a specific stimulus (e.g., in preparation for listening to one of the two simultaneously presented spoken digits based on the cued auditory feature) or may be distributed across multiple spatial locations unknown a priori, the recruitment of a distributed cortical network may not be adequately captured by using a limited number of focal sources.
Here, we describe a procedure that employs individual anatomical MRI data to establish a relationship between the sensor information and the dipole activation on the cortex through the use of minimum-norm estimates (MNE). This inverse imaging approach provides us a tool for distributed source analysis. For illustrative purposes, we will describe all procedures using FreeSurfer and MNE software, both freely available. We will summarize the MRI sequences and analysis steps required to produce a forward model that enables us to relate the expected field pattern caused by the dipoles distributed on the cortex onto the M/EEG sensors. Next, we will step through the necessary processes that facilitate us in denoising the sensor data from environmental and physiological contaminants. We will then outline the procedure for combining and mapping MEG/EEG sensor data onto the cortical space, thereby producing a family of time-series of cortical dipole activation on the brain surface (or "brain movies") related to each experimental condition. Finally, we will highlight a few statistical techniques that enable us to make scientific inference across a subject population (i.e., perform group-level analysis) based on a common cortical coordinate space.

We use magneto- and electroencephalography (MEG/EEG), combined with anatomical information captured by magnetic resonance imaging (MRI), to map the dynamics of the cortical network associated with auditory attention.

Mapping Kortikale Dynamics Mit Simultaneous MEG / EEG und anatomisch eingeschränkt Minimum-Norm Schätzungen: ein Auditory Achtung Beispiel

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

In the following we describe the methodological details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with genetic interference, provides a handle to analyze the neuronal and molecular fundamentals of specifically associative learning in a simple larval brain.
Organisms can use past experience to adjust present behavior. Such acquisition of behavioral potential can be defined as learning, and the physical bases of these potentials as memory traces1-4. Neuroscientists try to understand how these processes are organized in terms of molecular and neuronal changes in the brain by using a variety of methods in model organisms ranging from insects to vertebrates5,6. For such endeavors it is helpful to use model systems that are simple and experimentally accessible. The Drosophila larva has turned out to satisfy these demands based on the availability of robust behavioral assays, the existence of a variety of transgenic techniques and the elementary organization of the nervous system comprising only about 10,000 neurons (albeit with some concessions: cognitive limitations, few behavioral options, and richness of experience questionable)7-10.
Drosophila larvae can form associations between odors and appetitive gustatory reinforcement like sugar11-14. In a standard assay, established in the lab of B. Gerber, animals receive a two-odor reciprocal training: A first group of larvae is exposed to an odor A together with a gustatory reinforcer (sugar reward) and is subsequently exposed to an odor B without reinforcement 9. Meanwhile a second group of larvae receives reciprocal training while experiencing odor A without reinforcement and subsequently being exposed to odor B with reinforcement (sugar reward). In the following both groups are tested for their preference between the two odors. Relatively higher preferences for the rewarded odor reflect associative learning - presented as a performance index (PI). The conclusion regarding the associative nature of the performance index is compelling, because apart from the contingency between odors and tastants, other parameters, such as odor and reward exposure, passage of time and handling do not differ between the two groups9.

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are able to associate odor stimuli with gustatory reward. Here we describe a simple behavioral paradigm that allows the analysis of appetitive associative olfactory learning.

Appetitive Assoziative olfaktorischen Lernens in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

In the following we describe the methodological  details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with ...

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the elucidation of the molecular mechanisms involved in cognitive diseases1-7. Learning and memory can be assayed in larvae to study the effect of neurodevelopmental genes8-10 and in flies to measure the contribution of adult plasticity genes1-7. Furthermore, the short lifespan of Drosophila facilitates the analysis of genes mediating age-related memory impairment5,11-13. The availability of many inducible promoters that subdivide the Drosophila nervous system makes it possible to determine when and where a gene of interest is required for normal memory as well as relay of different aspects of the reinforcement signal3,4,14,16.
Studying memory in adult Drosophila allows for a detailed analysis of the behavior and circuitry involved and a measurement of long-term memory15-17. The length of the adult stage accommodates longer-term genetic, behavioral, dietary and pharmacological manipulations of memory, in addition to determining the effect of aging and neurodegenerative disease on memory3-6,11-13,15-21.
Classical conditioning is induced by the simultaneous presentation of a neutral odor cue (conditioned stimulus, CS+) and a reinforcement stimulus, e.g., an electric shock or sucrose, (unconditioned stimulus, US), that become associated with one another by the animal1,16. A second conditioned stimulus (CS-) is subsequently presented without the US. During the testing phase, Drosophila are simultaneously presented with CS+ and CS- odors. After the Drosophila are provided time to choose between the odors, the distribution of the animals is recorded. This procedure allows associative aversive or appetitive conditioning to be reliably measured without a bias introduced by the innate preference for either of the conditioned stimuli. Various control experiments are also performed to test whether all genotypes respond normally to odor and reinforcement alone.

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

The method to measure adult Drosophila associative memory is described. The assay is based on the ability of the fly to associate an odor presented with a negative reinforcer (electric shock) and then recall this information at a later time, allowing memory to be measured.

Drosophila Erwachsene olfaktorischen Schock Learning

Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the ...

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

The mouse accessory olfactory system (AOS) is a specialized sensory pathway for detecting nonvolatile social odors, pheromones, and kairomones. The first neural circuit in the AOS pathway, called the accessory olfactory bulb (AOB), plays an important role in establishing sex-typical behaviors such as territorial aggression and mating. This small (&#60;1 mm3) circuit possesses the capacity to distinguish unique behavioral states, such as sex, strain, and stress from chemosensory cues in the secretions and excretions of conspecifics. While the compact organization of this system presents unique opportunities for recording from large portions of the circuit simultaneously, investigation of sensory processing in the AOB remains challenging, largely due to its experimentally disadvantageous location in the brain. Here, we demonstrate a multi-stage dissection that removes the intact AOB inside a single hemisphere of the anterior mouse skull, leaving connections to both the peripheral vomeronasal sensory neurons (VSNs) and local neuronal circuitry intact. The procedure exposes the AOB surface to direct visual inspection, facilitating electrophysiological and optical recordings from AOB circuit elements in the absence of anesthetics. Upon inserting a thin cannula into the vomeronasal organ (VNO), which houses the VSNs, one can directly expose the periphery to social odors and pheromones while recording downstream activity in the AOB. This procedure enables controlled inquiries into AOS information processing, which can shed light on mechanisms linking pheromone exposure to changes in behavior.

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

The mouse accessory olfactory bulb (AOB) has been difficult to study in the context of sensory coding. Here, we demonstrate a dissection that produces an ex vivo preparation in which AOB neurons remain functionally connected to their peripheral inputs, facilitating research into information processing of mouse pheromones and kairomones.

Ex vivo Zubereitungen der Intact Vomeronasalorgan und akzessorischen olfaktorischen Bulbus

The mouse accessory olfactory system (AOS) is a specialized sensory pathway for detecting nonvolatile social odors, pheromones, and kairomones. The first ...

Whole Mount Labeling of Cilia in the Main Olfactory System of Mice

The mouse olfactory system comprises 6-10 million olfactory sensory neurons in the epithelium lining the nasal cavity. Olfactory neurons extend a single dendrite to the surface of the epithelium, ending in a structure called dendritic knob. Cilia emanate from this knob into the mucus covering the epithelial surface. The proteins of the olfactory signal transduction cascade are mainly localized in the ciliary membrane, being in direct contact with volatile substances in the environment. For a detailed understanding of olfactory signal transduction, one important aspect is the exact morphological analysis of signaling protein distribution. Using light microscopical approaches in conventional cryosections, protein localization in olfactory cilia is difficult to determine due to the density of ciliary structures. To overcome this problem, we optimized an approach for whole mount labeling of cilia, leading to improved visualization of their morphology and the distribution of signaling proteins. We demonstrate the power of this approach by comparing whole mount and conventional cryosection labeling of Kirrel2. This axon-guidance adhesion molecule is known to localize in a subset of sensory neurons and their axons in an activity-dependent manner. Whole mount cilia labeling revealed an additional and novel picture of the localization of this protein.

Cilia of olfactory sensory neurons contain proteins of the signal transduction cascade, but a detailed spatial analysis of their distribution is difficult in cryosections. We describe here an optimized approach for whole mount labeling and en face visualization of ciliary proteins.

Ganze Berge Kennzeichnung von Cilia im Hauptriechsystem der Mäuse

The mouse olfactory system comprises 6-10 million olfactory sensory neurons in the epithelium lining the nasal cavity. Olfactory neurons extend a single ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

Elektrophysiologische Verfahren zur Aufzeichnung von intrazellulärer Spannung Antworten von<em&gt; Drosophila</em&gt; Fotorezeptoren und Inter auf Lichtreize<em&gt; In Vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

High Resolution Quantitative Synaptic Proteome Profiling of Mouse Brain Regions After Auditory Discrimination Learning

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory discrimination learning in mice is described. In this learning paradigm, mice are trained in a shuttle box Go/NoGo-task to discriminate between rising and falling frequency-modulated tones in order to avoid a mild electric foot-shock. The protocol involves the enrichment of synaptosomes from four brain areas, namely the auditory cortex, frontal cortex, hippocampus, and striatum, at different stages of training. Synaptic protein expression patterns obtained from trained mice are compared to na&#239;ve controls using a proteomic approach. To achieve sufficient analytical depth, samples are fractionated in three different ways prior to mass spectrometry, namely 1D SDS-PAGE/in-gel digestion, in-solution digestion and phospho-peptide enrichment. 
High-resolution proteomic analysis on a mass spectrometer and label-free quantification are used to examine synaptic protein profiles in phospho-peptide-depleted and phospho-peptide-enriched fractions of synaptosomal protein samples. A commercial software package is utilized to reveal proteins and phospho-peptides with significantly regulated relative synaptic abundance levels (trained/na&#239;ve controls). Common and differential regulation modes for the synaptic proteome in the investigated brain regions of mice after training were observed. Subsequently, meta-analyses utilizing several databases are employed to identify underlying cellular functions and biological pathways.

The identification of molecules and pathways controlling synaptic plasticity and memory is still a major challenge in neuroscience. Here, a workflow is described addressing the relative quantification of synaptic proteins supposedly involved in the molecular reorganization of synapses during learning and memory consolidation in an auditory learning paradigm.

Hohe Auflösung Quantitative Synaptische Proteome Profilieren von Maus Hirnregionen Nach Auditory Diskriminierung Lernen

The molecular synaptic mechanisms underlying auditory learning and memory remain largely unknown. Here, the workflow of a proteomic study on auditory ...