この作品は、STの「感覚処理の細胞機構」（プロジェクトC04）共同研究センター889を介してドイツ学術協会の助成金によってサポートされていました。我々は、技術支援のために、ドイツ霊長類センター、博士カタリーナDebowskiとアンナMagerhansの幹細胞単位でシーナプルーマー、レオノーレBurchardt、ディルクPrüsse、クラウスハイジックと、技術および動物関連のサポートのためのラルフBrockhausenと私たちの協力者に感謝します濾過プロセス。

動物のケアと全ての実験手順は、動物の世話を支配するドイツの法律に従って行われ、ブラウンシュヴァイク、ニーダーザクセン州、ドイツの地方政府によって承認されました。 注意：実験は、インビボで実施されるように、可能な限り最高の衛生基準を維持することが重要です。可能な限り、無菌状態の下で働きます。 1.インジェクション/レコーディングシステムの準備<ol><li>注射器でマイクロピペットを接続するチューブを滅菌します。実験のセットアップ噴射ポンプや電気生理学的記録システムとの間で可能なチューブの最短の長さを使用してください。 </li><li>クリーニングワイヤーを用いた記録システムの案内管を清掃してください。数回の滅菌シリコンオイルでそれらを浸し、個々のガイドチューブを介してそれらを養います。 </li><li>記録システムの一ガイドチューブ内に石英ガラスマイクロピペットを挿入します。 図1Aを参照してください。 </li><li>にマイクロピペットを固定した後記録システム、マイクロピペットの金属ピンに滅菌チューブを取り付けます。世話をする;マイクロピペットは、システム内に固定されているが、チューブを装着する際には、簡単に破ることができます。ピンとチューブに等しい圧力を適用するために2つの滅菌ピンセットを使用してください。 </li><li>チューブとマイクロピペットとの間の接合部をシールするために、液体のスーパー接着剤を使用してください。接着剤は液体でマイクロピペットを充填する前に硬化させるために少なくとも3時間を待ちます。 </li><li>マイクロピペットの挿入前または後に記録システムの他の位置に微小電極（白金タングステンを絶縁例えば 、石英ガラス）を挿入します。 </li></ol> 2.物質の準備<ol><li>オートクレーブまたは他の信頼性のある手順を使用して、注射液の後に貯蔵1.5 mlマイクロチューブを滅菌します。 </li><li> 0.1モル溶液5mlを調製するために、対応する物質スコポラミン塩酸塩を秤量。滅菌生理食塩水（0.9％NaCl）中に溶解します。 </li><li>無菌状態の私の下で、フードヒューム十分大きな孔径シリンジフィルターを用いて溶液を濾過、 例えば 、0.2μmでナ。 </li><li>ヒュームフードの下で、一定分量ソリューション単一の実験のための十分なボリューム、 例えばに、スコポラミン、滅菌1.5ミリリットルマイクロ遠心チューブ内の500μlの。光から物質を保護するために、暗いチューブを使用します。代わりに、アルミホイルで管を包みます。スコポラミンのために、4℃で14日間までのソリューションを保存します。 </li></ol>インジェクション/記録システムの3毎日の準備注：記録系に装着されたとき、電極とマイクロピペットは、記録間の酵素溶液（Tergazyme、脱イオン水で1％溶液）に格納されています。次の手順は、すべての記録の前に実行する必要があります。 <ol><li>注入されるべき物質のチューブを収集します。冷蔵場合、それはRTに到達させます。 </li><li>酵素溶液から注入/記録システムを取り外し、電極をすすぎます酵素溶液を完全にきれいに脱イオン水でマイクロピペット。 </li><li>視覚的にマイクロピペットとチューブとの間にシールを確認するために、記録システムのフロントカバーを取り外します。 </li><li>円滑な移動のためのシステムを潤滑するために、ガイドチューブギャップ（ 図1A参照 ）、電極およびマイクロピペットの先端に滅菌シリコンオイルを適用します。 </li><li>彼らは無傷であることを確認するために顕微鏡を用いて電極およびマイクロピペットの先端を確認してください。彼らは、同じ長さのガイドチューブの外に延びるように顕微鏡下電極とマイクロピペットの位置を合わせます。すぐに、彼らはもはや表示されているように、停止、案内管にそれらを駆動します。これは、電極位置はゼロとして定義されます。ソフトウェアで0に電極およびマイクロピペットの深さを設定します。 </li><li>滅菌生理食塩水、滅菌注射器を記入し、チューブの壁を貫通しないように注意しながら、チューブに針を挿入します。 VISUためのガイドチューブからマイクロピペットを駆動します物質フローのアル制御。 </li><li>全く空気がないことを確実にするチューブやマイクロピペットを介して、フラッシュ少なくとも2ミリリットルの滅菌生理食塩水を注射器またはチューブ内に残っています。シリンジのプランジャーにあまりプレッシャーをかけないでください。チューブとマイクロピペットとの間の接合部が密閉されていることを確認してください。漏れが表示されている場合は、再接着接合（ステップ1.5を参照）、記録を延期。 </li><li>噴射すべきソリューションで新しい無菌注射器を記入し、生理食塩水の注射器のバレルと交換、 すなわち 、チューブ内の生理食塩水で満たされた注射器の針を保ちます。全く空気がシステムに転送されないことを確認します。これは、最高の生理食塩水で満たされたバレルを除去した後、生理食塩水で針ハブを充填することによって達成されます。 </li><li>完全にチューブから生理食塩水を除去するために、注入される溶液250μlのシステムをフラッシュします。 </li><li>モータ制御ソフトウェアを使用して、guidetubestoに少なくとも-500マイクロメートルの深さを電極とマイクロピペットを撤回。 </li><li&gt;は、その固定された相対的な位置を維持するために、案内管の底部にガイドチューブリング（ 図1A）を下げます。 </li><li>それはサルの記録室に触れる特にエタノールによるシステムの基地を、清掃してください。 </li><li>フロントカバーを交換し、ネジを締めて記録システムを閉じます。 </li></ol>噴射システムの4バリデーション注：同社はシステムを校正するが、実験のセットアップ（チューブ、シリンジなど）に使用される材料で排出されたボリュームを検証することをお勧めします。 <ol><li>案内管の外に延長電極とマイクロピペットを保ち、ステップ3で説明したように、システムを準備します。少なくとも7000マイクロメートルの深さが原因でマイクロピペットおよび電極の外面に沿って付着して測定体積の損失を回避することをお勧めします。 </li><li>それは実験中で使用される位置に記録システムを配置し、syrinを置きますマイクロインジェクションポンプにGE。ゴムバンドと調節可能なグリップを使用して所定の位置に注射器を修正しました（ 図1A参照）。それは、シリンジのプランジャの後ろにしっかり固定されるまで、ポンプの可動部をスライドさせます。 </li><li> 例えば 、ソフトウェア制御のモータユニットを使用して、正確に測定するのに十分に大きな容積を取り出す。1000 NL。マイクロピペットの表面に沿って毛管作用の影響を回避するために、総容積を排出する単一の工程を使用することが好ましいです。非常に低い速度（1 NL /秒）も、検証手順の間にこの効果につながることができます。 </li><li>マイクロピペットの下に置かれた容器内の全体積を収集し、または慎重にマイクロピペットの先端から直接排出されたドロップを収集します。ピペットを用いて排出されたボリュームを見積もりや精密スケールで計量することによって。 </li><li>測定値を確認するための手順を数回繰り返します。 </li></ol> 5.急性レコーディング<ol><li> XY位置を設定します。記録システム。これは、案内管が慢性的に移植記録チャンバー内の硬膜に到達した時点を定義します。ガイドチューブが完全に（ガイドチューブのz位置0）に退避していることを確認します。 </li><li>所定の位置に記録システムを持参し、マイクロインジェクションポンプにシリンジを配置します。ゴムバンドと調節可能なグリップを使用して所定の位置に注射器を修正しました（ 図1A参照）。それは、シリンジのプランジャの後ろにしっかり固定されるまで、ポンプの可動部をスライドさせます。物質の降下が案内管の先端に表示されている場合は、慎重に滅菌綿棒を使用して、それを削除してください。 </li><li>実験室の手順に従って（例えば、ガイドラインのための18を参照）を記録するために動物を準備します。 </li><li>しっかりとサルの記録室に記録システムをマウントします。 </li><li>ゆっくり硬膜に達するまで手動で、モータの共同使用して電極を駆動、記録室へ案内管を下げますntrolソフトウェア。 </li><li>それは、マイクロピペットのインピーダンスを測定することができないように、第1の電極を駆動し、異なる深さで定期的にインピーダンスを確認してください。硬膜の貫通を正常電極を損傷することなく実行された後、マイクロピペットを進めます。 </li><li>関心対象の脳領域が発見されると予想されるターゲット電極の深さに電極とマイクロピペットを駆動します。記録された信号において良好な信号対雑音比によって証明されるように、単一のユニットの活動を記録するのに十分に近づくまでゆっくり電極を進めます。重要なことは、電極とマイクロピペットとの間の最小距離を確保するために、同じ深さで記録電極とマイクロピペットを配置。 <ol><li>可能な場合は、全体の記録のために、この深さで電極およびマイクロピペットを保ちます。記録されたセルの信号品質を維持するための唯一の方法は、電極を移動させることである場合は、次に、電極とマイクロピペットを駆動します同時にそれらの間の距離を維持します。 </li></ol></li></ol> 6.空間的注意タスク<ol><li>画面上の一連の試験は、本2つの移動のドットパターンでは、1が一緒に動物が各試行19全体に小さな穴のある必要があり、中央に提示固定点で、記録されたニューロンとそれの他の外の受容野内に位置します、 20。 注：サルが他のドットパターンのいずれかの方向変化を無視して頭出しのドットパターン（対象イベント）における方向変化に対応するように訓練され、裁判19の全てが正常に完了するための液体の滴で報われています、 20。感覚制御条件としては、サルは両方の移動ドットパターンを（タスクのより詳細な説明については、 図2を参照）無視して注視点の輝度変化を報告しなければなりません。 </li></ol> 7.薬理学的操作記録しながら、 <p&gt;注：猿がタスクを実行している間、ブロック単位の方法で物質を注入します。三つの連続ブロックが定義されています：コントロールを、ベースラインとして機能します。物質が排出され、その間に注入。そして、リカバリは、その間に細胞がベースラインに注入リターンで標的に。 <ol><li>注入ブロックの間に、一定の間隔で物質の事前定義された量を注入例えば 、2 NL 2 NL / sの速度で毎分。この例では、スコポラミン塩酸塩を使用しています。注入プロセスは、さまざまなオプションを提供するソフトウェアを使用して制御されます。例えば、録画ソフトウェアのクロックに応じて毎分注入量を定義するためにステップ関数を使用し、注入ボタンを押してください。 注：注射ブロックの正確な期間は物質であり、依存実験、 例えば 、スコポラミンの使用のために2 nlの注射毎分10分（合計20 NL）のために。電極およびマイクロピペットドゥリを進行しないことが好ましいです注入ブロックをngの。 </li><li>電極およびマイクロピペットの深さだけでなく、排出される物質の量、時間と物質が注入されている間の裁判に注意してください。 </li><li>何の物質が注入されていないに回復ブロック、と注入ブロックに従ってください。回復ブロックの持続時間は、物質固有のものであり、事前の試験​​に定義される必要があります。回復ブロックの終わりまで選択された単一のユニットの記録品質を監視し、維持します。 </li><li>限り、サルの記録品質とモチベーションが許す限りのための3つのブロックを繰り返します。 </li></ol> 8.ポスト録画手順<ol><li>データ記録した後、案内管に電極およびマイクロピペットを撤回し、手動でガイドチューブを後退させます。サルの記録室から記録システムを削除してください。噴射ポンプから注射器を解放し、クリーニングのために準備領域にシステムを転送します。 </li><li>動物を扱います（記録チャンバー18の洗浄を含む）研究室の標準的な手順に従って、住宅施設にそれを返します。 </li><li>過酸化水素（3％）で案内管の外側を洗浄した後、脱イオン水で。案内管のうち駆動電極とマイクロピペットは、過酸化水素、その後、脱イオン水ですすいでください。 </li><li>チューブに針を維持し、滅菌生理食塩水で満たされた注射器のバレルと注射器のバレルを交換します。チューブおよび生理食塩水1〜2 mlのマイクロピペットをフラッシュします。フラッシュした後、バレルを除去し、空気でそれを埋めます。針にバレルを再挿入し、軽くを通して空気を押すことによって、内側からチューブやマイクロピペットを乾燥させます。 </li><li>乾燥を避けるために、並びに有機物質の分解を確実にするために、酵素溶液に浸漬したガイド管、延長電極とマイクロピペットを格納します。 </li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

ここでは、「既製」圧力噴射システムで信頼性が高く、正確な注射と高品質の単セル記録を実行する方法を詳細に説明しています。薬剤送達のこの方法は、以前に（17に概説）サルの挙動で使用されてきたが、ここに提示システムは、以下のレビューの利点を有します。 図4（a）に示すように 、ここで説明したシステムは、記録部位のすぐ近くで、薬理学的注射でとせずに、単一ニューロン活動の安定した測定を提供することができます。 図4Bに示すように、対照物質、生理食塩水の注入は、発火率の変化をもたらしませんでした。この制御は、注入プロセス自体が記録されたニューロンの発火特性に測定可能な影響を及ぼさないことを示しています。 空間的なニューロンの構成、記録電極、およびマイクロピペットが重要です<html>これらの実験で重要。記録時の組織におけるそれらの相対位置の正確な測定が可能ではないですが、我々が検討し、分散の可能なソースのために制御することができます。まず、容量注入中に関心のニューロンが記録された信号の安定性に影響を与え、記録電極から離れて変位するおそれがあります。そのためには、信号の安定性を確認するために注入ブロックの前後の発火率を比較することが賢明です。次に、記録装置のガイドチューブ構成は、電極とマイクロピペットとの間の距離を定義する（ 例えば 、この実験に用いた同心の3チャネルシステム305ミクロン）。システムは、組織内の電極とマイクロピペットの深さの正確な位置制御を提供するので、それらの間の距離は注意深く（ステップ3.5）を記録し、記録時に共通の深さでそれらを保持する前に、相対的な深さを較正することによって最小限に抑えることができます。 ENT &quot;&gt; 潜在的な制限 チューブ、シリンジなどの異なるブランドが使用することができ、排出された量の違いにつながる可能性として製造業者によって、社内の品質管理に加えて、システムは、実験室条件下​​で検証する必要があります。システムは、ここに示した実験と同様に、非常に少量を注入するために使用することができるが、これらは、通常の実験室環境において実際の測定限界に起因して検証することができる最小量以下です。しかし、より大きな注入量は、ソフトウェア定義された量とハードウェアによって吐出される体積との間の関係を推測するために使用することができます。透明な管が使用される場合、注入プロセスの追加の目視検査は、視覚マーカの変位を測定することが可能です。 マイクロピペットの直径がやや大きく、材料がより壊れやすいようにシステムにマイクロピペットを挿入すると、電極挿入よりも厳しいです。加えて、それはマイクロピペットの上部を破壊する高いリスクを伴うようマイクロピペットのピンにチューブを接合することは困難です。しかし、正常にロードされたマイクロピペットの寿命があっても日常的に使用して、数ヶ月です。 実際には、我々はまだシステムのアフレコ洗浄中に噴射システム内の閉塞を発生していません。それにもかかわらず、何も「オンライン」のチェックは不可能であり、（そのようなマイクロピペットの先端で組織としての）物理的な閉塞は、物質の注入を防止するかもしれないという危険性があります。従って、このような実験の制御と注入ブロック間の発火率の有意な変化を示すさらなる分析における細胞のみを含むように、保守的にデータを分析することをお勧めかもしれません。 その小さい直径にもかかわらず、微小電極とピペットは、脳組織を変位され、いくつかの局所的な組織の損傷を引き起こし得ます。これは、手動で番目のチップを配置することによって最小化することができますちょうど硬膜上記電子案内管。電極はその後、硬膜を貫通し、その完全性は、オンラインでのインピーダンスを測定することにより推定されます。その後、マイクロピペットが挿入されています。このアプローチを使用する場合は、硬膜上記組織の定期的な除去は、さらに電極やピペット破損のリスクを軽減することをお勧めします。 代替的な方法と比較し ここで使用されるシステムは、他の圧力噴射システムと比較して明らかな利点を示しています。一強い利点は、他の利用可能なプローブ17の半分の大きさであるため、神経組織の損傷を最小限にマイクロピペット（約100ミクロン）の直径です。以前の設計とは対照的に、現在のシステムは、空間的に分離された記録電極とマイクロピペットを用いています。他のシステムは、電極とピペットの間に小さい距離を提供するが、ここで説明するシステムは、このようにpermi、電極とピペットの独立した深さの変更を可能にしますレコーディング・セッション内の変数の相対的な距離をめの設定。注入システムは、確立された記録装置の延長であるように重要なのは、記録品質に関して妥協がなされる必要はありません。唯一のマイクロピペット、従って一つの物質は、このプロトコルで使用されるが、1つの実験手順内のいくつかの物質を注入することができます。これを達成するために、いくつかのマイクロピペットは、別個のガイド管にねじ込ま、個々の注入ポンプに取り付けられた注射器に接続することができます。一つのコンピュータプログラムは、電極とマイクロピペットを進めるために、実験中圧インジェクションを行うために必要とされるように、最終的に、システムを制御することは、容易です。 イオントフォレーシスに圧力注入を比較すると、相対的な長所と短所があります。例えば、圧力注入は、このように、神経変位の危険性を増加させる、イオントフォレーシスよりも組織内に導入される大きな容積を必要とします。現在のプロトcolがnLの範囲内のボリュームを使用して、我々はほとんど記録され、セルの信号品質の顕著な変化を経験しませんでした。システムはまた、行動操作に有用である可能性があるが、神経細胞の記録の安定性に影響を与える可能性があり、より大きなボリュームを注入することを可能にします。帯電した物質を使用するための要件が​​ないとしてイオントフォレーシスを超える圧力注入の明らかな利点は、使用可能な物質の大きい品種です。しかし、pH値をチェックする必要があり、実験と対照物質との間で比較（ 例えば 、生理食塩水）。 質問は、神経活動を操作するための代わりに、このような光遺伝学などの新しい技術の圧力注入の老舗の方法を使用することをなぜ発生する可能性があります。よくげっ歯類に設立されたが、光遺伝学は、まだ確実アカゲザルで確立されていません。特に、それはまだ特定の神経伝達物質のタイプの細胞の局所操作は選択できません。長期的には、我々が表示さ認知機能の神経基盤を解明にoptogentic操作の利点を持つ薬理学的操作の利点の組み合わせのための大きな可能性。 ここでは、圧力噴射がアカゲザルの挙動、薬理学的に覚醒の脳内の局所的に制限された領域を操作するために使用することができる方法を示しています。我々は、この方法は、神経活動のダイナミクスに神経調節貢献を調査するために他の科学者を鼓舞することを願っています。

In cortical and subcortical areas, neuronal activity is affected by various neuromodulators, for example acetylcholine1. These modulatory effects on neuronal responses have been reported in in vitro studies2, as well as in electrophysiological recordings from anesthetized animals3 and systemic pharmacological manipulations in humans4. Nevertheless, the exact role of different neuromodulators and the involvement of various receptor subtypes are largely unknown. To measure the effects of specific neuromodulators on the activity of single neurons, it is desirable to induce a temporary neuromodulator change as close as possible to the recording electrode. Furthermore, it is important that those manipulations are done in awake animals, as cognitive functions are only present in the absence of anesthesia. Additionally, anesthesia interacts with cholinergic and GABAergic systems5,6 and can lead to changes in neural activity3.
Within the last decades, two main methods of local drug delivery have been developed and refined: iontophoresis and pressure injection. In both methods drugs are delivered through micropipettes made of either glass or steel. With iontophoresis, an electrical current regulates the release of the drug7. Additionally, there is a significant contribution of electro-osmosis to the total amount of ejected molecules8, correlating with the tip diameter9 of the micropipette as well as with the concentration8 of the substance used. Iontophoresis is a powerful tool to quickly and precisely manipulate small volumes of nervous tissue. For iontophoretic injections, multi-barrel micropipettes are usually used10, with one acting as a recording device while the other positions serve as delivery pipettes. A limitation of this method is that only charged molecules can be used, severely limiting the selection of drugs. 
Pressure injection uses either air compression or mechanical pressure to eject a substance from a micropipette. Using this method any soluble substance, charged or uncharged, can be used, including large molecules. The method of pressure injection was first described by Reyniers in 1933 and further refined in the 1950s (see Lalley11 for a review). In the 1980s the method was further refined to allow delivery of amounts in the nanoliter range (mainly lidocain12) to a defined brain area13 while simultaneously performing single-cell recording. The ejected volume was usually monitored by observing the movement of a marker, such as the meniscus in the upper part of the pipette13. Pressure injection was first used in the 1990s in awake animals, both extracellularly14 and intracellularly15,16. Based on the cumulative expertise gained in these studies it is now possible to reliably record from different brain structures in combination with pharmacological manipulation (see17 for a comparison of recent pressure injection systems). 
An enduring open issue for both drug delivery methods is the difficulty in determining the precise volume injected. This is an even bigger challenge for experiments with awake, behaving rhesus monkeys where the animal performs the experimental task in a separate room. This can be alleviated by the use of a software-controlled system instead of relying on a visual marker to continuously monitor an injection. 
The system described here is an extension of a well-established electrophysiological recording system (Mini Matrix System) and combines an injection pipette with multiple parallel-oriented recording electrodes at defined distances in a customizable arrangement. Pharmacological manipulation of the tissue near the recording electrode is possible using only a small amount of substance, ensuring a fast recovery and allowing multiple blocks of injection and control/recovery within the limited time window offered by the behavioral task of the animal.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="560">
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">(-)-Scopolamine hydrochloride</td>
			<td style="width:88px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:87px;">55-16-3</td>
			<td style="width:244px;">Mr 339.81 g/mol</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:141px;">NaCl 0.9%&#160;</td>
			<td style="width:88px;">B. Braun Melsungen AG</td>
			<td style="width:87px;">3079870</td>
			<td style="width:244px;">5ml&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">Terg-a-zyme</td>
			<td style="width:88px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:87px;">Z273287</td>
			<td style="width:244px;">enzyme detergen</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">Hydrogen peroxide</td>
			<td style="width:88px;">Roth</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;">Used in 3% solution with deionized water</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:141px;">Ethanol</td>
			<td style="width:88px;">Chemie-Vertieb Hannover</td>
			<td style="width:87px;">104642</td>
			<td style="width:244px;">70%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:141px;">Deionized water</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;"></td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:141px;">Injekt 40 Duo</td>
			<td style="width:88px;">B. Braun Melsungen AG</td>
			<td style="width:87px;">9166432V</td>
			<td style="width:244px;">Syringe and needle&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="98">
			<td height="120" rowspan="2" style="height:121px;width:141px;">Eppendorf Safe-Lock microcentrifuge tubes, amber</td>
			<td rowspan="2" style="width:88px;">Eppendorf</td>
			<td rowspan="2" style="width:87px;">0030 120.191</td>
			<td rowspan="2" style="width:244px;">1,5ml&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">Quarzglass micropipette</td>
			<td style="width:88px;">Thomas Recording</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;"></td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:141px;">Recording electrode</td>
			<td style="width:88px;">Thomas Recording</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;">quartz/platinum-tungsten fiber electrode; impedance value 1-2 M&#937;&#160; and 0.3-0.5 M&#937;</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="81" rowspan="3" style="height:82px;width:141px;">PharmedBPT-Schlauch</td>
			<td rowspan="3" style="width:88px;">Saint-Gobain Performance Plastics&#160;</td>
			<td rowspan="3" style="width:87px;">3702003</td>
			<td rowspan="3" style="width:244px;">&#160;Size: 0,25 x 2,05 mm (Wd: 0,9mm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="22">
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:141px;">Loctite 401</td>
			<td style="width:88px;">Henkel</td>
			<td style="width:87px;">233641</td>
			<td style="width:244px;">Superglue</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">Silicon oil</td>
			<td style="width:88px;">Thomas Recording</td>
			<td style="width:87px;">M-1000</td>
			<td style="width:244px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">Minisart RC15</td>
			<td style="width:88px;">Sartorius</td>
			<td style="width:87px;">17761----------R</td>
			<td style="width:244px;">Syringe filter</td>
		</tr>
		<tr height="121">
			<td height="121" style="height:121px;width:141px;">Multichannel Micro Injection System</td>
			<td style="width:88px;">Thomas Recording</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;">multichannel microelectrode manipulator &#8220;System Eckhorn&#8221; equipped with microelectrodes and micropipettes and a precision multichannel microinjection pump</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:141px;">McLab</td>
			<td style="width:88px;">custom</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td style="width:244px;">internal lab software to control stimulus presentation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a pressure injection system for investigating the neuropharmacology of information processing in awake behaving macaque monkey cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation of sensory information processing by attention. However, little is known about which neurotransmitter systems are involved in such modulations. A practical way to address this question is to combine single-cell recording with local and temporary neuropharmacological manipulation in a suitable animal model. Here we demonstrate a technique combining acute single-cell recordings with the injection of neuropharmacological agents in the direct vicinity of the recording electrode. The video shows the preparation of the pressure injection/recording system, including preparation of the substance to be injected. We show a rhesus monkey performing a visual attention task and the procedure of single-unit recording with block-wise pharmacological manipulations.

図2は、注入プロセスを実施した一方で、サルが行わ空間的注意のタスクを示しています。サルを記録ニューロンの受容野内に位置する刺激（出席-中）、受容野（出席アウト）や固定点（出席-修正を）の外側に位置刺激のいずれかに出席するために訓練されました。これらの条件は異なる注意状態における神経活動の比較を可能にします。 図3はスコポラミン、ムスカリン性コリン作動性拮抗薬を用いた実験では、サンプルニューロンの周囲の刺激時間のヒストグラムを示しています。プロットは、細胞の好ましい方向に移動するパターンがニューロンの受容野の内側に提示され、動物が出席された注射なし、対スコポラミン注射時の応答抑制を示しています。 2最初のピークは、ニューロンを表します9; sのオンに応答して、その受容野の内側に表示される空間キューのオフセット。これは、500ミリキュー発症後、画面に表示された移動パターンに応じて続いています。灰色斜線部は、すべての試験の平均発火率を計算するために使用される分析期間を示しています。緑豊かなエリアには、細胞の発火率にスコポラミン注射の抑制の影響を強調しています。濃い緑色の領域は、分析期間内に抑制を示しています。 図4Aは、三注意条件のそれぞれにおけるサンプルニューロンの平均発火率にスコポラミンの効果を示します。 2つの空間の注目条件（内部または記録ニューロンの受容野の外に注意）のためだけでなく、感覚的条件（固定点で注目さ）のためのニューロンの発火率は、射出ブロック（灰色の影付きの最初の注射直後に低下しましたありますa）および回復ブロックの間には、注入前と同じレベルまでの遅延の後に増加しました。 図4Bは、生理食塩水（0.9％のNaCl）をスコポラミン注射と同じプロトコルを用いて、注入された第2のサンプルのニューロンから記録制御を示しています。注入ブロック中のニューロンの発火率の変化は、制御ブロックと比較して観察されませんでした。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53724/53724fig1.jpg" /> 記録中に薬理学的操作のために使用される図1.セットアップ。（A） は、マイクロインジェクションポンプと電極とマイクロピペットを搭載した電気生理学的記録システムを示します。シリコンオイルは、電極とマイクロピペットを潤滑するために挿入されるguidetubeギャップは、拡大して示されています。 （B）は、（上記の）例のマイクロピペットを表示します記録電極（下）。サイズ比較のために、ユーロセント（直径：16ミリメートル）が下に置かれている。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53724/53724fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/53724/53724fig2.jpg" /> 図2.タスクのデザインが空間的注意を案内する。サルは頭出しをドットパターンで運動方向の変化を検出するために訓練されました。図中、またはその外側に示されるようにキューは、いずれの（出席アウト）、（出席イン）ニューロンの受容野の中に置きました。感覚対照として、サルが注視点の輝度変化を検出するために訓練された（出席フィックス）。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53724/53724fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> &lt;<html> imgのalt = &quot;図3&quot; SRC = &quot;/ファイル/ ftp_upload / 53724 / 53724fig3.jpg&quot; /&gt; 発火率にアンタゴニストスコポラミンの図3.影響サンプルニューロンのために周囲の刺激時間のヒストグラムは、射出ブロックの間および制御ブロックの間に出席イン条件（記録ニューロンの受容野内部注意）のために示されています。 x軸は、スパイクでの発火率/秒を示しているキュー発症とy軸後のミリ秒単位の時間を示しています。灰色の領域は、裁判平均発火率を計算するために使用される分析期間を（刺激開始後300〜800ミリ秒）を示します。緑の斜線部分は、二つの条件全体の発火率で抑制を示しています。濃い緑色は、分析期間内に抑制を強調しています。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53724/53724fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> ジル/ ftp_upload / 53724 / 53724fig4.jpg &quot;/&gt; 発火率にスコポラミンおよび生理食塩水の図4.影響。（A）拮抗薬スコポラミン注射。実験の過程で、図3から試料セルのトライアル平均発火率は、3つすべての注意の条件のための好適な刺激のために示されています。 x軸は分で試験開始時刻を示して、y軸は、秒あたりのスパイクの単位の発火率を示しています。記号（ <img alt="プラス" src="/files/ftp_upload/53724/53724plussign.jpg" />出席-で、 <img alt="サークル" src="/files/ftp_upload/53724/53724circle.jpg" />出席した修正を、 <img alt="Trianle" src="/files/ftp_upload/53724/53724triangle.jpg" /> ）アウト出席ごとに正常に実行さ試験における分析期間内のニューロンの発火率を表し、水平線（実線：出席-で、点線：出席-修正を、破線：出席アウト）の平均発火率を示し、三つの異なる実験BLocks（コントロール、注射、回復）。灰色の網掛け部分は、最初の注射から始まり、最後の注射後1分を終了、注入ブロックを示しています。注入ブロック0.1モルスコポラミンの2 nLの間に2 NL / sの射出速度で毎分を注入しました。 （B）生理食塩水注射。対照実験の過程で試料セルの発火率は、3つすべての注意の条件のための好適な刺激のために示されています。グレー斜線部分は、生理食塩水注入のブロックを視覚化したものである。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53724/53724fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site.

目を覚まし振る舞うマカクザルのCortexに情報処理の神経薬理学の調査用圧力注入システム

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation ...

a-pressure-injection-system-for-investigating-neuropharmacology

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

8.3K ビュー.  German Primate Center. Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site. 

ビデオ: A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field potentials (LFPs) from populations of neurons and action potentials from individual cells, as the animal engages in experimentally relevant tasks. Chronically implanted microdrives allow for brain recordings to last over periods of several weeks. Miniaturized drives and lightweight components allow for these long-term recordings to occur in small mammals, such as mice. By using tetrodes, which consist of tightly braided bundles of four electrodes in which each wire has a diameter of 12.5 &mu;m, it is possible to isolate physiologically active neurons in superficial brain regions such as the cerebral cortex, dorsal hippocampus, and subiculum, as well as deeper regions such as the striatum and the amygdala. Moreover, this technique insures stable, high-fidelity neural recordings as the animal is challenged with a variety of behavioral tasks. This manuscript describes several techniques that have been optimized to record from the mouse brain. First, we show how to fabricate tetrodes, load them into driveable tubes, and gold-plate their tips in order to reduce their impedance from M&Omega; to K&Omega; range. Second, we show how to construct a custom microdrive assembly for carrying and moving the tetrodes vertically, with the use of inexpensive materials. Third, we show the steps for assembling a commercially available microdrive (Neuralynx VersaDrive) that is designed to carry independently movable tetrodes. Finally, we present representative results of local field potentials and single-unit signals obtained in the dorsal subiculum of mice. These techniques can be easily modified to accommodate different types of electrode arrays and recording schemes in the mouse brain.

The design and assembly of microdrives for in vivo electrophysiological recordings of brain signals from the mouse is described. By attaching microelectrode bundles to sturdy driveable carriers, these techniques allow for long-term and stable neural recordings. The lightweight design allows for unrestricted behavioral performance by the animal following drive implantation.

アウェイク行動マウスにおける慢性神経録音のためにマイクロドライブアレイの構築

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field ...

行動学

Assessment of Murine Exercise Endurance Without the Use of a Shock Grid: An Alternative to Forced Exercise

Using laboratory mouse models, the molecular pathways responsible for the metabolic benefits of endurance exercise are beginning to be defined. The most common method for assessing exercise endurance in mice utilizes forced running on a motorized treadmill equipped with a shock grid. Animals who quit running are pushed by the moving treadmill belt onto a grid that delivers an electric foot shock; to escape the negative stimulus, the mice return to running on the belt. However, avoidance behavior and psychological stress due to use of a shock apparatus can interfere with quantitation of running endurance, as well as confound measurements of postexercise serum hormone and cytokine levels. Here, we demonstrate and validate a refined method to measure running endurance in na&#239;ve C57BL/6 laboratory mice on a motorized treadmill without utilizing a shock grid. When mice are preacclimated to the treadmill, they run voluntarily with gait speeds specific to each mouse. Use of the shock grid is replaced by gentle encouragement by a human operator using a tongue depressor, coupled with sensitivity to the voluntary willingness to run on the part of the mouse. Clear endpoints for quantifying running time-to-exhaustion for each mouse are defined and reflected in behavioral signs of exhaustion such as splayed posture and labored breathing. This method is a humane refinement which also decreases the confounding effects of stress on experimental parameters.

A method to assess exercise endurance in laboratory mice without the use of a shock grid is demonstrated. This method is a humane refinement that can decrease the confounding effects of stress on experimental parameters.

ショックグリッドを使用することなく、マウスの運動持久力の評価：強制運動への代替

Using laboratory mouse models, the molecular pathways responsible for the metabolic benefits of endurance exercise are beginning to be defined. The most ...

Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral and temporal changes that are characteristic of human language. These abilities lay the foundation for effective language acquisition; allowing infants to hone in on the sounds of their native language. Invasive procedures in animals and scalp-recorded potentials from human adults suggest that simultaneous, rhythmic activity (oscillations) between and within brain regions are fundamental to sensory development; determining the resolution with which incoming stimuli are parsed. At this time, little is known about oscillatory dynamics in human infant development. However, animal neurophysiology and adult EEG data provide the basis for a strong hypothesis that rapid auditory processing in infants is mediated by oscillatory synchrony in discrete frequency bands. In order to investigate this, 128-channel, high-density EEG responses of 4-month old infants to frequency change in tone pairs, presented in two rate conditions (Rapid: 70 msec ISI and Control: 300 msec ISI) were examined. To determine the frequency band and magnitude of activity, auditory evoked response averages were first co-registered with age-appropriate brain templates. Next, the principal components of the response were identified and localized using a two-dipole model of brain activity. Single-trial analysis of oscillatory power showed a robust index of frequency change processing in bursts of Theta band (3 - 8 Hz) activity in both right and left auditory cortices, with left activation more prominent in the Rapid condition. These methods have produced data that are not only some of the first reported evoked oscillations analyses in infants, but are also, importantly, the product of a well-established method of recording and analyzing clean, meticulously collected, infant EEG and ERPs. In this article, we describe our method for infant EEG net application, recording, dynamic brain response analysis, and representative results.

High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain.

幼児聴覚処理とイベント関連の脳の振動

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral ...

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

自由に振る舞うヒト乳児における社会的相互作用の間に意思のマルチモーダル神経デコーディングするための新規の実験と解析手法

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational methods, it is difficult to make a quantitative assessment of a child's visual problems. This limits accurate diagnostics in children under the age of 4 years and in children with intellectual disabilities. Here we describe a quantitative method that overcomes these problems. The method uses a remote eye tracker and a four choice preferential looking paradigm to measure eye movement responses to different visual stimuli. The child sits without head support in front of a monitor with integrated infrared cameras. In one of four monitor quadrants a visual stimulus is presented. Each stimulus has a specific visual modality with respect to the background, e.g., form, motion, contrast or color. From the reflexive eye movement responses to these specific visual modalities, output parameters such as reaction times, fixation accuracy and fixation duration are calculated to quantify a child's viewing behavior. With this approach, the quality of visual information processing can be assessed without the use of communication. By comparing results with reference values obtained in typically developing children from 0-12 years, the method provides a characterization of visual information processing in visually impaired children. The quantitative information provided by this method can be advantageous for the field of clinical visual assessment and rehabilitation in multiple ways. The parameter values provide a good basis to: (i) characterize early visual capacities and consequently to enable early interventions; (ii) compare risk groups and follow visual development over time; and (iii), construct an individual visual profile for each child.

A method is described to quantify the quality of visual information processing based on reflexive eye movements in response to specific visual modalities. Reaction times and fixation output parameters are used to characterize visual performance in children with and without visual impairments from 6 months of age.

アイトラッキングを使用した子どもたちに視覚情報処理を定量化する方法

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

ワイヤレス、 In Vivo記録そして自由行動下ラットにおける神経活動の刺激のための双方向インタ フェース

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

Stereotactically-guided Ablation of the Rat Auditory Cortex, and Localization of the Lesion in the Brain

The rat auditory cortex (AC) is becoming popular among auditory neuroscience investigators who are interested in experience-dependence plasticity, auditory perceptual processes, and cortical control of sound processing in the subcortical auditory nuclei. To address new challenges, a procedure to accurately locate and surgically expose the auditory cortex would expedite this research effort. Stereotactic neurosurgery is routinely used in pre-clinical research in animal models to engraft a needle or electrode at a pre-defined location within the auditory cortex. In the following protocol, we use stereotactic methods in a novel way. We identify four coordinate points over the surface of the temporal bone of the rat to define a window that, once opened, accurately exposes both the primary (A1) and secondary (Dorsal and Ventral) cortices of the AC. Using this method, we then perform a surgical ablation of the AC. After such a manipulation is performed, it is necessary to assess the localization, size, and extension of the lesions made in the cortex. Thus, we also describe a method to easily locate the AC ablation postmortem using a coordinate map constructed by transferring the cytoarchitectural limits of the AC to the surface of the brain.The combination of the stereotactically-guided location and ablation of the AC with the localization of the injured area in a coordinate map postmortem facilitates the validation of information obtained from the animal, and leads to a better analysis and comprehension of the data.

We describe a method for the stereotactically-guided location, exposure, and ablation of the auditory cortex in rats. The localization of the ablation is assessed using a coordinate map postmortem.

改良導かれるアブレーションのラット聴覚野と脳の病変の局在

The rat auditory cortex (AC) is becoming popular among auditory neuroscience investigators who are interested in experience-dependence plasticity, ...

A Method for Investigating Change Blindness in Pigeons (Columba Livia)

Change blindness is a phenomenon of visual attention, whereby changes to a visual display go unnoticed under certain specific circumstances. While many laboratory procedures have been developed that produce change blindness in humans, the flicker paradigm has emerged as a particularly effective method. In the flicker paradigm, two visual displays are presented in alternation with one another. If successive displays are separated by a short inter-stimulus interval (ISI), change detection is impaired. The simplicity of the procedure and the clear, performance-based operational definition of change blindness make the flicker paradigm well-suited to comparative research using nonhuman animals. Indeed, a variant has been developed that can be implemented in operant chambers to study change blindness in pigeons. Results indicate that pigeons, like humans, are worse at detecting the location of a change if two consecutive displays are separated in time by a blank ISI. Furthermore, pigeons&#39; change detection is consistent with an active, location-by-location search process that requires selective attention. The flicker task thus has the potential to contribute to investigations of the dynamics of pigeons&#39; selective spatial attention in comparison to humans. It also illustrates that the phenomenon of change blindness is not exclusive to humans&#39; visual perception, but may instead be a general consequence of selective attention. Finally, while the useful aspects of attention are widely appreciated and understood, it is also important to acknowledge that they may be accompanied by specific imperfections such as change blindness, and that these imperfections have consequences across a wide range of contexts.

A Method for Investigating Change Blindness in Pigeons Columba Livia

Change blindness is a phenomenon of visual attention, whereby changes to a visual display go unnoticed under certain specific circumstances. This protocol describes a variation on the flicker paradigm for investigating change blindness that is appropriate and effective for research with pigeons.

ハト (コルンバ ・ リヴィア) における変化の見落とし現象を調査するためのメソッド

Change blindness is a phenomenon of visual attention, whereby changes to a visual display go unnoticed under certain specific circumstances. While many ...

A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the previous studies have used special spectacles with prisms to achieve unusual spaces in the visual domain, a methodology for studying the adaptation to unusual auditory spaces has yet to be fully established. This study proposes a new protocol to set-up, validate, and use a left-right reversed stereophonic system using only wearable devices, and to study the adaptation to left-right reversed audition with the help of neuroimaging. Although individual acoustic characteristics are not yet implemented, and slight spillover of unreversed sounds is relatively uncontrollable, the constructed apparatus shows high performance in a 360&#176; sound source localization coupled with hearing characteristics with little delay. Moreover, it looks like a mobile music player and enables a participant to focus on daily life without arousing curiosity or drawing attention of other individuals. Since the effects of adaptation were successfully detected at the perceptual, behavioral, and neural levels, it is concluded that this protocol provides a promising methodology for studying adaptation to left-right reversed audition, and is an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environments in the auditory domain.

The present study proposes a protocol to investigate the adaptation to left-right reversed audition achieved only by wearable devices, using neuroimaging, which can be an effective tool for uncovering the adaptability of humans to a novel environment in the auditory domain.

左から右への適応を研究する方法を逆にオーディション

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.