行为神经科学的目的是定义与特定行为有关的大脑区域。这是一个非常古老的科学分支,可以追溯到几百年前,与心理学和哲学有着历史联系。身心问题).由于基因操作工具的可用性,小鼠已经成为许多行为研究的选择模型,尽管其他生物,如老鼠或斑马鱼也被使用。随着…的发展188完整比分直播在美国,行为神经科学家现在可以精确地控制特定基因在何时何地表达,以研究它们在特定行为中的作用。这篇博文将介绍行为神经科学,并讨论在所有行为研究中使用的实验设计考虑。
行为测试的一般考虑
作为实验室行为测试的一般考量,需要较高水平的实验控制,因为看似微小的外部因素可能对结果产生相当明显的影响,并导致测试组的变异性。例如,如果一个实验者从家里的笼子里拿起一只老鼠,把它放到实验装置里,老鼠就会变得紧张。在接下来的测试中,它可能会移动得更快,并扭曲测量运动的结果。小鼠可能需要一些时间来适应测试设备。试验动物的一般压力水平也可以通过在试验前几天由实验人员进行几分钟的日常操作来降低。然而,处理可能会对某些测试产生负面影响,并不总是建议这样做。
环境影响,如强光或噪音应该避免,因为这也会增加压力水平和影响行为。需要考虑的一个事实是:啮齿动物可以听到超声波频率(> 20 kHz,例如荧光灯产生的频率),这超出了人类的可听频谱。
实验装置应在动物之间彻底清洗,因为前一个动物留下的嗅觉刺激(如:尿液)可能会分散注意力。如果没有清理干净,在一系列实验接近尾声时被测试的动物的行为将与开始时的表现非常不同(分散注意力)。
变异来源 | 标准化参数 | |
动物 | 品系、年龄、性别、住房条件(个体与群体)、健康状况、饮食、笼养丰富程度、应激水平、来源(卖主或室内饲养鼠群) | |
环境 | 嗅觉、温度、湿度、噪音水平、昼夜节律效应(不活跃阶段与活跃阶段) | |
实验者 | 应尽量减少相互作用并严格控制;可选的处理动物 |
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实验 | 行为评分系统(行为观察的实验者差异);实验者用盲法来避免偏见 |
利用病毒载体在行为神经科学中的基因操纵188完整比分直播
行为测试通常与基因操作一起进行所以这种行为可以与特定的基因或大脑区域相联系。当涉及到基因操作时,有两个主要的决定要做:1。哪些修改?和2。应该使用哪种病毒载体?
修改基因表达
一般来说,一个人可能想要实现抑制或激活特定大脑区域的神经元。一种选择是过度表达直接改变神经元功能的基因,如受体亚单位或神经营养因子。另一个选择使用optogentics来控制神经元的活动,通常是通过光激活离子通道。同样的,chemogenetic工具是化学活化的通道。这两种蛋白都被引入神经元,根据通道蛋白的选择,它们可以在光(或药物)应用时触发神经元的兴奋或抑制。
基因操作还可以降低某些基因的表达水平。一种流行的方法Cre重组酶在转基因动物液氧以时间和局部定义的方式在DNA水平上引入修饰。这使得科学家们可以根据特定大脑区域的基因表达得出结论,从而避免了这种修改在其他区域产生的副作用。另一种方法是用RNAi.在这里,一个针对该基因的短序列被克隆到一个病毒shRNA表达载体中,载体颗粒被传送到感兴趣的大脑区域。
AAV还是慢病毒?
AAV和慢病毒载体均用于脑内注射。188完整比分直播AAV粒子更小,如果需要更广泛的扩散可能是更好的。另一方面,慢病毒载体是更大基因的最佳包装载体——188完整比分直播它们可以携带8 kb,而AAV只能携带4.5 kb左右。
不同的AAV血清型对特定的细胞类型有偏好。例如,AAV1和AAV9血清型具有很强的神经元趋向性,AAV5同时靶向神经元和星形胶质细胞,AAV4主要靶向星形胶质细胞。慢病毒载体188完整比分直播是准型在大多数情况下,VSV-G通常介导广泛的细胞向性,并且在立体定向注射后具有很高的神经元靶向率。了解更多关于选择的细节AAV或慢病毒载体188完整比分直播在我们之前的博客文章中。
病毒载体注射
188完整比分直播病毒载体允许严格的空间和时间控制基因表达操纵。他们使用立体定向框架注射到一个确定的大脑区域,该区域被怀疑与某种类型的行为有关(相关评论见Stoica et al., 2013)。也可以通过将载体注入脑室液(ICV,脑室内)来减少组织损伤;然而,这种方法可能非常限制病媒向感兴趣地区的传播,特别是在成年动物中,而不是针对特定地区。立体定向注射的其他一些技术考虑是:
载体滴度:感染性病毒颗粒的浓度必须足够高,以使可能的结果最大化。通常情况下,aav必须在10个左右12-1013Vg /ml(载体基因组每毫升)和慢病毒载体约10188完整比分直播8IU/ml(每毫升感染单位),以达到最大可能的效果。
注射参数:注射针应尽量细,尽量减少对脑组织的损伤。注射的速度必须很慢,以便让病毒颗粒从注射部位扩散出去,同时也要尽量减少由于增加的液体压力而造成的组织损伤。体积应该是最小的,以减少组织内的压力,但必须足够大,以目标更大的区域,典型的几百nl。另外,对于较大的脑区,可以考虑重复交错注射。
时机:病毒载体基因的高表达水平通常发生在注射后两周。因此,在行为测试前两周左右适当地安排注入时间是至关重要的。注射和检测之间的时间窗口将根据它是过表达基因、通过RNAi下调基因还是使用CRISPR进行基因编辑/删除而变化。在某些情况下,表达效率的降低可以在几周后观察到,这也可能取决于转基因或启动子的选择。
你可以用病毒载体来研究这些行为188完整比分直播
通过调节神经元的基因表达和活动,你可以使用病毒载体来研究各种各样的行为——从基本的类型,如运动和运动协调,到更复杂的情况,如学习和188完整比分直播记忆或情绪状态,如焦虑或抑郁。在接下来的博文中,我们将详细讨论这些行为研究,并分享科学家如何使用Addgene的质粒库和病毒服务进行行为研究。
参考文献
陈志强,陈志强,陈志强,等。重组腺相关病毒在中枢神经系统中的应用。咕咕叫Protoc Microbiol。(2013);第14章:Unit14D.5。PubMedPMID: 23686825.公共医学中心PMCID: PMC4135440.
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