Scientists control rats' senses of familiarity, novelty

Scientists control rats' senses of familiarity, novelty With pulses of light in the right part of the brain at the right frequencies, Brown University scientists induced rats to behave as if things they'd seen before were novel and things they'd never seen were old hat. "In a sense we were trying to 'write in' novelty and 'write in' familiarity," said Rebecca Burwell, professor of cognitive, linguistic and psychological sciences at Brown and corresponding author of the new paper in the Journal of Neuroscience. Burwell's research group was interested in how behaviors associated with recognizing novelty and familiarity arise in the brain. The field already understood what area in mammal brains is important (the perirhinal cortex or PER), but the literature only contained hints that the PER might work based on brainwave patterns there. "We knew very little about how information about novelty or familiarity is coded or transmitted," said Burwell, who is affiliated with the Brown Institute for Brain Science. Now Burwell and her co-authors have demonstrated the exact patterns precisely, achieving such facility of control that they could consistently compel different groups of rodents to do the opposite of what they normally would. The rats spent most of the time in a simple maze akin to two stalls divided by an opaque wall. Visual images could be presented at the front of each stall. They had days to become acclimated to this environment. Testing sessions entailed introducing a rat to the same black and white image in each stall. After a five-minute respite back in the home cage, the rat returned to the maze to encounter one of three cases: One stall showed a new image and one showed the old; both stalls showed something new; or both still showed the original image. Just like a person, a normally behaving rat will spend more time looking at a new image than an old one. This is a sign that the people and rats recognize the old item. But in these experiments, Burwell's team, including lead authors Jonathan Ho and Devon Poeta, altered some of the rats' behavior by manipulating the brain using optogenetics. That technology allows scientists to control the activation of neurons in any area of the brain that they expose to specific colors of visible light. Burwell, Ho, and the group used this capability to alter activity in the PER by pulsing the light into that part of the brain at different frequencies. To create different experimental conditions, the researchers would sometimes flicker the lights at different frequencies when the rats entered a stall and looked at the image. In some cases, for instance, if a rat approached a novel image they'd flicker the light at frequencies between 10 and 15 hertz (cycles per second). Sometimes when the rat approached a familiar image they'd flicker it between 30-40 hertz. During the experiments, researchers including Poeta would painstakingly time how long rats gazed at every image. The human observers did not know whether the image was novel or familiar and were similarly blinded to whether and when the brains of the rats were stimulated with optogenetic light. Over many trials with two independent groups of rats, the researchers' subsequent analysis showed the same statistically significant patterns. Without optogenetic stimulation, rats would give longer looks at novel images than at familiar ones. With 30 hertz stimulation, rats would look at familiar images longer than they would look at the same familiar image without such stimulation -- as if the familiar images were novel. Stimulation at 11 hertz had the opposite effects by reducing the time the rats invested in novel images to the point where they seemed to regard them as familiar. "This suggests that the 30-40 hertz stimulation of caudal PER does simulate the effects of novelty on exploratory behavior and that the 10-15 hertz stimulation does simulate the effects of familiarity," the authors wrote. Other frequencies outside these ranges did not show the same behavioral effects. They confirmed that 30 hertz seems to be optimal for inducing novelty and about 11 hertz works well for inducing familiarity. When the researchers looked at activity at the cellular level in the rats' brains, they saw that individual cells stimulated by the optogenetics would increase firing rates in the PER network and that many cells fired in sync with the optical flicker frequency. The team's new research has continued to explore these networks on a grander scale, incorporating the PER's interactions with the prefrontal cortex, where executive decisions are made. That allows them to better understand when and why a rat might choose to explore a novel image or to defer that behavior. Story Source: The above post is reprinted from materials provided by Brown University. Note: Materials may be edited for content and length.
ÇEVİRİSİ Bilim adamları aşinalık farelerin duyularını kontrol, yenilik Doğru frekanslarda beynin sağ kısmında ışık darbeleri ile, Brown Üniversitesi bilim adamları daha önce görülmemiş yeni ve onlar görmemişti şeyler eski şapka vardı ediyorum şeyler sanki davranmaya ratlarda. "Biz çalışıyorduk bir anlamda yenilik 'yazmak' ve aşinalık 'yazmak'," Rebecca Burwell, Nörobilim Dergisi'nde Brown, bilişsel, dilsel ve psikolojik bilimler profesörü ve yeni kağıt gelen yazarı söyledi. Burwell araştırma grubu yenilik ve aşinalık tanıyan ilişkili davranışları beyinde ortaya nasıl ilgilendi. Alan zaten (peririnal korteks veya PER) önemlidir memeli beyinlerinde ne alan anladım, ama edebiyat sadece PER orada beyin modellerine dayanan çalışır olabilecek ipuçları içeriyordu. "Biz yenilik veya aşinalık hakkında bilgi kodlanmış veya iletilen nasıl hakkında çok az şey biliyordu," Beyin Bilim Brown Enstitüsü ile bağlı Burwell, dedi. Şimdi Burwell ve onun co-yazar onlar sürekli ne normalde tam tersini yapmak için kemirgenler farklı grupları zorlayacak olabilir kontrolü gibi tesis elde, tam kesin desenleri ortaya koymuştur. Sıçanlar opak duvarla bölünmüş iki tezgahları benzer basit bir labirent içinde çoğu zaman geçirdim. Görsel görüntüler, her durak önünde sunulabilir. Onlar gün bu ortama alıştırıldı olmak zorunda. Test oturumları her durak aynı siyah ve beyaz görüntü bir sıçan tanıtan gerektirdiği. Eve kafesine beş dakika mühlet sonra sıçan üç olgunun biri karşılaşmaya labirentin döndü: Tek durak yeni bir resim gösterdi ve biri eski gösterdi; Her iki tezgahlarda yeni bir şey gösterdi; veya her ikisi de hala orijinal görüntüyü gösterdi. Sadece bir kişi gibi, normal davrandığını sıçan eski olandan yeni bir görüntüye bakarak daha fazla zaman geçireceksiniz. Bu insanlar ve fareler eski öğeyi tanıması bir işaretidir. Ama optogenetics kullanarak beyin manipüle ederek farelerin davranış bazı değişmiş kurşun yazarlar Jonathan Ho ve Devon Poeta de dahil olmak üzere bu deneylerin, Burwell takımı içinde. Bu teknoloji bilim adamları görünür ışığın belirli renklerine maruz beynin herhangi bir alanda nöronların aktivasyonunu kontrol etmenizi sağlar. Burwell, Ho ve farklı frekanslarda beynin bir kısmının içine ışık darbe yoluyla PER faaliyet değiştirmek için bu yeteneği kullanılır grubudur. Sıçanlar, bir durak girdi ve görüntünün bakıldığında farklı deneysel koşullar yaratmak için, araştırmacılar bazen farklı frekanslarda ışık titreme olur. Bir sıçan bir roman görüntü yaklaştı Bazı durumlarda, örneğin, onlar 10 ve 15 hertz arasında (saniyede döngüleri) frekanslarda ışık titreme olur. Sıçan tanıdık bir görüntü yaklaştı Bazen 30-40 hertz arasına titreşimsiz istiyorum. Araştırmacılar uzun sıçanlar her görüntü baktı ne kadar özenle zaman Poeta olacağını da dahil olmak üzere deneyler sırasında. İnsan gözlemciler görüntü roman ya da tanıdık ve benzer sıçanların beyinleri optogenetic ışık ile uyarıldı zaman olmadığını ve kör olup olmadığını bilmiyordum. Sıçan bağımsız iki grup birçok denemeler boyunca, araştırmacıların sonraki analiz aynı istatistiksel olarak anlamlı desenleri gösterdi. Optogenetic stimülasyon olmadan, sıçanlar tanıdık olanlar daha yeni görüntüleri uzun görünüyor vermek istiyorum. Tanıdık görüntüler roman sanki - 30 hertz stimülasyonu ile, fareler böyle stimülasyon olmadan aynı tanıdık görüntüye bakmak istiyorum daha uzun tanıdık görüntülere bakmak istiyorum. 11 hertz de Uyarım zamanı onlar tanıdık onları görüyor gibiydi noktasına yeni görüntüler yatırım fareleri azaltarak ters etkileri oldu. "Bu kaudal PER 30-40 hertz uyarılması keşif davranışı üzerinde yenilik etkilerini simüle olmadığını göstermektedir ve 10-15 hertz stimülasyon aşinalık etkilerini simüle yaptığı," yazarlar yazdı. Bu aralıkların dışındaki diğer frekans aynı davranışsal etki göstermemiştir. Onlar 30 hertz yenilik uyaran için optimal gibi görünüyor ve yaklaşık 11 hertz aşinalığı uyarılması için iyi çalıştığını doğruladı. Araştırmacılar farelerin beyinlerindeki hücresel düzeyde faaliyet baktı, onlar optogenetics tarafından uyarılan tek tek hücreler PER ağında ve optik titreşim frekansı ile senkronize ateş birçok hücrede bu ateşleme oranlarını artıracağını gördüm. Takımın yeni araştırma yürütme kararların alındığı prefrontal korteks ile Per adlı etkileşimleri içeren, görkemli bir ölçekte bu ağları keşfetmeye devam etmiştir. İşte ne zaman ve neden bir fare bir roman görüntü keşfetmek ya da davranışı ertelemek isteyebilirsiniz onları daha iyi anlamanızı sağlar. Hikaye Kaynak: Yukarıdaki yazılan Brown Üniversitesi tarafından sağlanan malzemelerden yeniden basıldı. Not: Malzemeler içerik ve uzunluk için düzenlenmiş olabilir.