Learning flexibility in parahippocampal brain networks
1 Formål: Pattedyr viser en ekstrem fleksibilitet i adferd og evne til læring fra opplevelser, hvor regler og hendelser generaliseres og kan overføres til andre situasjoner. Hvor i hjernen denne generaliseringen skjer er ikke kjent, men nyere data fra oss og andre tyder på at parahippocampus, og spesielt entorhinal kortex, er viktige for å forstå generelle prinsipper som så kan brukes i andre situasjoner. Disse hjerneområdene mottar sanseinformasjon og oversetter dette til mer eksplisitte, bevisste opplevelser. Vi ønsker derfor å undersøke hvordan disse hjerneområdene oversetter enkle sansestimuli og deres assosiasjon med belønning eller ubehag, hvordan hjernecellene her bruker innlærte regler for å forstå lignende oppgaver, og hvordan denne informasjonen lagres.
2 Skadevirkninger: Dyrene vil gjennomgå en operasjon for å implantere mikroelektroder og/eller glassvindu til mikroskopi, en liten hodebar for hodefiksering, og injeksjoner av virus som benyttes til å manipulere og indirekte avlese nervecellenes aktivitet. Hodefikseringen er viktig for å kontrollere måleparameterne i eksperimentene, og praktisk nødvendig fordi vi bruker et multifotonmikroskop for å måle nervecellenes aktivitet. Operasjonen gjøres under full narkose med tilhørende analgesi, og analgetiske preparater gis i påfølgende rekonvalesensperiode. Vi har svært lang erfaring med disse operasjonene fra tidligere prosjekter, som kun i svært sjeldne tilfeller gir komplikasjoner. Som forberedelse til adferdstreningen vil dyrenes matinntak reduseres, og oppstalles enkeltvis underveis for å unngå skader på implantatet og for å ha kontroll på matinntaket.
3 Forventet nytteverdi: Prosessene for generalisering og lagring av denne informasjonen er svært lite studerte, men å forstå dem er helt avgjørende for å forstå kognitiv funksjon. Videre er entorhinal kortex et av områdene i hjernen som tidligst rammes av nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom, og overføring av læring et tidlig symptom på både Alzheimers og flere lignende nevrodegenerative sykdommer.
4 Antall dyr og art: Mus av typen C57/BL6j og Pvalb-Cre (basert på C57/BL6j). Antall: 500
5 Hvordan etterleve 3R: Våre forsøk er helt avhengige av at dyrene har det bra for at dataene skal være nyttige. Vi etterstreber alltid å få så mye data som mulig fra hvert individ, og har brukt lang tid på å etablere moderne metoder som lar oss registrere data fra så mange enkeltceller som mulig per dyr. Ved å måle fra de samme cellene over perioder øker vi både datamengden per individ og kvaliteten på dataen vi samler inn. Vi var i 2021 finalister til Norecopas 3R-pris for arbeidet av Grødem et al, hvor vi utviklet og etablerte to svært viktige metoder for å redusere antallet dyr brukt i forsøk; a) nye aktivitetsindikatorer som øker datakvaliteten betraktelig ved å redusere støy og øker antallet celler det er mulig å registrere samtidig med 2-3 ganger, og b) å benytte systemiske injeksjoner av virus for å uttrykke aktivitetsindikatorene, fremfor å bruke transgene mus som krever mye avl og overskuddsdyr. Begge disse metodene vil være sentrale i forsøkene.
I hjemburet har dyrene miljøberikning i form av redemateriale, tyggepinner, løpehjul og gjemmested. Treningen i adferdsoppgaven gjøres trinnvis med mye tilvenning til apparater før noen testing starter, for å forsikre at dyrene er komfortable.
2 Skadevirkninger: Dyrene vil gjennomgå en operasjon for å implantere mikroelektroder og/eller glassvindu til mikroskopi, en liten hodebar for hodefiksering, og injeksjoner av virus som benyttes til å manipulere og indirekte avlese nervecellenes aktivitet. Hodefikseringen er viktig for å kontrollere måleparameterne i eksperimentene, og praktisk nødvendig fordi vi bruker et multifotonmikroskop for å måle nervecellenes aktivitet. Operasjonen gjøres under full narkose med tilhørende analgesi, og analgetiske preparater gis i påfølgende rekonvalesensperiode. Vi har svært lang erfaring med disse operasjonene fra tidligere prosjekter, som kun i svært sjeldne tilfeller gir komplikasjoner. Som forberedelse til adferdstreningen vil dyrenes matinntak reduseres, og oppstalles enkeltvis underveis for å unngå skader på implantatet og for å ha kontroll på matinntaket.
3 Forventet nytteverdi: Prosessene for generalisering og lagring av denne informasjonen er svært lite studerte, men å forstå dem er helt avgjørende for å forstå kognitiv funksjon. Videre er entorhinal kortex et av områdene i hjernen som tidligst rammes av nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom, og overføring av læring et tidlig symptom på både Alzheimers og flere lignende nevrodegenerative sykdommer.
4 Antall dyr og art: Mus av typen C57/BL6j og Pvalb-Cre (basert på C57/BL6j). Antall: 500
5 Hvordan etterleve 3R: Våre forsøk er helt avhengige av at dyrene har det bra for at dataene skal være nyttige. Vi etterstreber alltid å få så mye data som mulig fra hvert individ, og har brukt lang tid på å etablere moderne metoder som lar oss registrere data fra så mange enkeltceller som mulig per dyr. Ved å måle fra de samme cellene over perioder øker vi både datamengden per individ og kvaliteten på dataen vi samler inn. Vi var i 2021 finalister til Norecopas 3R-pris for arbeidet av Grødem et al, hvor vi utviklet og etablerte to svært viktige metoder for å redusere antallet dyr brukt i forsøk; a) nye aktivitetsindikatorer som øker datakvaliteten betraktelig ved å redusere støy og øker antallet celler det er mulig å registrere samtidig med 2-3 ganger, og b) å benytte systemiske injeksjoner av virus for å uttrykke aktivitetsindikatorene, fremfor å bruke transgene mus som krever mye avl og overskuddsdyr. Begge disse metodene vil være sentrale i forsøkene.
I hjemburet har dyrene miljøberikning i form av redemateriale, tyggepinner, løpehjul og gjemmested. Treningen i adferdsoppgaven gjøres trinnvis med mye tilvenning til apparater før noen testing starter, for å forsikre at dyrene er komfortable.