An electrophysiological study in freely exploring rats - Place cell properties and place field stability in the absence or presence of reward as a motivational factor.

Abstract

The activity of pyramidal cells in the hippocampus can be spatially modulated. Numerous studies have been performed examining their properties, like what influences the position of their firing fields or what effect changes in the environment have. Most of these studies used reward to motivate the rat, keeping its activity level high, which is important for optimal recordings. In order to record single cell activity male Long Evans rats were implanted with four tetrodes, totalling 16 electrodes, in the CA1- region of the hippocampus. Three testing apparatuses were used. The first, a circular one, was used while we were searching for complex spike activity. The next two were square and identical except for the content, one was empty but the rat received a reward during the sessions, the other contained four objects and the rat did not receive a reward. Our aim was to compare the development and stability of the place fields in the presence and absence of reward. Place cell activity was only found in two of the rats implanted. One of these rats was tested in all three of the enclosures, and manipulations were made to the cues. For the other rat recordings were made in the circular apparatus and in the one containing objects, no cue manipulations were made. We found stable place fields in the presence and absence of reward. The firing fields appeared to be better defined when objects were present than in the empty enclosure where reward was given. The presence of objects in a testing enclosure affected the behaviour of the subjects. The activity level was just as high in reward and non-reward conditions, however the behaviour pattern differed. Rotating the cue card placed on the wall of the enclosure showed that other cues than this card were available to the rat. Due to our limited amount of data it is difficult to draw any conclusions. It is however clear that with the conditions used in this study stable place fields developed in the presence and absence of reward.

Aktiviteten til pyramidalceller i hippocampus kan vere modulert av spatiale faktorar. Fleirfaldige studiar er gjennomført der ein studerer eigenskapane deira, som til dømes kva som påverkar plasseringa av fyringsfelta og effekten av endringar i omgjevnadane. Dei fleste av studiane brukar påskjønning for å motivere rottene og dermed halde aktiviteten høg og få optimale registreringar. For å registera enkeltcelleaktivitet vart fire tetrodar, 16 elektrodar, implantert i CA1-området i hippocampus på Long Evans- hannrotter. Tre testapparat vart brukt i denne studien. Eit rundt der testsesjonane føregjekk så lenge vi leita etter "complex spike" aktivitet og to kvadrat. Desse to var identiske med unntak av innhaldet, då den eine var tom og rottene mottok påskjønning undervegs i sesjonane, i den andre var det plassert fire objekt, men inga påskjønning vart gitt. Målet var å samanlikne utviklinga og stabiliteten til stadfelt med og utan påskjønning. Det vart berre funne stadcelleaktivitet hos to av dei implanterte rottene. Hos den eine av desse vart det registrert sesjonar i alle tre apparata, og manipulasjonar vart gjort med dei tilgjengelege landemerka. Hos den andre rotta vart det registrert sesjonar i det runde apparatet og i det som inneheldt objekt. Det vart ikkje gjort nokon manipulasjonar. Hos begge rottene vart det funne stabile fyringsfelt både med og utan bruk av påskjønning. Fyringsfelta såg ut til å vere tydelegare avgrensa når det var objekt til stades enn når påskjønning vart gitt. Objekt plassert i apparatet hadde ein tydeleg effekt på oppførselen til rottene. Aktivitetsnivået var om lag like høgt både i apparatet med påskjønning og i det som inneheldt objekt, men åtferdsmønsteret endra seg. Ved å rotera arket som var plassert på innsida av den eine veggen i apparatet såg vi at andre landemerke enn arket var tilgjengeleg for rottene. Grunna den avgrensa datamengda vår er det vanskeleg å trekke nokon konklusjonar av resultata våre. Hovudfunnet er at med dei føresetnadane som var i denne studien så utvikla det seg stabile fyringsfelt både med og utan påskjønning.