使用伊拉斯谟量程监测小鼠的精细和联想运动学习

摘要

本文介绍了一种协议，该协议允许使用一种称为伊拉斯谟阶梯的设备对精细运动性能进行非侵入性和自动评估，以及在挑战时进行自适应和联想运动学习。可以滴定任务难度，以检测从严重到轻微程度的运动障碍。

摘要

行为是由行动塑造的，而行动需要运动技能，如力量、协调和学习。如果没有从一个位置过渡到另一个位置的能力，任何维持生命必不可少的行为都是不可能的。不幸的是，运动技能可能会在多种疾病中受到损害。因此，在细胞、分子和回路水平上研究运动功能的机制，以及了解运动障碍的症状、原因和进展，对于开发有效的治疗方法至关重要。鼠标模型经常用于此目的。

本文描述了一种协议，该协议允许使用称为伊拉斯谟阶梯的自动化工具监测小鼠运动性能和学习的各个方面。该测定包括两个阶段：初始阶段，训练小鼠在由不规则梯级构建的水平梯子中导航（“精细运动学习”），以及第二阶段，在移动动物的路径上出现障碍物。扰动可能是意想不到的（“挑战性运动学习”），也可能是先于听觉音调（“联想运动学习”）。该任务易于执行，并由自动化软件完全支持。

该报告显示了当使用灵敏的统计方法进行分析时，测试的不同读数如何允许使用一小群小鼠对小鼠运动技能进行精细监测。我们认为，该方法对于评估由环境改变驱动的运动适应以及运动功能受损的突变小鼠的早期细微运动缺陷具有高度敏感性。

引言

已经开发了多种测试来评估小鼠的运动表型。每个测试都提供有关运动行为特定方面的信息¹.例如，开放场地测试告知一般运动和焦虑状态;旋转梁和步进梁的协调和平衡测试;足迹分析是关于步态的;跑步机或跑步轮进行强迫或自愿体育锻炼;而复杂的轮子是关于运动技能学习的。为了分析小鼠运动表型，研究人员必须按顺序进行这些测试，这涉及大量的时间和精力，并且通常涉及几个动物队列。如果在细胞或电路水平上有信息，研究者通常会选择监测相关方面的测试并从那里进行跟踪。然而，缺乏以自动化方式区分运动行为不同方面的范式。

本文描述了使用伊拉斯谟量程 ^2,3 的协议，该系统允许全面评估小鼠的各种运动学习特征。主要优点是该方法的可重复性和灵敏度，以及滴定运动难度和将运动表现缺陷与联想运动学习受损区分开来的能力。主要部件由一个水平梯子组成，该梯子具有交替的高 （H） 和低 （L） 梯级，配备触摸感应传感器，可检测鼠标在梯子上的位置。梯子由 2 x 37 个梯级（L，6 mm;H，12 mm），彼此间隔 15 mm，并以左右交替模式放置，间隙为 30 mm（图 1A）。梯级可以单独移动以产生不同级别的难度，即创建障碍物（将高梯级提高 18 毫米）。伊拉斯谟阶梯与自动记录系统相结合，并将梯级模式的修改....

研究方案

在目前的研究中，使用了成年（2-3个月大）两性C57BL / 6J小鼠。每个笼子饲养两到五只动物，在观察的动物单位中 随意 获取食物和水，并在 12 小时的黑暗/光照循环中保持在温度受控的环境中。所有程序均按照欧洲和西班牙法规（2010/63/UE;RD 53/2013），并得到了瓦伦西亚将军伦理委员会和米格尔·埃尔南德斯大学动物福利委员会的批准。

1. 行为室设置

1. 每天同时预订行为测试室，并确定要使用的小鼠列表和顺序，以及它们的托管安排。
2. 将实验小鼠放在测试室外，这样它们在不测试时就不会听到空气压缩机的声音和伊拉斯谟阶梯的音调。
3. 检查伊拉斯谟梯子系统的所有组件是否都井然有序并可以使用：网络路由器、带有软件的计算机（参见 材料表）、空气压缩机、两个球门箱和梯级正确定位的梯子。
4. 在每只动物之后用水广泛清洁球门箱、梯子和梯级，并在每个训练日结束时用水和 70% 乙醇清洁。

2. 行为测试协议

1. 创建一个实验并将协议输入软件（补充图S1）。
   1. 打开软件。
   2. 要创建实验，请选择 “文件”|”新实验 |新建或设置 |实验方案....

讨论

伊拉斯谟阶梯在运动表型评估方面具有超越当前方法的主要优势。测试易于进行、自动化、可重复，并允许研究人员使用单个小鼠队列分别评估运动行为的各个方面。在目前的研究中，可重复性允许利用设备、实验设计和分析方法的特性，用少量的WT小鼠生成可靠的数据。例如，与传统的光束行走测定相比，添加动机线索（空气和光线）以进入阶梯路径和顺风以完成试验，从而提高了一致性，并?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
C57BL/6J mice (Mus musculus)	Charles Rivers
Erasmus Ladder device	Noldus, Wageningen, Netherlands
Erasmus Ladder 2.0 software	Noldus, Wageningen, Netherlands
Excel software	Microsoft
Sigmaplot software	Systat Software, Inc.