Die Nutzung der Open Field Maze auf Bewegungsapparat und Angst-ähnliches Verhalten bei Mäusen messen

Zusammenfassung

A protocol is provided to use an Open Field Maze to access general locomotor activity, anxiety and emotionality in a laboratory mouse model.

Zusammenfassung

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of the most commonly used platforms to measure behaviors in animal models. It is a fast and relatively easy test that provides a variety of behavioral information ranging from general ambulatory ability to data regarding the emotionality of the subject animal. As it relates to rodent models, the procedure allows the study of different strains of mice or rats both laboratory bred and wild-captured. The technique also readily lends itself to the investigation of different pharmacological compounds for anxiolytic or anxiogenic effects. Here, a protocol for use of the open field maze to describe mouse behaviors is detailed and a simple analysis of general locomotor ability and anxiety-related emotional behaviors between two strains of C57BL/6 mice is performed. Briefly, using the described protocol we show Wild Type mice exhibited significantly less anxiety related behaviors than did age-matched Knock Out mice while both strains exhibited similar ambulatory ability.

Einleitung

The Open Field Maze (OFM) was initially developed in 1934 as a test to measure emotionality in rodents¹. It has attained the status of being one of the most widely used measures of behavior in animal psychology². It provides an easy and fairly rapid assessment of well-defined behaviors requiring no training to the test subject and little to no specialized training for the human administering the test. These attributes have led to wide-spread use of the open field maze in research extended to other animal species such as calves, pigs, rabbits, primates, honeybees and lobsters³. Part of its popularity arises from the fact that the psychological and physiological concepts underlying the tests are generally straight-forward and well understood. For example, it has been postulated that evolutionary forces have selected for a common response in animals such that most species display anxiety-mediated fear or flight responses to specific stimuli. Rodents for example, show distinct aversions to large, brightly lit, open and unknown environments⁴. We can assume they have been phylogenetically conditioned to see these types of environments as dangerous. All of these features are incorporated in the open field maze and form the basis of its use in behavioral paradigm testing.

An open field maze consists of a wall-enclosed area that is of sufficient height to prevent the subject from escaping. Typical maze shapes are circular or square with an area large enough, based on the size of the subject tested, to elicit a feeling of openness in the center of the maze. A number of variables can be scored in the open field maze with most parameters involving differing types of motor activity². Ambulation is the most common behavior studied but others such as latency or rearing can also be measured. Most often, rodent behavior is analyzed in a bare maze. However, the addition of objects, either one or many to the maze floor, adds the ability to see how the subject interacts with novel additional stimuli². Relevant parameters when objects are presented are typically the number of approaches to an object or in some cases, preference or aversion for one object over another.

Many behavioral tests of anxiety are based on the subject animal’s body activity and locomotion⁵. Interpreting behavioral tests for emotionality while separating non-emotional confounding factors, such as motor activity, has been the subject of intense debate^6,7. As the OFM was originally described, two measures of emotionality can be deduced, locomotor activity and fecal boli deposits or defecation¹. However, these two measures have been shown in some studies to be unrelated supporting the conclusion that emotionality in rodents is multidimensional⁵. Regardless, discrepancies in the literature regarding these measures and emotionality or anxiety in mouse models may be attributed to differences in analysis criteria or differences in testing procedures. Studies have conclusively linked results from OFM analysis with other measures of anxiety when comparing mouse models⁸.

Protokoll

HINWEIS: Alle Verfahren hier durchgeführt wurden eingereicht und von IACUC (Office of Research Compliance) zugelassen und wurden nach NIH-Richtlinien durchgeführt. Mäuse in der Verhaltenstests Paradigma waren naiv und nicht für andere Tests verwendet. Die C57BL / 6-Wildtyp und Knock Out Mäusen in diesem Protokoll verwendet wurden bereits ⁹ beschrieben wurden und die hier vorgestellten Daten sind von diesem Manuskript.

1. Vorbereitung der Testraum und Open Field Apparat

1. Verwenden Sie eine Mehrfacheinheit offenen Feld Labyrinth (OFM) aus vier Kammern Aktivität wurde für diese Analyse (Abbildung 1) verwendet. Jede Kammer gemessen 50 cm (Länge) x 50 cm (Breite) x 38 cm (Höhe) und wurde aus weißen hoher Dichte und nicht-porösen Kunststoff.
2. Textur der Böden des Labyrinths für Traktion beim Gehen während Labyrinth Wände waren glatt. Maze Quadranten waren völlig leer für den Zweck dieser Prüfung. Unter Berücksichtigung der Rest dieses Protocol, wird eine einzelne Quadrant der oben beschriebenen Labyrinth verwendet werden, die OFM demonstrieren.
3. Wischen Sie die Kammer mit einem 95% Ethanol vor der Verwendung und vor der anschließenden Tests keine Hinweise Duft durch den vorherigen Thema Maus nach links entfernen.
4. Lassen Sie das Ethanol vollständig verdampfen vor dem Testen Mäusen. Dies kann 5-10 Minuten zwischen den einzelnen Test-Session statt.
5. Für diese Analyse mit dem SMART Video-Tracking-Software von Panlab / Harvard Apparatus zu erfassen und Mausbewegung zu bewerten.
   HINWEIS: Jede kommerzielle Video Tracking-Kamera und Software verwendet, um die Testperson zu verfolgen und zu bewerten ergibt sich aus der offenen Feld Labyrinth werden. Es ist sehr wichtig, dass der Anwender zu verstehen, wie die Kalibrierung und führen Sie das für jede einzelne Analyse-Software. Unabhängig von der Videokamera und Tracking-Software verwendet wird, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Kamera und die Software sind nach Angaben des Herstellers geeicht.
6. Führen Sie den Test ina Standard beleuchteten Raum in der Lage ist, die das Labyrinth Gerät und den Computer erforderlich ist, um die Software auszuführen. Hängen Sie die Videokamera über dem Labyrinth entweder durch Befestigung an der Decke oder mit einem beliebigen erhöhten Unterstützungssystem, das das Objektiv der Kamera, um das gesamte Labyrinth Bereich (Abbildung 2) sehen können.
7. Wie das menschliche Administrator des Tests ist, lesen Sie genügend Platz im Zimmer haben, um sein von den Testpersonen im Labyrinth völlig unbeobachtbar, um nicht das Verhalten der Mäuse beeinflussen.

2. Vorbereiten der Software, um Aktivität zu messen

1. Öffnen Sie die Video-Tracking-Software.
2. Sobald die Software geöffnet ist, bewegen Sie den Cursor auf die Option "Single-Motivverfolgung" auf der Registerkarte "Data Acquisition" und Klick, um diese Option zu öffnen befindet.
3. Wählen Sie die Option "Static Hintergrund" am unteren Rand des Bildschirms.
4. Nach der Auswahl "Static Hintergrund" ist entschiedenn, ist es notwendig, die Software zu benutzen, um ein Bild des Labyrinths vor der Zugabe der Testpersonen nehmen. Um dies zu tun, bewegen Sie den Cursor auf "Foto" -Button am unteren Rand des Bildschirms und Klick entfernt.
   HINWEIS: Die Software wird ein Bild von dem Szenario ohne die Testperson, die aus dem bei der Tracking-Prozess genommen Bild subtrahiert werden zu nehmen. Dies führt nur die Bewegung des Subjekts von der Software analysiert.
5. Bestätigen Sie, dass das Hintergrundbild oben genommen vollständig von der Tracking-Software entfernt werden, indem Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Test" am unteren Rand des Bildschirms befindet, und klicken Sie einmal. Eine solide weißen Feld wird angezeigt, wenn das Hintergrundbild komplett aus dem Tracking-Bild entfernt werden. Wenn Lichtverhältnisse ändern oder das Labyrinth versehentlich bewegt wird, werden Sie schwarze "Schatten" in diesem Bereich zu sehen was die beiden Bilder nicht perfekt überein. Um dieser Situation abzuhelfen, wiederholen Sie einfach steS. 2.4.
6. Nach der Bestätigung, Hintergrundeinstellungen, verwenden Sie die Option Zeitplan, um den Weg Zeit wird während der Aufnahme gesteuert konfigurieren. Dazu bewegen Sie den Cursor auf das Register "Konfiguration" und klicken Sie einmal auf die "Timings" Überschrift. Verwenden Sie den neu geöffneten Fenster auf experimentelle Parameter eingeben.
7. Aus diesem Protokoll, wählte die "programmierte Zeit" Option als 10 Minuten Tracking Zeitraum. Stellen Sie die "Latenzzeit", um 5 Sekunden, um dem Benutzer Zeit zu ermöglichen, um die Maus in die Mitte des Irrgartens zu platzieren und weg vor dem Beginn der Verfolgung. Geben Sie die "Aufnahmezeit" von 10 Minuten für die Dauer des Tests. Stellen Sie die "Stop-Steuerung" auf "Beim programmierten Zeit (10 min) ist vorbei", die automatisch ausgeschaltet, wird die Kamera und die Tracking-Funktion der Software.
8. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Schließen", wenn alle Zeiten festgelegt wurden, um das Fenster zu schließen. Sie sind nun bereit, um den Test zu startening Verfahren.

3. Verwaltung der Open Field Test

ANMERKUNG: Das Softwarepaket in diesem Protokoll verwendet ermöglicht die Verfolgung von bis zu 16 einzelnen Mäusen zu einem Zeitpunkt. Zur Erleichterung der Fertigstellung und wie oben erwähnt, ist die hier diskutierten Protokoll für eine einzelne Maus mit einem einzigen Quadranten des OFM. Für die verwendeten Geräte für dieses Protokoll, könnte ein Maximum von 4 einzelnen Mäusen mit jedem Quadranten des Labyrinths verfolgt werden. Bei Verwendung einer Multi-Gehäuse Labyrinth, nachdem Sie das erste Thema der Maus in seiner definierten Quadranten, legen Sie die restlichen Mäuse in ihre jeweiligen Labyrinth Quadranten für die Verfolgung Analyse. Für die Zwecke dieses Protokolls wird weitere Anweisung auf einen einzigen Quadranten des Labyrinths ist.

1. Bringen Sie die Mäuse in ihre Käfige aus ihren Käfigen Raum in den Testraum. Den Mäusen an den Eingriffsraum für mindestens 30 Minuten vor Beginn des Tests zu akklimatisieren.
2. Entfernen eines einzelnen mOuse aus dem Käfig durch leichtes Greifen mit dem Schwanz und platzieren Sie den Mauszeiger in die Mitte des offenen Feld Labyrinth, während gleichzeitig die Aktivierung der SMART-Software durch einfaches Klicken auf die Schaltfläche Start Tracking Mausbewegung zu beginnen. Es ist normal, dass die Maus, um sofort an die Peripherie Wände des Labyrinths und der Zeitpunkt der Freigabe zu bewegen und Tracking Eroberung der Maus sollten übereinstimmen, um diese Bewegung aufzunehmen.
3. Lassen Sie freien und ununterbrochenen Bewegung des Motivs Maus während des jeweiligen Quadranten des Labyrinths für einen einzelnen Zeitraum von 10 Minuten während dieser Zeit wird der Tracking-Software-Bewegung aufzeichnen (Abbildung 3).
4. Am Ende des Testzeitraums, nehmen Sie den Betreff Maus sanft, sie aus dem Labyrinth zu entfernen und sie wieder in ihre Heimat Käfig.
5. Vor der Reinigung des Labyrinths, visuell zählen die fäkale Boli in das Labyrinth vorhanden Pellets und manuell erfassen die Zahlen für die weitere Analyse.
6. Entfernen Sie alle fäkalen Pellets und wischen Sie alle Spots des Wasserlassens. Sprühen Sie den Boden und die Wände des Labyrinths Quadranten mit 95% Ethanol und wischen Sie mit einem sauberen Papiertuch. Lassen Sie die Ethanollösung vollständig trocknen, bevor die Prüfung andere Mäuse.
7. Wiederholen Sie den Vorgang mit dem nächsten Maus.

4. Messung und Analyse von Verhalten bei Testverfahren

HINWEIS: Bei der Messung werden drei Aspekte der offenen Feldverhalten ohne weiteres mit diesem Protokoll (siehe Diskussion) gekennzeichnet. Eine kurze Anleitung, wie man diese Messungen in der Video-Tracking-Software zugreifen folgt.

1. Wählen Sie im Hauptbildschirm des SMART-Software, bewegen Sie den Cursor auf die "Zones" Menü und Klick "Definition", um die Zonen-Editor zu öffnen.
2. Folgen Sie den detaillierten Anweisungen in der SMART-Software Anwenderhandbuch nicht festlegen Zonen oder Gitter auf den Tracking-Wege zu überlagern. Hier wurde die Software verwendet, um eine 5 x 5 Raster von 10 cm Quadrate für den Boden des das Labyrinth (define 4). Achten Sie darauf, die Zonendatei erstellt vor dem Schließen der Zonen-Editor speichern.
3. Wählen Sie im Hauptbildschirm des SMART-Software, bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Analysis" und Einzel klicken, um die Datenanalyse-Fenster zu öffnen.
4. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Datei" und öffnen Sie die Zone-Datei oben erstellt.
5. Bewegen Sie den Cursor auf das Register "Konfiguration" und öffnen Sie die Option "Track-Analyse". Das Fenster "Fach-Analyse-Konfiguration" zu öffnen.
   1. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Standard" und bewegen Sie den Parameter "Wegstrecke" aus der Liste Verfügbare Parameter Box (linke Seite), um die Parameter enthalten Feld (rechte Seite).
   2. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Zonen Übergänge" und stellen Sie die erforderlichen Parameter für die Parameter enthalten Box wie oben.
   3. Stellen Sie sicher, die "Full Track" Box wird am unteren Rand des Fensters überprüft.
   4. Mohabe den Cursor auf die Schaltfläche OK, und schließen Sie das Fach-Analyse Konfigurationsfenster.
      HINWEIS: Je nach der Analyse die Sie ausführen möchten, können viele andere Optionen in diesem Fenster zu mir Daten aus der Analyse ausgewählt werden. Lesen Sie die ausführliche Bedienungsanleitung Ihres spezifischen Programms zu ermitteln, welche Parameter für die Analyse Ihrer Daten sehr wichtig.
6. Unter der Registerkarte Datei in der oberen linken Rand des Programmfensters, öffnen Sie die Einzel Thema Trackfenster und setzen Sie ein Häkchen neben alle Spuren analysiert. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche Check Mark am oberen Rand des Fensters und klicken Sie auf die Track-Explorer-Fenster zu schließen.
7. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Go" in der Datenanalyse-Fenster und klicken Sie, um Einzelanalyse der Track-Daten zu starten.
8. Analysedaten können entweder als ASCII-Textdateien ausgegeben werden, oder es kann direkt in eine Excel-Tabelle exportiert werden. Verwenden Sie die Ausgabe-Tools der Software-Programm Sie verwenden, um die Ausgabe data für den eigenen Gebrauch.
   HINWEIS: der gesamten Fahrleistung und Zeit im angegebenen Zonen verbracht werden ausgegeben im Anschluss an die Datenanalyse oben beschriebenen Schritte sein. Auch hier wird betont, dass die Schritte, die Messungen hier dargestellt in Abhängigkeit von der Anwendersoftware verwendet werden, um unterscheiden zu erreichen. Aber die Daten selbst und der Interpretation der Ergebnisse sollte ähnlich unabhängig von der Software verwendet wird. Es ist auch erwähnenswert, dass Testleiter Vorspannung von diesem Protokoll als alle gesammelt, quantifiziert Daten von der Software und nicht die des Administrators Messdaten entfernt. Somit besteht keine qualifizierbare Element auf die gesammelten Daten, wie beschrieben.

Ergebnisse

Die durchschnittliche Zahl der Individuen pro Stamm von Mäusen in den meisten Fällen etwa 20 getestet, um eine ausreichende statistische Relevanz zu erzeugen. Jedoch kann diese Zahl im Bereich von 8-30 je Maus Verfügbarkeit. In Abhängigkeit von der Messung oder Vergleiche benötigt werden, ist es auch günstig, altersangepassten Probanden verwenden.

Die erste und wohl wichtigste spezifische Parameter im Open Field Maze messen Gesamt ambulante Entfernung. Während die Messeinheit irreleva...

Diskussion

Das Freie Feld Maze ist eine der am weitesten verbreiteten Plattformen in Tierverhaltensstudien. Eine Reihe wichtiger konventionellen und ethologischer Parameter ^2,4 gesammelt und während der Durchführung des OFM analysiert werden. Diese Daten ermöglichen dem Forscher Verhalten von Gesamtbewegungsaktivität, Angst bezogenen emotionalen Verhaltensweisen ⁸ zu messen. Jedoch ist die Verwendung des OFM nicht ohne Nachteile. Eine verwirrende Frage ist die breite Palette von statischen Variablen, die ...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Multi Unit Open Field Test	San Diego Instruments, Inc.	White 7001-0354	Any single or multi unit open field maze can be used
SMART DT Tracking Software	PanLab/Harvard Apparatus	76-0695	Any tracking software can be utilized with this protocol
Sony 990x Video Camera Recorder	Sony	CCD-TRV328	Any suitable video camera can be attached to computer for recording tracking profiles.