We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.

Ethik-Statement: Das folgende Protokoll von der Institutional Animal Care und Use Committee (IACUC) der University of Delaware genehmigt wurde. 1. Entwicklungs Exposure (oder Modell von Binge-wie Ethanol Exposure) <ol><li> Auf PD3 bestimmen das Geschlecht eines jeden Tieres und Quer fördern alle Tiere bei Bedarf Wurfgröße (8 Tiere) und Geschlechtsverteilung (4 Rüden: 4 Frauen) konsistent zu halten in jedem Wurf. HINWEIS: Es ist wichtig, Wurfgröße und Geschlechtsverteilung so konsistent wie möglich experimentelle verwechselt zu halten zu vermeiden. Obwohl dieses Protokoll 8 Welpen (4 Männer und 4 Frauen) verwendet pro Wurf, alternative Wurfgrößen oder Geschlechtsverteilungen können auf die Bedürfnisse des experimentellen Design angepasst werden. </li><li> Subkutan injizieren eine kleine Menge von schwarzen Tusche in die Pfoten in jedem Wurf Tiere zu identifizieren. </li><li> Pseudo-Zufallsprinzip zuweisen Würfe als Versuchs (mit 50% Alkohol-exponierten (AE) und 50% Sham-intubiert Kontrolle (SI) pups) oder säugen Regelung (SC) (Tiere, die, Schwanz Clipping oder Trennung Protokolle von PD 4 keine Intubation unterziehen - 9, außer für den täglichen Wiegen und Ohr-Stanzen). <ol><li> Um eine konsistente Gruppengröße behalten, weisen doppelt so viele experimentelle Würfe als SC Würfe. </li></ol></li><li> Wiegen Sie jedes Tier zurückkehren es dann in seinen Heimkäfig. Tierwiegung sollte täglich während der Intubationsdauer (PD 4-9) auftreten. <ol><li> Entfernen Sie den ganzen Wurf aus dem Damm. </li><li> Legen Sie Welpen auf Heizkissen. </li><li> Das Gewicht jedes einzelnen Welpen. </li></ol></li><li> Auf PD4, nachdem jedes Tier mit einem Gewicht von die notwendige Alkoholmenge für insgesamt 5,25 g / kg / Tag pro jedem Tier (basierend auf pup Gewicht von Schritt 1.4) 8 berechnen. <ol><li> Verabreichen Alkohol als 11,9% Ethanol-in-Milchersatz (vol / vol). </li></ol></li><li> Beginnend um 9 Uhr, entfernen Sie von der Mutter zu einer Zeit, ein Wurf Welpen. </li><li> Verabreichen Sie die Ethanol-in-Milch zu jedem AE pup <li> Sham-intubieren jeder SI Welpe 8. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1.5. durch 1.8. Für jeden experimentellen Wurf. </li><li> Zwei Stunden nach der ersten Dosis, wiederholen Sie den Dosiervorgang (Schritte 1.5 bis 1.8) für einen zweiten Alkohol-Dosis. </li><li> Eineinhalb Stunden nach der zweiten Dosis Alkohol (der Punkt , an dem Spitzen täglichen Blutalkoholgehalt erreicht wird), zu sammeln und Zentrifuge Blut aus den AE und SI Welpen über Schwanz für zukünftige Blutalkoholgehalt Analyse Clipping - 35. <ol><li> Sammeln Sie 60 ul Blut. </li><li> Legen Sie Blut in einem 1 ml Reaktionsgefäß. Zentrifuge Blut bei 1,5 g für 25 min. </li><li> Vorsichtig sammeln für zukünftige Blutalkoholgehalt Analyse der Überstand Serum aus dem Zentrifugenröhrchen und sparen. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie den Dosiervorgang (Schritte 1,5 bis 1,8) unter Verwendung von Milch anstelle von Ethanol-in-Milch Ernährungsdefizite in AE von Pflege Unfähigkeit zu verhindernWelpen. <ol><li> Führen Sie eine Gesamtzahl von 2 zusätzlichen Milchdosen 2 h auseinander liegen, auf PD 4. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1.4 bis 1.12 (außer Schritt 1.11) auf PD 5 bis 9. </li><li> Nach dem abschließenden Ergänzungsmilchdosis auf PD9, Punsch Ohr alle Welpen zur Identifikation in der EG-Käfig. <ol><li> Koordinaten gestanzt Ohr mit einem gewissen Maß an Streu - Nummer oder Kennung (zB ungeraden Würfe innerhalb einer Kohorte würde ihr linkes Ohr bekommen gestanzt , während Tiere aus geradzahlige Würfe würden ihre rechte Ohr bekommen gestanzt). Dadurch wird es einfacher, Tiere zu identifizieren, in dem EG-Käfig sollte mehrere Tiere aus verschiedenen Würfen haben die gleiche pawmark Muster. </li></ol></li></ol> 2. Weaning <ol><li> Auf PD 23, Haus alle Tiere in Käfigen von 2 - 3. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass alle im selben Käfig untergebracht Tiere gleichen Geschlechts sind. </li><li> Fügen Sie ein SC, ein SI, und ein AE Tier pro Käfig, wenn möglich. </li><li> Minimieren Sie die Anzahl der Käfiggenossen than sind aus dem gleichen Wurf. </li><li> Stellen Sie sicher, dass alle Tiere für den Zugriff auf Nahrung und Wasser in der Lage sind. </li></ol></li></ol> 3. Rad-Lauf <ol><li> Auf PD30, weisen die Hälfte der Käfige mit den Tieren zu WR. Haus diese Tiere in Käfigen mit einem freien Zugang zu befestigten Edelstahl Laufrad. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass die Räder einen Zähler haben die Gesamtzahl der Umdrehungen zu beurteilen. </li></ol></li><li> Wiegen Sie alle Tiere auf PD 30 und PD 36. </li><li> Überprüfen Sie die Anzahl der Umdrehungen jedes Rades um 9 Uhr jeden Tag. </li><li> Lassen Sie Tiere in ihrem jeweiligen Gehäuse Zustand für 12 Tage. </li></ol> 4. Umwelt Komplexität <ol><li> Bereiten Sie die EG-Käfig vor 9.00 Uhr an dem Tag, an PD 42 für Versuchstiere entspricht. <ol><li> Holen Sie sich ein 30 &quot;x 18&quot; x 36 &quot;verzinkte Stahlkäfig. HINWEIS: Der Käfig mehrere Ebenen haben sollte, der Lage sein, das Gewicht von mehreren Ratten unterstützen, mit Standard gefüllt werdenBettwäsche und haben mehrere Standorte Wasserflaschen und Futterspender zu befestigen. </li><li> Setzen Sie neue, bunte Objekte von variablen Größen und Formen in den Käfig. <ol><li> Legen Sie 6 große Spielzeug in der EG-Käfig. Stellen Sie sicher, dass jedes Spielzeug groß genug für 3 oder mehr Ratten ist mit gleichzeitig zu interagieren. </li><li> Legen Sie 6 Medium Spielzeug in der EG-Käfig. Stellen Sie sicher, dass jedes Spielzeug ist groß genug für 3 bis 4 Ratten mit gleichzeitig zu interagieren. </li><li> Legen Sie eine Menge (mindestens 20) von kleiner Spielzeug im EG-Käfig. </li><li> Verwenden Sie Spielzeug mit unterschiedlichen Farben, Formen, Größe usw. Neuheit dieser Intervention kritisch ist (siehe Diskussion). </li></ol></li><li> Legen Sie zwei Gerichte von Lebensmitteln an entgegengesetzten Enden des Käfigs. </li><li> Platzieren zwei Flaschen Wasser an den gegenüberliegenden Enden des Käfigs. </li></ol></li><li> Um 9 Uhr am PD 42, wiegen alle Tiere und die WR Tiere auf den EG-Käfig zu verlagern. 12 Tiere - Jedes EG-Käfig sollte 9 enthalten. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass keine Tiere haben beide die gleiche pawmark und Ohr-punch Muster. </li></ol></li><li> Überprüfen Sie alle Lebensmittel und Wasser täglich. </li><li> Alle zwei Tage entfernen Sie das Spielzeug aus dem EG-Käfig und ersetzen sie (gemäß Schritt 4.1.2.). </li><li> Alle drei Tage, reinigen Sie die EG-Käfig. <ol><li> Entfernen Sie die Tiere aus dem EG-Käfig und legte sie in temporären Haltekäfigen von 2 - 3 Tiere. </li><li> Entfernen all der Betten aus dem Boden des Käfigs. </li><li> Bringen Sie die gleiche Spielzeug in den Käfig, es sei denn dieser Tag mit dem Spielzeug Ersatz Zeitplan übereinstimmt (nach 4.4 zu Schritt.). </li><li> Ersetzen Sie alle Lebensmittel und Wasser. </li><li> Ersetzen Sie die Ratten in den EG-Käfig. </li></ol></li></ol> 5. Collect Tissue HINWEIS: Gewebesammlung (zB Perfusion mit Paraformaldehyd) und Speicherung (beispielsweise Gefrieren, Paraffineinbettung) kann mit einer Vielzahl von Methoden durchgeführt werden. Im Folgenden wird der Prozess der Perfusion mit 4% Paraformaldehyd in 0,1 M Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (4% Paraformaldehyd in PBS erklären) Lösung 8. Achtung: Paraformaldehyd ist krebserregend und können auch Hautreizungen, allergische Hautreaktionen oder Augenschäden verursachen. Verwenden Sie geeignete Schutzbrille / Hautschutz. <ol><li> Expose eine Ratte in einer Zeit, um das Tier zu betäuben leicht zu Isofluran. </li><li> Intraperitoneal injizieren, um die Ratte mit 2 ml / kg Ketamin / Xylazin-Mischung (1,5 ml Xylazin mit 10 ml Ketamin gemischt). HINWEIS: Ketamin und Xylazin beide auf Lager Konzentrationen von 100 mg / ml vor Injektions Mischung kombiniert. </li><li> Sobald Ratte nicht mehr reagiert, perfundieren das Tier mit 0,1 M phosphatgepufferter Salzlösung (PBS; pH = 7,2), gefolgt von 4% Paraformaldehyd in PBS (pH = 7,2). </li><li> Entfernen Sie Gehirn und Speicher in 4% Paraformaldehyd in PBS bei 4 ° C für 48 Stunden. </li><li> Nach 2 Tagen Übertragung auf Lösung von 30% Sucrose zugesetzt 4% Paraformaldehyd in PBS bei 4 ° C. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

In dem obigen Protokoll haben wir gezeigt, eine sinnvolle Intervention folgende neuroanatomischen Defizite Neugeborenen Alkoholexposition zu retten. Dieser Eingriff kann aufgrund der Robustheit der jede der Komponenten des Eingriffs in anderen Tiermodellen als Therapeutikum verwendet werden. Freiwilligen kardiovaskuläre Aktivität in Form von WR wurde 38 mehrere Verhaltensergebnisse gezeigt profitieren, 39 und funktionelle Kunststoff Veränderungen in Gehirnreg...

Aufzucht in verschiedenen Umgebungen ist seit langem bekannt in verschiedenen Maßnahmen von neurologischen Wellness Veränderungen zu verursachen. Viele Studien Blick auf die positiven Auswirkungen der in einer komplexen Umgebung (EG) Aufzucht mit bahnbrechende Forschung von Diamond und Rosenzweig beginnen (zB 1, 2) und Greenough (Beispielsweise 3, 4). EG hat sich gezeigt , 6 im Gehirn 5, eine unbestreitbare positive Auswirkungen auf die synaptische und zelluläre Veränderungen zu haben, 7. EG kann eine Vielzahl von Hirnregionen beeinflussen , einschließlich der Hippocampus 8, 9 und visuellen Kortex 10, 11, ventralen Striatum 12, 13, sowiewie Gehirn weite Neuroimmun - Funktion (in 14 überprüft). Von besonderem Interesse ist aus den Untersuchungen an Hippocampus entwickelt , wenn es wurde gezeigt , dass die EG die Überlebensrate der erwachsenen geborenen Körnerzellen des Gyrus dentatus durch dendritische Plastizität 9, 13 zu erhöhen. Dieser letzte Punkt hat angibt viel Interesse auf Grund der wachsenden Körper der Literatur gesammelt , dass Ausdauertraining adulten Neurogenese sowohl in der gesunden und geschädigten Gehirn 15, 16, 17, 18 fördert. Radfahr (WR) ist eine einfache Form der freiwilligen kardiovaskuläre Aktivität zu implementieren , die in Nagetiermodellen von neurologischen Erkrankungen als vorteilhaft gezeigt hat, oder Alterungs 17, 19, 20. WR wirkt sich auf die Expression von Wachstumsfaktoren<html> sowohl im zentralen und peripheren Nervensystem 21, 22, 23. Die Kombination von (später) WR und EG in eine &quot;superintervention&quot; (WR-EC) (dh 12 Tagen um 30 Tage in EG des WR) bietet eine robuste Zunahme des Hippocampus - adulten Neurogenese und ein verlängertes Überleben der neu proliferierten Zellen 8, die die Wirkung der einzelnen Komponenten erreicht im Tiermodell von FASD nicht (siehe unten). Da beide Komponenten von WR-EC eine Vielfalt von Strukturen innerhalb des Gehirns 13 beeinflussen (WR in 22 überprüft, überprüft EC in 24), die Umsetzung dieser Maßnahme leicht zu Nagetiermodellen beider Entwicklungs- und späteren Leben Beginn Modelle von neurologischen angewendet werden kann , Beeinträchtigung (zB neonatale Exposition Alkohol, Altern, Stress frühen Leben). nt &quot;&gt; Integration von WR-EC in den Jugendlichen und jungen Erwachsenen Perioden (dh postnatalen Tag 30 bis 72) können einige der negativen Auswirkungen eines Rattenmodell der fetalen Alkohol - Spektrum - Störungen verbessern (FASDs) 8 Eine Sammlung von Studien haben. gezeigt , dass 31 bis Alkohol aus postnatalen Tag (PD) 4 bis 9 Anzeige erhebliche Defizite in neuroanatomischen Maßnahmen wie dendritischen Komplexität 25, des Kleinhirns Entwicklung 26, 27 und Neuroimmun - Ansprechbarkeit 28 sowie Manifestationen von beeinträchtigter Lernen und Gedächtnis 29, 30, ausgesetzt Nagetiere . Auch eine reduzierte Menge an Alkohol - Exposition innerhalb dieses Zeitfensters (dh PD 7 bis 9) nicht mehr auf Defizite in Lernen und Gedächtnis führen bei jugendlichen und erwachsenen Ratten 32 , während einige Strukturen sig sehenwerten Beeinträchtigung neuroanatomische 27. Viele dieser Defizite - zusätzlich zu Verhaltensstörungen bei Hippocampus-abhängigen Aufgaben - wurden 8, 33 oder WR allein 25, 31 nach Exposition mit diesem WR-EC Paradigma gemildert. Obwohl allein WR eine weit verbreitete Intervention gewesen ist, hat sich die Kombination von WR-EG noch nicht in der Literatur trotz seiner Fähigkeit verwendet worden 8 die relativ kürzer fristigen Vorteile der WR aufrecht zu erhalten. Dieser Artikel wird die Umsetzung des WR-EG-Intervention während der Adoleszenz zu diskutieren. Obwohl dieses Paradigma im Kontext der frühen postnatalen Exposition Alkohol verwendet wird, kann es zu verschiedenen Nagetiermodellen eingeführt werden, um Gehirnpotenziale neuroplasticity in den Modellen von Hirnerkrankungen zu beurteilen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="698">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Female Time-pregnant Long Evans Rats</td>
			<td style="width:124px;">Envigo (Formerly: Harlan, Inc.)</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Average litter size is 8-10 pups</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Black India Ink</td>
			<td style="width:124px;">Higgins (Chartpak, Inc.)</td>
			<td style="width:136px;">44201</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:247px;">Syringes and Injection Needles</td>
			<td style="width:124px;">Becton, Dickinson and Company (BD)</td>
			<td style="width:136px;">Assorted</td>
			<td style="width:191px;">For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Ear Punch</td>
			<td style="width:124px;">Kent Scientific Corporation</td>
			<td style="width:136px;">INS750076</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Running Wheels</td>
			<td style="width:124px;">Wahmann Labs</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Wahmann Running Wheel is discontinued. Substitute with&#160; One per cage</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">EC Cage</td>
			<td style="width:124px;">Martin&#39;s Cages, Inc.</td>
			<td style="width:136px;">R-695</td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Small EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Medium EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Should be able to fit 1-2 rats inside of/ on top of object</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:247px;">Large EC Toys</td>
			<td style="width:124px;">Assorted</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;">Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wheel running and environmental complexity as a therapeutic intervention in an animal model of fasd

Aerobic - Übungen (zB Rad läuft (WR) ausgiebig in der Tierforschung) einen positiven Einfluss auf viele Maßnahmen von neuroplastische Potenzial im Gehirn, wie der Zahl der adulten Neurogenese, Angiogenese, und die Expression von neurotrophen Faktoren bei Nagern. Dieser Eingriff wurde auch Verhaltens- und neuroanatomische Aspekte der negativen Auswirkungen von teratogens (dh Entwicklungs Exposition gegenüber Alkohol) und altersbedingte Neurodegeneration bei Nagetieren zu mildern gezeigt. Umwelt Komplexität (EG) wurde mit zahlreichen neuroplastische Vorteile in kortikalen und subkortikalen Strukturen zu erzeugen, dargestellt und können mit Radfahr gekoppelt werden, um die Proliferation und das Überleben von neuen Zellen im erwachsenen Hippocampus zu erhöhen. Die Kombination dieser beiden Maßnahmen bietet eine robuste &quot;superintervention&quot; (WR-EC), die in einem Bereich von Nagetiermodellen von neurologischen Störungen durchgeführt werden kann. Wir werden die Umsetzung von WR / EG und ihren konstituierenden diskutieren inInterventionen für den Einsatz als leistungsfähigeren therapeutische Intervention bei Ratten, die das Tiermodell der pränatalen Exposition gegenüber Alkohol beim Menschen verwendet wird. Wir werden diskutieren, auch, welche Elemente der Verfahren unbedingt notwendig sind für die Eingriffe und welche verändert werden kann, abhängig von der Frage des Experimentators oder Einrichtungen.

Um die Wirkung des Super Intervention beurteilen zu können, müssen wir die Auswirkungen jedes seiner Bestandteile zu finden - WR und EC - auf unserer Maßnahmen von Interesse. Die 1 bis 3 (unten) in einer früheren Publikation erschien 8 dieses Paradigma nutzen. Abbildung 4 erschien in einer Doktorarbeit 36. Diese Daten zeigen die Auswirkungen der WR-EC auf Hippokampus-adulten Neurogenese...

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Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

Herz-Kreislauf Training und anregend Erfahrungen in einem komplexen Umfeld haben positive Auswirkungen auf mehrere Maßnahmen der Neuroplastizität im Gehirn von Nagetieren. Dieser Artikel wird die Umsetzung dieser Maßnahmen als &quot;superintervention&quot; diskutieren, die Radfahr und Umwelt Komplexität kombiniert und die Grenzen dieser Interventionen begegnen.

Rad-Laufen und Umwelt Komplexität als therapeutische Intervention in einem Tiermodell der FASD

Aerobic exercise (e.g., wheel running (WR) extensively used in animal research) positively impacts many measures of neuroplastic potential in the brain, ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

6.7K Aufrufe.  University of Delaware.  Herz-Kreislauf Training und anregend Erfahrungen in einem komplexen Umfeld haben positive Auswirkungen auf mehrere Maßnahmen der Neuroplastizität im Gehirn von Nagetieren. Dieser Artikel wird die Umsetzung dieser Maßnahmen als "superintervention" diskutieren, die Radfahr und Umwelt Komplexität kombiniert und die Grenzen dieser Interventionen begegnen. 

Serie: Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden hand is touched. If the viewed and felt touches are given at the same time then this is sufficient to induce the compelling experience that the rubber hand is one's own hand. The RHI can be used to investigate exactly how the brain constructs distinct body representations for one's own body. Such representations are crucial for successful interactions with the external world. To obtain a subjective measure of the RHI, researchers typically ask participants to rate statements such as "I felt as if the rubber hand were my hand". Here we demonstrate how the crossmodal congruency task can be used to obtain an objective behavioral measure within this paradigm.
The variant of the crossmodal congruency task we employ involves the presentation of tactile targets and visual distractors. Targets and distractors are spatially congruent (i.e. same finger) on some trials and incongruent (i.e. different finger) on others. The difference in performance between incongruent and congruent trials - the crossmodal congruency effect (CCE) - indexes multisensory interactions. Importantly, the CCE is modulated both by viewing a hand as well as the synchrony of viewed and felt touch which are both crucial factors for the RHI.
The use of the crossmodal congruency task within the RHI paradigm has several advantages. It is a simple behavioral measure which can be repeated many times and which can be obtained during the illusion while participants view the artificial hand. Furthermore, this measure is not susceptible to observer and experimenter biases. The combination of the RHI paradigm with the crossmodal congruency task allows in particular for the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the RHI.

We demonstrate how an objective measure can be employed in the widely employed rubber hand illusion paradigm. This measure is obtained by modifying the well-established crossmodal congruency task. This task allows the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the rubber hand illusion.

Die Kongruenz Crossmodale Aufgabe als ein Mittel zum Ziel Behavioral Messen in der Rubber Hand Illusion Paradigm erhalten

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Forschung

Verhalten

Nest Building as an Indicator of Health and Welfare in Laboratory Mice

The minimization and alleviation of suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this negative experience one must be able to identify when an animal is actually in distress. Pain, illness, or distress cannot be managed if unrecognized. Evaluation of pain or illness typically involves the measurement of physiologic and behavioral indicators which are either invasive or not suitable for large scale assessment. The observation of nesting behavior shows promise as the basis of a species appropriate cage-side assessment tool for recognizing distress in mice. Here we demonstrate the utility of nest building behavior in laboratory mice as an ethologically relevant indicator of welfare. The methods presented can be successfully used to identify thermal stressors, aggressive cages, sickness, and pain. Observation of nest building behavior in mouse colonies provides a refinement to health and well-being assessment on a day to day basis.

We demonstrate the utility of nest building behavior in laboratory mice as an indicator of welfare. Nest scoring is a sensitive technique that is altered by temperature, illness, and aggression. The time to integrate into nest test (TINT) is a simple cage-side assessment that can detect postoperative pain.

The minimization and alleviation of  suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this  negative experience one must be able to ...

The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits. Further, enrichment has been shown to successfully delay the onset of symptoms in models of Huntington&#8217;s disease 1-4, suggesting environmental factors can evoke a neuroprotective effect against the progressive, cellular level damage observed in neurodegenerative disorders. The ways in which an animal can be environmentally enriched, however, can vary considerably. Further, there is no straightforward manner in which the effects of environmental enrichment can be assessed: most methods require either fairly complicated behavioral paradigms and/or postmortem anatomical/physiological analyses. This protocol describes the use of a simple and inexpensive behavioral assay, the Puzzle Box 5-7 as a robust means of determining the efficacy of increased social, sensory and motor stimulation on mice compared to cohorts raised in standard laboratory conditions. This simple problem solving task takes advantage of a rodent&#8217;s innate desire to avoid open enclosures by seeking shelter. Cognitive ability is assessed by adding increasingly complex impediments to the shelter&#8217;s entrance. The time a given subject takes to successfully remove the obstructions and enter the shelter serves as the primary metric for task performance. This method could provide a reliable means of rapidly assessing the efficacy of different enrichment protocols on cognitive function, thus paving the way for systematically determining the role specific environmental factors play in delaying the onset of neurodevelopmental and neurodegenerative disease.

Environmental enrichment provides a potential protective effect against neurodegenerative disorders. Currently, however, there is no easy way of determining the efficacy of enrichment procedures. This protocol describes a simple &#8220;Puzzle Box&#8221; method for assessing an animal&#8217;s cognitive function, in order to reveal the effectiveness of environmental enrichment.

Die Nutzung des Puzzlespiel-Kasten als Mittel zur Bewertung der Wirksamkeit von Umwelt Enrichment

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

The Forced Swim Test as a Model of Depressive-like Behavior

The goal of the present protocol is to describe the forced swim test (FST), which is one of the most commonly used assays for the study of depressive-like behavior in rodents. The FST is based on the assumption that when placing an animal in a container filled with water, it will first make efforts to escape but eventually will exhibit immobility that may be considered to reflect a measure of behavioral despair. This test has been extensively used because it involves the exposure of the animals to stress, which was shown to have a role in the tendency for major depression. Additionally, the FST has been shown to share some of the factors that are influenced or altered by depression in humans, including changes in food consumption, sleep abnormalities and drug-withdrawal-induced anhedonia. The main advantages of this procedure are that it is relatively easy to perform and that its results are easily and quickly analyzed. Moreover, its sensitivity to a broad range of antidepressant drugs that makes it a suitable screening test is one of the most important features leading to its high predictive validity. Despite its appeal, this model has a number of disadvantages. First, the issue of chronic augmentation is problematic in this test because in real life patients need to be treated for at least several weeks before they experience any relief from their symptoms. Last, due to the aversiveness of the FST, it is important to take into account possible influences it might have on brain structure/function if brain analyses are to be carried out following this procedure.

This protocol describes the forced swim test, which is used for the study of depressive-like behavior in rodents. This procedure involves placing an animal in a container filled with water that eventually will lead to the exhibition of immobility behavior, which is considered to reflect behavioral despair.

Forced Swim-Test als ein Modell der Depressive ähnliche Verhalten

The goal of the present protocol is to describe the forced swim test (FST), which is one of the most commonly used assays for the study of depressive-like ...

An Innovative Running Wheel-based Mechanism for Improved Rat Training Performance

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity for reducing the severity of the effects of the stroke&#160;in rats. This system provides more effective animal exercise training than commercially available systems such as treadmills and motorized running wheels (MRWs). In contrast to an MRW that can only achieve speeds below 20 m/min, rats are permitted to run at a stable speed of 30 m/min on a more spacious and high-density rubber running track supported by a 15 cm wide acrylic wheel with a diameter of 55 cm in this work. Using a predefined adaptive acceleration curve, the system not only reduces the operator error but also trains the rats to run persistently until a specified intensity is reached. As a way to evaluate the exercise effectiveness, real-time position of a rat is detected by four pairs of infrared sensors deployed on the running wheel. Once an adaptive acceleration curve is initiated using a microcontroller, the data obtained by the infrared sensors are automatically recorded and analyzed in a computer. For comparison purposes, 3 week training is conducted on rats using a treadmill, an MRW and a PRW. After surgically inducing middle cerebral artery occlusion (MCAo), modified neurological severity scores (mNSS) and an inclined plane test were conducted to assess the neurological damages to the rats. PRW is experimentally validated as the most effective among such animal mobility systems. Furthermore, an exercise effectiveness measure, based on rat position analysis, showed that there is a high negative correlation between the effective exercise and the infarct volume, and can be employed to quantify a rat training in any type of brain damage reduction&#160;experiments.

This study presents an innovative running wheel-based animal mobility system to quantify an effective exercise activity in rats. A rat-friendly testbed is built, using a predefined adaptive acceleration curve, and a high correlation between the effective exercise rate and the infarct volume suggests the protocol&#39;s potential for stroke prevention experiments.

Eine innovative Laufrad-basierten Mechanismus für die Verbesserung der Ratte Trainingsleistung

This study presents an animal mobility system, equipped with a positioning running wheel (PRW), as a way to quantify the efficacy of an exercise activity ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

Einführung in Clicker Ausbildung als Cognitive Anreicherung für Labormäuse

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Establishment of a Valuable Mimic of Alzheimer's Disease in Rat Animal Model by Intracerebroventricular Injection of Composited Amyloid Beta Protein

Alzheimer&#39;s disease (AD) is an irreversible, progressive brain disease that slowly destroys memory and is accompanied by neuron loss and structure change. With the increase of AD patients worldwide, the pathology and treatment of the disease has become a focus in the International Pharmaceutical Industry. Thus, the establishment of the animal model to mimic AD in the laboratory is of great importance.
Here, we describe a detailed protocol for establishing a mimic of AD in a rat animal model though intracerebroventricular injection of amyloid beta protein 25-35 (A&#946;25-35) combined with aluminum trichloride (AlCl3) and anterodorsal thalamic nucleus injection of recombinant human transforming growth factor-&#946;1 (RHTGF-&#946;1) to rats. The related markers of AD were measured, including: spatial memory, neuronal structure and substructure, neuronal A&#946;, and neurofibrillary tangles (NFT) production. This rat model demonstrates spatial memory impairment, neuronal structure and substructure pathological changes, neuron intracellular A&#946; burden, and NFT aggregation, and provides a close mimic of the neuronal structure and function disorder to that of clinical AD patients. Thus, the presented AD rat modelprovides a valuable in vivo tool for exploring neuronal function, neuronal pathology, and drug screening of AD.

This is a protocol to mimic Alzheimer&#39;s Disease in rats by evaluation of spatial memory impairment, neuronal pathological changes, neuronal amyloid beta protein (A&#946;) burden, and neurofibrillary tangles aggregation, induced by the injection of A&#946;25-35 combined with aluminum trichloride and recombinant human transforming growth factor-&#946;1.

Alzheimer&#39;s disease (AD) is an irreversible, progressive brain disease that slowly destroys memory and is accompanied by neuron loss and structure ...

Testing Animal Anxiety in Rats: Effects of Open Arm Ledges and Closed Arm Wall Transparency in Elevated Plus Maze Test

The elevated plus maze test is a behavioral test for assessing animal anxiety in rodents. Although this test is widely applied in the field of behavioral science, conflicting outcomes are often provided from different laboratories. To identify reasons for the different outcomes, we previously focused on arm features, which differ between laboratories, most notably the presence/absence of ledges at the sides of open arms and the transparency/opaqueness of closed arm walls. In a previous report, we used a custom designed container to compare rat behavior on different combinations of open and closed arm designs under otherwise identical experimental conditions, and showed that differences in arm features interfere with experimental outcomes. In brief, open arm ledges significantly increased anxiety-like behavior in rats, while transparent arms may also have decreased this behavior. Furthermore, we verified a higher detection sensitivity of the effect of an anxiolytic drug in a combination of no-ledged open arm + opaque walled closed arm compared with a combination of ledged open arm + transparent walled closed arm. In this report, we introduce our protocol for the elevated plus maze test, together with discussion of the key results from the previous report and our experimental experience. We believe this report will provide useful information for researchers who have employed or who plan to use the elevated plus maze in their studies.

Rats' anxiety-like behavior tested by the elevated plus maze varies highly depending on the testing environment. Here we show how apparatus settings, especially arm structure, affect behavior on the maze, and we explain a reliable protocol to detect effects of anxiolytic drugs. This report will contribute to anxiety research.

Testen tierische Angst bei Ratten: Auswirkungen der offenen Arm Gesimsen und geschlossenen Arm Wand Transparenz in erhöhter Plus Maze Test

The elevated plus maze test is a behavioral test for assessing animal anxiety in rodents. Although this test is widely applied in the field of behavioral ...

Nest Building Behavior as an Early Indicator of Behavioral Deficits in Mice

Nest building is an innate behavior in male and female rodents, even when raised in laboratory settings. As such, many researchers provide rodents synthetic and/or natural materials (such as twine, tissue, cotton, paper, and hay) as a gauge of their overall well-being and as an ancillary assessment to predict the possible decline in cognition. Typically, changes in nesting behaviors, such as failure to create a nest, indicate a change in health or welfare. In addition, nesting behavior is sensitive to many environmental and physiological challenges, as well as many genetic mutations underlying pathological disease states. The following protocol describes a nesting behavior paradigm that explores the usage of four types of nesting material. In addition, the protocol utilizes intraclass correlations to demonstrate that inter-rater reliability is higher when nests are constructed out of shredded paper compared to other common nesting materials such as cotton squares, paper twists, and soft cob bedding. The chosen methodology and statistical considerations (i.e., intraclass correlation) for this assay may be of interest for those conducting experiments assessing the quality of living of mice.&#160;

Here, we present a protocol to quantify nest building behavior in mice, which is known to be impaired in several neurological disorders and diseases. This protocol examines the utility of four materials and offers the opportunity to quantify the rater agreement in scoring, improving the validity and reliability of the assay.

Nest building Behavior als Frühindikator für Verhaltensdefizite bei Mäusen

Nest building is an innate behavior in male and female rodents, even when raised in laboratory settings. As such, many researchers provide rodents ...

The Use of Traditional Fear Tests to Evaluate Different Emotional Circuits in Cattle

Animal temperament is complex and has implications for productivity and economic profitability. Quantifying an animal&#39;s response to differing stimuli may facilitate breeding selections and identify animals that are better suited to specific management strategies. Multiple tests have been developed to evaluate cattle temperament (e.g., exit velocity, chute score, pen score, open field test, startle test, bovine zero maze), but each of these tests evaluates the animal&#39;s response to different stimuli (e.g., isolation, novel environment, startle, willingness to enter an enclosed area). Cattle temperament has been observed to be relatively stable over time. However, the evaluation of temperament has the potential to be influenced by current conditions, previous experiences, and observer bias. Many of these temperament tests have been improperly categorized as fear tests and have also been criticized for being subjective. This paper provides a framework for standardizing behavioral tests for cattle and suggests that these different evaluations assess different aspects of the animal&#39;s overall temperament.

Here, we present a protocol to conduct a variety of behavioral tests in cattle that have been designed to evaluate emotions. A battery of behavioral tests (open field test, startle test, bovine zero maze, exit velocity, pen score, and chute score) were conducted to evaluate different components of animal temperament.

Der Einsatz traditioneller Angsttests zur Bewertung verschiedener emotionaler Schaltkreise bei Rindern

Animal temperament is complex and has implications for productivity and economic profitability. Quantifying an animal&#39;s response to differing stimuli ...