Le Conseil Trou modification - Comportement, cognition et l'interaction sociale souris et des rats de mesure

Résumé

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

Résumé

Ce protocole décrit la planche à trous modifié (MHB), qui combine des caractéristiques d'une planche à trous traditionnelle et en plein champ et est conçu pour mesurer plusieurs dimensions du comportement inconditionnée chez les mammifères petits de laboratoire (par exemple, les souris, les rats, les musaraignes d'arbres et de petits primates). Ce paradigme est une alternative intéressante à l'utilisation d'une batterie de tests de comportement, car un large spectre de profil comportemental du comportement d'un animal peut être étudiée dans un seul test.

L'appareil consiste en une boîte, représentant la zone «protégé», séparé d'un compartiment de groupe. Un conseil, sur lesquels de petits cylindres sont décalés en trois lignes, est placé dans le centre de la boîte, ce qui représente la zone «non protégé» du set-up. Les capacités cognitives des animaux peuvent être mesurés par appâtage des cylindres sur le conseil et la mesure de la mémoire de travail et de référence. Autre comportement inconditionnée, comme activity-Related-, anxiété Related- et le comportement social, peut être observée en utilisant ce paradigme. Flexibilité comportementale et la capacité de se habituer à un nouvel environnement peuvent en outre être respectées en soumettant les animaux à de multiples essais dans le MHB, révélant un aperçu des capacités d'adaptation des animaux.

Du fait de tester les effets d'ordre dans une batterie de tests de comportement, les animaux naïfs doivent être utilisés pour chaque expérience individuelle. En testant plusieurs dimensions comportementales dans un paradigme unique et de contourner ce problème ainsi, le nombre d'animaux de laboratoire utilisés est réduite. En outre, en évitant l'isolement social pendant l'essai et sans la nécessité de priver l'alimentation des animaux, la MHB représente un système de test de comportement, ce qui induit le cas échéant, une très faible quantité de stress.

Introduction

La planche à trous modifié (MHB) est utilisée pour évaluer plusieurs dimensions du comportement inconditionnée, principalement dans les souris et les rats ^1. Un certain nombre de tests largement utilisés mesurer un seul paramètre de comportement qui ne couvre pas complètement la totalité du phénotype d'une dimension comportementale. Le MHB a été développé basé sur le concept que les rongeurs peuvent montrer leur riche répertoire comportemental que dans un riche environnement de test ² et permet ainsi d'observations éthologiques complexes.

Le set-up comprend les caractéristiques de la planche à trous traditionnelle et le test en plein champ, résultant en un seul paradigme complexe qui surmonte les inconvénients d'une batterie de tests (ce est à dire, dans la réduction du nombre d'animaux utilisés ^1,3,4, contourner la effets possibles de l'ordre de test ^5, et en réduisant le temps et les coûts à effet ^6). Contrairement à la plupart des tests de comportement (par exemple, Hanell & Marklund, 2014) ^{7 <}/ Sup>, un avantage de la MHB est que les animaux ne ont pas besoin d'être privés de nourriture afin d'augmenter la motivation à résoudre la tâche. En outre, l'isolement social peut être contourné pendant les essais en plaçant compagnons de groupe de l'animal expérimental dans un (groupe-) compartiment séparé du compartiment de test par une cloison perforée transparente, permettant visuel, auditif et olfactif de contact ^8,9.

Le MHB a été (pharmacologiquement) validé pour les souris et les rats ^1,6. Un large éventail de comportements peut être mesurée, comme un comportement d'évitement, l'évaluation des risques, l'excitation, l'exploration, l'activité locomotrice, l'accoutumance, l'affinité et la cognition sociale ^2,8-10. En outre, le MHB peut être combiné avec un test d'inhibition de l'absorption de nourriture, ainsi que de nouveaux objets test de reconnaissance ^10,11. Enfin, le MHB peut également être utilisé pour effectuer des expériences de stress sociaux en testant animaux socialement vaincus en plaçant une personne dominante dansle compartiment de groupe ^12,13. Ce protocole pour les souris et les rats donnera un aperçu des multiples applications de la MHB.

Protocole

REMARQUE: Les expériences ont été approuvés par le Comité du Centre médical universitaire d'Utrecht et de l'Université d'Utrecht, Pays-Bas à l'expérimentation animale. En outre, les expériences sur les animaux ont suivi les Principes de soins des animaux de laboratoire et de consulter les directives pour les soins et l'utilisation des mammifères en neurosciences et en recherche sur le comportement. ²⁵

1. expérimental

NOTA: L'appareil MHB standard se compose d'une boîte grise PVC expérimentale (100 x 50 x 50 cm) séparé d'un compartiment supplémentaire (50 x 50 x 50 cm) dans lequel les compagnons de groupe de l'animal expérimental peuvent être placés au cours de la période d'essai par une cloison perforée transparente ^1. Si la présence de compagnons de groupe ne est pas souhaité ou si des animaux hébergés individuellement sont testés, remplacer la cloison transparente par une cloison faite de PVC gris (Figure 1;. Vous pouvez aussi consulter Ohl et al (2001) ^1). Le MHB (wimesures différentes e) utilisés pour des tests cognitifs sont décrits dans l'article 5 du protocole.

1. Placez le plateau (60 x 20 x 0,5 cm; en PVC gris) dans le milieu de la boîte.
   REMARQUE: La carte peut contenir 20 bouteilles (ᴓ 1,5 cm) ¹⁴ échelonnée sur deux lignes ou 23 cylindres (ᴓ 3 cm) ⁸ décalés en trois lignes.
2. Diviser la zone autour de la carte par des lignes noires en 10 rectangles (20 x 15 cm) et deux carrés (20 x 20 cm).
3. Placez une lumière de la scène dessus de la carte pour créer un plus grand contraste d'intensité lumineuse entre le conseil (représentant une zone non protégée comparable avec le centre d'un champ ouvert ou le compartiment éclairé d'un test de transition clair-obscur) et la boîte (zone protégée) afin d'accroître le caractère aversif du conseil ^4,8.
4. Maison les animaux de moins de 12 h inversée cycle jour-nuit (par exemple, les lumières à 07h00 et de lumières au 19h00).
   NOTE: Cependant, le MHB pouvez égalementêtre utilisé dans le cadre du calendrier de la lumière conventionnelle (voir la discussion sur les lacunes potentielles) ^1,6.
5. Effectuer les tests de comportement dans la phase la plus active des animaux (par exemple, 10h00-14h00) ^4,15.
6. Maintenir une période d'habituation de 2 semaines après l'arrivée des animaux dans les installations. Pendant cette période, la même personne qui effectue l'expérience comportementale manipuler les animaux quatre fois par semaine et comprennent toutes les procédures de manipulation à effectuer lors de l'essai proprement dit. Manipuler les animaux exclusivement pendant le temps de la journée lorsque les animaux sont exposés à l'essai par la suite.
7. Enregistrer les expériences de stockage de données sur la vidéo et afin d'optimiser les résultats et de réduire la variabilité inter observateur, pratiquer le score de comportement en utilisant un enregistrement vidéo de ^deux expériences précédentes. Assurez-vous de normaliser toutes les actions et procédures exécutées par l'observateur.

2. BehaTest vioral - sans la présence de Mates Groupe

1. Effectuer des tests de comportement dans la salle les animaux sont régulièrement logés dans (pour éviter les effets possibles de rendre à un lieu d'essai) et installer tous les équipements de test avant l'arrivée des animaux dans les installations (d'habituer les animaux à la présence de l'équipement).
2. Ramassez l'animal par la base de la queue de sa cage et directement placer dans le MHB.
3. Placer chaque animal dans l'appareil dans le même coin faisant face à la paroi (comme indiqué sur la figure 1).
4. Permettre à l'animal d'explorer librement l'MHB pour une période de temps (souvent 5 min ^1,6,16-18).
5. Vous avez déjà un observateur expérimenté score en direct les paramètres comportementaux en utilisant un logiciel de notation comportementale. Utilisez les paramètres énumérés dans le tableau 1.
   Remarque: Certains paramètres comportementaux (par exemple, autoroutier et le comportement exploratoire) pourraient être marqué automatiquement par exemple, Discuté par Henry et al (2010) ^19. Après ajustement nécessaire du MHB.
6. Nettoyez l'appareil avec de l'eau du robinet et une serviette de papier après chaque épreuve afin d'éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.
   REMARQUE: effets tests ordre possibles lors des tests animaux hébergés socialement devraient être gardés à l'esprit ^17,20.

Tests comportementaux 3. - en présence de Groupe Mates

1. Dans le cas des logements de groupe, mesurer l'interaction avec l'animal expérimental et ses compagnons de cage au cours des essais.
   1. Placez les compagnons de groupe dans le compartiment de groupe avant le test de l'animal expérimental pour permettre l'accoutumance (principalement 10-30 min ^1,12).
      REMARQUE: Test dans des conditions sociale-stress est possible en plaçant une cage-mate dominante dans le compartiment du groupe lors de l'essai d'un individu socialement défait ^13.
   2. Placer l'animal d'expérience dans le compartiment d'essai et lui permettre de libérerLy explorer le MHB comme décrit dans l'article 2.
      REMARQUE: effets tests ordre possibles lors des tests animaux hébergés socialement devraient être gardés à l'esprit ^17,20.
   3. Vous avez déjà un observateur expérimenté score en direct les paramètres comportementaux en utilisant un logiciel de notation comportementale. Utilisez les paramètres énumérés dans le tableau 1.
   4. Nettoyez l'appareil avec de l'eau du robinet et une serviette de papier après chaque épreuve afin d'éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.

4. nouvel objet de reconnaissance et de l'Alimentation inhibition de l'absorption

1. Familiariser les animaux avec un objet (par exemple un dé ou d'une boulette de nourriture) dans leur cage 2 jours avant l'expérience.
2. Placez l'objet familiarisé dans l'appareil 2 cm en dehors d'un nouvel objet (par exemple un boulon ou la nourriture inhabituelle) dans le coin en face du point de départ.
3. Mesurer le temps l'animal prend d'aborder le roman et familier objet / nourriture. Utilisez les paramètres de Tableau 1.
4. Nettoyez l'appareil avec de l'eau du robinet et une serviette de papier après chaque épreuve afin d'éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.

5. tests cognitifs

1. Placez une planche plus petite (35 x 22 x 1 cm) avec 10 cylindres dans le milieu de la boîte (Figure 1) pour tester rats ^3,22. Réduire la taille de boîte 50 x 50 cm pour l'essai des souris ²¹ par insertion d'une cloison réalisée en PVC gris.
2. Parfumer tous les cylindres avec une saveur animaux sont attirés (par exemple, la vanille) et appâter le tout avec une récompense (par exemple, un morceau d'amande, une récompense très appétent pour les souris et les rats) sous une grille de sorte que les animaux ne peuvent pas l'enlever.
3. cylindres de Cue (souvent trois) avec un anneau de couleur (contrastant avec le PVC gris) et les attirer avec une récompense amovible (par exemple, 0,05 g pièce d'amande).
4. Familiariser les animaux avec la récompense tous les jours dans les deux jours avant l'expérience enleur cage en lui offrant avec des pincettes et se assurer que les animaux mangent.
5. Vous avez déjà un observateur expérimenté score en direct les paramètres comportementaux en utilisant un logiciel de notation comportementale. Mesurer les paramètres énumérés dans le tableau 2 en plus des paramètres comportementaux mentionnés à l'article 2 (Tableau 1), à l'exception des paramètres liés reconnaissance ou l'apport alimentaire d'inhibition de se opposer.
6. Étape 1: Avec chaque animal, effectuer quatre essais par jour avec un intervalle entre les essais constant (par exemple, 30 à 60 min) jusqu'à une constante de temps pour terminer un procès est atteint (ce est à dire, lorsque les trois morceaux d'amandes ont été recueillies).
7. Étape 2: Cue et les appâts trois cylindres différents et placer les animaux dans la configuration de quatre essais pour tester l'inversion capacité d'apprentissage.
8. Nettoyez l'appareil avec de l'eau du robinet et une serviette de papier après chaque épreuve afin d'éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.

Résultats

La grande quantité de paramètres qui peuvent être mesurés dans le MHB faire cette configuration particulièrement adapté pour mesurer de nombreuses dimensions comportementales. Un exemple est l'identification de l'adaptation comportementale à un nouvel environnement d'une exposition répétée à l'épreuve. . Salomons et al (2010) ont étudié l'accoutumance de deux souches consanguines de souris (BALB / CJ et 129P3 / J) au MHB sous deux conditions de lumière différentes (lumière rouge: le contraste entre la boîte et planche: 45 lux par rapport à la lumière blanche: le contraste entre la boîte et planche: 115 lux (voir également la section 1.3 du protocole)) ^4. Souris BALC / CJ montrent une diminution (habituant) latence jusqu'à la première entrée du conseil d'administration (voir le tableau 1) dans des conditions de lumière rouge comme le montre la Figure 2A. Par contraste, les souris 129P3 / J ne montrent aucun signe d'accoutumance au cours des essais. La figure 2B montre l'expérience dans des conditions de lumière blanche. Souris BALB / CJ montrent à nouveau un temps de latence en diminuant à la première entrée du conseil d'administration au cours des essais bien que l'unnimals montrent un motif d'habituation lente par rapport à la condition de lumière rouge. Souris 129P3 / J ne montrent pas seulement nouveau dépréciés accoutumance, mais aussi une tendance à la sensibilisation à la condition de lumière blanche. De même, dans une étude réalisée par Salomons (2012) 129P2 / OlaHsd souris a montré une flexibilité comportementale altérée en réponse à la nouveauté par rapport à des souris BALB / cOlaHsd ^23. La différence dans la capacité d'habituation devient ainsi apparent entre deux souches consanguines de souris lorsqu'il est testé dans le MHB ^4.

La version cognitif du MHB peut par exemple être utilisé pour mesurer les troubles cognitifs chez les souris. Van der Kooij et al. (2010) ont utilisé ce set-up pour mesurer le fonctionnement cognitif des souris C57BL / 6J une hypoxie-ischémie cérébrale bénigne (45 min de l'hypoxie; HI-45), sévère HI (75 min de l'hypoxie; HI-75) et shampoings ⁹ souris témoins. La capacité d'achever les procès (ce est à dire, trouver les trous dans appâtés 5 min) est représenté sur la figure 3A. Le nombre d'erreurs de mémoire à court terme (revisite à un trou appâté), les erreurs de mémoire à long terme (visites à un trou non appâté) et erreurs d'omission (pas de visite à un trou appâté) sont présentés dans la figure 3B-D respectivement.

Afin de confirmer que le groupe HI-45 ne avait pas de déficience cognitive, ce groupe a été testé contre les faux-témoins dans une tâche d'inversion. Les trois trous appâtés ont été nommés à trois cylindres différents et les animaux ont été testés pour quatre essais. L'effet d'inversion devient évident lorsque l'on compare la dernière épreuve de la première étape avec le premier essai de la phase de retournement. La durée pour compléter les quatre essais d'inversion donne une indication sur la performance globale. La figure 4 montre la latence pour terminer le procès pour les deux groupes et un effet de traitement global clair, ce est évident. Cela signifie que dans la tâche d'inversion il ya en effet une perte de valeur de la flexibilité cognitive (re-learning) dans le groupe HI-45 qui soit venu détectable en utilisant le MHB ^neuf.

Figure 1. Aperçu schématique de la planche à trous modifié. (A) La mise en place se compose d'un compartiment de test (boîte) avec au milieu la carte (non protégé) indiqué par des lignes en zigzag et le compartiment de groupe. = Roman objet, = Objet familier, = Point de départ. (B) aperçu schématique de la version cognitive de la planche à trous modifiée pour les souris. (C) Vue de côté d'un cylindre tel qu'il est utilisé dans la version cognitive de la planche à trous modifié. Une pièce d'amande est placé sous la grille de tous les cylindres.target = "_ blank"> Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2. conditions de lumière blanche ou lumière rouge. (A) Temps de latence jusqu'à la première entrée du conseil d'administration (moyenne + SEM) de BALB / CJ et 123P3 souris A / J mesurées dans des conditions de lumière rouge (case 0-5 lux et planche 45 lux). A ANOVA à mesures répétées avec réglage Huyn-Feldt révélé une souche (P = 0,025), essai (P <0,001) et le procès x souche interaction (P <0,001) Effet des analyses post hoc:. Entre les souches: * = P <0,0026, entre deux essais consécutifs: $ = P <0,0026 (BALB / CJ) (B) Le temps de latence de la première entrée du conseil d'administration (moyenne + SEM) dans des conditions de lumière blanche (case 0-5 lux et planche 120 lux).. A ANOVA à mesures répétées avec réglage Huyn-Feldt révélé une souche (P = 0,031), essai (P <0,001) et le procès x souche interaction (P <0,001) effe. ct analyses post hoc: entre les souches: * = P <0,0026, entre deux essais consécutifs: $ = P <0,0026 (BALB / CJ) et T = P <0,0026 (123P3 / J). Ce chiffre a été modifié depuis Salomons et al. 2010 ^4. Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3. Les tests cognitifs dans le MHB (étape 1). Tous les chiffres montrent moyenne + SEM. (A) Le temps de latence pour terminer le procès (s) des souris sham-contrôle, HI-45 et HI-75. (B) Nombre d'erreurs d'omission, visites de trous (C) non appâtés et (D) revisite des trous appâtés. * = P <0,05, ** = P <0,01, *** = P <0,001 vs simulacre HI-75, # = P <0,05, ## = P <0,01, ### = P <0,001HI-45 vs HI-75. Ce chiffre a été modifié depuis Van der Kooij et al. 2010 ^9. Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4. Reprise apprentissage tâche (stade 2). Latency pour terminer un essai (s) dans la tâche d'inversion apprentissage (moyenne + SEM). effets d'essai: # = P <0,05, ## = P <0,01 (première tâche de reprise du procès contre procès antérieur). L'effet du traitement: * = P <0,05, ** = P <0,01 (HI-45 vs sham). Ce chiffre a été modifié depuis Van der Kooij et al. 2010 ^9.

Système	Activité	Paramètre mesuré
Avoje danse	entrée de conseil	Fréquence, la latence (s), la durée (%) et la durée moyenne (s) sur la carte
L'évaluation des risques	Attends étirées	Fréquence et latence (s) du tendues postures corporelles (y compris les membres postérieurs)
Éveil	Pansage	Fréquence, la latence (s), la durée (%) et la durée moyenne (s) auto-toilettage
	Défécation	La fréquence et la latence (s) de produit boli
	Miction	La fréquence et la latence (s) de mictions
Réalisé exploration	visites Hole	La fréquence et la latence (s) de cylindres de visites
	L'exploration de l'objet Novel	Fréquence, la latence (s), la durée (%) et la durée moyenne (s) d'explorer l'objet roman
Exploration non orienté	Boîte de l'élevage	Fréquence et temps de latence (s) de redressements dans la boîte (pattes avant ne touche pas le mur)
	Conseil élevage	Fréquence et temps de latence (s) de redressements sur la carte
	Exploration trou	La fréquence et la latence (s) de cylindre d'explorations
La Mémoire	Exploration objet familier	Fréquence, la latence (s), la durée (%) et la durée moyenne (s) d'explorer l'objet familier
Affinité sociale	L'interaction de groupe	La fréquence, la latence (s), la durée (%) et la durée moyenne (s) interagissant avec le logement de groupe
L'activité locomotrice	franchissement de ligne	Fréquence et temps de latence (s) de croisements de lignes

Tableau 1: Liste des paramètres comportementaux

Système de mémoire	Paramètre	La Description
La mémoire à long terme	Mauvais choix	Visite de cylindre non appâté; nez en dessous de la jante
Omission erreur	Omission d'un cylindre appâtés	Aucune visite à un cylindre appâtés
Mémoire à court terme	Choix multiple	Revoir le cylindre appâtés; nez en dessous de la jante
Performance globale	Le temps d'essai total	Temps jusqu'à ce que tous les cylindres appâtés ont été visités

Tableau 2: Liste des paramètres cognitifs

Discussion

Le paradigme MHB peut être utilisé pour mesurer plusieurs dimensions du comportement inconditionnée. Le protocole peut être légèrement modifiée en fonction du but de l'expérience. Dans ce protocole, nous discutons les réglages, les temps et les mesures habituellement utilisés dans notre laboratoire. Cependant, de légères déviations aux mesures de l'appareil ont été utilisés dans le passé et aussi la quantité de cylindres sur la carte peuvent varier ^3. Souvent études utilisent un temps d'essai de 5 min par procès, mais d'autres fois d'essai peuvent également être appropriées, ce est à dire, en terminant l'épreuve dès qu'un procès cognitive a été complété avec succès ou dans l'extension de la durée des tests si les animaux sont extrêmement anxieux ou handicapés physiques. Le temps de la journée d'essais a été choisi pour être en condition de lumière rouge depuis les rongeurs sont des animaux nocturnes et sont les plus actifs dans la phase d'obscurité tôt. Roedel et al. (2006) montre les effets de la lumière ou les essais de phase sombre sur la performance comportementale et cognitivechez les souris DBA au MHB ^16. D'autres études ont réalisé des expériences MHB dans des conditions de lumière blanche ^1,6, cependant, il convient de noter que les tests dans des conditions de lumière blanche peut induire l'inhibition comportementale et la perturbation cognitive (comme indiqué dans les souris DBA) ^16.

Les tableaux 1 et 2 contiennent un grand nombre de paramètres de comportement à mesurer. Lors de l'analyse de données, cela peut conduire à certains paramètres indiquant une augmentation significative de, par exemple «latence première carte d'entrée», mais pas dans d'autres paramètres du même système de motivation (dans ce cas «d'évitement»). Dans certains cas, cela peut conduire à des résultats concluants. Guilloux et al. (2011) introduit z-scores de comportement intégrés au phénotypage comportemental chez les souris ^24. Avec l'utilisation de z-scores de comportement intégrés les paramètres multiples peuvent être combinés à un seul z-score décrivant un motivatio particuliernal système. Les z-scores suivants peuvent à leur tour être plus facilement comparés entre les tests et expériences comportementales.

Outre les caractéristiques décrites de ce paradigme, une utilisation plus profond est apparu dans l'étude des Salomons et al. (2012). L'accoutumance à la nouveauté de deux souches de souris (BALC / CJ et 129P3 / j) dans le MHB a été comparée, présentant une différence de flexibilité comportementale indiquant un profil comportemental non-adaptative du 129P3 / J souris ^4, en miroir altérée capacités d'adaptation et probablement même l'anxiété pathologique.

En conclusion, le MHB permet de mesurer plusieurs dimensions comportementales dans une seule expérience. En combinant les caractéristiques d'un conseil traditionnel trou et essai en champ libre, le comportement inconditionnée, l'interaction sociale, la cognition et les capacités d'adaptation, ce est à dire, le bien-être peut être étudiée. Ce test peut par exemple être utilisée pour évaluer les changements du comportement liés à pharmacological- et / oules manipulations génétiques, l'élevage sélectif et les capacités d'adaptation. En comparaison avec les batteries de tests classiques, le nombre d'animaux nécessaires est nettement réduite et le stress subi par les animaux pendant les essais est extrêmement faible.

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cognitive mHB apparatus			The box for cognitive testing is 50x50 cm by inserting a partition made of grey PVC in the standard mHB. A smaller board (35x22x1 cm) with 10 cylinders is placed in the middle of the box. All cylinders are scented with a flavor animals are attracted to (e.g. vanilla) and all are baited with a reward (e.g. a piece of almond) beneath a grid so the animals cannot remove it. Cylinders (often three) are cued with a colored ring (contrasting with the grey PVC) and are baited with a removable reward (e.g. 0.05 g piece of almond).
Vanilla flavor			Vanilla flavor dissolved in water (0.02%)
Camera			Camera that generates sufficient quality output to rescore the behavior from video.
Stage light			A theather light that allows to adjust the light intensity and the dimensions of the surface that is lit.
Behavioral scoring software			Behavioral scoring software.