JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מאמר זה מתאר פרוטוקול עבור הערכות קוגניטיביות של דגמים גנטיים של אלצהיימר באמצעות מערכת IntelliCage, אשר הוא מערכת התנהגותית תפוקה גבוהה אוטומטית ניטור עם התניה אופרנטית.

Abstract

גורמים רבים – כגון הזדקנות, גנים – קשורות לעתים קרובות ירידה קוגניטיבית. העכבר מהונדסים מודלים של ירידה קוגניטיבית, כגון מחלת אלצהיימר (AD), הפכו להיות כלי מבטיח להבהיר את המנגנונים שבבסיס ולקדם את התקדמות טיפולית. צעד חשוב הוא אימות אפיון חריגות התנהגותית הצפוי הדגמים, במקרה של AD, ירידה קוגניטיבית. החקירות התנהגות לטווח ארוך של חיות מעבדה כדי לחקור את ההשפעה של הזדקנות מאמצים ניכרים דרישה מן החוקרים. מערכת IntelliCage היא סוללה תפוקה גבוהה וחסכונית המבחן עבור עכברים מבטלת את הצורך טיפול אנושי מדי יום. כאן, אנו מתארים איך המערכת הוא מנוצל את phenotyping לטווח ארוך של מודל גנטי מחלת אלצהיימר, במיוחד התמקדות תפקודים קוגניטיביים. הניסוי מעסיקה הסוללה חוזרות ונשנות של בדיקות להעריך לימוד המרחבי, תפקודים ניהוליים. Phenotyping תלויי-גיל חסכונית זו מאפשרת לנו לזהות את ההשפעות חולף או קבוע של גנים על היבטים קוגניטיביים שונים.

Introduction

פיתוח מודלים בבעלי חיים עבור המחלה העצבית בעשור האחרון סיפק הבנה מכניסטית של בסיס שלהם, על מנת לקדם את התקדמות טיפולית1,2,3. היישום של סוללה בדיקה התנהגותית תפוקה גבוהה במודלים חייתיים גנטי הוא כלי מחקר האוריסטי לחקור את המנגנונים המשמשת כבסיס של מחלות האדם וזיהוי של טיפולים תרופתיים. מחקר בדיקת סוללות הותאם להשגחה לטווח ארוך של הזדקנות ו/או דמנציה מודלים באופן מסורתי אילצו מעבדות לצרוך וכמויות מיוחדים כוח אדם וזמן. מערכת ניטור הביתה כלוב יהיה אסטרטגיה חסכונית כמו זה יקטין את העלות של תצפיות התנהגותיות על ידי בני אדם. כמה צוותי המחקר פיתחו כלים אוטומטיים מבוססת על חזון לסייע phenotyping ההתנהגות של אדם יחיד בתוך כלוב קטן בבית4,5,6. עם זאת, שיטות כאלה להגביל את האינטראקציה החברתית בגודל של סביבות בדיקה, מגוון רחב של אמצעים התנהגותיים הכוללים תפקודים קוגניטיביים. IntelliCage הוא הבית-כלוב הדור השני ניטור מערכת המיועדת לביצוע משימות קוגניטיביות שונות בתוך כלוב הביתה חברתית. חשוב, בשיטה זו ניתן לשלול יומי מטפל, המאפשר לנו לבצע ניטור התנהגות לטווח ארוך עם הערכה של תפקודים קוגניטיביים, היא יכולה לסלק את הדרישות עבור טיפול מעשי מיוחדים, והיא לאפשר מאוד לשחזור נתוני הרכישה7. כאן, אנו מתארים לטווח ארוך phenotyping ובדיקת במודלים של העכבר גנטי של מחלת אלצהיימר (AD) אשר כבר שנוצר לאחרונה8,9,10 באמצעות ניטור הביתה כלוב אוטומטיות מערכת. סוללה בדיקה, שכללה הערכות של מרחבי למידה תפקודים ניהוליים, בוצעה שוב ושוב בנקודות גיל מרובים (9-12, בן 14 – 17 חודשים). Phenotyping תלויי-גיל זה מותר לנו לזהות את ההשפעות חולף או קבוע של גנים על היבטים קוגניטיביים שונים. מצאנו כי בדגמים מסוימים לספירה הראו פנוטיפים ארעי וקבוע של מספר היבטים קוגניטיביים נבדק בניתוח לטווח ארוך באמצעות אוטומטיות הביתה כלוב ניטור המערכת10. לפיכך, המחקר אוטומטית באמצעות מערכת ניטור כלוב הבית הוא מועיל וחסכוני עבור phenotyping התנהגות לטווח ארוך ואימות במודלים שונים של תפקוד קוגניטיבי.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

כל ההליכים אושרו על-ידי החיה מוסדיים רבה ושימוש הוועדה, הם בוצעו על פי הנחיות RIKEN המוח המדע של מכון לניסויים בבעלי חיים.

1. הגדרת המנגנון

הערה: סקירה כללית של מערכת ניטור אוטומטי הביתה כלוב מוצג באיור1. כל מערכת (39 ס"מ x 58 ס"מ x 21 ס מ) מכיל מיקרו-מעבד אחד, ארבעה תאי פינה, שלכל אחד מהם יש שני בקבוקי מים ואנטנה טבעת זיהוי זיהוי תדרי רדיו המשדרים מושתל לתוך החיות (איור 1 א'). מספרי הזיהוי של המיקרו מוגדרים על ידי בורר חוגה (כתובות חומרה) (איור 1B). מספרי הזיהוי של המיקרו צריך אינם חופפים. שתי דלתות בכל פינה נשלטים על ידי מחשבים, אשר משמשים את התניה אופרנטית (איור 1C). בדרך כלל, כל הכלוב שתוכל להעריך עד 12 עכברים (ראה איור 2 בתור דוגמא של קבוצת הדיור). באמצעות מספר גדול יותר של עכברים מקובל. עם זאת, אחד עליך לוודא כי העכברים לא נלחמים בצורה מוגזמת, כי הם הם לא צפוף כאשר הם מבצעים משימות מאוד תחרותי.

  1. להתחבר למחשב באופן סדרתי באמצעות כבלים, אפשר את הכלובים.
  2. חבר את כבלי הסוללה השתלים בתוך המיקרו (Power-on). נוריות כל צריך ואז אפשר להפעיל אותו במשך כמה שניות, כל הדלתות צריך לעבור. אם הנוריות לא לכבות או אם הדלתות לא זז, נתק ולאחר replug את כבל החשמל (חיבורי חשמל רע עלול להוביל בתפקוד תקין).
  3. ודא כי דלתות הזזה נפתחים ונסגרים כראוי. אם הדלתות אינך מעביר בצורה נכונה, בדוק את המגנטים קטן המחובר לזרוע שחור. אם בעיה זו מתרחשת לעתים קרובות, שקול הדבקת המגנט את הזרוע.
  4. להמשיך לבדוק את התנאים של הדלתות לאורך כל הניסויים (לפחות פעם ביום).
  5. הפעל את המחשב.

2. תוכנה

הערה: כל שלושת הרכיבים של התוכנה ("מעצב", "בקר" ו- "מנתח") עבור מערכת ניטור אוטומטי הביתה כלוב עוצבו כמו ממשקי משתמש גרפיים (איור 3). משתמשים יכולים בקלות לשלוט או להוסיף פונקציות שונות במהלך הניסוי.

  1. ביצוע הניסוי קבצים באמצעות "מעצב"
    הערה: "מעצב" משמש כדי ליצור ולערוך קבצים ניסיוני (תוכניות במערכת) עבור ביצוע תקנות ניסיוני שונות ועבור בדיקת המצב של המערכת (איור 3 א). קובץ אחד ניסיוני מטביע את רשימת בעלי חיים, הגדרת חומרה ופרוטוקולים ניסויים מרובים. משתמשים יכולים גם לקבל פרוטוקולים יומן שפורסמו על-ידי פנייה המחברים.
    1. ליצור את רשימת בעלי חיים
      1. להגדיר את התנאים. לבנות את העיצוב גרנד ניסיוני, אשר כולל את הפרמטרים הבאים: 1) מספר עכברים הנושא, 2) מספר קווים גנטיים (או קבוצות הטיפול), 3) מין (זכר בעלי חיים, חיות נקבה או שניהם) ומספר 4) של הכלוב כדי לשמש.
      2. בחר בסוג המשדר המתאים (DataMars או Trovan) בסרגל כלי מרכזי.
      3. הגדר "קבוצות". בחלונית ' 'קבוצות' ', להוסיף או להסיר את קבוצות הניסוי (כלומר., אחרים או טיפולים) על-ידי לחיצה על "ירוק (+)" או "הצלב האדום (x)" לחצן בחלון "קבוצות", בהתאמה.
      4. הגדר "אשכולות". השתמש בפונקציה "אשכול" לפעול תת-קבוצות באותה מידה על-ידי הגדרת נכון, שגוי, נייטרלי בפינות ובצדדים.
        הערה: הביקור, nosepoke ואירועים ליקוק, הנתונים הראשי עבור כל פעילויות התנהגותיות, שכולם משויכים ההגדרה. הגדרה זו נדרשת עבור משימות למידה מרחבית. האשכולות שהוגדרו עבור כל חיה נותר ללא שינוי לאורך כל הניסוי. לדוגמה, באשכול אחד עבור המקום העדפה (PP) פעילות או המקום העדפה היפוך (PPR), בפינה אחת מוגדרת בתור הנכון (מים-נגיש), שלוש פינות מוגדרות שגוי (מים-נגיש). בנוסף, אשכולות יכולים להיות מקושרים למחשב אחר באמצעות פונקציית "קישור".
      5. הקצאת משתנים כולל "שם", "תג" (המשדר ID), "סקס", "קבוצת" ו- "אשכול".
      6. שמור ולהדביק את רשימות בעלי חיים על-ידי בחירה "לייצא". וחיות "ייבוא". שורת התפריטים 'קובץ' כדי להעתיק את הרשימות בבעלי חיים עבור ניסוי אחר.
    2. להגדיר את רכיבי החומרה בכרטיסיית "הגדרת" ערכה את כל המערכות באמצעות מספרי הזיהוי המתאים שלהם (כתובת החומרה) היחידים "הגדרת" Correspond מספר כתובות בסעיף "מעצב" המספר הממשי של כתובות.
    3. לבנות את הפרוטוקולים ניסיוני בכרטיסיה "IntelliCage"
      1. לבנות את הפרוטוקולים ניסיוני בכרטיסיה "IntelliCage" באמצעות כרטיסיות נחות ("מודול" ו- "אפשרות" כרטיסיות) ובראש הבאים.
      2. עיצוב המבנים ניסיוני בשטח"מודול" על ידי לחיצה על הכרטיסיה "מודול" (איור 3 א). כדי להוסיף מודולים חדשים, לחץ על "הוסף" (ירוק בתוספת לחצן בכרטיסיה "מודול").
        הערה: ישנם ארבעה סוגים של רכיבים, כלומר "משימות", "מועיל", "כתבים", ו "אירועים". בדרך כלל, ניסוי מתחיל עם אירוע ההדק, כלומר "לבקר", "Nosepoke" או "שתיה". כדי לבחור אירוע מפעיל, גרור היחידה המתאימה מהמקטע אירועים כדי להגדיר את השלט ההתחלתי. לאחר מכן, כדי להגדיר את הפלט עבור מפעילים מסוימים (כגון פתיחת הדלת), גרור את היחידות מהסעיף "משימות" (למשל-"דלת", "מוביל", "אוויר").
      3. גרור את היחידות, המוצגת בחלק "יחידות", לחלל"מודול".
        הערה: שוב, המשתמשים יכולים לקבל פרוטוקולים שפורסם (כקבצי ניסיוני) מן המחברים ולעשות שימוש חוזר את הקבצים על-ידי ייבוא רשימת בעלי חיים חדשה. למשתמשים אין להפוך כל המודולים.
      4. כדי להפוך את מודול עיבוד (NPA) nosepoke (איור 6A), גרור את יחידת "דלת" בסעיף "משימות", "שער" יחידות "השעון" מהסעיף "מועיל", היחידות "לבקר" ו- "Nosepke" בחלק "אירועים" לחלל"מודול".
      5. קישור "כלשהו" על הקו "על" של היחידה Nosepoke "ב" ביחידת ה-שער. קישור "החוצה" כדי "לסגור" ביחידת ה-"שער". קישור "החוצה" "בשער" על "הפעל" ביחידה "עצר". קישור "החוצה" בשער פתיחה ביחידת ה-"דלת". קישור "החוצה" ביחידה "עצר" כדי "לסגור" ביחידת ה-"דלת". הגדר "תקופת" 5000 (ms) במקטע טיימר.
        הערה: יחידת "שער" משמש כדי לשלוט לקלט ולפלט של הרצף. במצב "פתוח" (מצב ברירת המחדל), רצף מחובר "פלט" יופעל. לעומת זאת, במצב "סגור", רצף מחובר הפלט תופסק. ההסתברות של שער הפתיחה ניתן שצוין (6A איור, איור 8A ואיור 9 א). בורר"מודול" משמשת כדי לשנות את המודולים באקראי או ברצף מסוים באותה תקופה ניסיונית. בפעילות טורי זמן התגובה (SRT), לדוגמה, המודולים (באורכים משתנים עיכוב) באופן אקראי מוחלפות בכל קצה של הביקור באמצעות בורר מודול (הגדרת מצב "RandomExcludeDefault") קשורה הקו "סיום" של יחידת "לבקר" (איור 8A ). יחידת "מפצל" ישמש לכוון אות קלט לצד המצוין של הפינה. פעולה זו נדרשת עבור מודלים מורכבים יותר כגון אלו המשמשים הפעילות SRT או עיכוב היוון (DD), אשר דורשים פעולה של צד מסוים. לדוגמה, ב- DD הפעילות, רק צד אחד (צד ממותק) ייפתח עם עיכוב (איור 9 א).
      6. להגדיר המצב הראשוני של הדלתות בכלובים בהכרטיסיה 'אפשרויות' ציין כל הדלתות להיסגר במהלך ההפעלה ללא שתיית כמו המצב הראשוני טיפוסי למשימות PP או PPR.
      7. הגדר את לוחות הזמנים בכרטיסיה 'אפשרויות'. המודולים מוחלפים בנקודות זמן מסוימות, והפעולה המוגדרת בחלון "יום דפוסי" מתבצעת.
        הערה: החלק "יום דפוסי" יכול לשמש כדי לקבוע את חלון זמן הניסוי. בדרך כלל, הזמן את הלילה, השלב הפעיל של העכברים, משמש כדי להעריך את ההתנהגות משימות קוגניטיביות. זה צריך להיות שם לב זה משך הזמן של הפעילות עשוי להשפיע על כמות צריכת המים. אם המשך זמן במשימות קל יחסית, עשויה להקטין הביצועים בקצה של חלון הזמן בשל שביעות רצון. לכן, חלון הזמן נדרש להגדיר בקפידה.
  2. הפעלת הניסוי באמצעות "הבקר"
    1. לטעון את הקובץ ניסיוני על ידי לחיצה על "הניסוי". כפתור בסעיף "הגדרה" "בקר".
    2. הפעל את הניסוי על-ידי לחיצה על כפתור "התחל" של "בקר" (מרכז החלק הימני).
    3. לפקח והמחש את המצב הנוכחי של המערכת ואת העכברים.
      הערה: האירועים התנהגותית מוסברים כדלהלן: הביקור, נכנס לפינה (זוהה על ידי חיישן תרמי); nosepoke, לשים את האף אל החור בתוך הפינה (שזוהה על-ידי קרן אינפרא-אדום, ולא יכול להיות מחולק nosepoke ימינה ושמאלה); ליקוק, מלקק שזוהה על-ידי lickometer (נספר כ זמן מגע ותדירות).
    4. בדוק את מצב המערכת, תשומת לב במיוחד ואזהרות.
      התראה: שגיאות בשל תג בעלי חיים שגוי (המשדר מספר) ידווחו ביומן גם אם המספר בפועל תג נכונה (כלומר., "הסרה תג * * *", "אות נוכחות ללא אנטנה רישום", וכו.). זה יכול להיות בגלל השימוש של משיב זה עומד לפוג. עם זאת, שגיאה זו אינה בעיה רצינית. במקרה זה, אחד צריך לבדוק שוב כי ניתן להבחין החיה מזוהה בהודעה. יוצגו שגיאות עקב תקופות ארוכות ללא ביקור או משקה כמו, לדוגמה, "* * * (חיה ID) לא עשה בכלל ביקורים במהלך הדקות האחרונות 720" (איור 3B). בדוק מספר אפשרויות שעלולות להוביל שגיאות כאלה. המקרה החמור ביותר הוא החיה הוא כבר מת. האפשרות השנייה החמורה ביותר היא כי יש בעיה עם מערכת זיהוי לבעל החיים (המשיב אינו פועל, או נפל). האפשרות השלישית היא החיה לא פעיל. אם החיה לא עושה בכלל ביקורים לתקופה כל 24 שעות ביממה, הנסיין לשקול הסרת החיה לכלוב עקב מצב בריאותי שלה. בעיה רצינית כי אין אינדיקציה שגיאה הוא הכישלון של הדלת כדי לסגור (כמעט תמיד עקב הבעיות עם המגנטים על הדלת). התוצאה היא היצירה של פינת שתייה בלתי הולם. כדי לבדוק את הבעיה, יש לבדוק את התנאים של כל הדלתות במהלך מפגש ללא שתיית לפחות פעם ביום. אין אפשרות להשתמש בנתונים רכשה כשיש בעיה זו לניתוח של משימות PP, PPR, SRT או DD.
    5. פלט כל האירועים התנהגותית עם התגית עבור זמן ומידע בעלי חיים על ידי לחיצה על כפתור "עצור" של "בקר" (איור 3B).
  3. טיפול נתונים באמצעות את "מנתח"
    1. באמצעות "מנתח", נתח והמחש את הנתונים.
    2. לייצא את נתוני זמן-מנופה כקבצי Excel (איור 3C). התוצאות גרפית המוצגת בכרטיסיה "תרשימים" יכול להקל על הבנת הנתונים. בכרטיסיה "נתונים", הנתונים מסודרים בעמודות מרובות ניתן למיין, לסנן באמצעות פרמטרים כלשהם.

3. בעלי חיים הכנה

  1. להשתמש בבעלי חיים מעל 15 גרם (בגילאי 2 חודשים ומעלה).
    הערה: אם החיות קטנים יותר 15 גרם, עכברים מרובים יכולים לבקר פינה בו זמנית, מוביל לכישלון באוסף נתונים. חיות בגילאי צריך לפקח בקפידה כדי להבטיח כי הם מסוגלים לקפוץ לתוך הפינות ולטפס במזין. כמה עכברים בוגרים או עכברים עם מוטציות גנטיות מפגין לקויות מוטוריות עלולה למות. כי הם לא יכול לגשת מים או מזון.
  2. להפחית את הסיכון הפוטנציאלי של תוקפנות.
    הערה: גם כאשר שימוש בעכברים הנשי, עדיף להתחיל הדיור ביחד בכלוב העכברים בגיל צעיר (קרי, בגיל חודש) לפני הפעלת הניסוי. פרופיל של קו העכבר, בדגש על תוקפנות, צריכה להתקבל בעת שימוש זכר עכברים בכלוב.
  3. שתל המשדרים זיהוי גלי רדיו (מעוקר, המחט כלול) subcutaneously לתוך העכברים באזור צוואר הרחם-דורסו בהרדמה שאיפה איזופלוריין (איור 4).
    1. הנח את העכבר בבית הבליעה עבור אינדוקציה הרדמה.
    2. התאם את זרימה חמצן ל- 0.8 עד מאדה 1.5 ליטר/דקה ואיזופלוריין ל- 2.0 ל- 2.5%.
    3. שחרר את לחצן העכבר מן החדר אינדוקציה לאחר קצב הנשימה הופכים איטיים (בערך 5% טיפה).
    4. לשמור על ההרדמה עם מסיכת פנים.
    5. להחיל משחה אופטלמולוגיות עיניים כדי למנוע התייבשות העין.
    6. לצבוט והרם את העור סביב החלק האחורי של השכם כדי ליצור כיס.
    7. ! כבו ההזרקה עם 70% אתנול כדי למזער את המבוא של שיער לחלל התת עורית. לאחר מכן, הכנס את המחט שהזרקת דרך העור במקביל לעמוד השדרה.
    8. הוצא את השבב subcutaneously.
    9. לצבוט את השבב דרך העור כדי לשמור על שטח בין-השכמה.
    10. לסגת לאט את המחט. להמשיך לצבוט את האזור במשך כמה שניות לספק hemostasis.
    11. השתמש הממשל כאבים אם המחט מוחדרת באופן שגוי.
    12. שחרר את העכבר מן ההרדמה.
    13. הנח את העכבר בתוך כלוב ההתאוששות ולנטר אותה עד שהם מתעוררים לנוע. להימנע מלהשאיר את העכבר ללא התערבות.
    14. להחזיר את העכבר לכלוב הביתה ברגע זה הפך להיות מלא אמבולטורי.
    15. בדוק אם המשיב מושתל עם קורא המשדר לפחות שבוע אחד.
      התראה: המיקום של המשדרים מושתל היא חיונית לצורך הזיהוי (ראה איור 2). לא להכניס המשדר אנכית הצוואר; זה יכול לגרום, חיות לקבל פגיעה חמורה של חוט השדרה של החיה. משדרים לפעמים לנשור לאחר כמה שעות או ימים. בדוק אם המשיב פועלת באמצעות קורא המשדר. ב אופציונלי, שתל משדר שוב אם זה נופל החוצה; עם זאת, חוזרת ונשנית מחדש השתל עלולה לגרום לשינויים התנהגותיים מלאכותי. בדוק את תאריך התפוגה. משדרים שפג תוקפם לעיתים קרובות ישדר אותות שגוי וכתוצאה כי חסרים נתונים.
  4. להציג את החיות לתוך הכלוב וסמנו המשדרים שהושתלו בעכברים באמצעות משדר לקוראים. הסר את העכברים אם המשדרים לא מזוהים.

4. הפעלת ניסויים

הערה: עכברים הם האכילו ad libitum עם העכבר הסטנדרטי צ'או ומתוחזק עם מצעים סינתטי שהשתנה כל 1-2 שבועות בהתאם ללוח הזמנים פעילות. הימנע שינוי מצעים במהלך פעילות למידה מרחבית במיוחד הראשונית 1 – 2 ימים. אורות דולקים בין 08:00 ל- 20:00. המודולים ניסיוני מתבצעים ברצף לפי השאלות המדעיות. לוח הזמנים ניסיוני מודגם באיור5.

  1. פעילות כללית
    הערה: עכברים הם ברצף מותאמים לסביבה בכלוב באמצעות שלושה תנאים ניסיוני: הסתגלות חינם, שבו בעלי החיים שתמיד תוכל לגשת את בקבוקי מים בפינות בנדיבות (יום אחד בשבוע 1 של habituation בדרך כלל נחשב נאותה); במתכונתם, שבו העכברים יכול לגשת את בקבוקי מים עבור 5 s לאחר כל nosepoke לתוך החורים דלתות פינות (יום 3 1 לשבוע habituation בדרך כלל נחשבים נאותים); לשתות הפעלה הסתגלות, שבו העכברים יכול לגשת את בקבוקי מים בזמן מסוים של היום.
    1. הכינו את הקבצים ניסוי עבור הפעילויות פא במתכונתם, DSA.
    2. להפעיל את המשימה FA "בקר".
    3. למדוד את מספר הביקורים, nosepokes ו/או ליקוק פרקים פעילות יומי או היממה מעת לעת כמו אינדקס של פעילות כללית.
    4. להפעיל את המשימה הלאומי המוגן "בקר".
    5. להפעיל את המשימה DSA "בקר".
      הערה: פרדיגמות למידה רבים דורשים הסתגלות עבור ההפעלה שתייה. כדי להגדיר את לוח הזמנים של DSA, השתמש שני מודולים ניסיוני שונים: ההפעלה ברירת המחדל (עבור מניעת מים), ושם והבחורים. שתינו. העכברים אין אפשרות לגשת את בקבוקי מים, כי שום דבר לא קורה לאחר nosepoke במודול ברירת המחדל. הפעלת שתייה הוא זהה לשם המודול במתכונתם. הזמנים המוגדר בכרטיסייה 'אפשרויות' ב- "מעצב" ניתן לשוות ואז להפעלה ללא שתיית שהוגדרו על-ידי מודול נוסף.
  2. משימות זיכרון ולמידה מרחבית
    הערה: הפעילות PP משמש כדי להעריך מרחבי למידה (בדרך כלל 5-7 ימים). בפעילות PP, העכברים יש גישה מוגבלת מים בפינות שלוש מתוך ארבע (פינה נכונה אחת, שלוש פינות שגוי). לפיכך, החיות יצטרך לבקר פינה מסוימת לשתות מים במהלך המפגשים שתייה. PPR הפעילות נועד להעריך גמישות או compulsivity ואת היכולת לשנות התנהגות באופן שוטף (בדרך כלל 5-7 ימים). בפעילות PPR, העכברים יכול רק גישה מים בפינות ההפוך משמש את הפינה הנכונה בפעילות PP.
    1. הכינו את הקבצים ניסוי עבור הפעילויות PP ו PPR. להגדיר את הפינות הנכון עבור העכברים על-ידי הגדרת "אשכולות" (בדרך כלל 1-4 פינות כל) בכרטיסיה "חיה" של "מעצב" (ראה איור 6A, למטה). כדי להימנע בתעבורת בפינה אחת, להקצות ארבע הפינות עכברים כל בצורה אחידה.
    2. להפעיל את המשימה PP בקונטרולר.
    3. להעריך את הביצועים מרחבי למידה על מסלול הזמן, המספרים את אחוז nosepokes הנכון.
      הערה: הגירסה הנוכחית של הפעילות PP מתמקד יותר מרחבי למידה במקום, הזיכרון המרחבי, כמו הפעילות אינה דורשת פער הזמן בין מבחנים שונים. כדי להתמקד יותר זיכרון מרחבי, שקול להשתמש הפעילות הימנעות (PA) המקום או גירסה חדשה לא מוגדר של הפעילות המרחבי מנצל פערי זמן מסוים בין ניסויים.
    4. להפעיל את המשימה PPR "בקר".
    5. הערך גמישות או compulsivity מבוסס על מסלול הזמן, המספר האחוז nosepokes הנכון.
      הערה: פרשנות הנתונים PPR מחייבת במספר פסקי-דין זהיר. ביצועים הראשונית של הפעילות PPR תלויה בחריפות ביצועי המשימות PP. זה בגלל הפעילות PPR מסתמך על הפרעה או בצורך לשנות התנהגות. לכן, הביצועים של PPR עשויה להיות ירודה במיוחד אם הביצועים של הפעילות PP קרוב מאה אחוז נכון. גמישות יכול להיחשב לאחד12,11,13תפקודים ניהוליים.
    6. להעריך את הפחד מרחבי זיכרון בהרשות הפלסטינית.
      הערה: הפעילות הפלסטינית מורכבת 4 פגישות רציף: habituation (יום 1); מיזוג (אוויר-פאף הוא הציג לאחר nospoke על כל הצדדים של פינה מוגדרת מראש [שגוי nosepoke], יום 2); h 24 שעות הפסקה מחוץ לכלוב הבדיקה (העכברים ממוקמים בחזרה לתוך שלהם נורמלי בבית בכלובים, day3); הצבת עכברים בחזרה לתוך הכלוב בדיקה ללא אוויר-פאף (4 – 10 ימים).
      1. להכין את הקבצים ניסוי הפלסטינית.
      2. הפעל habituation (יום 1).
      3. הפעל מיזוג (יום 2).
      4. קח העכברים לתוך הכלובים בבית נורמלי ולשמור במשך 24 שעות ביממה (day3).
      5. להחזיר את העכברים לכלוב הבדיקה ולהפעיל בפרוטוקול הבדיקה (יום 4 – 10).
      6. להעריך את aversive למידה מרחבית בהתבסס על היחס של שגוי nosepokes ביום מיזוג (יום 2), זיכרון מרחבי aversive בהתבסס על זה ביום החזרה לכלוב הבדיקה (יום 3), למידה הכחדה בהתבסס על זה בימים 4-10.
  3. הערכה של פונקציה המבצעת (אימפולסיביות, תשומת לב, ו- Compulsivity)
    1. משימות SRT
      הערה: הליך זה תוארה בעבר פירוט נוסף10,14. בקבוצה זו של משימות, כל ארבעת הפינות מופעלים באופן זהה, 24 שעות ביום. SRT מורכב בשני סשנים של הדרכה (SRT-אימון 1 ו-2) שתי הפעלות הבדיקה (SRT-מבחן 1 ו- 2). בהפעלה הכשרה הראשונה (SRT-אימון 1), החיות מאומנים כדי ללמוד כי נורית ה-LED צהוב הוא סימן התחלה nosepoke. נורות LED פלאש תמיד מיד לאחר nosepoke הראשוני (עיכוב מוגדר 0 s).
      אימון שני (SRT-אימון 2), העיכוב מוגדר כ משתנים באופן אקראי בין 0.5, 1.0, 2.0 ו- 4.0 s. במהלך תקופה זו, תגובות מוקדמת יש סיבה (הכשרה קדם). כל nosepoke במהלך תקופת עיכוב נחשבת לתגובה מוקדמת, ואילו nosepoke הראשונה כאשר הדלת נפתחה (5 s) נחשבת תשובה נכונה. בהפעלת המבחן הראשון (1 SRT-Test, להערכת אימפולסיביות), nosepoke הראשון מגדיר את הצד הנכון, ויוזמת תקופה עיכוב (0.5-4.0 s, בהתאם לשלב פעילות), אחרי אשר נוריות צהוב מופעלים עבור תקופת זמן מסוימת (גירוי משך = 2.0 s, בהתאם לשלב פעילות). אז נפתחה הדלת. Nosepoke הראשונה לאחר תקופת עיכוב פותח את הדלת (5 s), נחשבת nosepoke הנכון ואילו בכל nosepoke במהלך תקופת עיכוב נחשב nosepoke מוקדמת. ישנם מספר שינויים בפגישה הבדיקה השנייה (SRT-מבחן 2, להערכת תשומת לב). לאחר הפעלת גירוי (0.2-1.0 s, מעט קצרה יותר מאשר המבחן הראשון), העכברים מסופקים עם פרק זמן שבמהלכו מותר nosepokes (להחזיק המוגבלת, בדרך כלל 2 s). הדלתות (5 s) רק לאחר nosepoke הנכון, וזה nosepoke הראשונה במהלך החסימה מוגבלת. Nosepokes לאחר החסימה מוגבל נחשבים מושמט nosepoke, ואינן להוביל שינויים בתוצאה. השגיאות מחולקים לשלושה סוגים: nosepoke מוקדמת, nosepoke הושמט השמטה (nosepoke הראשון בלבד). הבדיקה תשומת הלב דורש יכולת להבחין פלאש LED (המוגדר על-ידי משך הזמן של גירוי משך), כמו גם תגובה מהירה למדי (המוגדר על-ידי משך החסימה מוגבל). מסלול הזמן של המשפט מודגם באיור7.
      1. הכינו את הקבצים ניסוי למשימות SRT.
      2. הפעל את 1 SRT-אימון במשך 3 ימים.
      3. הפעל את 2 SRT-אימון במשך 7 ימים.
      4. הפעל את 1 SRT-Test (אימפולסיביות) במשך 7 ימים. לחשב את אימפולסיביות לפי הנוסחה הבאה:
        figure-protocol-18094
        כאשר P הוא מספר הנסיונות nosepoke מוקדמת (או המספר של שגוי nosepoke) ו- T הוא מספר הנסיונות הכולל (מספר nosepoke הראשונה).
      5. הפעל את 2 SRT-Test (תשומת הלב) במשך 7 ימים. לחשב את הדיוק (אשר נחשב מחוון לביצועי לתשומת לב) באמצעות הנוסחה הבאה:
        figure-protocol-18415
        C הוא מספר הנסיונות nosepoke נכונה (מספר nosepokes השנייה נכונה), T הוא מספר הנסיונות הכולל (המספר של nosepokes הראשון), O הוא מספר הנסיונות השמטה (מספר משפט חסר של nosepoke השני) ו P הוא מספר מוקדמת איפה ניסויים nosepoke (או המספר של השני nosepoke שגויה לפני החסימה מוגבל).
    2. פעילות DD
      הערה: בחירה פשוטה משימה זו, שבו החיות לבחור או לחכות לשתות מים ממותקים (SW, סכרין 0.5% או 10% סוכרוז) עם עיכוב או לשתות מים רגילים ללא עיכוב. הדלת בצד שבחרת נפתחת בעוד הדלת בצד הנגדי נשארים סגורים. SW של מים רגילים מוקצים ב הצדדים הימני או השמאלי של כל הפינות באופן זהה. לוח הזמנים של הפעילות DD כולל את מפגשי הדרכה ובדיקה. בהפעלה הכשרה, העכברים יכול לגשת SW והן מים ללא זמן המתנה. לפיכך, העכברים יפתחו את העדפותיהם לצד SW. בהפעלות הבדיקה, זמן ההמתנה מגדילה מדי יום (כלומר., 0, 1, 2,..., 8 s). העיכובים ברצף להגדיל מדי יום על-ידי הפיכת מודולים רבים מפגין אורך השהיה שונות (0, 1, 2,..., 8 s) והגדרת "קישור" באזורים "מודול" ו- "אפשרויות" (היום תבניות). במשימה זו, כל ארבעת הפינות פועלים באותה דרך, 24 שעות ביום.
      1. הכנת קובץ ה-ניסיוני עבור פעילות DD.
      2. הגדר את הצד של אס דבליו (ימינה או שמאלה הצדדים בפינות כל).
      3. החלף את בקבוקי מים בצדדים מוגדר הבקבוקים המכיל SW.
      4. הפעל את אימון לאמן את החיות לשתות SW בצדדים מוגדר ללא דיחוי למשך 5-7 ימים.
      5. חישוב מדד העדפה, אשר מוגדרת כיחס בין ליקוק או nosepoking בצד של אס דבליו למספר הכולל של מכות או nosepokes. מדד העדפה עבור הצד ש-SW המכיל מחושבת כך:
        figure-protocol-19962
        או
        figure-protocol-20037
        מדד לשעבר מתמקד יותר תוצאות הפעולה, ואילו השני מתמקד יותר התנהגות בחירה.
        הערה: ודא כי במרבית העכברים מעדיפים לבחור את הצדדים עם אס דבליו (> 90% עבור ליקוק המבוססת על מספר האינדקס, > 80% עבור האינדקס הראשון מבוסס nosepoke) בסוף האימונים.
      6. לאחר מכן, הפעל את המושב בדיקת של פעילות DD במשך 9 ימים (s עיכוב 0-8).
      7. להעריך את מהלך הזמן של שינוי העדפה כלפי הצד עם SW כדי להעריך את compulsivity.
  4. ניתוח נתונים
    1. פתיחת הארכיונים באמצעות את "מנתח" וייצא כל הנתונים לקבצי Excel. אם כמות הנתונים סכום די גדול, עדיף לסנן את הנתונים (כלומר. לחלץ את ההפעלה שתייה עבור הפעילויות המרחבי, לחלץ את nosepokes הראשון והשני עבור פעילויות SRT).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

במחקר הקודם שלנו, תלויי-גיל קוגניטיבית לספירה דגמים אותרו על ידי הניסויים באמצעות אוטומטיות הביתה כלוב ניטור המערכת10. ביצועיהם של דגמים לספירה PP היה שלם צעירים וגם בוגרים נושאים; עם זאת, הביצועים ב- PPR היה משמעותי, בהדרגה לקוי (איור 6). חשוב גם ל...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

מאמר זה מתאר את השיטה באמצעות מערכת ניטור אוטומטי כלוב בית עבור מבחני קוגניטיביים והתנהגותיים לטווח ארוך במודלים לספירה מהונדסים. השלב הקריטי ביותר הוא ההשתלה של המשיב התנוחה המתאימה. לפני ביצוע ההשתלה, להבטיח את תאריך התפוגה של המשיב לא עברה. הנקודה החשובה השנייה היא לבדוק את תפקודה של ה...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

שאין ניגודי אינטרסים הכריז.

Acknowledgements

אנו מודים רייקו אנדו על עזרתה בחומרים photographing. מחקר זה נתמך על ידי מענק הסיוע לצורך מחקר גישוש (JSPS KAKENHI גרנט מספר 16K 15196).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
IntelliCageTSE Systems-Parchased in 2011 or later
PCDellInspiron 580s-
DisplayDellSI75T-WL-
ALPHA-driShepherd Specialty Papers-Standard bedding
Aron Alpha (Krasy Glue) 2 gToagosei (Krasy Glue)#04612Cyanoacrylates for gluing magnet and blak arm
Handheld Transponder ReaderBTS-IDR-560Transponder reader, which reads both Trovan and DataMars
TransponderDataMarsT-VA, T-VAS, or another seriesBasic package of transponders and implanters
Diamond Grip PlusAnsel MicroflexDGP-INT-MExperimental glove
IsofluranePfizer1119701G1092-
Vaporizer for small animalsDS Pharma BiomedicalSF-B01Facemask included
Neo-MedrolPfizer006472-001Eye ointment
Ethanol (70%)---
ExcelMicrosoft00202-51382-15524-AA928For data analysis

References

  1. Bryan, K. J., Lee, H., Perry, G., Smith, M. A., Casadesus, G. Transgenic Mouse Models of Alzheimer's Disease: Behavioral Testing and Considerations. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. , CRC Press/Taylor & Francis. (2009).
  2. Nestler, E. J., Hyman, S. E. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nature Neuroscience. 13 (10), 1161-1169 (2010).
  3. Crawley, J. N. Behavioral Phenotyping Strategies for Mutant Mice. Neuron. 57 (6), 809-818 (2008).
  4. Zarringhalam, K., Ka, M., et al. An open system for automatic home-cage behavioral analysis and its application to male and female mouse models of Huntington's disease. Behavioural Brain Research. 229 (1), 216-225 (2012).
  5. Prusiner, S. B., Jackson, W. S., King, O. D., Lindquist, S. The power of automated high-resolution behavior analysis revealed by its application to mouse models of Huntington's and prion diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (23), 13363-13383 (1998).
  6. Jhuang, H., Garrote, E., et al. Automated home-cage behavioural phenotyping of mice. Nature Communications. 1 (6), 1-9 (2010).
  7. Krackow, S., Vannoni, E., et al. Consistent behavioral phenotype differences between inbred mouse strains in the IntelliCage. Genes, brain, and behavior. 9 (7), 722-731 (2010).
  8. Nilsson, P., Saito, T., Saido, T. C. New mouse model of Alzheimer's. ACS chemical. 5 (7), 499-502 (2014).
  9. Saito, T., Matsuba, Y., et al. Single App knock-in mouse models of Alzheimer's disease. Nat Neurosci. 17 (5), 661-663 (2014).
  10. Masuda, A., Kobayashi, Y., Kogo, N., Saito, T., Saido, T. C., Itohara, S. Cognitive deficits in single App knock-in mouse models. Neurobiology of Learning and Memory. , (2016).
  11. Chan, R. C. K., Shum, D., Toulopoulou, T., Chen, E. Y. H. Assessment of executive functions: Review of instruments and identification of critical issues. Archives of Clinical Neuropsychology. 23 (2), 201-216 (2008).
  12. Jurado, M. B., Rosselli, M. The Elusive Nature of Executive Functions: A Review of our Current Understanding. Neuropsychology Review. 17 (3), 213-233 (2007).
  13. Diamond, A. Executive Functions. Annual Review of Psychology. 64 (1), 135-168 (2013).
  14. Kobayashi, Y., Sano, Y., et al. Genetic dissection of medial habenula-interpeduncular nucleus pathway function in mice. Frontiers in behavioral neuroscience. 7, 17(2013).
  15. Robinson, O. J., Vytal, K., Cornwell, B. R., Grillon, C. The impact of anxiety upon cognition: perspectives from human threat of shock studies. Frontiers in human neuroscience. 7, 203(2013).
  16. Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology. (3-4), 362-380 (2002).
  17. Asinof, S. K., Paine, T. A. The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents. Journal of Visualized Experiments. (90), e51574(2014).
  18. Codita, A., Gumucio, A., et al. Impaired behavior of female tg-ArcSwe APP mice in the IntelliCage: A longitudinal study. Behavioural brain research. 215 (1), 83-94 (2010).
  19. Blumstein, D. T. Habituation and sensitization: new thoughts about old ideas. Animal Behaviour. 120, 255-262 (2016).
  20. Endo, T., Maekawa, F., et al. Automated test of behavioral flexibility in mice using a behavioral sequencing task in IntelliCage. Behavioural brain research. 221 (1), 172-181 (2011).
  21. Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
  22. Puścian, A., Łęski, S., Górkiewicz, T., Meyza, K., Lipp, H. -P., Knapska, E. A novel automated behavioral test battery assessing cognitive rigidity in two genetic mouse models of autism. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 140(2014).
  23. Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
  24. Harda, Z., Dzik, J. M., et al. Autophosphorylation of αCaMKII affects social interactions in mice. Genes, Brain and Behavior. , e12457(2018).
  25. Aarts, E., Maroteaux, G., et al. The light spot test: Measuring anxiety in mice in an automated home-cage environment. Behavioural Brain Research. 294, 123-130 (2015).
  26. Safi, K., Neuhäusser-Wespy, F., et al. Mouse anxiety models and an example of an experimental setup using unconditioned avoidance in an automated system -IntelliCage. Cognition Brain & Behavior. 10 (4), 475-488 (2006).
  27. Dzik, J. M., Puścian, A., Mijakowska, Z., Radwanska, K., Łęski, S. PyMICE: APython library for analysis of IntelliCage data. Behavior Research Methods. 50 (2), 804-815 (2018).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

138IntelliCage

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved