Alcuni dei dati qui riportati sono stati ottenuti nel laboratorio del Dr. Jacqueline N. Crawley nella US National Institute of Mental Health e vorremmo ringraziarla per averci permesso di mostrare i dati della carta. Ringraziamo anche Kazuo Nakanishi per il suo aiuto nello sviluppo del programma ImageFZ per l&#39;analisi comportamentale. Questa ricerca è stata sostenuta da Grant-in-Aid per la Ricerca Scientifica (B) (21.300.121), Grant-in-Aid per la ricerca scientifica in settori innovativi (Comprehensive Brain Science Network), dal Ministero della Pubblica Istruzione, Scienza, Sport e Cultura del Giappone , concedere da Neuroinformatica Japan Center (NIJC), e le sovvenzioni da CREST del Giappone Scienza e della Tecnologia Agency (JST).

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	<li>Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> What's wrong with my mouse: behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice. , (2007).</li><li>Fanselow, M. S., Poulos, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neuroscience+of+mammalian+associative+learning.">The neuroscience of mammalian associative learning.</a> Annu. Rev. Psychol. 56, 207-234 (2005).</li><li>LeDoux, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emotion+circuits+in+the+brain.">Emotion circuits in the brain.</a> Annu. Rev. 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Confermiamo che non ci siano conflitti noti di interesse associati a questa pubblicazione e non vi è stato alcun significativo supporto finanziario per questo lavoro che potrebbero aver influenzato l&#39;esito.

Il timore di prova di condizionamento contestuale e cued è uno dei paradigmi più utilizzati per valutare l&#39;apprendimento e la memoria. Questo test è una forma di condizionamento pavloviano in cui viene effettuata un&#39;associazione tra un contesto e / o uno stimolo condizionato (cue uditivo) e uno stimolo avversivo (footshock elettrico). Dopo anche un solo accoppiamento del contesto / cue uditivo e footshock, i topi mostrano il congelamento di lunga durata di fronte sia con il contesto o la stecca. In questo test, il comportamento di congelamento è utilizzato come un indice di memoria paura. Studi farmacologici e lesioni hanno rivelato che la formazione della memoria, consolidamento e recupero sono regolati da diverse regioni del cervello, come l&#39;amigdala, ippocampo e corteccia prefrontale 3,33-35. Inoltre, studi di genetica molecolare hanno dimostrato il ruolo dei geni e delle molecole coinvolte nell&#39;apprendimento e nella memoria in queste regioni del cervello utilizzando topi geneticamente ingegnerizzati 36 specifici. Pertanto, questo test è simple ed utili per esplorare la base neurobiologica sottostante apprendimento paura e la memoria. In questo articolo film, abbiamo introdotto il nostro protocollo di fornire sperimentatori con informazioni dettagliate per comprendere e facilmente eseguire il test. Comportamento di congelamento è stata quantificata attraverso l&#39;osservazione diretta da parte sperimentatori umani. Un sperimentatore ben addestrato si prevede di produrre risultati stabili affidabili in tutta osservazioni. Tuttavia, questo metodo comporta potenziali problemi, quali differenze nel metodo osservativo, pregiudizi osservatori, e di semplici errori di quantificazione, il che rende difficile confrontare direttamente i risultati di sperimentatori indipendenti e diversi laboratori. Un sistema automatizzato di misura computer basato photobeam-è stato anche utilizzato 26,30-32. Tuttavia, questo sistema presenta anche potenziali problemi nel misurare i comportamenti di congelamento. A causa della disposizione sensoriale, questo sistema potrebbe essere in grado di rilevare piccoli movimenti della testa che typically essere catalogato come &#39;attivo&#39; attraverso l&#39;osservazione umana. Inoltre, tremore durante il congelamento può essere considerato come nonfreezing perché quando un animale si blocca, interruzioni intermittenti del photobeam si osservano in conseguenza di tremore. Come metodo alternativo, automatizzati di immagini e video-analisi dei sistemi sono stati sviluppati 17-20,37,38. Anagnostaras et al. 37 descritte alcuni sistemi con programmi software di analisi delle immagini che hanno una buona validità e ottengono il congelamento ben 17,20,37-38. Tuttavia, la maggior parte di questi sistemi e programmi di analisi devono essere ottenuti da fornitori commerciali e sono in genere costosi. Abbiamo sviluppato il software ImageFZ per l&#39;analisi del comportamento di congelamento, e questo programma è distribuito come un programma di software libero. ImageFZ rileva il mouse come un corpo di pixel (una particella) e discrimina sottile movimento del mouse come &#39;congelamento&#39; o &#39;incongelabile&#39; a seconda della quantità diarea di regioni non sovrapposte tra particelle di ciascuna coppia di immagini consecutive. Come mostrato nei risultati rappresentativi, misurazioni utilizzando il programma ImageFZ siano coerenti ovvero più preciso di quelli ottenuti con altri metodi. Così, il programma ImageFZ misura automaticamente il comportamento osservatori umani giudicano congelamento utilizzando criteri definiti. Inoltre, il programma ImageFZ calcola la distanza percorsa (cm) prima, durante e dopo l&#39;esposizione footshock, facilitando una valutazione della sensibilità shock e analisi del comportamento congelamento. Esistono differenze metodologiche tra laboratori. Queste differenze possono causare difficoltà nel confrontare i dati tra i laboratori e di replicare i risultati in laboratori diversi. Per ottenere dati più stabili e comparabili, è necessario standardizzare il protocollo di prova più possibile. Il sistema di analisi con ImageFZ porta alla automazione delle procedure di prova, che può contribuire allala standardizzazione dei protocolli utilizzati in tutta laboratori. Diverse risposte comportamentali devono essere considerati quando si analizza il comportamento di congelamento. In primo luogo, quando gli animali di fronte a una situazione spaventosa, possono fuggire, invece di congelamento 39. Fuga è una delle risposte di paura, e la sua presenza porterà a sottovalutare la memoria della paura. In secondo luogo, il congelamento può dipendere da un livello di attività generale, e il livello di attività in topi trattati e di controllo deve essere esaminato. Ad esempio, sebbene i topi privi del recettore dell&#39;acetilcolina muscarinici M1 hanno mostrato livelli ridotti di congelamento rispetto ai topi wild-type, diversi test comportamentali hanno indicato che i risultati possono essere attribuiti a loro fenotipo iperattività invece del loro deterioramento della memoria 18. ImageFZ calcola la distanza (cm) percorsa dai soggetti. Sono a disposizione per esaminare se esistono differenze nei livelli di attività generali tra i soggetti ai quali i dati. Se vi è una differenza in gruppola distanza percorsa, un possibile approccio al problema è quella di considerare la distanza percorsa durante la prima 2 min di formazione come l&#39;attività basale e utilizzare un rapporto di soppressione (rapporto di soppressione = (attività durante le prove) / (attività durante basale + attività durante testing)) come un indice secondario di paura 17,40. Infine, una differenza di sensibilità al dolore, inducendo i cambiamenti nella reattività a una scossa elettrica, se presente, può causare variazioni nel comportamento congelamento. ImageFZ calcola anche la distanza percorsa (cm) in dettaglio da 2 sec prima un&#39;esposizione di 2 sec footshock per 2 secondi dopo l&#39;esposizione (per 6 sec), che può essere utilizzato come indice di sensibilità footshock. Sistemi di video-analisi dei sono stati sviluppati per misurare il comportamento congelamento dei albino, nero, agouti, e diluire i topi marroni. ImageFZ utilizza un vassoio pavimento nero e griglie nere di esaminare topi bianchi (vedere Figura 1B). Le griglie nere sono fatte di speci<html> alleato metalli trattati con vernice nera patinata e avere una conducibilità elettrica simile a quella delle reti metalliche noncoated, che sono tipicamente utilizzati per topi neri. ImageFZ analizza anche il comportamento di congelamento in ratti e altri roditori attraverso aggiustamenti dei parametri del programma. Nella versione corrente di ImageFZ, il comportamento del soggetto è registrato con una videocamera dalla parete superiore analizzare congelamento. ImageFZ potrebbe essere utilizzato anche in un set-up in cui le immagini vengono catturate dal lato della camera. Inoltre, il ImageFZ controlla un massimo di 4 apparati. Questa caratteristica consente al ricercatore di esaminare contemporaneamente 4 topi, risparmiando tempo e riducendo le potenziali influenze differenze nel tempo di esecuzione di ciascun soggetto e l&#39;ordine di prova sul comportamento. Così, ImageFZ semplifica la procedura di test e analisi del comportamento di congelamento, e questo programma facilita test con meno lavoro e senza alcuna formazione per gli esperimenti comportamentali. e_content &quot;&gt; In laboratorio Miyakawa, abbiamo valutato più di 110 ceppi di topi geneticamente ingegnerizzati e topi di controllo di tipo selvatico nel timore prova condizionata contestuale e cued utilizzando il sistema di video analisi per chiarire gli effetti di un dato gene di apprendimento e memoria 41-42 Abbiamo ottenuto un grande insieme di dati grezzi per più di 5.000 topi I dati grezzi che è stato utilizzato per gli articoli di ricerca pubblicati 4-16 sono incluse nella &#39;Mouse fenotipo Database&#39; come un database pubblico (URL:.. http: / / www.mouse-phenotype.org/). Il presente articolo film fornisce informazioni dettagliate per quanto riguarda i dettagli della nostra procedura sperimentale e promuove la comprensione della situazione testing.

Il timore di prova di condizionamento contestuale e cued è il paradigma comportamentale utilizzato per valutare la paura associativo apprendimento e la memoria nei roditori 1-3. Questo test è stato ampiamente utilizzato per comprendere i meccanismi neurobiologici dell&#39;apprendimento paura e la memoria in transgenici e topi knockout 1,4-16. Comportamento congelamento, che è definita come immobilità completa con l&#39;eccezione di respirazione, è una risposta comune alle situazioni di paura. In questo paradigma comportamentale, dopo che gli animali sono esposti a un abbinamento di un cue uditiva con footshock elettrico, rispondono allo stimolo paura produzione mediante la visualizzazione di un comportamento di congelamento, che viene misurata come indice di apprendimento associativo paura e la memoria. Questo test richiede attrezzature meno elaborato, meno sforzo fisico dallo sperimentatore, e molto meno tempo di formazione per i topi di altri compiti di apprendimento e memoria, ma in genere richiede circa 5-10 min / giorno per il mouse per 2 giorni. Anche se la procedura di test è SImple e richiede poco tempo per eseguire, l&#39;investigatore deve osservare attentamente e misurare il comportamento del mouse, quindi, diversi sistemi di misura automatici sono stati sviluppati per condurre l&#39;analisi comportamentale 17-20. Il nostro sistema di video-analisi, che abbiamo sviluppato con il programma software ImageFZ, ci permette di analizzare agevolmente il comportamento di congelamento e produrre risultati altamente affidabili. Questo articolo fornisce informazioni dettagliate sulla nostra procedura di prova e descrive come utilizzare il programma software ImageFZ.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="701">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#160;ImageFZ&#160; program</td>
			<td>Developed by Tsuyoshi Miyakawa</td>
			<td></td>
			<td>&#160;This program is available through O&#39;Hara &#38; Co., Tokyo, Japan and for free download at http://www.mouse-phenotype.org/. This software runs on 32-bit Windows XP/Vista/7.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conditioning chamber</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>CL-3002L</td>
			<td>For mouse.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cued test chamber</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>CLT-3002L</td>
			<td>For mouse.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Interface</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>CL-1040</td>
			<td>The interface includes a white noise/tone generator, which can be controlled by ImageFZ program.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scrambled shock generator</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>SGA-2040</td>
			<td>The shock generator can be controlled by ImageFZ program.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shock grid tester (ammeter)</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>SG-T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB video capture device</td>
			<td>XLR8</td>
			<td>USB2IVOSX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quad image splitter</td>
			<td>Wireless Tsukamoto Co., Ltd., Japan</td>
			<td>400AS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soundproof room</td>
			<td>O&#39;Hara &#38; co., Japan</td>
			<td>CL-4210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freeze Monitor</td>
			<td>San Diego Instruments, Inc., CA, USA</td>
			<td></td>
			<td>16 x 16 photbeam array&#160; ( 2.5 cm spacing)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system in mice

Il timore di prova di condizionamento contestuale e cued è uno dei test comportamentali che valuta la capacità dei topi di apprendere e ricordare un&#39;associazione tra stimoli ambientali e le esperienze avverse. In questo test, i topi sono posti in una camera di condizionamento e sono dati ritagli di uno stimolo condizionato (un cue uditivo) e uno stimolo incondizionato aversivo (una scossa elettrica). Dopo un tempo di ritardo, i topi sono esposti alla stessa camera di condizionamento e una camera di forma diversa con presentazione del cue uditivo. Congelamento comportamento durante la prova viene misurata come indice di memoria paura. Per analizzare automaticamente il comportamento, abbiamo sviluppato un sistema di analisi video utilizzando il programma software applicativo ImageFZ, che è disponibile come download gratuito presso http://www.mouse-phenotype.org/. Qui, per mostrare i dettagli del nostro protocollo, dimostriamo la nostra procedura per la contestuale e cued paura di test condizionata nei topi C57BL/6J utilizzando il syst ImageFZem. Inoltre, abbiamo validato il protocollo e il sistema video analisi prestazioni confrontando tempo congelamento misurata dal sistema ImageFZ o un sistema di misurazione computer basato photobeam-con quello ottenuto da un osservatore umano. Come mostrato nei risultati rappresentativi, i dati ottenuti da ImageFZ erano simili a quelle analizzate da un osservatore umano, indicando che l&#39;analisi comportamentale utilizzando il sistema ImageFZ è altamente affidabile. Il presente articolo film fornisce informazioni dettagliate in merito alle procedure di prova e promuoverà la comprensione della situazione sperimentale.

Nel test di condizionamento alla paura, sperimentatori umani usati per quantificare il comportamento di congelamento attraverso l&#39;osservazione diretta ad alta intensità di manodopera 26-29, ma i sistemi di misura di computer di recente photobeam-based (ad esempio il sistema di &#39;Fermo Monitor&#39;) e l&#39;immagine-l&#39;analisi sono stati utilizzati automaticamente misurare il comportamento di congelamento 26,30-32. ImageFZ è un sistema immagine-analisi automatizzata, che produce risultati paragonabili a quelli ottenuti attraverso l&#39;osservazione umana, come descritto di seguito. Qui, abbiamo confrontato i risultati di osservazione umana con quelli dell&#39;analisi ImageFZ sotto parametri diversi: &#39;Tasso (frame / sec)&#39; e &#39;congelamento criterio (pixel).&#39; In questo esperimento, cinque topi C57BL/6J maschi (peso corporeo medio ± SD (g), 31,4 ± 3,55; significano le dimensioni del corpo ± SD (pixel), 351,6 ± 62,2) sono stati utilizzati a 15-27 settimane di età. L&#39;osservazione umana è stata effettuata utilizzando un programma evento di registrazione (un programma software Macintosh OS9); un evento premendo il tasto che continuanod per 2 secondi o più quando un topo visualizzato un attacco di nessun movimento è stato considerato &#39;congelamento&#39;. La percentuale di congelamento è stato calcolato ogni 60 sec in ciascuna prova e utilizzata per analisi di correlazione. La percentuale di congelamento ha il 2 osservatori (affidabilità inter, per il condizionamento, r = 0,879; prova per contesto, r = 0,957; per prova cued, r = 0.866, per tutti i casi, r = 0,888) è stata in media per generare un umano segnare. Sono state esaminate le correlazioni tra le percentuali di congelamento misurati attraverso ImageFZ con ogni frame rate (cioè 1, 2, e 4 fps) e quelli ottenuti tramite osservazioni umane. Come illustrato nella figura 4, le percentuali di congelamento calcolati attraverso ImageFZ (1, 2, e 4 fps) erano altamente correlati con il valore medio ottenuto per le misure dei 2 osservatori. In particolare, l&#39;acquisizione di immagini ad un frame rate più elevato non produce sempre la migliore correlazione. L&#39;analisi delle immagini a 1 fps generato risultati simili a quelli ottenuti da osservatori umani in eprova ach. Sono state esaminate le correlazioni tra le percentuali di congelamento misurati attraverso osservazioni umane e utilizzando ImageFZ in ciascuna condizione delle «criterio di congelamento (pixel)» (vale a dire 20, 30, e 40 pixel). Le percentuali di congelamento calcolate utilizzando ImageFZ al &#39;criterio di congelamento (pixel) »del 20, 30 e 40 pixel sono stati, in tutti i casi, altamente correlati con quelli ottenuti tramite osservazioni umane (Figura 5). Come illustrato nella figura 5D, quando il criterio di congelamento è impostato su un valore basso, il movimento sottile di un mouse, considerarsi &#39;congelamento&#39; di osservatori umani, sarebbe considerato &#39;non-congelamento&#39; utilizzando ImageFZ. Viceversa, se il criterio è impostato su un valore alto, il movimento di un mouse, segnato come &#39;non-congelamento&#39; di osservatori umani, sarebbero considerati &#39;congelamento&#39; utilizzando ImageFZ (figure 5C, 5F, e 5I). Così, per ottenere i risultati più affidabili, ogni parametro del programma ImageFZ deve essere calibrato noizione dei dati ottenuti tramite osservazioni umani in ogni ambiente di test. Inoltre, abbiamo confrontato i risultati generati da un osservatore umano, utilizzando un sistema basato photobeam misurazione computer (sistema Fermo Monitor), con quelli ottenuti usando ImageFZ (vedere Figura 6). L&#39;osservatore umano è stato accecato al gruppo di trattamento ed i risultati di ImageFZ punteggio. Per le impostazioni dei parametri del sistema di Fermo Monitor, abbiamo utilizzato tre misure della percentuale di congelamento da un sistema convalidato in precedenza 30. Brevemente, il numero di intervalli di 10 secondi in cui gli animali richiede più di 1 o 2 secondi per attraversare il primo nuovo fascio dell&#39;intervallo (10sec e 1sec 2sec 10sec, rispettivamente) e la latenza tra l&#39;inizio di ogni intervallo di 5 sec e la terza nuova interruzione del fascio all&#39;interno di questo intervallo (Latency3) sono stati misurati. Le percentuali degli intervalli in cui il mouse è stato il congelamento o la percentuale della quantità totale di tempo r, facoltativo per rompere il terzo photobeam sono stati calcolati. Le percentuali di congelamento misurati in ciascun sistema sono illustrati nella Figura 6. I gruppi sono stati confrontati utilizzando due vie misure ripetute ANOVA seguita da t-test (vedere Tabella 1). Le percentuali di congelamento misurati utilizzando ImageFZ (Figura 6B) erano più simili a quelli ottenuto attraverso l&#39;osservazione umana (Figura 6A) rispetto ai dati ottenuti utilizzando un sistema basato photobeam-(Figure 6C-E). Le percentuali di congelamento misurati utilizzando il programma ImageFZ in ciascuna prova sono stati altamente correlati con quelli ottenuto attraverso l&#39;osservazione umana (condizionata, r = 0,947; prova contesto, r = 0.970; cued prova, r = 0,934), mentre le correlazioni tra le percentuali di congelamento misurata utilizzando il sistema di misurazione computer basato photobeam-(1 sec 10sec, 2 sec 10sec, o Latency3) e l&#39;osservatore umano sono stati inferiori (condizionata, r = 0,503, 0,593 e 0,761; contesto test, r = 0,772, 0,819 e 0,912) rispetto alle correlazioni tra le percentuali di congelamento misurati utilizzando ImageFZ e l&#39;osservazione umana (Figure 7A e 7B). Inoltre, la Figura 7 mostra che le differenze tra le percentuali di congelamento ottenuti attraverso l&#39;osservazione umana e utilizzando ImageFZ in ciascun topo sono le più piccole differenze. Questi risultati indicano che le percentuali di congelamento misurati utilizzando ImageFZ erano simili a quelli ottenuti attraverso l&#39;osservazione umana e che ImageFZ è estremamente preciso quando si misura la quantità di congelamento. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50871/50871fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig1.jpg" /> Figura 1. Apparecchi per la contestuale e attivati ​​i test di paura condizionata. (A) L&#39;acrilico camera quadrata per il condizionamento e il contesto di prova, ( <strong&gt; B) reti metalliche su un pavimento di plastica bianco per nero, agouti, o diluire i topi marroni (in alto) e griglie di metallo nero elettrificabili su un pavimento di plastica nera per topi bianchi (basso); immagini ingrandite delle griglie sono riportati nel giusto pannello, (C), un generatore di rumore / tono bianco e un generatore di shock, (D) una stanza insonorizzata, e (E) una camera triangolare acrilica con un pavimento piatto per la prova cued. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig1highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50871/50871fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig2.jpg" /> Figura 2. Rappresentazione schematica del protocollo. (A) Presentazione del contestuale e accodato paura di test condizionata, (B) condizionata, (C) cprova ONTESTO, e (D) cued test. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig2highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50871/50871fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig3.jpg" /> Figura 3. Analisi di immagine dal programma software ImageFZ. Per ogni coppia di immagini successive, la quantità di area (pixel) attraverso cui il mouse mosso è calcolato ImageFZ. Quando questa zona è al di sotto di una certa soglia (ad esempio 30 pixel), il comportamento è giudicato essere &#39;congelamento&#39;. Quando la quantità di superficie pari o superiore alla soglia, il comportamento è considerato &#39;non-zero&#39;. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig3highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig4highres.jpg" width="500" /> Figura 4. Il confronto tra le percentuali di congelamento calcolate da immagini a differenti frame rate utilizzando ImageFZ con quelli misurati attraverso l&#39;osservazione umana. Gli condizionata prove paura sono stati condotti utilizzando topi C57BL/6J maschi (n = 5). Durante le prove, due osservatori ha segnato il comportamento di congelamento. Contemporaneamente, le immagini in diretta sono state catturate a 4 fps utilizzando il programma ImageFZ. I file acquisiti a 4 fps sono stati ridimensionati dopo l&#39;estrazione i fotogrammi corrispondere alle immagini catturate a 1 fps o 2 fps. I valori dei parametri di &#39;Rate (frame / sec)&#39; sono stati fissati per 1, 2 o 4 fps, e le percentuali di congelamento in ogni 60 sec bin sono stati calcolati da file di immagine utilizzando ImageFZ analisi offline. Ogni punto rappresenta una percentuale congelamento di ogni 60 sec-bin. Coefficienti di correlazione di Pearson tra i dati ottenuti dall&#39;osservazione umane e analisi ImageFZ sono stati calcolati.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig4highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig5highres.jpg" width="500" /> Figura 5. Le percentuali di congelamento calcolate dalle immagini a differenti valori criterio congelamento utilizzando ImageFZ e quelli misurati attraverso osservazioni umani sono stati confrontati. Condizionamento prove paura sono stati condotti utilizzando topi C57BL/6J maschi (n = 5). Durante le prove, due osservatori hanno registrato il comportamento di congelamento, e le immagini in diretta sono state catturate utilizzando il programma ImageFZ. Le percentuali di congelamento di ogni 60 sec bin sono stati calcolati dalle immagini (1 frame / sec) attraverso ImageFZ analisi offline, impostando i valori dei parametri di &quot;criterio di congelamento (pixel) &#39;a 20, 30 o 40 pixel. Ogni punto rappresenta una percentuale congelamento di ogni 60 sec-bin. Correlazione co di Pearsoncoefficienti tra i dati ottenuti dall&#39;osservazione dell&#39;uomo e l&#39;analisi ImageFZ sono stati calcolati in ciascuna prova. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig5highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50871/50871fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig6.jpg" /> Figura 6. Le percentuali di congelamento sono stati misurati utilizzando sistemi automatizzati e di osservazione umana in gruppi incondizionati e condizionati di topi maschi C57BL/6J (n = 5, ogni gruppo). (A) l&#39;osservazione umana, (B) ImageFZ, (C) Congelare sistema Monitor 1 (1 sec 10sec), (D) Congelare sistema Monitor 2 (2 sec 10sec) e (E) Congelare sistema Monitor 3 (Latency3). Confronti del Gruppo sono stati effettuati utilizzando due vie misure ripetute ANOVA seguita da t-test (unconditioned vs condizionata gruppo di gruppo, *, p &lt;0.05; †, p &lt;0.01). I dati ottenuti utilizzando ImageFZ erano simili a quelli ottenuto attraverso l&#39;osservazione umana. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig6highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 7" fo:content-width="4.3in" src="/files/ftp_upload/50871/50871fig7highres.jpg" width="420" /> Figura 7. Sono mostrati Correlazione e distribuzione di frequenza delle differenze tra le percentuali di congelamento, misurate utilizzando sistemi automatizzati e l&#39;osservazione umana. (AB) diagrammi a dispersione e coefficienti di correlazione di Pearson tra le percentuali di congelamento ottenuti attraverso sistemi automatizzati e l&#39;osservazione umana. Le percentuali di congelamento, calcolati utilizzando ImageFZ, erano altamente correlati con quelli ottenuti attraverso l&#39;osservazione umana. (CF) occorrenze di meno di un dif 10%ferenza tra le percentuali di congelamento ottenuti da sistemi automatizzati vs osservazione umana fosse più alto quando i dati analizzati utilizzando ImageFZ sono stati confrontati con quelli analizzati attraverso l&#39;osservazione umana. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50871/50871fig7highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> ANOVA </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td> Condizione </td><td> Tempo </td><td> Condizione x Tempo </td></tr><tr><td> Giorno 1 (condizionata) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Umano </td><td> F (1,8) = 28.53, p = 0,0007 </td><td> F (7,56) = 20,79, p &lt;0,0001 </td><td> F (7,56) = 16.58, p &lt;0,0001 </td></tr><tr><td> ImageFZ </td><td> F (1,8) = 13.97, p = 0,0057 </td><td> F (7,56) = 21,40, p &lt;0,0001 </td><td> F (7,56) = 11,69, p &lt;0,0001 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (1sec10sec) </td><td> F (1,8) = 5.16, p = 0,0528 </td><td> F (7,56) = 2.39, p = 0,0329 </td><td> F (7,56) = 0,72, p = 0,6572 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (2sec10sec) </td><td> F (1,8) = 4.07, p = 0,0782 </td><td> F (7,56) = 3.44, p = 0,0039 </td><td> F (7,56) = 1.52, p = 0,1803 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (Latency3) </td><td> F (1,8) = 4.44, p = 0,0682 </td><td> F (7,56) = 9.94, p &lt;0,0001 </td><td> F (7,56) = 4.33, p = 0,0007 </td></tr><tr><td> Day 2 (contesto) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Umano </td><td> F (1,8) = 42.94, p = 0,0002 </td><td> F (4,32) = 1.91, p = 0,1336 </td><td> F (4,32) = 1.48, p = 0,2302 </td></tr><tr><td> ImageFZ </td><td> F (1,8) = 49.61, p = 0,0001 </td><td> F (4,32) = 2.06, p = 0,1087 </td><td> F (4,32) = 0.83, p = 0,5174 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (1sec10sec) </td><td> F (1,8) = 20.28, p = 0,002 </td><td> F (4,32) = 1.63, p = 0,1918 </td><td> F (4,32) = 0.55, p = 0,6997 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (2sec10sec) </td><td>F (1,8) = 40.20, p = 0,0002 </td><td> F (4,32) = 2.66, p = 0,0504 </td><td> F (4,32) = 1.20, p = 0,3306 </td></tr><tr><td> Fermo Monitor (Latency3) </td><td> F (1,8) = 35.30, p = 0,0003 </td><td> F (4,32) = 2.49, p = 0,0626 </td><td> F (4,32) = 1.09, p = 0,3793 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Confronti delle statistiche.

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Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice

Questo articolo presenta un protocollo di prova paura condizionata contestuale e cued utilizzando un sistema di video analisi per valutare paura apprendimento e memoria nei topi.

Contestuali e Cued paura condizionata test utilizzando un sistema di video Analizzare in topi

The contextual and cued fear conditioning test is one of the behavioral tests that assesses the ability of mice to learn and remember an association ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

51.1K Views.  Fujita Health University.  Questo articolo presenta un protocollo di prova paura condizionata contestuale e cued utilizzando un sistema di video analisi per valutare paura apprendimento e memoria nei topi. 

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Trace Fear Conditioning in Mice

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings between a neutral stimulus and an unconditioned stimulus. There is a 20 sec trace period that separates each conditioning trial. On the following day freezing is measured during presentation of the conditioned stimulus (CS) and trace period. On the third day there is an 8 min test to measure contextual memory. The representative results are from mice that were presented with the aversive unconditioned stimulus (shock) compared to mice that received the tone presentations without the unconditioned stimulus. Trace fear conditioning has been successfully used to detect subtle learning and memory deficits and enhancements in mice that are not found with other fear conditioning methods. This type of fear conditioning is believed to be dependent upon connections between the medial prefrontal cortex and the hippocampus. One current controversy is whether this method is believed to be amygdala-independent. Therefore, other fear conditioning testing is needed to examine amygdala-dependent learning and memory effects, such as through the delay fear conditioning.

In the following experiment we describe a protocol for trace fear conditioning in mice. This type of associative memory includes a trace period that separates the neutral stimulus and the unconditioned stimulus.

Trace paura condizionata in topi

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings ...

Ricerca

Comportamento

Using the Threat Probability Task to Assess Anxiety and Fear During Uncertain and Certain Threat

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical components. Both anxiety and fear can be studied in the laboratory by measuring the potentiation of the startle reflex. The startle reflex is a defensive reflex that is potentiated when an organism is threatened and the need for defense is high. The startle reflex is assessed via electromyography (EMG) in the orbicularis oculi muscle elicited by brief, intense, bursts of acoustic white noise (i.e., &#8220;startle probes&#8221;). Startle potentiation is calculated as the increase in startle response magnitude during presentation of sets of visual threat cues that signal delivery of mild electric shock relative to sets of matched cues that signal the absence of shock (no-threat cues). In the Threat Probability Task, fear is measured via startle potentiation to high probability (100% cue-contingent shock; certain) threat cues whereas anxiety is measured via startle potentiation to low probability (20% cue-contingent shock; uncertain) threat cues. Measurement of startle potentiation during the Threat Probability Task provides an objective and easily implemented alternative to assessment of negative affect via self-report or other methods (e.g., neuroimaging) that may be inappropriate or impractical for some researchers. Startle potentiation has been studied rigorously in both animals (e.g., rodents, non-human primates) and humans which facilitates animal-to-human translational research. Startle potentiation during certain and uncertain threat provides an objective measure of negative affective and distinct emotional states (fear, anxiety) to use in research on psychopathology, substance use/abuse and broadly in affective science. As such, it has been used extensively by clinical scientists interested in psychopathology etiology and by affective scientists interested in individual differences in emotion.

Potentiation of the startle reflex is measured via electromyography of the orbicularis oculi muscle during low (uncertain) and high (certain) probability electric shock threat in the Threat Probability Task. This provides an objective measure of distinct negative emotional states (fear/anxiety) for research on psychopathology, substance use/abuse, and broad affective science.

Utilizzando la Task minaccia Probabilità per valutare ansia e paura durante Threat incerto e Certain

Fear of certain threat and anxiety about uncertain threat are distinct emotions with unique behavioral, cognitive-attentional, and neuroanatomical ...

Quantifying Social Motivation in Mice Using Operant Conditioning

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered shuttle boxes were equipped with two operant levers (left and right) and a food receptacle in one chamber, which was then divided from the second chamber by an automated guillotine door covered by a wire grid. Different stimulus mice, rotated across testing days, served as a social stimulus behind the wire grid, and were only visible following the opening of the guillotine door. Test mice were trained to lever press in order to open the door and gain access to the stimulus partner for 15 sec. The number of lever presses required to obtain the social reward progressively increased on a fixed schedule of 3. Testing sessions ended after test mice stopped lever pressing for 5 consecutive minutes. The last reinforced ratio or breakpoint can be used as a quantitative measure of social motivation. For the second paradigm, test mice were trained to discriminate between left and right lever presses in order to obtain either a food reward or the social reward. Mice were rewarded for every 3 presses of each respective lever. The number of food and social rewards can be compared as a measurement of the value placed upon each reward. The ratio of each reward type can also be compared between mouse strains and the change in this ratio can be monitored within testing sessions to measure satiation with a given reward type. Both of these operant conditioning paradigms are highly useful for the quantification of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

This article describes a new protocol for the quantitative measurement of social motivation in mice using operant conditioning for a social reward. The protocol is useful for the measurement of social motivation in mouse models of autism and other disorders of social behavior.

Quantificare motivazione sociale nei topi mediante condizionamento operante

In this protocol, social motivation is measured in mice through a pair of operant conditioning paradigms. To conduct the experiments, two-chambered ...

Determining Ultrasonic Vocalization Preferences in Mice using a Two-choice Playback Test

Mice emit ultrasonic vocalizations (USVs) during a variety of conditions, such as pup isolation and adult social interactions. These USVs differ with age, sex, condition, and genetic background of the emitting animal. Although many studies have characterized these differences, whether receiver mice can discriminate among objectively different USVs and show preferences for particular sound traits remains to be elucidated. To determine whether mice can discriminate between different characteristics of USVs, a playback experiment was developed recently, in which preference responses of mice to two different USVs could be evaluated in the form of a place preference.
First, USVs from mice were recorded. Then, the recorded USVs were edited, trimmed accordingly, and exported as stereophonic sound files. Next, the USV amplitudes generated by the two ultrasound emitters used in the experiment were adjusted to the same sound pressure level. Nanocrystalline silicon thermo-acoustic emitters were used to play the USVs back. Finally, to investigate the preference of subject mice to selected USVs, pairs of two differing USV signals were played back simultaneously in a two-choice test box. By repeatedly entering a defined zone near an ultrasound emitter and searching the wire mesh in front of the emitter, the mouse reveals its preference for one sound over another. This model allows comparing the attractiveness of the various features of mouse USVs, in various contexts.

Ultrasonic vocalizations (USVs) in mice differ depending on age, sex, condition, and genetic background. Using two ultrasound emitters broadcasting simultaneously in different locations, this two-choice test can evaluate murine recognition and preference responses to different characteristics of USVs.

Determinazione Preferenze ultrasuoni vocalizzazione nei topi utilizzando un test di riproduzione a due scelta

Mice emit ultrasonic vocalizations (USVs) during a variety of conditions, such as pup isolation and adult social interactions. These USVs differ with age, ...

Whisker-signaled Eyeblink Classical Conditioning in Head-fixed Mice

Eyeblink conditioning is a common paradigm for investigating the neural mechanisms underlying learning and memory. To better utilize the extensive repertoire of scientific techniques available to study learning and memory at the cellular level, it is ideal to have a stable cranial platform. Because mice do not readily tolerate restraint, they are usually trained while moving about freely in a chamber. Conditioned stimulus (CS) and unconditioned stimulus (US) information are delivered and eyeblink responses recorded via a tether connected to the mouse's head. In the head-fixed apparatus presented here, mice are allowed to run as they desire while their heads are secured to facilitate experimentation. Reliable conditioning of the eyeblink response is obtained with this training apparatus, which allows for the delivery of whisker stimulation as the CS, a periorbital electrical shock as the US, and analysis of electromyographic (EMG) activity from the eyelid to detect blink responses.

The preparation presented here for whisker-signaled eyeblink conditioning in head-fixed mice precisely stimulates specific whiskers while allowing mice to ambulate on a cylindrical treadmill. A whisker stimulation conditioned stimulus (CS) paired with a periorbital shock unconditioned stimulus (US) results in reliable associative learning on this apparatus.

Baffo-segnalato Eyeblink condizionamento classico nei topi Head-fisso

Eyeblink conditioning is a common paradigm for investigating the neural mechanisms underlying learning and memory. To better utilize the extensive ...

Use of a Video Scoring Anchor for Rapid Serial Assessment of Social Communication in Toddlers

Reciprocal social behavior (RSB), an early-emerging capacity to engage in social contingency&#8212;which is foundational for both social learning and social competency&#8212;is hypothesized to be disrupted in autism spectrum disorder (ASD). The ability to quantify the full range of RSB during the toddler period, when core symptoms of ASD often arise, is pivotal for evaluating early risk for ASD, characterizing social development, and tracking response to early interventions. However, important parameters of variation in RSB&#8212;especially prior to the development of verbal language&#8212;can be nuanced and difficult to characterize using questionnaire-based methods. To address this challenge, we developed a system for measuring quantitative variation in RSB in toddlers (ages 18 - 30 months) that incorporated not only standard questionnaire data from caregivers but also a novel set of video-referenced items, through which a respondent compares the behavior of a subject to that observed in a short video of a young child manifesting a highly competent level of social communication. Testing of this measure in a general population sample of twins confirmed that both the video-referenced items and the RSB Total Score (video-referenced items plus non-video-referenced items) displayed unimodal, continuous distributions, strong internal consistency, marked preservation of individual differences, and extremely high heritability. In addition, video-referenced items were particularly sensitive to quantifying incremental changes in social communication, a major element of RSB, over the course of early childhood development. Scores on the vrRSB clearly differentiated children with and without ASD and these data comprise an initial validation of this promising method for quantifying early RSB&#8212;cross-sectionally, over time, and as a function of early intervention.

Here we present a protocol for administration of the video-referenced rating of reciprocal social behavior (vrRSB) using a paper or online version. This survey quantifies RSB, a prerequisite for social competence, in toddlers through &#34;video-referenced&#34; items whereby a subject is compared to a reference child shown in a three-minute video.

Uso di un Video segnando ancoraggio per rapida valutazione seriale di comunicazione sociale nei bambini

Reciprocal social behavior (RSB), an early-emerging capacity to engage in social contingency&#8212;which is foundational for both social learning and ...

Using Electroencephalography Measurements and High-quality Video Recording for Analyzing Visual Perception of Media Content

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") function of eyeblinks. Participants' eyeblinks are detected and acquired while watching videos specifically created for the investigation. The detection and acquisition of eyeblinks are carried out with the help of a 20-channel electroencephalographic (EEG) wireless device. The international 10-20 system for electrode placement is followed. A high-definition (HD) video camera is used to record participants' facial expressions, for contrast purposes. Instead of using pre-existing media content, purpose-made video content has been created following specific criteria of interest for this investigation, with stimuli enabling researchers to manage the precise parameters of interest. Otherwise, results could be contaminated with uncontrolled variables. The synchronization of the presentation of video stimuli with EEG recordings needs to be done in milliseconds. Analysis of collected data is performed with robust software for working with big matrices. Statistically significant differences in eyeblink rate related to media professionalization and editing style are found with the reported experimental procedures.

We present detection, acquisition, and analysis of eyeblink rates while watching media content.

Utilizzando misure di elettroencefalografia e registrazione Video di alta qualità per l'analisi di percezione visiva del contenuto multimediale

This article explores a method to detect differences in visual perception in humans. The method used is based on the psychological (or "cognitive") ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. The Barnes maze can also assess other mouse behaviors, such as general motivation to escape from the maze platform and exploratory behavior. The Barnes maze can measure whether a genetic mutation or environmental variable can impact the acquisition and retention of spatial memories, as well as provide information about the search strategy employed by the mice. Here we use the Barnes maze to detect a memory deficit in adult mice following a single developmental ethanol exposure event. The newly described Damsel-in-Distress paradigm exposes a male mouse to a female mouse trapped in a chamber in the open center field of the arena. It provides an opportunity for the mouse to socially respond to the trapped female and exhibit prosocial behavior. The Damsel-in-Distress paradigm can also be used to examine mouse behavior in a novel arena and measure locomotor activity. Both the Barnes Maze and the Damsel-in-Distress protocols require minimal financial investment and most aspects of the tests can be constructed from common lab supplies. These flexible and accessible tools can also be used to detect behavioral changes over the course of development.

This protocol measures spatial learning and memory using the Barnes maze. A novel Damsel-in-Distress paradigm is used to assess locomotor activity and prosocial behavior in mice.

Analisi apprendimento spaziale e comportamento prosociale nei topi utilizzando il labirinto di Barnes e paradigmi Damsel in Distress

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, studies implementing classical conditioning paradigms with harnessed insects have been important for investigating the exact cues that individuals learn and the neural mechanisms underlying learning and memory formation. Here we present a protocol for evoking visual associative learning in wood ants through classical conditioning. In this paradigm, ants are harnessed and presented with a visual cue (a blue cardboard), the conditional stimulus (CS), paired with an appetitive sugar reward, the unconditional stimulus (US). Ants perform a Maxilla-Labium Extension Reflex (MaLER), the unconditional response (UR), which can be used as a readout for learning. Training consists of 10 trials, separated by a 5-minute intertrial interval (ITI). Ants are also tested for memory retention 10 minutes or 1 hour after training. This protocol has the potential to allow researchers to analyze, in a precise and controlled manner, the details of visual memory formation and the neural basis of learning and memory formation in wood ants.

We present a protocol for the classical conditioning of harnessed ants that permits researchers to study visual learning and memory formation at a level of analysis not possible with freely moving individuals.

Visual condizionamento classico in legna formiche

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...

Fear Incubation Using an Extended Fear-Conditioning Protocol for Rats

Emotional memory has been primarily studied with fear-conditioning paradigms. Fear conditioning is a form of learning through which individuals learn the relationships between aversive events and otherwise neutral stimuli. The most-widely utilized procedures for studying emotional memories entail fear conditioning in rats. In these tasks, the unconditioned stimulus (US) is a footshock presented once or several times across single or several sessions, and the conditioned response (CR) is freezing. In a version of these procedures, called cued fear conditioning, a tone (conditioned stimulus, CS) is paired with footshocks (US) during the training phase. During the first test, animals are exposed to the same context in which training took place, and freezing responses are tested in the absence of footshocks and tones (i.e., a context test). During the second test, freezing is measured when the context is changed (e.g., by manipulating the smell and walls of the experimental chamber) and the tone is presented in the absence of footshocks (i.e., a cue test). Most cued fear conditioning procedures entail few tone-shock pairings (e.g., 1-3 trials in a single session). There is a growing interest in less common versions involving an extensive number of pairings (i.e., overtraining) related to the long-lasting effect called fear incubation (i.e., fear responses increase over time without further exposure to aversive events or conditioned stimuli). Extended fear-conditioning tasks have been key to the understanding of fear incubation&#8217;s behavioral and neurobiological aspects, including its relationship with other psychological phenomena (e.g., post-traumatic stress disorder). Here, we describe an extended fear-conditioning protocol that produces overtraining and fear incubation in rats. This protocol entails a single training session with 25 tone-shock pairings (i.e., overtraining) and a comparison of conditioned freezing responses during context and cue tests 48 h (short-term) and 6 weeks (long-term) after training.

We describe an extended fear-conditioning protocol that produces overtraining and fear incubation in rats. This protocol entails a single training session with 25 tone-shock pairings (i.e., overtraining) and a comparison of conditioned freezing responses during context and cue tests 48 h (short-term) and 6 weeks (long-term) after training.

L'incubazione della paura utilizzando un protocollo esteso di condizionamento della paura per i ratti

Emotional memory has been primarily studied with fear-conditioning paradigms. Fear conditioning is a form of learning through which individuals learn the ...

Methods Article

Contestuali e Cued paura condizionata test utilizzando un sistema di video Analizzare in topi