더블 H 미로 : 설치류의 강력한 행동 학습에 대한 테스트 및 메모리

요약

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

초록

설치류에서 공간인지 조사 전형적 속성 한 미로에서 다음으로 변할 미로 작업의 사용을 이용한다. 이러한 작업들은 행동 유연성과 필요한 메모리 기간, 목표 경로의 수, 또한 전반적인 태스크의 복잡성에 의해 변화한다. 이러한 작업의 많은에 혼란 기능은 목표, 예를 들어, allocentric (-선언 등) 또는 자기 중심 (절차)를 기반으로 전략을 달성하기 위해 설치류에 의해 고용 전략 통제의 부족이다. 이중 H 미로 훈련 기간 학습 전략의 유형을 지시하기 위해 실험을 허용함으로써,이 문제를 해결하는 신규 한 물 이스케이프 메모리 작업이다. 이중 H 미로 세 팔이 팔 중 하나의 선단에 잠긴 탈출 플랫폼과 함께, 양면에 돌출 중앙 골목길 이루어져 투명 장치이다.

쥐 보안 목표 명세서를 번갈아 allocentric 전략을 사용하고 훈련 할 수있다예측할 수없는 방식으로 미로 아트 위치 (1 프로토콜 참조; §4.7), 따라서 가능한 allothetic 큐에 기초하여 플랫폼의 위치를​​ 학습하도록 요구. 대안 적으로, 자기 중심 학습 전략 그들은 목표를 달성하기 위해 필요한 절차 패턴을 배울 때까지 (2 프로토콜은 §4.8) 각 시험시에 동일한 위치에서 쥐를 해제하여 사용할 수있다. 이 작업은 안정된 메모리 흔적의 형성을 허용하도록 입증되었다.

메모리는 오해의 소지가 프로브 재판에서 훈련 기간, 다음 프로브 할 수있는 쥐 교대의 시작 위치. 자기 중심 학습 패러다임에 따라, 쥐가 일반적으로 allocentric 기반의 전략에 의존하지만, 여분의 미로 단서에 초기보기는 원래 위치에서 현저하게 다른 경우에만 사용할 수 있습니다. 이 작업은 이상적으로 allocentric / 자기 중심 메모리 성능에 약물 / 교란의 효과뿐만 아니라 일 사이의 상호 작용을 탐구 적합두 메모리 시스템을 ESE.

서문

동물에서의 학습은 주로 각각 장소 - 및 절차 메모리에 대한 중앙 역할을 hippocampal-과 선조체 기반 메모리 시스템 ^{1, 2,에} 의해 매개된다. 이러한 두 시스템 간의 관계는 복잡하며, 이들은 협동 또는 경쟁 방식에 ^1,3- 서로 상호 작용하는 것으로 알려져있다. 또한, 연구는 동물의 행동에 이들 메모리 시스템 중 어느 하나의 영향이없는 다른 시스템 또는 ^4-7의 손상 다음 증가시킬 수 있음을 보여 주었다. 이들 시스템은 모두 시상 통해 전전두엽 피질로 연결된다.

수많은 신경 질환 및 신경 퇴행성 질환은 절차 및 선언적 메모리 시스템 사이의 상호 작용에 의존하는 인간의 공간 인식에 영향을 미칠 수있다. 예뿐만 아니라 파킨슨 병 (PD), 헌팅 톤병 (HD) ^8-10, 알츠하이머 병 (AD) ^11-14을 포함근 위축성 측삭 경화증 (ALS) ^15. 이러한 장애와 관련된 동물 모델은 특정 수용체 ^(16)을 차단하는 다양한 약물 치료뿐만 아니라, 타겟을 통해 병변을 통해 유도 될 수있다. 이러한 동물 공간 기억 작업에 사용되는 경우, 이러한 가치있는 통찰력 장애,뿐만 아니라 다양한 치료법과 관련된 기전으로 얻을 수있다.

통칭하여 구체적인 학습 및 기억의 측면뿐만 아니라, 다양한 ^{질환들 (17, 18)에} 대한 잠재적 인 치료의 효과를 평가하기 위해 설계된 설치류 공간 기억 태스크의 다양한 종류가있다. 이러한 작업은 목표 경로, 태스크 메모리 기간 또는 지연뿐만 아니라 태스크 해결에 사용되는 전략의 선택을 해결 행동 자유도의 번호에 의해 구별 될 수있다. 좋은 성능을 배향하는 데 사용되는 외부 단서 또는 랜드 마크를 기반으로 획득 할 수있다목표를 향해 동물 (allocentric 또는 장소 전략). 쥐의 목표는 하나 우회전 다음에 하나 좌회전가 있음을 알고 있다면 다른 방법으로는, 설치류, 예에서 이동하는 방향에 관해서 (자기 중심 또는 절차 적 전략)와 몸의 방향과 단서를 기반으로하는 전략을 개발할 수 있습니다 다음 allocentric 또는 작은 곳 전략이 필요하다. 미로 작업은 종종 해결에 설치류에 제공하는 유연성의 정도에 따라 다릅니다. 예를 들어, 모리스 물 미로, 후자 (예를 들어, ¹⁹⁾ 또는 반스 미로의 건조 버전 (예를 들어, ^20), 쥐가 목표에 도달하기 위해 취할 수있는 무한한 노선 가능성이있다. 모리스 물 미로에서, 예를 들어, 목표의 위치는 외부 랜드 마크 또는 큐 (allocentric 전략)을 기반 학습, 또는 플랫폼 (자기 중심 전략) ^(21)를 찾을 때까지 단순히 중심을 향해 원에서 수영으로 할 수있다. 특정 작업이 여러 목표를 가지고및 높은 수준의 유연성은 그러한 원추 필드 태스크 ²² Olton의 방사상으로 ^{23 미로.} 규모의 타단 즉 골, 돌 미로, 또는 T-미로 교대 버전에 도달 제한된 유연성을 제공 태스크이다. 이러한 작업은 목표에 도달 하나만 정확한 방법을 제공하고, 주로 선조체 기반 절차 메모리 시스템에 의해 관리되는인지 적 루틴의 출현을 용이하게한다.

이중 H 미로 실험은 태스크 ^(24)을 해결하는 설치류에 의해 학습되는 전략의 유형을 지시 할 수 있도록 설계 한 신규 공간 기억 시험 장치이다. 수직 중앙 골목길에 의해 교차 세 병렬 실행 팔 구성된, 이중 H 미로 쥐가 미로의 위치 중 하나에 침지 탈출 플랫폼에 도달하는 법을 배워야하는 물 탈출 작업입니다. 훈련하는 동안, 절차 적 전략은 T를 유지하여 개발 될 수있다그는 같은 시작을 통해 목표 위치. 대안 적으로, allocentric 전략 따라서 그것은 물 미로에서 수행하는 단서로서 환경에 기초하여 숨겨진 플랫폼의 위치를​​ 알아 쥐를 필요로 임의의 순서로 시작 위치를 교대로 개발 될 수있다. 이것은 실험 달리 설치류 이용하는 전략의 종류 위에 거의 제어 할 수있는 많은 다른 작업에 미로 본 장애물을 극복한다. 따라서인지 루틴 또는 절차 출현 행동 관찰 해석 혼란있다 특정인지 향상 약물 후보의 효과 해마 기반 장소 메모리 시스템에 의존하고 있음을 고려할 때 중요하다 때 allocentric으로부터 실시 예 스위치 용 동물, 훈련의 과정에서 절차 적 메모리. 마찬가지로, allocentric 장소 기반 메모리의 영향을받지 않고, 약물 및 절차 메모리에 치료 효과를 평가하는 것이 바람직 할 수있다. 마지막으로,이 장치이러한 메모리 시스템 간의 협동 또는 상호 작용을 경쟁적 및 설치류 한 시스템에서 다른 시스템으로 전환 할 수있는 조건을 연구하기 위해 이용 될 수있다.

프로토콜

1. 일반 고려 사항

이 프로토콜은 대학 병원 프라이 부르크의 동물 관리 및 사용위원회 (스트라스부르에 대해 동일)에 의해 승인됩니다. 시력은 공간 학습의 테스트에서 성능을 위해 필요하다. 장애인 시각 시스템과 설치류 따라서 적합하지 않습니다. 쥐가 주변 벽에있는 다른 신호를 볼 수 있도록 또한, 조명 위해 충분해야한다. 그것은 (흰색으로 그린​​ 배경에 예를 들어, 블랙 그린 큐) (사각형, 원, 삼각형) 모양의-기본적이지만 잘 대조 신호를 활용하는 데 유용합니다. 수영이 발생할 수 있습니다이 테스트 및 익사을 위해 필요하기 때문에 마찬가지로, 심한 운동 근육 적자는 제외 기준입니다. 마지막으로, 하이퍼 불안 설치류는 강하게 바이어스 검색 동작, 성능에 미치는 영향을 표시 할 수 있습니다.

2. 장치 설정

1. 양쪽 끝과 중앙에 교차되는 160cm 중앙 골목길로 구성된 더블 H 미로를 구축세 160cm의 병렬 실행 팔에 의해 (그림 1 참조). 중앙 골목길과 수직 팔 20cm 넓은, 높은 35cm 투명한 플렉시 유리 벽으로 둘러싸인되어 있는지 확인합니다. 플렉시 유리의 두께는 모든 부분 6 mm이다.
2. 모든 내부 각도에서 실리콘 관절을 사용하여 접착제와 나사, 방수 미로를 사용하는 장소에 벽을 고정합니다. 이러한 조인트는 쉽게 교체 할 수있는 그들의 방수성을 잃게한다. 비우는 코너 팔 (또는 미로의 중간에) 중 하나의 말단에 배수구를 놓습니다.
3. 적절한에 대한 주위 공간) 미로 주위를 산책하고, 잘 대조 단서의 b)의 배치로, 80cm 높은 테이블에 미로를 놓습니다. 그 즉 위치, 노스 웨스트 (NW), 북쪽 (N), 북동 (NE), 남서 (SW), 남쪽 (S) 및 남동 (SE)에 의해 미로의 각 팔을 지정합니다.
4. 수동 또는 AUT를 사용하여, 동물의 행동 시험 후 분석 전술 미로 천장에 장착 된 카메라를 올려omatic (비디오 추적) 방법 (참조 §5).

3. 일반 댓글

1. 앞서 사용 18cm (200 L)의 대략적인 높이로 물 미로를 채우기 위해. 이것은 그들의 발로 미로의 바닥에 닿지 않도록 래트 충분히 높지만 탈출을 방지하기에 충분히 얕다.
2. 사전 훈련 후, 250g 탈지유 분말을 혼합하여 물 불투명 렌더링. 산패되는 것을 우유 물을 방지하기 위해 매일 물을 변경한다. 래트는 탈출 플랫폼을 추구 할 동기를 제공하기 위해 23 °의 C - (21) 사이의 물 온도를 유지한다.
   참고 : 쥐 사전 훈련 기간 동안 플랫폼의 위치에 익숙해지면, 그 위치는 훈련 기간 동안 다른 암에 이동됩니다.
3. 코너 팔 (NE, NW, SE 또는 SW) 중 하나의 말단에서 17cm 높이 10cm 직경 플랫폼을 담 그거나, 사용하기 전에. 침수되는 높이를 확인하는 것은 물 표면의 표면 아래 1cm이다. 에 도달하기 위해 쥐를 훈련(§4 참조) 사용 패러다임의 유형에 따라 달라집니다 allocentric 또는 자기 중심 학습 전략을 사용하여 대상 플랫폼.

4. 기본 교육 프로토콜

참고 : 쥐가 일반적으로 그들이 미로에 익숙해 질 수 있도록 사전 교육의 초기 하루, 함께 제공됩니다.

1. 사전 교육 센터 암 중 하나 (예를 들어, S 암)의 말단에서 쥐를 해제 한 후 쥐에게 4 연속 60 초를주고, 코너 무기 중 하나 (예를 들어, NE)의 말단에 목표 플랫폼을 배치 에 시험 대상 플랫폼에 도달.
2. 탈출 플랫폼에 도달하면, 그들은 휴식과 주변 환경을 관찰 할 수 있도록 쥐, 15 초 동안이 대기 할 수 있습니다. 관계없이 시작 위치의 엔트리를 항상 방지 투명 길로틴 도어와 대향 아암 블록.
   참고 : 사전 훈련하는 동안은, 투명한 물을두고 플랫폼을 조정 그는ight는 따라서 쥐에가 볼 수있게 물 표면 위에 1cm 돌출되도록.
3. 적어도 10 초 간격으로 구분 최대 4 연속 시험으로 구성된 매일 훈련, 수행 (시험 사이의 몇 분의 간격으로 분리 된 교육, 즉, 대안입니다).
4. 교육, 선택 팔 (예를 들어, NW)에 자사의 사전 교육 위치에서 플랫폼을 재배치하고, 1cm 물 표면 아래의 말단에 그것을 잠수함. 이제 우유 전원의 첨가에 의한 물 불투명 렌더링하고 다음 훈련 (4 절)을 수행합니다.
5. 60 초 이내에 대상 플랫폼에 도달 시작 위치에 반환, 부드럽게 실험에 의해 플랫폼에 그들을 안내하지 않는 쥐하십시오.
6. 같은 거리 수영, 목표 팔 / 플랫폼에 대기 시간, 각 팔에 소요 된 시간뿐만 아니라 초기 / 반복적 인 오류의 수와 교육 및 프로브 세션 동안 여러 가지 변수 (그림 참조 측정2). 대기 시간은 모터의 어려움에 의해 영향을받을 수 있음을 유의하십시오. 사건이 발생하는 경우, 거리 및 오류인지 성능에 대한보다 안정적인 변수로 나타납니다.
7. Allocentric 전략 교육 :
   1. 1 일 - 사전 교육 :
      1. 이 단계 분유를 추가하지 마십시오. 고정 된 위치에서 수면 위에 1cm 돌출 탈출 플랫폼을 놓습니다. 4 연속 시험에서 기차 쥐 플랫폼에 도달.
   2. 일 2-5 - 교육 :
      1. 이 불투명 렌더링하는 물에 탈지 분유 250g을 추가합니다. (NW에 NE에서, 예) 다른 아암에 이동 플랫폼과 플랫폼은 수면 아래 1 cm가되도록 물을 첨가 하였다. 예측할 수없는 두 팔이 하나의 세션에서 시험 시작으로 두 번 사용되도록 각 세션 시퀀스에서 N 또는 S 암 중 하나에서 출시 쥐 (예 : 4 시험 / 일, SNNS, NSNS, 그림 3 참조).
   3. 6 일 - 프로브 세션 :
      1. 프로브 재판 플랫폼을 제거합니다. (예를 들어, SW) 훈련 기간 동안 사용되는에 다른 팔에서 쥐를 해제하고 60 초 동안 수영을 할 수 있습니다. 대표 수영 트랙의 그림 4를 참조하십시오. 대상 아암 (플랫폼의 전 위치)에서 소요 시간을 분석 쥐 공간 전략 전략 다른 타입, 다른 전략의 순차적 인 조합 (아래 참조), 또는 무질서 검색 패턴을 사용 여부에 대한 표시를 제공한다.
8. 자기 중심 전략 교육 :
   1. 1 일 - 사전 교육 :
      1. 이것은 allocentric 전략 훈련 (단계 4.1)에서의 첫 번째 단계와 동일하다. 이 단계 분유를 추가하지 마십시오. 고정 된 위치에서 수면 위에 1cm 돌출 탈출 플랫폼을 놓습니다. 4 연속 시험에서 기차 쥐 플랫폼에 도달.
   2. 일 2-5 - 교육 :
      1. 250 g을 넣고이 불투명 렌더링하는 물에 탈지 분유. 다른 아암에 이동 플랫폼과 플랫폼은 수면 아래 1 cm가되도록 물을 첨가 하였다. 같은 시작 팔에서 출시 쥐, 모든 시험 (4 시험 / 일)에 대한 (S 또는 N은 그림 5 참조).
   3. 6 일 - 프로브 세션 :
      1. 프로브 재판 플랫폼을 제거합니다. 쥐들은이 훈련 기간 동안 발표 된 곳에서 다른 팔에서 해제됩니다. 쥐 60 초 동안 수영을 할 수 있습니다. 투명 단두대 문 반대 팔을 차단합니다.
         주 : 특정 실험 예, 시험 약물의 효과 등을위한 요구에 따라 상기 훈련 전략을 수정한다.
9. 물 속에서 각 세션 후 흡수 수건 쥐를 건조.

5. 분석

1. 지연, 초기 및 반복 에러 먼저 선택 및 응답 형 manua의 측정을 수행에서야 오버 헤드 카메라에서 촬영 한 동영상에서 이러한 변수를 기록하여.
2. 대안 적으로 가능하다면, 상업적으로 이용 가능한 비디오 추적 소프트웨어를 이용하여 자동으로 이러한 변수를 기록하도록 구성된.
3. 통계 분석 :
   참고 : 통계 분석의 구체적인 구현은 진행중인 연구에 따라 달라집니다.
   1. 하나를 수행 초기 / 반복적 인 오류에 대한 두 개 또는 세 방향 ANOVAs, 목표 팔 / 플랫폼, 대상 암에서 보낸 시간에 대기 시간; 시험 당일, 및 처리 그룹 (들)를 포함 인자.
   2. 필요한 경우, 사후 뉴먼 - Keuls 여러 비교 테스트를 사용하여 이러한 ANOVAs을 따릅니다. 성능을 비교하기 위해 (예를 들면, 기회 레벨 대 프로브 시험 동안 목표 암에서 소비 된 시간), t 테스트를 수행하고 기준 값을 사용한다.
   3. 필요한 경우, paramet 비 파라 메트릭뿐만 아니라 통계 (예를 들어, χ², 아래 참조) 또는 그 대신 조건을 사용하여RIC 사람이 충족되지 않습니다.

결과

자기 중심 학습 전략

연구는 결정하기 위해 수행되었다 자기 중심 학습 패러다임 ⁽²⁵⁾ 다음과 같은 외부 환경 단서 자신의 관점의 변화를 기반으로 쥐 변경에 선택된 메모리 전략 여부. 쥐가 (/ 일 4 시련) NE에 위치한 목표 팔에 도달 4 일 동안 훈련을하고, 이후에 시작 암이었다 중 하나를 왼쪽으로 60cm를 이동하는 오해의 소지가 프로브 재판을 사용하여 다섯 번째 날에 ?...

토론

연구 설계 및 분석에 대한 의견

그 개념 때문에, 더블 H 미로 총칭 정상 ^24,25하에 래트에서 자기 중심 및 / 또는 allocentric 반응을 연구하기 위해 설계되고 ^26-29 뇌의 상태를 변경 한 쥐의 행동 실험, 다수 이용되고있다. 후자의 연구는 선조체 깊은 뇌 자극 (DBS) ^(26), 신경 장애 ^27,28의 동물 모델뿐만 아니라 muscimol ^(29)를 사용하여 다양한 cortico...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rats or Mice	Charles River
Towels for drying	University Hospital		1 / animal
Water			~200 L / day
Skim milk powder	Grocery store		250 g / 200 L water
Garden Hose	Hardware store
Drying rack for towels	Hardware store
Kinect camera	Kinect
PC computer	any
[header]
Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built)
External lateral walls, 1600 × 350 × 6 mm			2
Internal lateral walls, 706 × 350 × 6 mm			8
Central corridor panels, 500 × 350 × 6 mm			4
Arm extremities, 188 × 350 × 6 mm			6
Guillotine doors, 187 × 350 × 6 mm			3
Extremity covers, 200 × 250 mm			6
Crossbars, 200 × 40 mm			6
[header]
Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built)
Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm			2
Platform cover, 100 mm diameter × 6 mm			2