Оценка роющие, гнездо строительства, и накопления у мышей

Резюме

Роющие, гнездования и накопления являются типичными видами деятельности, что мыши с готовностью выполняют в лаборатории. В этой статье описывается, как они могут быть легко и недорого оценены. Эти протоколы являются чрезвычайно чувствительными к мыши штамма, поражения головного мозга и болезней. Кроме того, они представляют собой "экологические обогащение" для мышей, и воплотить "Уточнение" аспект "3 Rs" 18.

Аннотация

Deterioration in the ability to perform "Activities of daily living" (ADL) is an early sign of Alzheimer's disease (AD). Preclinical behavioural screening of possible treatments for AD currently largely focuses on cognitive testing, which frequently demands expensive equipment and lots of experimenter time. However, human episodic memory (the most severely affected aspect of memory in AD) is different to rodent memory, which seems to be largely non-episodic. Therefore the present ways of screening for new AD treatments for AD in rodents are intrinsically unlikely to succeed. A new approach to preclinical screening would be to characterise the ADL of mice. Fortuitously, several such assays have recently been developed at Oxford, and here the three most sensitive and well-characterised are presented.

Burrowing was first developed in Oxford¹³. It evolved from a need to develop a mouse hoarding paradigm. Most published rodent hoarding paradigms required a distant food source to be linked to the home cage by a connecting passage. This would involve modifying the home cage as well as making a mouse-proof connecting passage and food source. So it was considered whether it would be possible to put the food source inside the cage. It was found that if a container was placed on the floor it was emptied by the next morning., The food pellets were, however, simply deposited in a heap at the container entrance, rather than placed in a discrete place away from the container, as might be expected if the mice were truly hoarding them. Close inspection showed that the mice were performing digging ("burrowing") movements, not carrying the pellets in their mouths to a selected place as they would if truly hoarding them.⁶

Food pellets are not an essential substrate for burrowing; mice will empty tubes filled with sand, gravel, even soiled bedding from their own cage. Moreover, they will empty a full tube even if an empty one is placed next to it⁸.

Several nesting protocols exist in the literature. The present Oxford one simplifies the procedure and has a well-defined scoring system for nest quality⁵.

A hoarding paradigm was later developed in which the mice, rather than hoarding back to the real home cage, were adapted to living in the "home base" of a hoarding apparatus. This home base was connected to a tube made of wire mesh, the distal end of which contained the food source. This arrangement proved to yield good hoarding behaviour, as long as the mice were adapted to living in the "home base" during the day and only allowed to enter the hoarding tube at night.

протокол

1. Роющие

1. Аппарат

Различные конструкции контейнера были осуждены (например, металл кувшин, которые могут быть легко чистится, но мышей не хотели войти в него). В конце концов выяснилось, что длина пластиковой водосточной трубы (как это связано с желобов на домах) повышенных немного на одном конце для предотвращения случайного (непреднамеренного) смещение пищевой гранулы и опечатываются на другом конце, была эффективной части аппарата. Берроуз теперь сделаны из пластика, водосточная труба, 68 мм, нарезать длиной 20 см длины (рис. 1). Один конец запечатан с вилкой 12 мм МДФ (MDF). (Средства защиты органов дыхания рекомендуется при работе с МДФ). Для чистки и гидроизоляции, водонепроницаемый клей мастика соединения могут быть применены к внутренней и внешней поверхности МДФ, а также служащие для клея его в роющие трубки. Машина винты (5 см длиной), используются, чтобы поднять другого конца ое трубка 3 см от пола. Два отверстия сверлятся 1 см от открытого конца трубки роющие под углом 90 ° и винты вставлены и затянуты ^4.

Диаметр норы, вероятно, критическое; Шмид-Холмс и др. ¹⁹ отметили, что мышей в дикой природе "норы очищены" в основном из норы близки по размерам к нашим искусственными..

Рисунок 1. Мыши в роющие трубки.

2. Процедура

1. Привыкание
   Роющие, как правило, спонтанно, но есть определенный элемент обучения. Процесс обучения повышается за счет социальных процедур. Поэтому место полное нору ночь в клетку группы доме мышей, которые затем должны быть протестированы с лечения. Каждая нора заполнен 200 г пищи гранулы обычно поставляются как диета. (Это относится к тОн плотного сжатого тип диеты, а если "расширенного" диета используется норы будет проводить менее 200 г). Экспериментаторы должны учитывать такие факторы при выборе роющие подложки.
   
   Если мыши на продукты питания нормирования (например, чтобы мотивировать их работать одновременно лабиринт учебной задачи), непродовольственных вещества могут быть использованы, например шары глины, а используется для линии поверхности почвы в помещениях, цветочные горшки, гороха галька (мелкие камни ~ 1 см в диаметре) и песка. Горох гальки и песка, в три раза тяжелее, чем еда гранулы, полезные заменители для пищевых гранул, если мышей роющие очень энергично, чтобы избежать "эффект потолка".
2. Контроль изменения
   Run (лучше два) базовые роющие тесты 48 часов друг от друга так же, как это будет сделано для тестирования после предлагаемого лечения. Тест оптимально началась около 4 вечера, если мышей размещаются на 0700-1900 ч темно-свет цикла. Это непростое времядля проверки, так как они обычно не проснулся в это время и начинает рыться медленнее, чем если бы они были хорошо, чтобы темные фазы и, следовательно, очень активно. Через два часа после начала, "моментальный снимок" измерения берется из вес продовольственных закопанных; нору опорожняется в контейнер и взвешенную взвешены и гранулы заменил в норе который помещается обратно в клетку. Если мышь в норе, только осторожно вылейте ее и содержимое в емкости для взвешивания и замены мыши в клетке. Вес закопанных на два часа, затем вычисляется путем вычитания из оригинального 200 г. Окончательном чтении принимается следующее утро. Сроки не является критической, как мышь уйдет обратно в сон (часто в нору) и больше не являются активно рытья. Используйте 2 ч измерения, принятые на втором процессе к формированию групп, сбалансированные для базовой работы. Как роющие увеличивается с практикой ^17, Контроль изменения также помогает мышам для достижения более стабильной асимптотическиасимптотического спектакль, который показывает эффект лечения лучше.
3. Тестирование
   Для испытаний, после лечения находятся в ведении мышей приведены роющие тест точно такой же, как в Контроль изменения сцены. Если роющие тест, который будет использоваться хронически, рекомендуется, по крайней мере 48 ч отдельные тесты, чтобы предотвратить снижение производительности из-за чрезмерного воздействия процедуры.
4. Примечание
   Не заменяйте закопанных пищу на пол клетки в нору. Даже если мышь не зарылись что-нибудь, выполнять процедуры взвешивания, как если бы роющие произошло; нарушение вызвано весом имеет тенденцию стимулировать поведение, и мышей, которые уже зарылись некоторые из подложки часто начинается роющие с новой силой после того, процесс взвешивания.

2. Ожидаемые результаты

С57 ~ BL / 6 мышей обычно норы около 70 г в первые два часа, и около 200 гза одну ночь. Гиппокампа мышей пораженном часто норы менее 5 г ¹¹ (рис. 2). Прионных заболеваний подавляет закапывания ^1,2, как это делает администрация липополисахарида ^20. Роющие может обнаружить прионов (скрепи) заболевание в 10-12 недель после инъекции больные гомогената головного мозга, в то время как клинические признаки появляются только в 22 недель ^13. (Рис. 3). Роющие было показано, быть чувствительным к деформации различия ¹⁵ и выбивания ионов калия канала подразделениями ^10.

Рисунок 2. Вес пищевых гранул (медианы и межквартильный диапазон) рылся в два часа по контролю и гиппокампа, пораженном мышей. Последний закопанных значительно меньше, чем в контрольной группе (р = 0,0001).

Рисунок 3. Веспищу гранулы (средств) закопанных ночь на контроль и скрепи-инфицированных мышей. Роющие увеличивается (с практикой) в обеих группах от недели с 7 по 10 после инъекции, а от 12-й неделе роющие снижение в группе скрепи, а разница между группами становится статистически значимым (более двух стандартных ошибок имею в виду).

3. Обсуждение

Мы протестировали закапывания у других видов грызунов - крыс, песчанок, хомяков и мышей египетских колючих ^8. Все, кроме последнего может быть привлечен к норе значительное количество наземных субстратов, таких как гравий или песок, но роющие пищевой гранулы было гораздо меньше, даже после большой опыт работы с наземными материалов. Причина этой разницы от мышей, не известно. После этой работы было сделано, было обнаружено, что египетские мыши колючих на самом деле не роют норы в дикой природе, они могут занимать норы сделаны песчанок, а также поверхности их естественной гаbitat часто хард-рок. Последние наблюдения в Найроби показали, что в рамках Acomys род, колючим мыши Вильсона (Acomys wilsoni) и Персиваля колючие мыши (Acomys percivali), которые делают норы в дикой природе, и рылся в лаборатории.

4. Гнездование

1. Аппарат

Этот тест проводится в отдельных клетках, одни и те же, что и для закапывания подходят. Нормальная постельные принадлежности должны покрыть пол на глубину 0,5 см. (Изменение в глубину, и очень глубокого залегания, может повлиять на гнезде строительства). Каждая клетка снабжена "Nestlet", 5 см квадратных прессованных ватин (Ancare).

2. Процедура

Мыши размещаются индивидуально в клетках вложенности около часа, прежде чем темные фазы, а результаты оцениваются следующим утром. Как и роющие, и по тем же причинам, времени не является критическим.

3.Счет

Гнездах, оцениваются по 5-балльной шкале (рис. 4-8), а количество untorn Nestlet также весил ^5.

1. Nestlet в значительной степени нетронутыми (> 90% нетронутой).
2. Nestlet частично разорваны (50-90% остается нетронутым).
3. Nestlet в основном измельченные, но часто нет идентифицировать сайт гнезда: <50% от Nestlet остается нетронутым, но <90% находится в пределах четверти площади клетки, то есть хлопка не собираются в гнезде, но распространился по всему клетке . Примечание: материал может иногда быть в широком смысле гнездо области, но критические определения в том, что 50-90% был тертый.
4. Идентифицировать, но плоские гнездо:> 90% Nestlet рвется вверх, материал собирается в гнезде в течение четверти площади клетки, но гнездо является плоской, со стенами выше, чем мыши высота тела (свернулась калачиком на его стороны) менее чем на 50% его окружности.
5. (Почти) идеальный нEST:> 90% Nestlet рвется вверх, гнездо кратер, со стенами, выше, чем высота корпуса мыши на более чем 50% его окружности.

Где критерии не согласны на компромисс. Например идеальное гнездо с unshredded 0,7 г кусок забил бы 4,5.

Рисунок 4. Гнездо оценка 1

Рисунок 5. Гнездо 2 балла

Рисунок 6. Гнездо 3 балла

Рисунок 7. Гнездо 4 балла

Рисунок 8. Гнездо СКОР£ 5

4. Ожидаемые результаты

И мужчины и женщины делают гнезда, а их цель состоит в терморегуляции, а также лицо, связанное с размножением. Для C57BL / 6 мышей, гнезда оценки для мужчин и женщин находятся в том же диапазоне, хотя мы еще не сделали контролируемые сравнения в одном эксперименте. Большинство C57BL / 6 мышей оценка 4-5 по строительству гнезда, но когда гиппокамп пораженном средний балл будет около 1-2; счетом 3 вряд ли будет превышен (рисунок 9). Вложение также оказались чувствительными к прионных заболеваний около 10-12 недель ^1,2,16.

Рисунок 9. Гнездо баллов (медианы и межквартильный диапазон) для контрольных мышей и мышей с поражением спинного, брюшных и полное гиппокампе. Только полное пораженном мышах показывают торможение вложенности, поэтому эффекты селективного спинной и ventrдр. регионах появляются подпороговые но добавки.

5. Накопление

1. Аппарат

Серия "базирования" связаны с трубки, изготовленные из проволочной сетки, запечатанные постоянно на дистальном конце, где пища гранул размещаются и временно на проксимальном конце на деревянные пробки. Это используется для предотвращения мышей ввода трубы до адаптации к дому база occurred7.

Аппарат (рис. 10) можно осуществить разными способами, до тех пор, как основные принципы не будут соблюдаться. Наш состоит из ряда 8 деревянных ящиков, каждый 30 х 13 х 15 см с прозрачными крышками Perspex. Каждый снабжен бутылку воды, и имеет отверстие в спине, в которую накопления трубки нажатием установлены. Трубы выполнены из черного пластика, длиной 10 см, диаметр 40 мм, присоединился к трубке сетки, длиной 45 см, 4 см в диаметре, для формирования общей длиной 50 см. Сетка состоит из 13 мм квадраты,и двойной рулет с сетками неправильно выровнены, чтобы сделать отверстия в сетке меньше и предотвратить пищевое гранулы падение до конца. Если 6 мм квадратные отверстия доступно это лучший материал, один рулон будет вполне достаточно. Дистального конца трубки, где пища гранулы помещены, закрыт. Проксимального конца запечатана со съемной деревянной пробкой.

Рисунок 10. Мыши в накопление труб

2. Процедура

1. Как правило, накопление очень изменчива в первый раз и некоторых мышах, возможно, не копить на всех. Сокровищ, как роющие, улучшается с практикой. Поэтому, если экспериментальная конструкция позволяет, Контроль изменения сеансов лучше назначать до лечение. Ясно, что это не практично, если независимая переменная является врожденной, как и (не условная) мутантных мышей или при тестировании различных линий мышей.
2. Мышь помещают вкаждый ящик в начале дня, чтобы приучить к нему. Коробка снабжена картонной туннель, который был в реальной клетке домашней группы, по крайней мере, одну ночь, а также щедрую порцию загрязнения постельных принадлежностей, чтобы сделать его чувствовать себя "дома". Доступ к накопления трубка не имеет возможности до вечера с деревянной пробкой. 100 г пищи гранул (смесь мелких и крупных) помещается на дистальном конце трубки накопления (путем заливки их в на другом конце с трубкой в ​​вертикальном положении). Чтобы убедиться, что мышь слегка голодным до начала испытаний домой коробка не обеспечиваются питанием.
3. Незадолго до начала темновой фазы, удалить деревянной пробкой, чтобы мыши доступ к накопления трубы. На следующее утро (опять же, время не имеет решающего значения) собирать и взвешивать все продукты питания гранулы, которые были копили в поле базы домой.

6. Ожидаемые результаты

Использование женщин C57BL / 6 мышей, средняя сумма копили бы приблизительно50-70 g. Гиппокампа поражения сильно подавляют hoarding11, а префронтальная кора поражения имеют только слабый эффект ¹² (рис. 11).

Рисунок 11. Вес пищевых гранул копили по контролю и медиальной префронтальной коры, пораженном мышей (медианы и межквартильный диапазон). Хотя медианы существенно различаются, высокая изменчивость в управление средства результат далек от статистически значимой (р = 0,3).

Обсуждение

These tests are extremely simple to run but the effect sizes are very large, making them extremely sensitive to treatments, strain differences, etc. They conform to the 'Refinement' aspect of Russell and Burch's 3 Rs'¹⁸. Indeed, good performance on tests like burrowing seems to be indicative of good general health in animals. Therefore this could be a good test for assessment of animal welfare.

The importance of environmental enrichment for laboratory rodents is well recognised these days. Provision of nesting material is now standard practice in many animal houses, and this is easy to do. The enthusiasm with which mice burrow makes burrowing a potentially excellent enrichment, but unfortunately a 'self-reloading' burrow which would be a practical way of providing this has not yet been developed. Whether mice find hoarding enriching has not yet been determined.

One drawback is that the data generated by these tests is generally non-parametric (not Gaussian in distribution), so appropriate non-parametric statistics are needed to analyse them, e.g. the Mann-Whitney U test for pairwise comparisons, Kruskal-Wallis ANOVA for multi-group data. If repeated measures designs are used, since there is no suitable ANOVA test for non-parametric data, the results can be transformed, e.g. by square root or log procedures to make them conform to a more normal distribution.

The measurements of the apparatus can be slightly different to those specified in the text (useful for USA experimenters) but wide differences should be avoided. However, in some cases other experimenters may find different constructions work better than those described here.

As for all behavioural measurements, the mice should be tested to see if their activity levels are normal, as inactivity will obviously have a detrimental effect on species-typical behaviours. When scrapie-infected mice were showing impaired burrowing and nesting, their activity levels were normal (tested in an open field apparatus). Indeed, a period of hyperactivity occurs around 2-4 weeks after these species-typical behaviours are first impaired².

The strong impairment produced by hippocampal lesions on burrowing, nesting and hoarding, all of which are species-typical behaviours, complements the impairments in spatial learning and memory9 which are such well-established effects of these lesions. They appear to be equivalent to the impairments in the activities of daily living so characteristic of AD¹⁴.

These species-typical tests may well prove to be of great use in preclinical screening for treatments for Alzheimer's and other neurodegenerative diseases¹⁴. In many human brain disorders a loss or reduced ability to perform normal everyday tasks is as important as other features of the disease like cognitive impairment. Particularly, this loss may necessitate involvement of carers and the great socioeconomic burden this so often imposes.