Method Article
Эта статья представляет протокол T-лабиринту испытания с использованием модифицированной автоматизированной аппаратуры для оценки обучения и функции памяти у мышей.
Принудительная смена и влево-вправо дискриминации задач с помощью T-лабиринту, широко используется для оценки работы и обращение к памяти, соответственно, у грызунов. В нашей лаборатории мы оценивали два типа памяти, в более чем 30 штаммов генетически модифицированных мышей с использованием автоматизированной версией этого аппарата. Здесь мы представляем модифицированные Т-лабиринт аппарат управляется компьютером с видео-системой слежения и наши протоколы в формат фильма. T-лабиринту аппарат состоит из взлетно-посадочных полос отгорожена от раздвижных дверей, которые могут автоматически открываться вниз, каждая из которых начала окна, Т-образной аллее, две коробки с автоматы шарик на одной стороне коробки, и два Г-образных аллеи . Каждая Г-образной аллее связано с началом окно так, что мыши могут вернуться в начало окна, что исключает эффект экспериментатора обработки на поведение мыши. Этот аппарат также имеет то преимущество, что в естественных условиях микродиализа, в естественных условиях электрофизиологии и optogenetics техничiques может быть выполнена в течение T-лабиринту производительности, так как двери предназначены для спуститься на пол. В этом фильме статье мы описываем T-лабиринту задач с помощью автоматизированного оборудования и Т-лабиринт производительности α-CaMKII + / - мышей, которые, по сообщениям, чтобы показать рабочую память дефицит в восемь рук радиальная задача лабиринта. Наши данные показали, что α-CaMKII + / - мышей показало дефицит рабочей памяти, но не нарушение ведения памяти и совместимы с предыдущими результаты, используя восемь рук радиальная задача лабиринт, который поддерживает справедливость нашего протокола. Кроме того, наши данные показывают, что мутанты, как правило, демонстрируют изменение дефицита обучения, предполагая, что α-CaMKII уменьшить дефицит вызывает поведенческих гибкость. Таким образом, Т-лабиринте с помощью модифицированного автоматического аппарата используется для оценки работы и обращения к памяти и поведенческой гибкости у мышей.
1. Аппарат настройки
2. Животное подготовки
3. Продовольственная ограничения
4. Привыкание к аппарату и предварительной подготовки
5. Принудительная смена задач
6. Право-левая дискриминации задача
7. Анализ изображений
8. Статистический анализ
Анализ каждого поведенческие данные по двусторонним (экспериментальных условиях (например, генотип) х СЕССИЯ или экспериментальных условиях х DELAY) повторные измерения дисперсионного анализа.
9. Представитель Результаты
Например Т-лабиринт производительности α-CaMKII + / - мале мышей и их дикого типа управления помета (C57BL/6J фона) (11-18 недель, п = 10 в каждой группе для принудительной смены или влево-вправо дискриминации задача) показано на рисунках 2-4. Поскольку α-CaMKII + / - мышей обладают высоким уровнем агрессии по отношению к клетке товарищей 2,3, как мутантов и контрольных мышей были отдельно размещены в пластиковой клетке (22,7 х 32,3 х 12,7 см) после отъема. Эксперименты были одобрены Уходу за животными и использованию комитета Фуджита здравоохранения университета.
В вынужден чередование задач, контрольных мышей больше будет научиться делать правильный выбор, и, как правило, достигают критерия среднего 80% правильных ответов примерно от 1 до 2 недель (рис. 2A). По сравнению с контрольными мышами, α-CaMKII + / - мышах показали значительно более низкий процент правильных ответов (генотип: F (1,18) = 29,04, р <0,0001) и более короткие задержки (генотип: F (1,18) = 8,88 , р = 0,008; ГЕНОТИП х СЕССИЯ: F (9162) = 2,24, р = 0,0218) и отправился короче гistance (генотип: F (1,18) = 8,67, р = 0,0086; ГЕНОТИП х СЕССИЯ: F (9162) = 3.19, р = 0,0014), чем контрольные мыши (рис. 2A, B, и C). Нет существенного влияния генотипа была найдена в бездействие ошибки (рис. 2D). Кроме того, в задачу задержки чередование, правильный процент выбора α-CaMKII + / - мышей было существенно ниже, чем у мышей дикого типа в любое время задержки (генотип: F (1,18) = 38,781, р <0,0001; DELAY : F (3,54) = 8,074, р = 0,0002; ГЕНОТИП х DELAY: F (3,54) = 0,223, р = 0,88; рис. 3). Эти результаты показывают, что мутанты отображается нарушения производительности по сравнению с контрольными мышами, хотя мутантных мышей может выполнять задачи быстрее, чем в контрольной, предполагая, что α-CaMKII дефицит порождает дефицит рабочей памяти.
В лево-правой дискриминации задачи, правильные проценты выбор α-CaMKII + / - мутанты, постепенно увеличивается через сессии, как и у контрольных мышей (рис. 4а). Кроме того, при 1-месячная задержка была вставлена между сессиями, Не было никаких существенных различий в процент правильных между мутантов и контрольных мышей. Как и в принудительной смене задач, α-CaMKII + / - мутанты, показали значительно короче задержка завершить сессию (генотип: F (1,18) = 12,12, р = 0,0027) и более короткие расстояния в аппарате во время сеанса (генотип : F (1,18) = 25,08, р <0,0001; ГЕНОТИП х СЕССИЯ: F (15270) = 2,83, р = 0,0004), чем контрольные мыши через тренинги (рис. 4В и C). Эти данные показывают, что α-CaMKII дефицит дозы не влияет на обращение к памяти по оценке этой задачи. В обращение обучения сессий, однако, α-CaMKII + / - мутанты, показали значительно более низкий процент правильных ответов (генотип: F (1,18) = 10,92, р = 0,0039; СЕССИЯ ГЕНОТИП х: F (5,90) = 5.54, р = 0,0002; рис 4а) и имели более упущение ошибки (генотип: F (1,18) = 17,12, р = 0,0006; рис 4D), чем контрольные мыши. Эти результаты показывают, что α-CaMKII + / - мутантных мышей сократили поведенческой гибкости.
<с классом = "jove_content">
Рисунок 2. T-лабиринту вынуждены чередование задачи. Мыши получили 10 ежедневных испытаний в SESSIOл. Данные (А) процент правильных ответов (B) задержки (в секундах), (C) пройденное расстояние (см) и (D) количество бездействия ошибки представляются в виде средств, стандартные ошибки для каждого блока из двух сессий, и были проанализированы двусторонние повторяется ANOVA меры. α-CaMKII + / - мышах показали более низкий процент правильных ответов (р <0,0001) и более короткие задержки (р = 0,008), и отправился короткие расстояния (р = 0,0086), чем контрольные мыши между сеансами.
Рисунок 3. T-лабиринту вынуждены чередование задачи с задержками 3, 10, 30 и 60 сек. Примерно через 24 ч после последней тренировки, мыши были подвергнуты пять сессий задержки. Процент правильных ответов для каждой задержки представлена как средство со стандартными ошибками, и были проанализированы двусторонние повторяется ANOVA меры. α-CaMKII + / - мышах показали более низкий процент правильных ответов, чем контрольные мыши в любой задержкивремя (р <0,0001).
Рисунок 4. T-лабиринту влево-вправо дискриминации задачи. Мыши ежедневно получали 10 или 20 судебных процессов в сессии. Данные (А) процент правильных ответов (B) задержки (в секундах), (C) пройденное расстояние (см) и (D) количество бездействия ошибки представляются в виде средств, стандартные ошибки для каждого блока из 20 испытаний, которые Были проанализированы двусторонние повторяется ANOVA меры. На начальной тренировки и переучивания сессии 1 месяца после последней тренировки, процент правильных ответов существенно не отличались между α-CaMKII + / - мутантов и контрольных мышей. Мутантных мышей, однако, показали значительно более низкий процент правильных ответов, чем контрольные мыши во время разворота обучения сессий (р = 0,0039).
Принудительная смена и влево-вправо дискриминации задач с помощью T-лабиринту широко используется для оценки работы и обращение к памяти, соответственно, в 4,5 грызунов. В T-лабиринту задач, известно, что грызуны могут использовать различные стратегии для выполнения задач, основанных на пространственных и не пространственных сигналов, таких как экстра-лабиринт сигналы, конфигурация помещения реплики, ориентирование в лабиринте, и так далее 6,7,8. Ориентация лабиринт в комнату и ее стабильности, наличие или отсутствие поляризационных сигналов в комнате, и способность грызунов видеть сигналы в комнате могут повлиять на стратегию. Таким образом, исследователи должны рассмотреть конфигурации и ориентации аппарата и сигналы в помещении при проведении эксперимента и интерпретации поведенческих данных. В нашей лаборатории, мы помещаем два аппарата лицом в одном направлении к стене в звуконепроницаемой комнате и набор объектов, таких как дверь в комнату, лампы дневного света на потолке, стенах комнаты, CCD камерыаппаратов, а также стойки для размещения мыши клетки, которые могут служить в качестве экстра-лабиринт пространственными аллюзиями на мышах (см. рисунок 1С).
Во многих случаях, T-лабиринту испытания были проведены вручную на человека экспериментатор следующим образом: в каждом испытании, экспериментатор ставит сахарозы гранул на продукты питания лоток и открывает двери гильотинного аппарата для запуска теста. Потом, когда мышь входит ни рук, экспериментатор закрывает двери, записи поведение мыши, и передает мыши из руки в начале окна вручную. Возможны смешанные переменные обработки взаимодействия с генотипом мыши или экспериментальные условия могут повлиять на Т-лабиринт производительности. За последние десятилетия изменение Т-лабиринте для непрерывного чередования задача, которая не предполагает ручной передачей предмета с целью руку к началу окна были использованы. 9-11 Даже тогда, когда аппарат, протоколы испытаний, и многие экологические переменные энергично приравнивается, станцииndardized поведенческие тесты не всегда дают аналогичные результаты в разных лабораториях 12,13. Конкретные экспериментаторов выполнения тестирования могут быть уникальными для каждой лаборатории, а также может влиять на поведение мышей. Кроме того, человек экспериментатор, как правило, склонны делать ошибки, такие как сахароза кладя шарик, открытие или закрытие других дверей, а также ошибки в отслеживания количества проб и хронометража. Для снижения влияния вмешивающихся факторов и возникновения человеческих ошибок, мы разработали и использовали автоматизированные T-лабиринт аппарата контролируется видео-система слежения с помощью программы изображения TM. Улучшение T-лабиринту аппарат также имеет преимущества, которые позволяют использовать микродиализа, электрофизиологии и optogenetics методы в T-лабиринту производительности, так как двери предназначены для спуститься на пол. Таким образом, автоматизированный аппарат является полезным инструментом для облегчения изучения нейробиологии работы и обращение к памяти у грызунов.
Чтобы включить автоматическое и последовательное выполнение ряда испытаний в сессии, наши протоколы есть потенциальные недостатки. Например, в принудительной смене задачи, время для мышей, чтобы вернуться к S1 от А1 или А2 потенциально могут влиять на их производительность. Оно не может быть серьезной проблемой, однако, поскольку пребывание P1 и P2 область сама по себе может быть пространственной кий и длинный или короткий пребывание в любой области, в принудительного выбора перспективе не может изменить память нагрузки. Еще одна потенциальная проблема в том, что запах следа сделаны мышей, а не пространственной рабочей памяти, могут быть использованы. Однако, после того, как несколько испытаний, запах тропы могут быть перезаписаны несколько раз и станет трудно быть использованы в качестве реплики. Кроме того, в левой свет дискриминации задача, запах тропы могут служить обонятельные сигналы для мышей, чтобы найти расположение награду через последовательные испытания. Сигналы могут повлиять на обучение и память процесса через испытания в сессии, которая потенциально может быть проблемой. Тем не менее,мышей не может использовать стратегию запах следа в самом первом процессе в сессии, и поэтому спектакли первого испытания будет служить показателем, который лишен возможности использования стратегии след запаха.
Как показано на представителя результаты, процент правильных ответов контрольных мышей C57BL/6J постепенно увеличивается между сеансами в обе задачи. Полученные результаты подтверждают, что C57BL/6J мышей может научиться делать правильный выбор в модифицированной автоматической T-лабиринту. В этом исследовании мышей осталась на уровне около 80% правильный выбор и не более даже после обширного обучения (см. Рисунок 2А). Учитывая то, что они держат показаны некоторые упущение ошибки всей тренировки, их мотивация не может быть настолько высокой, для мышей, чтобы достичь более высокого уровня производительности. В вынужденной сменой задач, α-CaMKII + / - мышах показали более низкий процент правильных ответов, чем у контрольных мышей. Таким образом, мутантные мыши отображается нарушения производительности по сравнению с контрольными мышами в этом тапятнистый Этот результат согласуется с предыдущими данными, полученными в восемь рук радиальных лабиринте 2,14, что обеспечивает дальнейшее доказательство того, что α-CaMKII дефицит порождает дефицит в рабочей памяти и вынужден чередование задач в автоматизированной T-лабиринту аппарат с высокой точностью определяет рабочей памяти дефицита мутантных мышей. В лево-правой дискриминации задачи, результаты показывают, что α-CaMKII дефицит дозы не влияет на обращение к памяти. Как видно из результатов обращения обучения сессий, однако, α-CaMKII дефицит может снизить гибкость поведенческих. Мутантных мышей также отображается больше ошибок, чем бездействие контрольных мышей в ходе сессии разворот обучения. Увеличение числа бездействие ошибки могут уменьшить возможность узнать, какие руки связано с наградой. Таким образом, задержка приобретения обучения может быть связано с увеличением числа бездействия ошибки во время начальной сессии, но не нарушение разворот лзарабатывать. Другая возможность состоит в том, что мутанты можно спутать с изменением в правилах, которые могут вызвать упущения и вмешиваться в исполнительную функцию. Таким образом, чтобы сделать обоснованный вывод, пропуск ошибки должны быть рассмотрены, а также правильный выбор процент.
Программа генерирует изображения ТМ дополнительные результаты для задержки и расстояния до завершения сессии, а также процент правильных ответов и количество бездействия ошибки. Различия в задержки и расстояния до завершения сессии не может быть истолковано как разница в уровне двигательной активности, тенденция к импульсивным выбор оружия, мотивация для выполнения этой задачи, привыкание к уровню задач, различные стратегии обучения и т.д. Что касается Представитель результаты, α-CaMKII + / - мышах показали короткие задержки и короче расстояние, чем в контрольной группе. На самом деле, α CaMKII + / - мышах показали hyperlocomotor активностью по сравнению с тОн контрольных мышей 3 и этот фенотип может лежать в основе различий в показателях.
В нашей лаборатории, мы оценили более 36 штаммов генетически модифицированных мышей и дикого типа контрольных мышей в Т-лабиринт тест с использованием автоматизированных аппаратов для выяснения связи между генами, мозг и поведение 15,16. Мы получили большой набор исходных данных более 1200 мышей, и сообщили данные для T-лабиринту производительности в нескольких штаммов мутантных мышей 3,16-22. Данные штаммы уже опубликованы в научной статье, включены в "Мышь поведенческие базы фенотип», как базы данных (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Некоторые исследования показали, что мыши с мутантным DTNBP1 1 Nrd1 20 или 21 Plp1 генов показывают дефицит рабочей памяти. Таким образом, наш стандартный протокол для T-лабиринту задач автоматизированногоаппарат предназначен для выявления генетических эффектов на функцию памяти между мутантом и мышей дикого типа управления. Поведенческих протоколы испытаний должны быть стандартизированы, реплицируются, и результаты были сопоставлены между лабораториями. Улучшение T-лабиринт аппарата приводит к автоматизации процедур испытаний, которые могут способствовать стандартизации протоколов, используемых по всей лаборатории.
Как показано в этом видео статьи, текущая версия аппаратной и программной может позволить нам для тестирования черного или агути мышей, но не белых мышей. Теперь мы производим модифицированную версию системы, позволяющей белых мышей к тестированию. Система имеет преимущество, что в естественных условиях микродиализа, в естественных условиях электрофизиологии и optogenetics эксперименты могут быть выполнены в течение T-лабиринту тестирования, так как двери предназначены для спуститься под полом. Например, некоторые исследователи могут попытаться исследовать электрофизиологических свойств нейронов в гиппокампе при выборе оружияхотя некоторые улучшения аппарата могут быть необходимы для минимизации электрических помех от двери и гранул приводов удаление механизма.
Взятые вместе, T-лабиринту вынуждены чередование и влево-вправо дискриминации задач с помощью автоматических аппаратов изменения полезны для оценки работы и обращения к памяти и поведенческой гибкости у мышей.
Нет конфликта интересов объявлены.
Мы благодарим Кадзуо Наканиши за помощь в разработке программы изображения TM для поведенческого анализа. Это исследование было поддержано грантом-в-помощь для исследований разведочных (19653081), Грант-в-помощь по научным исследованиям (B) (21300121), дотация для научных исследований в инновационных областях (Комплексная сеть науки о мозге) от Министерство образования, науки, спорта и культуры Японии, грант от Японского Центра Нейроинформатика (NIJC) и грантов от CREST и BIRD Японии науки и технологий агентства (JST).
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены