Анализ пространственной обучение и социальная поведение у мышей с использованием Барнс лабиринт и девицы в беде парадигмы

Резюме

Этот протокол меры пространственного обучения и памяти с помощью Барнс лабиринт. Роман парадигмы девицы в беде используется для оценки двигательной активности и социальная поведение у мышей.

Аннотация

Лабиринт Барнс является надежной мерой пространственного обучения и памяти, которая не требует питания ограничение или воздействия крайне стрессовых раздражителей. Барнс лабиринт может также оценить другие расширения функциональности мыши, таких как общей мотивации, чтобы вырваться из лабиринта платформы и произвольное поведение. Барнс лабиринт может измерять ли генетической мутации или переменной среды может повлиять на приобретение и сохранение пространственных воспоминания, а также предоставить информацию о стратегии поиска, используемых мышей. Здесь мы используем Барнс лабиринт для выявления дефицита памяти в взрослых мышей после воздействия события единого развития этанола. Недавно описан парадигмы девицы в беде предоставляет мужчины мыши женского мышь в ловушке в камере в открытом поле центр арены. Это дает возможность для мыши социально реагировать захваченных женщин и социальная поведение. Девица в беде парадигма также может использоваться для изучения поведения мыши в Роман Арена и мера двигательной активности. Лабиринт Барнс и девицы в беде протоколы требуют минимальных финансовых инвестиций и большинство аспектов тесты могут быть построены от общих поставок лаборатории. Эти гибкие и доступные инструменты могут также использоваться для выявления поведенческих изменений в течение развития.

Введение

Целью настоящего Протокола является измерение пространственного обучения и памяти у мышей с использованием Барнс лабиринт, а также социальная отзывчивость и передвижения с использованием парадигмы девицы в беде. Часто используемые пространственного обучения и памяти тесты для грызунов включать Радиальный/консольный торцовочный лабиринт, который измеряет способность мыши найти скрытые еду в одной руке со спицами multi аппарата, и Моррис воды лабиринт, который помещает мышь в большой ванне или бассейне воды и Определяет, сколько времени потребовалось, чтобы найти скрытые подводные платформы. Как правило, обучение для эти парадигмы охватывает несколько судебных процессов и позволяет измерение обоих обучения цены приобретения и удержания через краткосрочной и долгосрочной памяти испытаний.

Хотя радиально АРМ лабиринт и Моррис воды лабиринт надежных способов тестирования памяти на грызунах, они представляют собой осложнения для некоторых исследователей. Обе лабиринты использовать лишение или сильной отрицательной стимулы как подкрепление¹. Радиальный/консольный торцовочный maze использует лишение пищи обеспечить надлежащим образом мотивированы, чтобы найти пищи награды грызунов. В лабиринте воды Моррис последствия стресса, вызванного вынуждены плавать может изменить результаты в мыши².

Лабиринт Барнс является альтернативным пространственной осведомленности задача, которая требует грызунов узнать позицию отверстие для того чтобы избежать лабиринт яркие, открытые поверхности³. Слабой отрицательной стимуляции (свет или звук) применяется для повышения вероятности того, что мышь будет бежать от платформы. Барнс лабиринт не требует лишение пищи, поэтому количество животных подготовки меньше, чем в Радиальный/консольный торцовочный лабиринт. Он может использоваться без конфликта исследователи, которые изучают поведение или связанные с еды, гормональной регуляции или каналы гипоталамические молекул.

Барнс лабиринт также имеет преимущества над лабиринтом воды Моррис. Это менее напряженный, чем Моррис воды лабиринт, вызывая менее повышенный уровень кортикостерона в мышей⁴. Кроме того она гораздо проще собрать и требует меньше выделенного пространства во время процедуры тестирования и хранения.

Девица в беде assay является простой эксперимент двух частей, которые можно оценить двигательной активности, следуют социальная поведение. Девица в беде assay предназначен для оценки произвольного поведения и социальной реакции мужчины грызунов в ответ на зависшие женского грызунов. Часто используемый метод для оценки коммуникабельность (а также предпочтение социальной новизна) является использование Кроули-трехкамерный коммуникабельность теста, который оценивает свободный выбор мыши проводить время вблизи или от других мышей⁵.

Подобно Кроули-трехкамерный коммуникабельность тест, девицы в беде assay также меры свободный выбор о том, как провести время в присутствии другой мыши, но он также обеспечивает измерения для более глубоких аспектов социального функционирования: 1) в Пробирного девицы в беде, захваченных женщин мыши проводится в центре открытого поля, поэтому мужчины потенциальных отвращение к открытом поле выступают против его диск социально исследовать или расследовать проблемные девушки conspecific. 2 девицы в беде модель также предоставляет способ оценки социальная и чуткими поведение в ответ на ловушку мышь, которая не была изучена часто у мышей.

Животных эмпатии определенно заметных и поддающихся измерению, хотя для этой цели существует не так много парадигм. Например у крыс, захваченных Кейдж Мате может побудить государство социальная мотивации, где крыс будет работать на свободное захваченные животного. В самом деле крысы будет выбрать, чтобы помочь ловушку животных даже перед открытием подобный контейнер, содержащий шоколад закуска, затем доступ шоколад и поделиться им с освобожденным крыса⁶.

Меры эмпатии в мышей, как правило, включают причинение боли; действительно мышей, которые смотреть другие мышей в боль более чувствительны к боли сами^7,8. Сдержанность стресс это явление характеризуется грызунов и сопровождается шоком для изучения реакции стресса, как одной из мер эмпатии в мышей^9,10.

Есть этические соображения, связанные с индуцированных боли или шок, поэтому необходимы стресса заставить альтернатив. Мы разработали девицы в беде парадигмы как мера чуткими поведения в отсутствие боли или шоковой терапии. Захваченных мышей в наши девицы в беде протокол признаки явной бедствия после лишь несколько моментов как они не могут развернуться в небольшой контейнер, но они целым и невредимым, обеспечивая возможность для других мышей, чтобы ответить на их бедственном положении.

Чтобы начать оценку девицы в беде, мужчины мыши помещается в большой роман Арена, содержащий небольшой пустой центрального цилиндра. Произвольного поведения, записываются на несколько минут, включая пересекли сколько разделов арены и сколько времени провел в районе центральной открытой. Этот метод обеспечивает быстрый и простой способ исключает двигательного дефицита как потенциальных confounder в ситуации обучения, которая требует скоординированного движения для успешного завершения. Она также обеспечивает основной показатель сколько отвращение в открытом поле центр присутствует. Обе эти меры могут повлиять на производительность лабиринт Барнс.

После первоначального исследования самец удаляется от арены и женского мыши помещается в закрытых, небольшие ясно центрального цилиндра, (аналогичный тому, который используется для сбора крови от мышей). Затем оригинальный мужской мыши вновь на арену, и произвольное поведение снова забил. Девица в беде парадигмы оценивает ли мышь заинтересована в социального взаимодействия на основе изменений в поведенческих моделей, когда женщина ловушке присутствует (забил, время, проведенное в центре площади и количество серий рытье) и является ли мышь экспонатов социальная поведение по отношению к ловушке самка (забил на количество цилиндров расследований и контактных события с захваченных девушки). Девица в беде assay может использоваться для измерения склонность к социальной Новинка (аналогично Кроули-трехкамерный коммуникабельность тест) в зависимости от ли исследователи ловушки мыши знакомые или роман.

Вместе Барнс лабиринт и девицы в беде эксперименты позволяют точной оценки мыши возможности обучения и социальной реакции в отсутствие крайне стрессовых раздражителей. Как и в случае всех поведенческих анализов, эти эксперименты должны быть выполнены с большой чувствительностью к животного опыт, свести к минимуму неудобства, испытываемые животного.

Как большинство лабиринтов различия в двигательной активности могут влиять производительность на лабиринт Барнс, поэтому исследователи также следует оценить двигательной активности, особенно при использовании Барнс лабиринт для оценки обучения у мышей с мутациями, которые могут ухудшить движения (такие, как те нашли в моделях мыши болезни Гентингтона, или тех, кто подвергается токсинов, которые могут вызывать гиперактивность или замедлить движение, например этанола). Кроме того лабиринт и камеры поверхности должны быть тщательно очищены и постельные принадлежности, изменилось между каждое животное, чтобы избежать запах кий путает.

Главное все материалы могут быть изготовлены на месте с минимальными финансовыми инвестициями и физическую компактность этих анализов означает, что эти эксперименты могут быть воспроизведены практически в любых условиях, что позволяет большую гибкость. Этот тип доступности позволяет хорошо науки выполняться в небольших учреждениях с ограниченными ресурсами или в ситуациях, где экспериментальные данные должны быть собраны быстро в отсутствие существенной поддержки.

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

протокол

Все методы, описанные здесь были утверждены институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC) колледжа Hampden-Сидней или колледж Рэндольф-Макон (где некоторые ранее работ).

1. Основные жилья мышей

1. Дом мышей в пластиковые клетки с твердых Боттомс и сторонами и слой мягкой кровати и раскроя материалов, таких как измельчение бумаги. Использовать постельные принадлежности, которая состоит из измельченных кукурузные початки или опилок и убедитесь, что постельное белье меняется регулярно для санитарии.
2. Обеспечить доступ к продовольствию и воде ad libitum. В верхней части пластиковый каркас дома пищи бункера. Обойтись должным образом сформулированные мыши питания гранулы из пищи бункера и обеспечивать распределитель воды. Убедитесь, что в клетке верхней имеет воздушный фильтр для защиты мышей от внешних загрязнений.
3. Поддерживайте естественный циркадные ритмы мышей, после 12-часовой цикл свето тени в объекте жилищного строительства. Проведение поведенческого тестирования в то же время суток, идеально во время темных цикла животных, таких как в вечерние часы.
   Примечание: Следует различать мышей в корпусе. Доступны различные методы для отличительный мышей, такие как ухо штампов, ушные бирки и хвост маркировки.

2. Барнс лабиринт тестирование: строительство

1. Получение круговой деревянная доска, которая составляет 120 см в диаметре.
2. Вырежьте 20 круглые отверстия (4,5 см в диаметре) по периметру круга. Позиция каждого отверстия 2,5 см от края лабиринт и 13 см отдельно от соседних отверстий.
3. Гладкие поверхности и покрасить их глянцевый белый (рекомендуется яркий цвет).
4. Назначить одной стороны правления лабиринт для вставки малого Кубка крючки примерно 2-3 см от каждого из 20 отверстий и место двух крючков для каждого отверстия (один на обе стороны каждого отверстия).
5. Мелкий черный (пластик) диски используются для покрытия отверстия на стороне лабиринт с крючками. Используйте крючки для фиксации толстые резинки для того чтобы держать диски на нижней части лабиринта.
6. Надежно прикрепите Барнс лабиринт 120 см над поверхностью земли и от других аналогичным образом Талль объекты, как таблицы и стулья. Коробки или стула может использоваться для поддержки в середине лабиринта.
7. Место большие белые плакаты с одной формы на каждой стене (треугольник, круг и крест) как загородный лабиринт сигналы на 3 сторонах лабиринта. Поддерживать плакаты на стенах вокруг лабиринта для каждого разбирательства.
8. На последней стороне лабиринт создать сплошной черный занавес для скрытия наблюдателей, так что данные могут быть записаны точно без исследователи невидимой для мышей на лабиринт.
9. Приостановите видео камеры над Арена с птичьего полета на поверхности всего лабиринта.
10. Очистите каждый поверхность лабиринта (черный диски и целевой поле включены) с водой затем 70% этанола раствор до и после каждой мыши судебного разбирательства.
11. Наведите центр лабиринта (включение/выключение на старт/финиш судебного разбирательства) 100 Вт источник света 25 см и обязательно иметь диски и крючки, сталкивается с пола.
    Примечание: Все другие верхний свет в комнате должен быть выключен во время тестирования. Рекомендуется Добавление ультразвуковой шум чайник, висели рядом с 100 W свет. Поверните его включения/выключения на начала и окончания каждого судебного разбирательства.

3. Барнс лабиринт тестирование: процедура

Примечание: Убедитесь, что все компоненты лабиринт убираются с водой и 70% этанола раствор до и после каждого судебного разбирательства, что позволяет время, чтобы полностью высохнуть перед тестированием резюме. Убедитесь, что у очистки готовых медикаментов, а также таймеры для испытаний.

1. Дом мышей в группах при использовании метода надежной идентификации. Держите мышей за пределами тестирования номер, когда они не работают активно на лабиринт. Это чтобы убедиться, что они не подвергаются ультразвуковой шумовиком преждевременно.
2. Обрабатывать мышей, осторожно подбирая и удерживая их от основания хвоста, с лапы на руку.
3. Для обучения, у мышей работать на лабиринт ежедневно раз в день в течение 7 дней подряд, чтобы оценить обучения/приобретения.
   Примечание: Единый долгосрочный процесс может быть сделано на более поздний срок для оценки памяти/удержания. Текущий протокол обучение подростков мышей, начало в послеродовой день 32 и долгосрочный судебного разбирательства была исполнена в взрослых в возрасте 4 месяцев.
4. Случайным образом назначьте каждой мыши целевой отверстие для использования на протяжении всего периода испытаний. Отверстия могут быть помечены 1-20 на нижней части лабиринта или на внешней стороне периметра лабиринт, где они видны не мышь в лабиринте.
5. Замените диск назначенные отверстие с небольшой черный ящик (23 x 11 см). Прочно прикрепите к Барнс лабиринт с помощью резиновых полос, подключенных к ближайшей крючки.
   Примечание: Поле цель мелкой достаточно так, что мышь можно легко шаг в него или содержит шаг, чтобы обеспечить, что мышь не придется прыгать вниз в нее.
6. Место мыши на центр лабиринт под чашку, чтобы акклиматизироваться на 30 секунд до начала испытания. Начните запись видео.
7. Включите свет и ультразвуковые шумовиком. Поднимите Кубок через механизм строки во избежание смещения начальный заголовок животного. Запустите таймер и сидеть за занавесом соблюдать.
8. После того, как указатель мыши входит в цель отверстие, закройте отверстие с же непрозрачный Кубок, используемые в начале судебного разбирательства или связыватель и выключить ультразвуковой шумовиком. Если мышь не вошел целевой после 5 минут прошло, загон мыши в цель отверстие.
   1. Убедитесь, что указатель мыши входит в отверстие. Когда указатель мыши находится внутри поле цель, закройте отверстие и выключить шумовиком. Позволяет мыши, чтобы оставаться в поле Целевой объект за 1 минуту спокойно.
9. Хотя целевой дыра будет оставаться неизменными для каждой мыши на протяжении всего периода обучения, запустите мышей в случайном порядке каждый день чтобы обеспечить, что они не следуют любые сигналы/запахи оставленные предыдущих мыши.

4. Барнс лабиринт тестирования: Анализ данных

1. Во время испытаний лабиринт Барнс, записывать следующие приурочен данных: общее время, затраченное на лабиринт, время, чтобы найти цель и время ввести целевой дыра, если цель вводится.
2. Отслеживать общее движение мыши, чтобы определить количество ошибок (количество неправильно отверстий исследовал) до и после цели. Также записать расстояние от целевого отверстие в первое отверстие, изучены (расстояние измеряется в количество отверстий в автомобиле), наряду с любой заметной, груминг поведение.
3. Отслеживать движения каждого животного на кусок бумаги с диаграммой лабиринта в ходе каждого судебного разбирательства и использовать его для анализа стратегии поиска, а также определить количество отверстий, которые были изучены в квадранте напротив цели. Используйте видео анализ для подтверждения пути.

5. девица в бедствие тестирование: строительство сдержанность камеры

1. Вырежьте ясно цилиндр на длину, равную ¾ длины женский мыши от основания хвоста до кончика носа. Убедитесь, что размеры цилиндра таковы, что мыши внутри нельзя повернуть вокруг.
   Примечание: Мы вырезать конус конце 50 мл Конические трубки вниз, чтобы сделать трубу длиной 4 см для мышей 1-месяц старый и 8 см длиной трубки для 4-месячного мышей.
2. Таким образом, чтобы один из шапки можно снять и прикрепить крышку обоих концах цилиндра. 3-4 отверстий, примерно 0,5 см каждый, в каждой крышке. Убедитесь, что отверстия являются достаточно большими, чтобы позволить нос прикосновения между мышами и дыхание¹².
   Примечание: Кроме того, устройство для мыши сдержанности во время сбора крови может использоваться.

6. девица в бедствие тестирование: подготовка арены

1. Убедитесь, что арена является непрозрачным топлесс пластиковый квадрат 38 x 38 см с стены 19 см. Заполните его равномерно с постельным бельем кукурузы на высоту примерно 2,5 см.
   Примечание: Постельные принадлежности кочана делает копать события легче обнаружить.
2. Приостановите видео камеры над Арена, таким образом, чтобы полностью арены в представлении.

7. девица в бедствие тестирование: произвольное поведение мера

1. Место закрытой и пустой стресс камеры в центре арены.
2. Начало записи с отсрочкой камерой.
3. Выберите мужчины мыши. Если мышей, помечаются для идентификации, обратите внимание, этот мужской личности; Если нет, то Марк эта мышь, так что его можно выделить после возвращения к клетке.
4. Осторожно поместите мужчины мыши под чашку в левом нижнем углу на арене. После 30 секунд удалите Кубок через механизм строки.
5. Позволяет мыши, чтобы исследовать за 10 мин, заботясь, чтобы остаться из ее поля зрения во время записи. В конце 10 мин удалите мышь от арены и вернуть его в клетку Холдинг для следующих 5 мин¹².
6. Остановить запись и сохранить видео файл с соответствующим идентификатором.

8. девица в бедствие тестирование: социальная отзывчивость мера

1. Используйте же Арена и записи установки как мера произвольное поведение.
2. Выбор женского мыши. Если мышей, помечаются для идентификации, обратите внимание, эта женщина личность; Если нет, то Марк эта мышь, так что можно выделить, после того, как он возвращается к клетке.
   Примечание: Помёте, Кейдж мат или Роман мышь может использоваться, в зависимости от исследования вопрос. Если выполняются несколько испытаний, поддерживать тип отношения через все испытания.
3. Женский аккуратно возьмите мышь в основание хвоста, или шеи сдержанность, при необходимости и опустить его в камеру сдержанность. Закрыть открытый конец позади него и убедитесь, что он не в состоянии повернуть вокруг.
   Примечание: Наденьте укус стойкие перчатки, как женский мышь будет устойчив к поступающего в камеру сдержанность.
4. Начало записи с отсрочкой камерой.
5. Место сдержанности камеры с захваченных женщин мыши внутри в центре арены эмпатии и позволяют девушки, чтобы акклиматизироваться на 10 мин. Позаботьтесь, чтобы оставаться вне поля зрения женского.
6. После того, как женщина мышь была в зале сдержанность на 5 мин, место заметное мужчины мыши обратно в Арена эмпатии, используя такой же процесс, как раньше. Разрешить мужчины мыши еще 5 минут для изучения на арене, вновь обращая внимание, чтобы оставаться вне поля зрения мышей.
7. Остановить запись и сохранить видео файл с соответствующим идентификатором.
8. В конце 5 мин удалите оба мышей от арены и поместите их в их клетках. Заменить постельные принадлежности кукурузы и дезинфицировать Арена и стресс камеры с 70% этанол¹².

9. девица в бедствие тестирования: анализ данных

1. Отслеживания программного обеспечения могут быть использованы, но видео может быть также анализируется вручную. После того, как видео файл отображается на компьютере, наложение прозрачный лист над экраном и наметить на площади Арена, с помощью маркера. Разделите на площади Арена на девять равных отсеков.
2. Просмотрите видео данные за первые 5 мин первоначальные исследовательские меры. Записать количество отсеков пересекли (опорно-двигательной активности произвольного поведения), время, проведенное в центре площади Арена (открытое поле отвращение), количество копать и ухаживание эпизодов, и количество раз, мыши коснулся пустой центр сдержанность камеры.
   Примечание: Озвучивание делается не для второй 5 мин мужчин 10 минутах первоначального разведочного, ни за 10 мин самка удерживается в Центральной камере в отсутствие мужчин.
3. Просмотрите видео данные за 5 мин меру социальной реакции сразу же после того, как самец вновь на арену с захваченных девушки. Запись этих данных как для первоначальной исследовательские меры, но дополнительно записывать количество раз мужчины мыши коснулся носами захваченных женщин мыши.

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

Результаты

Лабиринт Барнс

Чтобы проиллюстрировать, как могут быть использованы в лабиринте Барнс, мы исследовали, привело ли единый раннего воздействия этанола разница в обучении в течение развития мыши. C57Bl6/J мышей либо вводили 2,5 м...

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

Обсуждение

Лабиринт Барнс и девицы в беде экспериментов являются недорогой, быстрый и относительно легко способы оценки пространственного обучения, двигательной активности и социальная поведение у мышей. Другие преимущества включают в себя отсутствие явной стресс, боль или ограничение питания ...

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

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Damsel-in-Distress
50 mL conical tube	Fisher Scientific	14-432-22	Any brand of 50 mL conical tube will work
Rubber bands	Sprano Brand	n/a	Size 62, used to keep caps held to plywood
hammer	Grainger	6R252	Any standard hammer will work
nail (size 8D)	Grainger	4NFE3	Similarly-sized nails should work just as well
opaque, topless plastic box	AcmePlastics	CUT-TO-SIZE-ACRYLIC-CAST-BLACK-SHEET-2025	Opaque plastic, cut to size (30 cm L x 19 cm W x 3-6 cm H). Step may be added to ensure no more than a 3.5 cm entrance depth for the mouse.
video camera (smartphone)	N/A	N/A	Any camera-equipped smartphone will work
bite-resistant gloves	Kent Scientific	GLVDYN02	Any brand offering appropriate protection
transparency sheet	Staples	954145	Any brand of clear plastic sheet will work, used for scoring
Barnes Maze
Petri Dishes	Corning	353025	Spray painted and used as covers for Barnes maze holes
Plywood (3/4 in.)	LP Building Products	22487	To construct Barnes maze
Spray Paint	Krylon	1274937	Used to paint petri dish caps black, white paint used to paint plywood
Cup Hooks (5/8 in.)	Ace Hardware	5360615	2 used on either side of ventral hole surfaces; Rubber band wraps around hooks to hold cap flat
Poster Board	Creatology	n/a	Used at edges of maze as extra cues
Light Bulbs	Phillips	n/a	100W light bulb, used to during the trials
Rubber bands	Sprano Brand	n/a	Size 62, used to keep caps held to plywood
Ultrasonic noisemaker	Victor mini PestChaser	M753SN	Used as aversive stimuli