Çift H Maze: Kemirgenler A Sağlam Davranış Öğrenme için test ve Hafıza

Özet

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.

Özet

Kemirgenlerde Mekansal biliş araştırma tipik özellikler, bir labirent diğerine değişir labirent görevleri kullanımını kullanır. Bu görevler davranışsal esneklik ve gerekli bellek süresi, hedefleri ve yolların sayısı, hem de toplam görev karmaşıklığı göre değişir. Bu görevlerin çoğu bir karıştırıcı bir özellik golü, örneğin, allocentric (-bildirime gibi) ya da benmerkezci (usul) dayalı stratejiler ulaşmak için kemirgenler tarafından istihdam stratejisi üzerinde kontrol eksikliğidir. Çift H labirent eğitim döneminde öğrenilen stratejinin türünü doğrudan deneyci izin vererek, bu sorunu gideren yeni bir su kaçış bellek iştir. çift-H labirent üç kol, bu kol birinin ucunda daldırılmış bir kaçış platformuna ile birlikte, her iki tarafta çıkıntı yapan merkezi bir geçitte oluşan saydam bir cihazdır.

Sıçanlar st alternatif tarafından allocentric strateji kullanılarak eğitilmiş olabiliröngörülemeyen bir şekilde labirent sanat pozisyonu (protokolü 1 bkz §4.7), böylece mevcut allothetic ipuçları dayalı platformun yerini öğrenmek için onları gerektiren. Alternatif olarak, bir benmerkezci öğrenme stratejisi, onlar hedefe ulaşmak için gerekli olan usul desen öğrenene kadar (protokol 2 §4.8), her yargılama sırasında aynı pozisyonda fareleri serbest tarafından istihdam edilebilir. Bu görev istikrarlı bellek izlerinin oluşumuna izin verecek şekilde kanıtlanmıştır.

Bellek yanıltıcı sonda davasında eğitim dönemi, aşağıdaki tanınacak hangi sıçanlar dönüşümlü başlangıç ​​pozisyonu. Bir benmerkezci bir öğrenme paradigması ardından sıçanlar tipik bir allocentric tabanlı strateji başvurmak, ancak ekstra labirent ipuçları onların ilk görünümü orijinal pozisyonuna önemli ölçüde farklı sadece. Bu görev, ideal allocentric / egocentric bellek performansına uyuşturucu / sıçramaların etkilerini, hem de inci arasındaki etkileşimi araştırmak için uygundurİki bellek sistemlerini ese.

Giriş

Hayvanlarda öğrenme esas sırasıyla yer-ve usul bellek ile ilgili merkezi rol oynayan hippocampal- ve striatal-tabanlı bellek sistemleri ^1,2, aracılık eder. bu iki sistem arasındaki ilişki karmaşıktır ve bunlar kooperatif veya rekabetçi şekillerde ^1,3 birbirleri ile etkileşime bilinmektedir. Buna ek olarak, çalışmalar hayvan davranış bu bellek sistemlerin her ikisi de etkisi olmaması veya diğer sistem ^4-7 hasar sonrası arttığı göstermiştir. Bu sistemlerin her ikisi de talamus ile prefrontal kortekse bağlanır.

Sayısız nörolojik bozukluklar ve nörodejeneratif hastalıklar usul ve bildirime bellek sistemleri arasındaki etkileşimi güveniyor insanlarda, mekansal algılamayı etkileyebilir. Örnekler aynı zamanda, Parkinson hastalığı (PD), Huntıngton hastalığı ^{(HD), 8-10,} Alzheimer hastalığı ^{(AD), 11-14} arasında,amiyotrofik lateral skleroz (ALS), ^15. Bu hastalıklar ile ilgili olarak hayvan modelleri, bazı reseptörler ¹⁶ bloke çeşitli ilaç tedavileri, hem de yoluyla hedeflenen lezyonlar ile indüklenebilir. Bu tür hayvanlar uzamsal bellek görevleri ile kullanıldığında, değerli bir içgörü bu bozuklukların yanı sıra, çeşitli tedavi seçenekleri ile ilgili temel mekanizmaları elde edilebilir.

Topluca belirli öğrenme ve hafıza yönlerini, yanı sıra çeşitli rahatsızlıkların ^17,18 potansiyel tedavilerin etkilerini değerlendirmek için tasarlanmış kemirgenlerde uzamsal bellek görevleri birçok farklı türleri vardır. Bu görevler hedefleri ve yollar, görevi, hafıza süresi veya gecikme yanı sıra görev çözümünde kullanılan stratejinin seçimi çözümünde davranışsal esneklik derecesi sayısına göre ayırt edilebilir. İyi bir performans yönlendirmek için kullanılan harici ipuçları veya noktalara dayalı olarak elde edilebilirhedefe yönelik hayvan (bir allocentric veya yer stratejisi). Bir sıçan gol tek bir doğru dönüş izledi biri sola dönüş olduğunu bilir Alternatif olarak, bir kemirgen, örneğin hareket yönünde açısından (bir benmerkezci veya prosedürel strateji) ile bedensel yönü ve ipuçları dayalı bir strateji geliştirebilir daha sonra bir allocentric veya yerleştirme stratejisi için çok az ihtiyaç vardır. Labirent görevler genellikle bunları çözmede kemirgen sunulan esneklik derecesine göre değişir. Örneğin, Morris Su Labirent, ikincisi (örn, ¹⁹⁾ veya Barnes labirentin kuru sürümünde (örneğin, ^20), sıçan hedefe ulaşmak için alabilir sonsuz yolları potansiyel vardır. Morris Su Maze, örneğin, hedefin yeri, dış simge veya ipuçları (allocentric strateji) dayalı öğrenilen veya platformu (benmerkezci stratejisi) ²¹ bulunana kadar sadece merkeze doğru çevrelerinde yüzerek olabilir. Bazı görevler birden hedefleri varve esneklik yüksek derecede, böyle bir koni alan görev ²² veya Olton adlı radyal olarak ²³ labirent. Ölçeğin diğer ucunda, örneğin hedefe, Taş labirent veya T-labirentin alternatif versiyonunu ulaşmada sınırlı esneklik sunuyor görevler vardır. Bu görevler hedefe ulaşma tek doğru şekilde sağlamak ve esas striatal dayalı prosedürel bellek sistemi tarafından yönetilir bilişsel rutinleri ortaya çıkmasını kolaylaştırır.

Çift H labirent deneyi görevi ²⁴ çözümünde kemirgenler tarafından öğrenilen strateji türünü doğrudan izin verecek şekilde tasarlanmıştır yeni bir mekansal hafıza testi cihazıdır. Bir dik merkezi alleyway kesişen üç paralel çalışma kolları oluşan çift-H labirent kemirgenler labirent konumlardan birinde batırılır bir kaçış platformu ulaşmak için öğrendikleri bir su kaçış iştir. Eğitim sırasında, bir usul strateji t koruyarak tarafından geliştirilmiş olabiliraynı başlangıç ​​ve genelinde hedef yerleri. Alternatif olarak, bir allocentric strateji böylece bir su labirentinde yapmak zorunda çevresel ipuçları dayalı gizli platformun yerini öğrenmek için fare gerektiren bir rastgele sırayla başlangıç ​​konumu değişen tarafından geliştirilmiş olabilir. Bu deneyci, aksi takdirde kemirgen kullanmak strateji türü üzerinde çok az kontrole sahip olduğu birçok farklı labirent görevler bulunan bir engel, üstesinden gelir. Böylece bilişsel rutinleri ya da prosedürlerin ortaya çıkması davranışsal gözlem yorumlanmasına neden olabilecek bazı biliş arttırıcı ilaç adaylarının etkileri hipokampal tabanlı bir yerde bellek sistemine güvenmek olduğunu göz önüne alındığında bu önemli olduğunda allocentric gelen örnek şalteri hayvanlar, Eğitim sırasında usul bellek. Benzer şekilde, allocentric yer tabanlı bellek etkisi olmaksızın, ilaç ve usul bellek üzerinde tedavilerin etkisini değerlendirmek için arzu edilebilir. Son olarak, bu cihaz,bu bellek sistemleri arasında işbirliği veya rekabetçi etkileşimleri ve kemirgenler bir sistemden geçiş hangi koşullar altında çalışmak için de kullanılabilir.

Protokol

1. Genel Hususlar

Bu protokol Üniversitesi Hastanesi Freiburg Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (Strasbourg aynı) tarafından onaylanmıştır. Görme keskinliği mekansal öğrenme testlerinde performansı için gereklidir. Bozulmuş görsel sistemlerle Kemirgenler, böylece uygun değildir. Sıçanlar çevreleyen surların üzerinde bulunan farklı ipuçları görmek için de, aydınlatma için yeterli olmalıdır. O (Beyaz boyalı zemin üzerine, örneğin, siyah boyalı ipuçlarını) (kare, daire, üçgen) şeklinde-temel ama iyi kontrast ipuçlarını kullanmak için yararlıdır. Yüzme oluşabilir, bu test ve boğulma için gerekli olduğundan Aynı şekilde, şiddetli motorik açıkları dışlama kriterleri vardır. Son olarak, aşırı endişeli kemirgenler güçlü bir önyargılı arama davranışı, performans üzerindeki etkileri görüntüleyebilirsiniz.

2. aparat Kurma

1. Her iki ucunda ve ortasında kesişen bir 160 cm merkez geçitte oluşan bir çift-H labirent ConstructÜç 160 cm paralel çalıştırmak kollarından (Şekil 1). Merkezi alleyway ve dik kolları 20 cm genişliğinde, ve yüksek 35 cm, şeffaf pleksiglas duvarları ile çevrili olduğundan emin olun. Pleksiglas kalınlığı tüm parçaları için 6 mm 'dir.
2. Tüm iç açılardan silikon eklemleri kullanarak tutkal ve vida ve su geçirmez labirent kullanarak yerine duvarlar sabitleyin. Bu eklemler kolayca değiştirilebilir onların su geçirmezlik kaybetmek gerekir. Boşaltılması için köşe kolları (ya da labirentin ortasında) birinin ucunda bir boşaltma çıkışını yerleştirin.
3. Yeterli bir için etrafında boşluk) labirent etrafında yürüyüş ve iyi kontrast ipuçlarının b) yerleştirilmesi ile, 80 cm yüksekliğinde masaya labirent yerleştirin. Onun, yani pozisyon, kuzeybatı (NW), kuzey (N), kuzeydoğu (NE), güneybatı (GB), güney (S) ve güneydoğu (SE) tarafından labirent her kolu belirleyin.
4. Manuel ya da aut kullanarak, hayvan davranışı test sonrası analizi için labirent üzerinde bir tavana monte kamera yerleştirinOmatic (video izleme) yöntemleri (bkz §5).

3. Genel Yorumlar

1. Önceki kullanımı 18 cm (200 L), yaklaşık bir yüksekliğe kadar su ile labirent doldurun. Bu ayakları ile labirentin alt dokunmadan fareleri önlemek için yeterince yüksek, ama kaçmasını önlemek için yeterli sığ.
2. Ön Eğitimden sonra, 250 g yağsız süt tozu karıştırarak su opak hale. Acımış haline gelen süt su önlemek için günlük olarak su değiştirin. Sıçanlar kaçış platformu aramaya yönelik teşvik sağlamak üzere 23 ° C - 21 arası su sıcaklığını korumak.
   NOT: Sıçanlar öncesi eğitim sırasında platformun pozisyonu aşina hale geldikçe, kendi konumunu eğitimi sırasında farklı bir kola taşınır.
3. Köşe kollar (NE, NW, SE ya da SW) birinin ucunda bir 17 cm yüksekliğinde, 10 cm çapında bir platform sokmak, kullanılmadan önce. Sokulmasına yüksekliği sağlayın su yüzeyinin yüzeyinin altında 1 cm dir. Ulaşmak için fareler eğitin(§4 bakınız) paradigması tipine bağlı olan bir allocentric ya egocentric öğrenme stratejisi kullanılarak hedef platform.

4. Temel Eğitim Protokolleri

NOT: Sıçanlar genellikle onları labirent aşina olmayı sağlar öncesi eğitimin başlangıç ​​gününde, ile sağlanır.

1. Ön eğitim merkezi kollarının biri (örn S kolu) ucuna gelen sıçan bırakın ve sonra sıçanlar 4 ardışık 60 saniye ver, köşe kollarının biri (örn, NE) ve ucunda hedefi platformu yerleştirin içinde denemeler, hedef platforma ulaşmak için.
2. Kaçış platformu ulaştıktan sonra, onlar dinlenme ve çevrelerini gözlemlemek böylece sıçan, 15 saniye orada beklemek için izin verir. Ne olursa olsun başlama pozisyonu, daima girişini engelleyen şeffaf giyotin kapı, zıt kol engeller.
   NOT: Ön eğitimi sırasında, şeffaf su bırakın ve plakasını ayarlamak oight böylece sıçan tarafından görünür hale getirilir, su yüzeyinin üzerinde 1 cm çıkıntı yapacak şekilde.
3. En azından bir 10 saniye boşluk ile ayrılmış en fazla 4 ardışık denemeler oluşan günlük eğitim oturumu gerçekleştirin (denemelerde arasında birkaç dakika aralıklarla ayrık eğitim, yani, bir alternatiftir).
4. Eğitim için, seçilen kol (örneğin, KB) onun öncesi eğitim konumundan platformu taşınmaya ve 1 cm su yüzeyinin altında kendi ucunda onu daldırın. Şimdi süt gücünün eklenmesiyle su opak hale ve aşağıdaki eğitim (bölüm 4) gerçekleştirin.
5. 60 saniye içinde hedef platformu ulaşmak başlangıç ​​pozisyonuna dönmelerini ve yavaşça deneyci tarafından platforma onlara rehberlik yoktur sıçanlar için.
6. Böyle mesafe yüzerek, gol kol / platforma gecikme, her kolda harcanan zaman, yanı sıra ilk / tekrarlayan hataların sayısı olarak eğitim ve sonda oturumları sırasında çeşitli değişkenler, (bakınız Şekil ölçün2). Gecikmeleri, motor zorluklar etkilenebilir unutmayın. Durum ortaya çıkarsa, mesafe ve hatalar bilişsel performansı ile ilgili daha güvenilir değişkenler olarak görünür.
7. Allocentric Strateji Eğitimi:
   1. 1. Gün - Öncesi Eğitim:
      1. Bu adım için süt tozu ilave etmeyin. Sabit bir yerde su yüzeyinin üstünde 1 cm çıkıntılı kaçış platformu yerleştirin. 4 ardışık çalışmalarda Tren sıçan platforma ulaşmak için.
   2. Gün 2 - 5 - Eğitim:
      1. Opak hale getirmek için suya yağsız süt tozu, 250 g ekleyin. (NW NE dan örneğin) farklı bir kola platformu hareket ettirin ve platform su yüzeyinin altında 1 cm olacak şekilde su ekleyin. Öngörülemeyen iki kol tek bir oturumda deneme başlangıcı olarak iki kez kullanılır öyle ki her oturum için dizilerin, N veya S kol ya Release sıçanlar (örneğin 4 çalışmalarda / gün, SNNS, stok numarası, bakınız Şekil 3).
   3. Gün 6 - Probe Oturum:
      1. Sonda duruşma için bir platform çıkarın. (Örneğin, GB) eğitim sırasında kullanılan farklı bir kolundan sıçan bırakın ve onları 60 saniye yüzmek için izin verir. Temsili yüzmek parçaları için Şekil 4'e bakınız. Hedef kolunun (platformunun eski yeri) harcanan zamanın analizi sıçanlar mekansal strateji, strateji başka bir türü, farklı stratejiler sıralı kombinasyonunu (aşağıya bakınız), ya da dağınık arama deseni kullanmak konusunda bir göstergesidir.
8. Benmerkezci Strateji Eğitimi:
   1. 1. Gün - Öncesi Eğitim:
      1. Bu allocentric strateji eğitimi (adım 4.1) ilk adımı olarak aynıdır. Bu adım için süt tozu ilave etmeyin. Sabit bir yerde su yüzeyinin üstünde 1 cm çıkıntılı kaçış platformu yerleştirin. 4 ardışık çalışmalarda Tren sıçan platforma ulaşmak için.
   2. Gün 2 - 5 - Eğitim:
      1. 250 gr ekleopak işlemek için suya süt tozu yağsız. Farklı bir kola platformu hareket ettirin ve platform su yüzeyinin altında 1 cm olacak şekilde su ekleyin. Aynı başlangıç ​​kolundan Yayın sıçanlar, her denemede (4 denemeler / gün) için (S veya N Şekil 5).
   3. Gün 6 - Probe Oturum:
      1. Sonda duruşma için bir platform çıkarın. Fareler eğitim sırasında yayımlanan yerden farklı bir kol salınır. Sıçanlar 60 saniye yüzmek için izin verin. Şeffaf giyotin kapı ile ters kol engelleyin.
         NOT: Belirli bir deneyde, örneğin, Test İlaç Etkileri vb ihtiyaçlarına göre yukarıdaki eğitim stratejileri değiştirin.
9. Suda her seanstan sonra emici havlu ile sıçan kapalı kurulayın.

5. Analiz

1. Gecikmeleri, ilk ve tekrarlayan hatalar, ilk seçimler ve müdahale türü Kılavuzu İle ölçümlerini yapınLly havai kameradan alınan videolardan bu değişkenleri kaydederek.
2. Alternatif varsa, piyasada mevcut video izleme yazılımı kullanmak ve otomatik olarak bu değişkenleri kaydetmek için yapılandırılmış.
3. İstatistiksel Analiz:
   NOT: istatistiksel analiz özel uygulama gerçekleşiyor çalışmaya bağlıdır.
   1. Bir birini gerçekleştirin ilk / tekrarlayan hatalar ile ilgili iki ya da üç yollu ANOVA'lar, gol kol / platformu ve hedef kolunda harcanan zaman gecikme; Test günü ve tedavi grup (lar) dahil faktörleri.
   2. Gerektiğinde, post-hoc Newman-Keuls çoklu karşılaştırma testleri kullanılarak bu ANOVA'lar izleyin. Performansını karşılaştırmak için, (örneğin, şans düzeyinde vs prob duruşma sırasında hedef kolunda harcanan zaman), t-testi gerçekleştirmek ve bir referans değeri kullanın.
   3. Gerekirse, parametrik olmayan parametre ek olarak istatistikleri (örneğin, χ², aşağıya bakınız) ya da bunun yerine koşullarını kullanacakric olanları yerine getirilmemesi.

Sonuçlar

Ben merkezci Öğrenme Stratejisi

Bir çalışma belirlemek amacıyla yürütülmüştür bir benmerkezci-öğrenme paradigması ²⁵ aşağıdaki dış çevre ipuçları onların bakış açılarını değişiklikler dayalı sıçanlar değişiklikleri, seçilen bellek stratejisi belirler. Sıçanlar (/ gün 4 deneme) NE bulunan bir gol kolunu ulaşmak için 4 gün boyunca eğitildi ve ardından başlangıç ​​kolu oldu ya sola 60 cm hareket ettiği bir yanıltıcı sonda deneme k...

Tartışmalar

Çalışma Tasarım ve Analiz Yorumlar

Bunu kavram için, çift-H labirent birlikte, normal ^24,25 altındaki farelerde benmerkezci ve / veya allocentric yanıtları incelemek için tasarlanmış ve ^26-29 beyin durumları değiştirilmiş sıçanlarda davranışsal deney, bir dizi kullanılmıştır. son çalışmalar striatal derin beyin uyarımı (DBS) ^26, nörolojik bozukluklar ^27,28 hayvan modellerinde, hem de Muscimol ²⁹ kullanarak çe?...

Malzemeler

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