Farelerde Yüksek mertebeden Tekrarlanan Davranışlar için bir potansiyel Testi olarak yeni nesne Keşif

Özet

Higher order restricted, repetitive behaviors (RRBs) disrupt the lives of affected individuals. These behaviors are challenging to model in rodents, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for RRBs difficult. Here we describe novel object exploration as a potential assay for higher order RRBs in mice.

Özet

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals. RRBs are commonly split into lower-order and higher-order components, with lower order RRBs consisting of motor stereotypies and higher order RRBs consisting of perseverative and sequencing behaviors. Higher order RRBs are challenging to model in mice. Current assays for RRBs in mice focus primarily on the lower order components, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for higher-order RRBs difficult. Here we describe a new assay, novel object exploration. This assay uses a basic open-field arena with four novel objects placed around the perimeter. The test mouse is allowed to freely explore the arena and the order in which the mouse investigates the novel objects is recorded. From these data, patterned sequences of exploration can be identified, as can the most preferred object for each mouse. The representative data shared here and past results using the novel object exploration assay illustrate that inbred mouse strains do demonstrate different behavior in this assay and that strains with elevated lower order RRBs also show elevated patterned behavior. As such, the novel object exploration assay appears to possess good face validity for higher order RRBs in humans and may be a valuable assay for future studies investigating novel therapeutics for ASD.

Giriş

Dil yoluyla iletişim kuran, sosyal bozulma, zorluk ve tekrarlayıcı desenli davranışlar ^1: Otizm spektrum bozukluğu (ASD) üç temel belirtiler oluşan bir nörogelişimsel bozukluktur. 2000 yılından bu yana, OSB tanısı almış bireylerin sayısı on yılda ² açıklıklı içinde 68 içinde 1 150 1 ila artmıştır. bozukluğu yaygınlığı geliştirmek için devam ediyor olsa da, bozukluğun nedeni henüz bilinmemektedir. bu modeller ASD yatan belirti ve nedenleri artmış bir anlayışa yol açabileceği gibi çekirdek ve ASD eşlik eden semptomlar için uygun fare modelleri belirlemek için çabalarında bir artış olmuştur. Tekrarlayan davranışlar ³ olmak üzere ASD çekirdek belirtilerinin için yüz geçerliliği olan davranışları göstermek için görünür birden kendilenmiş fare suşları vardır.

Kısıtlı, tekrarlayıcı davranışlar (RRBs) bu tür ASD gibi bazı psikiyatrik bozukluklar çekirdek belirtisi vardır.RRBs bozukluğu ⁴ şiddeti ile artırabilir ve büyük ölçüde etkilenen bireylerin yaşam tarzını bozabilir. RRBs genellikle iki kategoride, insanlarda böyle sallanan ve el çırpma gibi eylemler oluşmaktadır alt dereceden tekrarlayan davranışlar içine yerleştirilir; ve rutin ve direnç sıkı sıkıya bağlı kalmanın oluşur yüksek dereceli tekrarlayan davranışlar, ^5-8 değiştirmek için.

Alt dereceden tekrarlayan davranışlar yaygın kolayca laboratuar ⁹ ayar görülebilir motorlu stereotipiler olarak tezahür kemirgenlerde çalışılmıştır. Bu davranışlar insanlarda RRBs için iyi yüz geçerliliğini ve potansiyel olarak güçlü bir yapı geçerliğini de ¹⁰ olduğu görülmektedir. Alt sipariş RRBs varlığı için test Bu motor stereotipiler ¹¹ nöbetleri ve süresini incelemek için fare aktivitesi, video izleme yoluyla tamamlanabilir. Yüksek mertebeden tekrarlayan davranışlar temel biyomedikal yeniden bir sorun teşkilBu RRBs gibi kolayca basit gözlem yoluyla tespit edilmemiş olarak, kemirgenler kullanarak arama yapın. Nedeniyle bu davranışları tanımlamada zorluk, yüksek mertebeden tekrarlayan davranışlar için daha az kurulmuş tahliller vardır. Geleneksel olarak, üst düzey RRBs test hayvanı kaçan yetkinliğini ulaşmak için eğitimli bir labirent paradigma kullanarak kemirgenlerde ölçülmüştür. Kaçış yeri daha sonra açıldığında ve kaçış konumunu yeniden öğrenmek için gerekli çalışmaların sayısı ¹² kaydedilir. Onlar uzun bir eğitim dönemi gerektiren gibi bu deneyler genellikle anksiyete neden ve son derece değişken sonuçlara yol açabilir, ideal değildir. Delik tahta keşif aynı zamanda yüksek düzeni RRBs ^13,14 ölçmek için kullanılır olmuştur. Bu yaklaşım uzun eğitimler gerektirmez, ancak gıda motivasyon ve / veya koku ayrımcılık itimat yok. anksiyojenik olmayan veya eğitim delik tahta exploratio mevcut repertuar için güzel bir tamamlayıcı olacaktır gerektiren yüksek mertebeden RRBs için Tahliller n ve şu anda kullanımda labirent tabanlı analizler.

C58 / J (C58) kendilenmiş fare suşu güçlü ASD, yani tekrarlanan, amaçsız motorlu stereotipiler ve ^3,11 kendini tımar yüksek seviyeleri ile ilişkilendirilen stereotipik davranış yüksek düzeyde örnek teşkil etmektedir. Ayrıca, C58 fareler geri, yetiştirme saygısız ve ^11,14,16 scrabbling yüksek seviyeleri ile RRBs görüntüler. Bu suş erken neonatal dönemde bu davranışları gösteren başlar ve yetişkinlik boyunca onları görüntülenmeye devam eder. Gerilme hem de diğer fare suşlarının mevcut iyi belgelenmiş düşük sıralı RRBs güzelleştirmek için yükseltilmiş yüksek dereceden RRBs varlığını test edebilmek için ideal olacaktır. Burada açıklanan yeni nesne arama deneyi o desenli davranışları yanı sıra tekrarlayan motorlu stereotipileri ölçmek için yeteneği verir gibi araştırmacılar, aynı anda alt-düzen ve üst düzey RRBs gözlemlemek için fırsat sağlar.

Yüksek mertebeden tekrarlayıcı davranışlar için bir tahlil olarak yeni nesne keşif kullanma e_content "> Pearson ve arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. ^17. Bu yeni değerlendirme, dört yeni nesnelerin eklenmesi ile köklü Açık alan testinde ^18-21 bir uzantısıdır arena. Fareler nesneler arasında desenli araştırmaların yüksek sayıda görüntüleme BTBR fareler. nesne incelemeleri daha sonra desen varlığı açısından analiz edildi izlenen edildi özgürce bu yabancı nesneler ve sayı ve nesne soruşturma sırasını incelemek için izin verildi. Bu kullanma gereksiz uyaranlara çıkarmadan yanı sıra davranışları öğrenmek ihtiyacını ortadan kaldırırken tahlil, fareler yüksek düzey tekrarlayan ve desenli davranışlar gösterebilir. Roman nesne keşif yüksek mertebeden RRBs indükler, bu fareler kendi doğal keşif yoluyla desen ve form dizileri oluşturmanıza olanak sağlar olarak . Bu yüksek dereceden RRBs varlığını ölçmek için araştırmacı Bu testte sağlar kullanma.

Pearson ve diğerleri. Bu tahlil geliştirildi ve ilginç bir sonuç ¹⁷ ile BTBR kendilenmiş fare suşu potansiyel yüksek dereceli tekrar davranışların varlığını test etmek için kullanılır. Biz son zamanlarda C58, C57BL / 6J (C57) ve FVB / NJ (FVB) suşları davranışları bakarak bir takip çalışması yanı sıra, bu deneyde mevcut potansiyel karıştırıcı değişkenler içine daha detaylı soruşturma ve olası yayınladı verileri analiz istatistiksel yaklaşımlar ²² oluşturulur.

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

Protokol

Burada açıklanan protokol Redlands Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. Bu çalışmalarda kullanılan C58, C57 ve FVB fareler aslında Jackson Laboratuvarı (Bar Harbor, ME) elde stoktan University of Redlands vivari yetiştirilen bulundu. Bu vivaryum gelen Sentinel'den her altı ayda bir elekten geçirilir ve patojensiz bulunmuştur.

1. Ekipman ve Oda Kurma

Not: yeni bir nesne testleri için iki farklı çalışma alanları ile kullanılır: bir saydam plastik dikdörtgen kafes (45 cm x 24 cm x 20 cm) veya 41 cm taban çaplı bir opak dairesel kafes; Ancak, herhangi bir kafes kullanılabilmektedir. Pearson ve ark., Deneyde daha küçük bir dikdörtgen kafes (20 cm x 30 cm x 20 cm) kullanıldı. Bu özel deney tasarımı ayrıntılar aşağıda yer, ama bu testin yenilik verilir, açıklanan değişkenlerin herhangi biri için davranışsal fenotipleme alanında hiçbir kabul edilmiş standartlar yoktur.

1. mısır koçanı yatak ½ yaklaşık ile test arena doldurun.
2. Dört farklı roman nesneleri seçin. temizliği kolaylaştırmak ve şekil ve renk birbirinden çiğneme ve farklı direnmek yüksek yoğunluklu plastik inşa yaklaşık aynı boyutta dört nesneleri seçin. Daha da önemlisi, bu test fareler deneyde yürütülüyor kadar bu nesnelere maruz kalmadıklarını.
   Not: Örneğin, pembe oyuncak tuğla, kırmızı maymun, mavi yazı ile beyaz bir çini ve standart beyaz kalıp burada kullanıldı.
3. dikdörtgen arenada, bu nesnelerin köşesinden yaklaşık 3 cm yerleştirin. yuvarlak arenada, eşit birbirinden mesafeler ve yanlardan yaklaşık 10 cm altında olduğunu nesneler gibi yerleştirin. Farklı bir sayı, 1-4 (Şekil 1) olarak her nesnenin yerleşimini kaydedin. nesneleri test boyunca rastgele ya da denge sırayla yerleştirilir emin olun.
4. Test yukarıda doğrudan bir kamera yerleştirinarena alıştırma ve test dönemlerinde tüm arena kaydetmek için.
   Not: Potansiyel test sırasında aktivite seviyeleri ve keşif etkileyebilir fareler ile aynı odada araştırmacılar olması.

2. Roman Nesne Keşif Testi

1. yaklaşık 100 lux floresan aydınlatma ile aydınlatılmış bir odada ışık döngüsünün başında test edin. Bu aydınlatma video kayıt sırasında görünümünü standartlaştırmak için test arena boyunca tek olduğundan emin olun.
2. test arenada alt bilinen boyutları NoteCard koyun ve video kaydı başlar.
3. 10 dk bir alıştırma döneminden olarak hizmet için boş bir test arenaya Test fare aktarın. Video Kayıt alışma dönemi.
4. alışma süresinden sonra, hızlı bir şekilde, arenada fareyi bırakın Test arena dört yeni nesneler eklemek ve ek bir 10 dakika boyunca fare davranışını kaydedin.
5. Tam 20 dakika alıştırma / test pe kezRiod geçtikten, evde kafes ve iyice temiz test fare dönmek ve kokusuz bulaşık su ve sabun ile yeni nesneler ve test arena kurutun.

3. Video Puanlama

1. güvenilirlik kolaylaştırmak için video kullanarak tüm davranış puanlama tamamlayın.
   Not: davranışsal günlüğü yazılım Noldus Observer burada açıklanan adımları ²² gerçekleştirmek için kullanılan, ancak özel bir program gerekli değildir:
   1. ilk video puanlama önce, yeni bir proje oluşturarak veya varolan, benzer bir proje düzenleyerek davranış günlük yazılımında düzeni kodlama projeyi kurdu.
      1. Proje Kurulum kutusu içinde, veri toplama set 'Çevrimdışı Gözlem.' 'Devlet Olaylar' olarak Davranışı Kodlama kutusunda, programın "Scrabble", "Tımar" ve, "Yetiştirme" "Kazma" "koklayın Nesne 1, 2, 3 ve 4" içinde. Bir 'Nokta Olay' olarak Programı "atlama". Not: TanımıBu davranışların S ^{başka, 11} ayrıntılı olarak tarif edilmiştir.
         Not: Nokta Etkinlikler sadece sayım verileri toplamak ise Devlet Olaylar, bir başlangıç ​​ve bitiş zamanı. Her ayrık davranış için tuş vuruşlarını yazılım tarafından üretilen ve bu karşılık gelen tuş vuruşlarını ikincil klavyenin (adım 3.1.2) içine programlanır.
      2. Klavye yazılımı açmak, ikincil klavye programlamak uygun tuş kombinasyonu uygun ikinci bir klavye ekranda düğme, türüne tıklayın ve Tamam'a tıklayın. ikinci bir klavye programlanmış edildikten sonra, bilgisayarınızın arka planda çalışacak program olarak yazılımını kapatın.
   2. Proje ve kurulduktan sonra, sayı ve şahlanma süresini (iki ön pençeleri olarak tanımlanan arena duvara konuyor) puan davranışsal günlüğü yazılımı kullanmak, fare içine burrowing iki ön pençeleri olarak tanımlanan (kazılar m olarak tanımlanan arena yatak), öz-damatlar (Kendi beden ve / veya onların ön pençeleri ile yüz herhangi bir bölümünü dokunmadan fare) herhangi bir bölgeyi yalama ve atlar ouse (fare yetiştirme olarak tanımlanan ve dört ayak aynı anda yerden böylece sonra) atlama.
      1. Bir videoyu puan için,>> Yeni Gözlem> Aç Project Dosya ve ardından gözlemleyin gidin. Program bir dosya adı sorar. adlı bir kez uygun video medya dosyasını seçin.
      2. Gözlem başlayın butonuna tıklayarak puanlama başlayın.
         Not: Fare tekrar davranış puanlama, tüm Devlet Etkinlik davranış başlangıcına karşılık gelen birinci ve ikinci davranış ucuna tekabül eden iki tuş vuruşlarını gerektirir. Nokta Olaylar tek bir tuş gerektirir.
   3. Fare, her nesneyi kokladı sayısını skor. Sniffs fare, bir nesnenin 0.5 cm mesafede burnunu hareket ettiren herhangi bir süre olarak tanımlanır. RePet aynı şekilde davranış günlük yazılımını kullanarak koklama süresini ölçmekitive davranış süreleri (adım 3.1.2) ölçüldü.
      1. Bir fare bir nesne sniffs her zaman, 10 dakika test süresi (örneğin 1.243.421 ...) sonuna kadar sayıları bir dizi yol açacaktır ilgili pozisyon numarasını kaydedin. El ile bu verileri kaydetmek.
         Not: puanlama videolar, numaralar her zaman belirli bir pozisyona karşılık ise itiraz, verimlilik ve tutarlılık değil kolaylaştırmak için.
      2. Bir fare bir nesne kokluyor, sonra iki kere bu sayı saymak, yine nesneyi kokluyor, uzak görünüyor.
      3. Tam 10 dakika Video attı edildikten sonra, Davranış Analizi> Yeni> Analiz tıklayarak verileri görselleştirmek. Veri ekranı ihracat görünür ya da kopyalama ve ayrı bir elektronik tabloya yapıştırdıktan sonra.
   4. Fare test sırasında arena içinde katedilen toplam mesafeyi kaydedin.
      Not: Test fare izlemek ve santimetre hareket toplam mesafeyi kaydetmek için kalibre bir video izleme yazılımı, kullanılanBu adımı gerçekleştirmek için. Video izleme yazılımı tarafından atılan tüm videolar videonun başında arenada yer bilinen boyutları NoteCard vardı.
      1. notecard her iki ucunda boyunca bir kalibrasyon hattı ayarı ve yazılımın Kalibrasyon ekranında içinde uygun uzunluğu girerek yazılım içinde her videoyu kalibre etmek için NoteCard kullanın. hat çizilir sonra, giriş bilinen uzunluk ve her satırın karşılık gelen notecard genişliği.
      2. Arena Ayarlar içinde, tüm arena seçin.
         Not: eg için, duvarlar boyunca vs merkezi aracılığıyla fare hareketi ilgi oldu, eğer arena ayrı alanlar yazılımda ayırt edilebilir.
      3. Deneme Kontrol Ayarları içinde, on dakikalık bir süreyi seçin. Algılama Ayarlar bölümünde, hafif bir arka plan üzerinde koyu bir nesne seçin.
         Not: Bu albino fareler kullanılıyor olsaydı değiştirilmesi gerekir veya arka plan koyu bir gölge olsaydı.
      4. ayarlarına kezprogramlanmıştır, videoları puan. Edinme> Aç Toplama tıklayın. Toplama Kontrol kutusunda, Yeni Deneme tıklayın ve ardından Deneme başlatın. on dakika geçtikten sonra, program durur ve veri görülebilir.
      5. Hesapla İstatistik> Analiz tıklayın. Veri ekranı ihracat görünür ya da kopyalama ve ayrı bir elektronik tabloya yapıştırdıktan sonra.

4. İstatistiksel Analizler, Ardışık

1. Her fare tarafından oluşturulan soruşturma nesne karşılık gelen sayıların dizge içinde, tekrar numaraları olmadan tüm olası 3 haneli kombinasyonları (örneğin 121, 123, 124 değil, 112 veya 122) toplam sayısını belirlemek.
   Not: Python programlama dilinde yazılmış bir program her olası sıra numaraları dizesinde görünür sayısını belirlemek için kullanıldı. Bir dış programı kullanmak için gerekli değildir, ve bu adımı, örneğin kullanarak (birçok farklı şekilde tamamlanmış olabilira) Microsoft Word veya Excel fonksiyonu bulun.
2. Her dizi oluşur sayısını kaydedin ve her fare için üç en sık tekrarlanan dizileri tanımlamak.
   Not: Bireysel dizileri fare göre değişecektir ve gerçek dizisi, bir dizi tekrarlandı kez sayısından daha az ilgi (yani bir desene bağlılık desen kendisinden daha önemlidir) biridir.
3. dizilerin toplam sayısı, bir fare tekrarlar Etkinlik seviyesi pozitif korelasyon olduğundan, her bir fare için motif sayısı en sık desen miktarı bölünmesi ile, bu değerler düzeltin. Bu, genel aktivitesi bağımsız bir dizi tekrar endeksi sağlayacaktır.
4. Uygun bir ANOVA, çoklu karşılaştırma prosedürü (Dunnett örneğin test) ve post-hoc testi kullanılarak gruplar arasında (aktivite düzeyi için düzeltilmiş) her bir fare en yaygın dizileri tekrar sayısını karşılaştırın.

5. İstatistiksel Analizler, Nesne Tercihi

1. Yukarıdaki (aşama 3.1.3.1) oluşturulur numaralarının aynı diziyi kullanarak, 1 saniye sayısı sayılarak, her nesne incelenmiştir veya başka bir deyişle, toplam sayısını sayarak her bir farenin yeni bir nesne tercih belirlemek 2 sn 3 sn, ve veri dizesinde 4 sn. (4.3-4.4 adımlar) yukarıda açıklandığı gibi aktivite düzeyi için doğru ve ANOVA aracılığıyla karşılaştırın.
   Not: Bu yöntemler laboratuarımızda ²² tarafından yayınlanan ve açıklanan burada Pearson ve ark ağır dayanmaktadır ^17.

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

Sonuçlar

Kadın C58 / J fareleri değil dikdörtgen arenada, yuvarlak arenada diğer bireylerden daha sıralı desenleri (Şekil 2, panel A) daha fazla sayıda görüntülenen temsili veriler ²² gösterisi (Şekil 2, panel C). Birbirine (Şekil 2, paneller B ve D) farklıydı üç erkek suşları hiçbiri. Temsili verileri (Şekil 3, panel A ve C) hem erkek hem de dişi C58 / J fareleri (sonradan onların en az ziyaret...

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

Tartışmalar

Burada, insanlarda yüksek mertebeden tekrarlayan davranışlar için yüz geçerliliği olan fare davranışları ölçülmesi için yararlı olabilir yeni geliştirilmiş bir test sunuyoruz. Barnes ya da T-labirent gibi daha köklü deneyleri aksine, bu yeni nesne arama tahlil herhangi bir fare eğitim gerektirmez ne de provoke özellikle kaygı olduğunu. Buna ek olarak, yeni bir nesne arama faiz, RRBs davranışları hakkında daha fazla odaklanmak için izin ve sonuçları çarpıtan karıştırıcı değişkenleri...

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

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Standard Polycarbonate Rodent Cage (45 cm x 24 cm x 20 cm)			Multiple cages are desirable to facilitate testing of multiple mice
Plastic Opaque Circular Testing Arena (41 cm base diameter)	United States Plastic Corp.	13931	Multiple arenas are desirable to facilitate testing of multiple mice
Standard Corn-Cob Rodent Bedding
Novel Object - red monkey	Hasbro, Pawtucket RI		from Barrel of Monkeys
Novel Object - rectangular 2 x 4 LEGO
Novel Object - tile	Thinkfun Inc., Alexandria VA		from Toot and Otto
Novel Object - standard white die
Video Camera
Behavioral Logging Software - The Observer	Noldus, Wageningen, The Netherlands	other programs may be used
Video Tracking Software - EthoVision	Noldus, Wageningen, The Netherlands	other programs may be used
X-Keys input keyboard	P.I. Engineering, Williamstown MI	829484
MacroWorks II	P.I. Engineering, Williamstown MI