T-labirent Zorla Değişim ve Çalışma ve Fareler Referans Bellek değerlendirilmesi için sağ-sol Ayrımcılık Görevler
Summary
Bu makale, farelerde öğrenme ve hafıza işlevleri değerlendirmek için bir değiştirilmiş otomatik bir aparat kullanılarak T-labirent test protokolü sunar.
Abstract
Zorla değişim ve T-labirent kullanarak sağ-sol ayrımı görevleri yaygın kemirgenlerde, sırasıyla, çalışma ve başvuru bellek değerlendirmek için kullanılmaktadır. Laboratuarımızda, bu cihazların otomatik sürümünü kullanarak genetiğiyle oynanmış farelerin 30'dan fazla suşlarında bellek iki tür değerlendirildi. Burada, bir video izleme sistemi ve bir film formatında protokolleri ile bir bilgisayar tarafından işletilen modifiye T-labirent cihazları sunuyoruz. T-labirent aparat otomatik olarak aşağı doğru açabilir kapı, bir başlangıç kutusu ile her biri, bir T-şekilli alley, kutunun otomatik bir tarafında pelet dağıtıcılar ile iki kutular, ve iki L-şekilli alleys sürgü tarafından kapalı bölümlenmiş pistleri oluşmaktadır . Fareler fare davranışı üzerinde deneyci işleme etkileri hariç başlangıç kutusuna dönmek böylece Her L şeklindeki sokak başlangıç kutusuna bağlanmıştır. Bu aygıt aynı zamanda, bir avantaja sahiptir in vivo, in vivo elektrofizyolojide mikrodiyaliz, ve optogenetics Technkapılar zemine inmek için tasarlanmış oldukları iques T-labirent performansı sırasında yapılabilir. Sekiz kollu radyal labirent görev bellek kusuru çalışma göstermek için rapor edilir fareler, – bu film yazıda otomatik cihaz ve α-CaMKII + / T-labirent performansı kullanarak T-labirent görevleri açıklar. Fareler çalışan bir bellek kaybı, ancak başvuru bellek hiçbir bozulma saptandı, ve protokol geçerliliğini destekleyen sekiz kollu radyal labirent görev kullanarak önceki bulgularla tutarlıdır – Bizim veri α-CaMKII + / belirtti. Ayrıca, veri mutantlar α-CaMKII eksikliği azalmış davranışsal esneklik neden düşündüren, tersine öğrenme açıkları sergileme eğiliminde olduğunu göstermektedir. Böylece, otomatik olarak modifiye aparatı kullanılarak T-labirent testi çalışma ve referans bellek ve farelerde davranışsal esneklik değerlendirmek için yararlıdır.
Protocol
Discussion
T-labirent kullanarak Zorla Değişime ve sağ-sol ayrımı görevleri 4,5 kemirgenlerde, sırasıyla, çalışma ve başvuru bellek değerlendirmek için yoğun olarak kullanılmaktadır. T-labirent görevleri, bu kemirgenler gibi ekstra labirent ipuçları, oda ipuçlarının yapılandırma, labirentin yönlendirme ve benzeri gibi mekansal ve mekansal olmayan ipuçları dayalı görevleri gerçekleştirmek için farklı stratejileri kullanabilirsiniz bilinmektedir 6,7,8. Bir oda ve istikrarı, olmaması ya da odadaki ipuçlarını kutuplaştırıcı varlığında labirentin Oryantasyon ve odadaki ipuçlarını görmek için kemirgenler yeteneği stratejileri etkileyebilir. Böylece araştırmacılar, bir deney ve davranışsal verilerin yorumlanması yürüten bir odada cihaz ve kuyrukları yapılandırma ve yönelimi dikkate almak gerekir. Laboratuarımızda, böyle bir odanın kapı, tavan floresan ışıkları, odanın duvarları, CCD kameraları gibi ses geçirmez bir odada ve set nesneleri bir duvar, doğru aynı yöne bakan iki aparat yerleştirinfareler için ekstra labirent mekan hissi (Şekil 1C bakınız) olarak hizmet edebilir fare kafesleri yerleştirmek için aparatlar ve raflar,.
Birçok durumda, T-labirent testler elle aşağıdaki gibi bir insan deneyi tarafından yapılmıştır: her denemede, deneyi gıda tepsi üzerinde bir sükroz pelet yerleştirir ve test başlatmak için aygıtın giyotini kapı açar. Sonra bir fare ya silah girdiğinde, deneyci kapıları, kayıtları fare davranışını kapanır ve kol elle başlangıç kutusuna fare aktarır. Fare genotip ya da deneysel koşulu ile etkileşim taşıma olası karıştırıcı değişkenler T-labirent performansı etkileyebilir. Son on yıl içinde, başlangıç kutusuna geri hedefi kolundan konunun elle transfer içermeyen sürekli bir değişim görev için modifiye T-labirent testi kullanılmıştır. 9-11 bile cihaz, test protokolleri ve birçok çevresel değişkenler şiddetle sta, eşitlendiği,ndardized davranış testleri her zaman farklı laboratuvarlarda 12,13 benzer sonuçlar üretemezler. Testinin yapılması Özgül denemecileri her laboratuar için benzersiz olabilir ve ayrıca farelerin davranışlarını etkileyebilir. Ek olarak, insan deneyi genellikle, bir sükroz pelet misplacing açılması ya da deneme numarası ve zaman tutma izleme diğer kapı yanı sıra, hatalar kapatılması gibi hataları, yapmak eğilimindedir. Karıştırıcı değişkenler ve insan hataları meydana etkisini azaltmak için, biz geliştirdik ve Görüntü TM programı ile bir video izleme sistemi tarafından kontrol edilen otomatik T-labirent cihazı kullandık. Geliştirilmiş T-labirent aparatı da kapılar zemine inmek için tasarlanmıştır, çünkü bize T-labirent performansı sırasında mikrodiyaliz, elektrofizyoloji ve optogenetics teknikleri kullanmasına izin avantajları vardır. Böylece, otomatik cihaz çalışma ve kemirgenlerde başvuru bellek nörobiyolojisinin çalışmalarını kolaylaştırmak açısından yararlı bir araçtır.
Bir oturumda denemeler bir dizi otomatik ve ardışık yürütme etkinleştirmek için, bizim protokoller bazı potansiyel dezavantajları var. Örneğin, zorla değişmesinde görevi, zaman fareler için A1 veya A2, potansiyel olarak kendi performansı etkileyebilecek gelen S1 geri dönmek için. Kalan P1 veya P2 alanında kendisini uzamsal bir işaret ve bir zorunlu seçim vadede her iki alanda uzun veya kısa süreli bir hafıza yük değiştiremezsiniz olabilir çünkü, ancak, ciddi bir sorun olmayabilir. Bir diğer potansiyel sorun yerine uzaysal çalışma belleği, kullanılabilir, fareler tarafından yapılan koku parkuru. Ancak, birkaç denemeleri sonra, koku izi üzerine birden çok kez olabilir ve ipuçları olarak kullanılacaktır zor olacaktı. Ayrıca, sol-ışık ayrımcılık görevi, koku izi ardışık çalışmalar boyunca bir ödül yerini bulmak için fareler koku ipuçları olarak hizmet verebilir. Ipuçları potansiyel bir sorun olabilir ki, bir oturumda çalışmalar boyunca öğrenme ve hafıza sürecini etkileyebilir. Bununla birlikte,farelerde bir oturumda ilk deneme koku izi stratejisi kullanamaz ve böylece ilk çalışmalarda performansları koku izi stratejisinin bir potansiyel kullanımı yoksun bir göstergesi olarak hizmet verecek.
Olarak temsil sonuçlar gösterildiği gibi, kontrol C57BL/6J farelerin tepkileri yüzde doğru yavaş yavaş hem de görev seans boyunca artmıştır. Bulgular C57BL/6J farelerde T-labirent modifiye otomatik olarak doğru seçimler yapmak öğrenebilirsiniz onaylayın. Bu çalışmada, farelere (Şekil 2A bakınız) kapsamlı eğitim sonrasında daha fazla değil hatta% 80 civarında doğru seçimler kaldı ve. Performansı daha yüksek seviyeye ulaşmak için onlar gibi eğitimleri boyunca bazı hatalar ihmal gösteren tutmak olduğunu düşünürsek, motivasyonlarını fareler için çok yüksek olmayabilir. Zorla münavebe görevi, α-CaMKII + / – farelerde kontrol farelere göre daha doğru cevaplar daha düşük bir yüzdesini gösterdi. Böylece, mutant farelerde bu ta kontrol farelerinden göre bozulmuş performans göstermiştirsk. Bu sonuç, α-CaMKII eksikliği çalışma belleğinde açıklarının neden ve otomatik T-labirent aparatında zorla münavebe görevi doğru algılar o başkaca bir kanıt, sekiz kol radial labirent testinde 2,14 elde önceki bulgularla tutarlı mutant farelerin bellek kusuru çalışıyor. Sağ-sol ayrımı görevi, sonuçlar α-CaMKII eksikliği doz başvuru bellek etkilemediği işaret etmektedir. Ters-öğrenme seans sonuçlar 'de gösterildiği gibi, ancak, α-CaMKII eksikliği davranışsal esneklik azaltabilir. Mutant fareler, tersine öğrenme oturumları sırasında kontrolü farelere göre daha fazla ihmal hataları görüntülenir. Ihmal hataları sayısındaki artış ödül ile ilişkili olduğu kol öğrenme fırsatı azaltabilir. Bu nedenle, gecikmiş öğrenme edinimi ilk oturumları sırasında ihmal hataları sayısındaki artışa bağlı olabilir, ancak engellilerin ters l olabilirkazanç. Bir başka olasılık mutantlar ihmal hataları neden ve yönetici fonksiyonlarını etkileyebilir kuralları, değişim ile karışabilir olmasıdır. Böylece, makul bir sonuç çıkarmak, ihmal hataları da çok doğru bir seçim yüzdesi olarak muayene edilmelidir.
Görüntü TM programı gecikme ve mesafe için ek sonuçlar doğru yanıt yüzdesi ve ihmal hatası sayısının yanı sıra bir oturum tamamlamak için gitti üretir. Gecikme ve mesafe farklılıkları bir oturum tamamlamak için gitti İlişkin lokomotor aktivite düzeyi, seçim silah dürtüsel eğilimi, görevi gerçekleştirmek için motivasyonu, alışkanlık düzeyinde görev, farklı öğrenme strateji ve vb bir fark olarak yorumlanabilir temsilcisi sonuçları, α-CaMKII + / – fareler daha kısa gecikme ve kontrol grubuna göre daha kısa seyahat mesafesi gösterdi. Aslında, α CaMKII + / – Farelerde t göre bir hyperlocomotor aktivite gösterdio fareler 3 denetlemek ve bu fenotipin endekslerinde farklılıklar temelini olabilir.
Laboratuarımızda, biz genler, beyin ve davranış 15,16 ilişkisini aydınlatmak için otomatik cihaz kullanarak genetiğiyle oynanmış farelerin ve bir T-labirent testinde wild-tip kontrol fareleri fazla 36 suşlar değerlendirdik. Biz fazla 1200 farelerin ham veriyi büyük bir dizi elde edilmiştir, ve mutant farelerin 3,16-22 birkaç soylarda T-labirent performansı için verileri bildirdin. Zaten araştırma makalesi yayınlanan suşların veri bir kamu veritabanı (: URL olarak "Fare Davranış Fenotip Veritabanı" dahildir http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Bazı çalışmalar mutant Dtnbp1 1, Nrd1 20, 21 ya da Plp1 genleri olan farelerin bellek kusuru çalışma olduğu gösterilmiştir. Böylece, otomatik sahip T-labirent görevler için standart protokolaparatı mutant ve yabani tip kontrol farelerinden arasındaki bellek işlevi üzerindeki etkileri genetik tespiti için de uygundur. Davranışsal test protokolleri, standart çoğaltılır ve laboratuvarlar boyunca karşılaştırıldığında sonuçlar olması gerekir. Geliştirilmiş T-labirent aparatı laboratuvarlar boyunca kullanılan protokol standardizasyonu katkıda bulunabilir test prosedürlerinin otomasyon, yol açar.
Bu video madde de gösterildiği gibi, cihazlar ve programın mevcut versiyonu, siyah veya agouti farelerde test etmek için izin, ancak albino olmayan farelerin olabilir. Şimdi, Albino farelerde test mümkün kılmak üzere sisteminin değiştirilmiş bir versiyonu üretmektedir. Sistem kapılar zemin altında aşağı gitmek için tasarlanmış bu yana vivo mikrodiyaliz, in vivo elektrofizyolojide ve optogenetics deneyler, T-labirent testi sırasında yapılabilir bir avantajı vardır. Örneğin, bazı araştırmacılar silah seçimi sırasında hipokampus nöron elektrofizyolojik özelliklerini araştırmak için deneyebilirsinizcihazın bazı iyileştirmeler kapı ve pelet kaldırma mekanizmasını tahrik gelen elektriksel gürültü en aza indirmek için gerekli olabilir ancak.
Birlikte ele alındığında, T-labirent modifiye otomatik cihazlar kullanılarak değişim ve sağ-sol ayrımı görevleri çalışma ve başvuru bellek ve farelerde davranışsal esneklik değerlendirmek için kullanışlıdır zorladı.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz davranış analizi için gelişmekte Görüntü TM adlı programda yardım Kazuo Nakanishi teşekkür ederim. Bu araştırma Keşif Araştırmaları için Grant-in-Aid (19653081), Grant-Aid Bilimsel Araştırma (B) (21.300.121), Yenilikçi Alanları Bilimsel Araştırma Grant-in-Aid (Kapsamlı Beyin Bilim Ağı) ile desteklenmiştir Milli Eğitim Bakanlığı, Bilim, Japonya Spor ve Kültür, Nöroinformatik Japonya Merkezi (NIJC) hibe ve CREST ve Japonya Bilim ve Teknoloji Ajansı (JST) ve KUŞ hibeler.
Referenzen
- Takao, K., Toyama, K., Nakanishi, K., Hattori, S., Takamura, H., Takeda, M., Miyakawa, T., Hashimoto, R. Impaired long-term memory retention and working memory in sdy mutant mice with a deletion in Dtnbp1, a susceptibility gene for schizophrenia. Mol. Brain. 1, 11-11 (2008).
- Chen, C., Rainnie, D. G., Greene, R. W., Tonegawa, S. Abnormal fear response and aggressive behavior in mutant mice deficient for alpha-calcium-calmodulin kinase II. Science. 266, 291-294 (1994).
- Yamasaki, N., Maekawa, M., Kobayashi, K., Kajii, Y., Maeda, J., Soma, M., Takao, K., Tanda, K., Ohira, K., Toyama, K. Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders. Mol. Brain. 1, 6-6 (2008).
- Aultman, J. M., Moghaddam, B. Distinct contributions of glutamate and dopamine receptors to temporal aspects of rodent working memory using a clinically relevant task. Psychopharmacology. 153, 353-364 (2001).
- Papaleo, F., Yang, F., Garcia, S., Chen, J., Lu, B., Crawley, J. N., Weinberger, D. R. Dysbindin-1 modulates prefrontal cortical activity and schizophrenia-like behaviors via dopamine/D2 pathways. Molecular Psychiatry. , 1-14 (2010).
- Douglas, R. J. Cues for spontaneous alternation. J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 171-183 (1966).
- Dudchenko, P. A., Davidson, M. Rats use a sense of direction to alternate on T-mazes located in adjacent rooms. Anim. Cogn. 5, 115-118 (2002).
- Dudchenko, P. A. An overview of the tasks used to test working memory in rodents. Neurosci Biobehav. Rev. 28, 699-709 (2004).
- Gerlai, R. A new continuous alternation task in T-maze detects hippocampal dysfunction in mice: A strain comparison and lesion study. Behav. Brain. Res. 95, 91-101 (1998).
- Wood, E. R., Dudchenko, P. A., Robitsek, R. J., Eichenbaum, H. Hippocampal neurons encode information about different types of memory episodes occurring in the same location. Neuron. 27, 623-633 (2000).
- Lee, I., Griffin, A. L., Zilli, E. A., Eichenbaum, H., Hasselmo, M. E. Gradual translocation of spatial correlates of neuronal firing in the hippocampus toward prospective reward locations. Neuron. 51, 639-650 (2006).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Wahlsten, D., Metten, P., Phillips, T. J., Boehm, S. L., Burkhart-Kasch, S., Dorow, J., Doerksen, S., Downing, C., Fogarty, J., Rodd-Henricks, K. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. J. Neurobiol. 54, 283-311 (2003).
- Matsuo, N., Yamasaki, N., Ohira, K., Takao, K., Toyama, K., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Miyakawa, T. Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice. Front Behav. Neurosci. 3, 20-20 (2009).
- Takao, K., Miyakawa, T. Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1086, 144-159 (2006).
- Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Impact of brain-behavior phenotypying of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders. Neurosci. Res. 58, 124-132 (2007).
- Ikeda, M., Hikita, T., Taya, S., Uraguchi-Asaki, J., Toyo-oka, K., Wynshaw-Boris, A., Ujike, H., Inada, T., Takao, K., Miyakawa, T. Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia. Hum. Mol. Genet. 17, 3212-3222 (2008).
- Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., Tomonaga, S., Watanabe, Y., Chung, Y. J., Banerjee, R. Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell. 137, 1235-1246 (2009).
- Hashimoto-Gotoh, T., Iwabe, N., Tsujimura, A., Takao, K., Miyakawa, T. KF-1 Ubiquitin Ligase: An Anxiety Suppressor. Front. Neurosci. 3, 15-24 (2009).
- Ohno, M., Hiraoka, Y., Matsuoka, T., Tomimoto, H., Takao, K., Miyakawa, T., Oshima, N., Kiyonari, H., Kimura, T., Kita, T., Nishi, E. Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system. Nat. Neurosci. 12, 1506-1513 (2009).
- Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities. J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).
- Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function. Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).
