ダブルH迷路：げっ歯類での学習と記憶のための堅牢な行動試験
Summary
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.
Abstract
げっ歯類における空間認知の研究は、典型的には、属性1迷路から次へと変化する迷路タスクの使用を採用しています。これらのタスクは、その行動の柔軟性と必要なメモリ所要時間、目標や経路の数、また、全体的なタスクの複雑さによって異なります。これらのタスクの多くで交絡機能は目標、 例えば、他者中心の（宣言型のような）または自己中心的な（手続き）ベースの戦略に到達するために、げっ歯類によって採用戦略のコントロールの欠如です。ダブルH迷路は、実験者は、研修期間中に学習戦略のタイプを指示することを可能にすることによって、この問題に対処する新たな水エスケープ記憶課題です。ダブルH迷路は、これらのアームの一方の先端に沈め逃避台と一緒に両側に突出した3本のアームを有する中央路地で構成透明デバイスです。
ラットは、STを交互に他者中心の戦略を使用して訓練することができますこのようにして利用可能なallothetic手がかりに基づいて、プラットフォームの位置を学習するためにそれらを必要とする;予測不可能な方法で迷路の美術位置（§4.7プロトコル1を参照）。代替的に、自己中心的な学習戦略（プロトコル2;§4.8）は、それらが目標に到達するために必要な手続きのパターンを学習するまで、各トライアルの間に同じ位置からラットを解放することによって使用することができます。この作業では、安定したメモリトレースの形成を可能にすることが証明されています。
メモリは、誤解を招くプローブ試行における訓練期間は、次のプローブすることができるもので、ラットの交互の開始位置。自己中心的な学習のパラダイム後、ラットは、典型的には、他者中心のベースの戦略に頼るが、余分な迷路の手がかりに彼らの最初のビューは、元の位置著しく異なる場合のみです。このタスクは、理想的には他者中心の/自己中心的なメモリ性能に薬/摂動の影響、ならびに目の間の相互作用を探索するのに適しています2メモリシステムをESE。
Introduction
動物では、学習は主に、それぞれ、プレースおよび手続き記憶に関する中心的な役割を果たしhippocampal-及び線条体ベースのメモリシステム1,2によって媒介されます。これら2つのシステム間の関係は複雑であり、それらは協同または競合的やり方1,3で互いに相互作用することが知られています。さらに、研究は、動物の行動上のこれらのメモリシステムのいずれかの影響が存在しないか、他のシステム4-7の損傷後増加することが示されています。これらのシステムの両方は、視床を介して、前頭前皮質に接続されています。
多くの神経疾患および神経変性疾患は、手続きや陳述記憶システム間の相互作用に依存しており、ヒトでの空間認識に影響を与えることができます。例としては、パーキンソン病（PD）、ハンチントン病（HD）8-10、アルツハイマー病（AD）11-14、ならびにを含みます筋萎縮性側索硬化症（ALS）15。これらの障害に関連する動物モデルは、特定の受容体ブロック16の様々な薬物治療を介して、ならびに標的病変を通して誘導することができます。このような動物は、空間記憶課題で使用する場合、貴重な洞察は、これらの疾患に、ならびに種々の治療の選択肢に関する機序に得ることができます。
集合的に、特定の学習および記憶の側面、ならびに種々の疾患17,18のための潜在的な治療の効果を評価するために設計されているげっ歯類における空間記憶課題の多くの異なる種類があります。これらのタスクは、目標や経路の数、タスクを解決するための行動の自由度、メモリ持続時間や遅延、並びにタスクの解決に使用される戦略の選択によって区別することができます。良好な性能を配向するために使用されている外部の手がかりやランドマークに基づいて取得することができます目標に向かって、動物（他者中心のか、場所の戦略）。ラットは目標は1左ターン1右折が続いていることを知っている場合は別の方法として、げっ歯類では、例えば 、（自己中心的または手続き戦略）に移動する方向に関して身体の方向と手がかりに基づいて戦略を開発することができます、その後、他者中心のや場所戦略の必要はほとんどありません。迷路タスクは、多くの場合、それらの解決にげっ歯類に提供される柔軟性の程度に応じて異なります。例えば、モリス水迷路、後者（ 例えば、19）やバーンズ迷路の乾燥バージョンに（ 例えば 、20）は 、ラットが目標を達成するために取ることができる無限のルートが潜在的にあります。モリス水迷路では、例えば、目的の場所には、外部のランドマークや手がかり（他者中心の戦略）に、またはプラットフォームが（自己中心的な戦略）21が見つかるまで単純に中心に向かって円で泳いによって基づいて学習することができます。特定のタスクは、複数の目標を持っていますそして高度な柔軟性は、そのような円錐フィールドタスク22またはオールトンのラジアルとして23迷路 。スケールのもう一方の端で目標を達成する、 例えば、石の迷路、またはT迷路の交互バージョンで制限された柔軟性を提供するタスクは、あります。これらのタスクは、目標を達成する唯一の正しい方法を提供し、主に線条体ベースの手続きメモリシステムによって管理され、認知ルーチンの出現を促進します。
ダブルH迷路は、実験者は、タスク24の解決にげっ歯類によって学習された戦略のタイプを指示できるように設計された新たな空間メモリ試験装置です。垂直中央路地が交差する3つの並列実行アームからなる、ダブルH迷路は、齧歯類は、迷路のいずれかの場所に浸漬さ逃避台に到達することを学ぶした水のエスケープ作業です。トレーニング中、手続き戦略は、Tを維持することによって開発することができます彼は、同じを通じて開始し、ゴールの位置。あるいは、他者中心の戦略は、このように、それは水迷路に関係しているような環境の合図に基づいて、隠されたプラットフォームの位置を学習するラットを必要とする、ランダムな順序で開始位置を交互に開発することができます。これは、実験者は、そうでなければ、げっ歯類が利用戦略の種類をほとんど制御を持っている多くの異なる迷路タスクに存在する障害物を克服します。これは、特定の認知増強薬候補の効果は、海馬ベースのプレースメモリ·システムに依存していることを考慮した場合、例えば動物は、他者中心のから切り替えると、このように認知ルーチンまたは手順の出現は行動観察の解釈を混乱させることができることが重要です訓練の過程で手続き記憶します。同様に、他者中心の場所ベースのメモリの影響を受けず、手続き記憶に薬物および治療の効果を評価することが望ましい場合があります。最後に、このデバイスこれらのメモリシステム間の協力または競合的相互作用、およびげっ歯類があるシステムから別のシステムに切り替えることができる条件を検討するために利用することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
研究デザインと分析へのコメント
その構想以来、ダブルH迷路をまとめ、通常24,25の下ラットで自己中心的なおよび/ または他者中心の応答を研究するために設計されており、26-29脳の状態を変化させたラットにおける行動実験の数で利用されています。後者の研究では、線条体の脳深部刺激（DBS）26、神経疾患27,28と同様に、ムシモール<s…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、ストラスブール大学とNeurex·神経科学アッパーラインネットワーク（RPへのポスドクフェローシップ）によってドイツ研究財団（DFG、承認番号EXC 1086）によって資金を供給エクセレンスのBrainLinks-BrainToolsクラスタによってサポートされていました。私たちは、専門家の技術支援のためのナジャマティーニをお願いいたします。
Materials
| 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) | Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built) | ||
| Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm | 2 | ||
| Platform cover, 100 mm diameter × 6mm | 2 |
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