De herkenningstest roman-Object voor het onderzoek naar leren en geheugen in muizen
Summary
De herkenningstest object (ORT) is een eenvoudige en efficiënte test voor de evaluatie van leren en geheugen in muizen. De methodologie wordt hieronder beschreven.
Abstract
De herkenningstest object (ORT) is een veelgebruikte gedrags assay voor het onderzoek van verschillende aspecten van het leren en geheugen in muizen. De ORT is vrij eenvoudig en kan worden afgerond over 3 dagen: gewenning dag, trainingsdag en testen dag. Tijdens de opleiding is de muis toegestaan om het 2 identieke objecten te verkennen. Op dag van de test, wordt een van de objecten van de opleiding vervangen door een nieuw object. Omdat muizen een aangeboren voorkeur voor nieuwheid, hebben als de muis het vertrouwde object wordt herkend, zal het verteren allermeest zijn tijd op het nieuwe object. Als gevolg van deze aangeboren voorkeur is er geen behoefte aan positieve of negatieve versterking of lang trainingsschema’s. De ORT kan daarnaast ook worden gewijzigd voor tal van toepassingen. De retentie-interval kan worden ingekort om te onderzoeken van korte-termijn geheugen of verlengd om de sonde van de lange-termijn geheugen. Farmacologische interventies kan worden gebruikt op verschillende tijdstippen voorafgaand aan de opleiding, na de training, of voorafgaand aan herinneren om te onderzoeken van de verschillende fasen van het leren van (dat wil zeggen, overname, vroeg of laat consolidatie of recall). Over het geheel genomen de ORT is een relatief lage-stress, efficiënte test voor geheugen bij muizen, en is geschikt voor de detectie van neuropsychologische veranderingen na farmacologische, biologische of genetische manipulaties.
Introduction
Het object herkenningstest (ORT), ook bekend als het nieuwe object herkenningstest (NOR), is een relatief snel en efficiënt middel voor de verschillende fasen van het leren en geheugen testen in muizen. Het was oorspronkelijk beschreven door Ennaceur en Delacour in 1988 en wordt vooral gebruikt in ratten1; echter, het sindsdien met succes aangepast voor gebruik in muizen2,3,4,5,6,7. De test is gebaseerd op zo weinig als drie sessies: een gewenning sessie, één trainingssessie en een testsessie. Opleiding gaat gewoon visuele verkenning van twee identieke objecten, terwijl de testsessie omvat een van de eerder onderzocht objecten te vervangen door een nieuw object. Omdat knaagdieren een aangeboren voorkeur voor nieuwheid hebben, zal een knaagdier die het vertrouwde object onthoudt besteden meer tijd het verkennen van het nieuwe object7,8,9.
Het belangrijkste voordeel van de ORT over andere knaagdieren geheugentests is dat het is gebaseerd op de natuurlijke neiging van de knaagdieren voor het verkennen van de nieuwheid8. Daarom is er geen behoefte talrijke trainingen of een positieve of negatieve versterking te motiveren gedrag. Dit betekent dat de ORT veel minder stress, ten opzichte van andere proeven10,11,12,13,14,15 is, en aanzienlijk vereist minder tijd in beslag dan andere geheugen veelgebruikte proeven, zoals de Morris water maze of Barnes doolhof, die beide kan tot een week of langer. Bijgevolg de voorwaarden van de ORT meer sterk gelijken op die welke worden gebruikt bij het bestuderen van de menselijke cognitie, verhoging van de ecologische validiteit van de test over vele andere knaagdieren geheugentests. Ook omdat ORT een eenvoudige visuele terugroepen taak is, is het geweest met succes aangepast voor gebruik in vele soorten, met inbegrip van mensen en niet-menselijke primaten, om te beoordelen van verschillende aspecten van de tussen de verschillende soorten van declaratieve geheugen 2,16 ,17. Tot slot kan de ORT eenvoudig worden aangepast om te onderzoeken van de verschillende fasen van het leren en geheugen (d.w.z., acquisitie, consolidatie of recall), om te beoordelen van verschillende soorten geheugen (b.v., ruimtelijke geheugen), of om te beoordelen van verschillende retentie intervallen (dat wil zeggen, op korte termijn versus lange-termijn geheugen).
De veelzijdigheid van de ORT biedt een platform voor ontelbare onderzoek toepassingen. Studies kunnen maken gebruik van farmacologische agenten te verstoren of geheugen te verbeteren. Variërend van de tijd van drug administratie vóór of na de training, of vóór de test kan wijzen op de onderliggende neurale mechanismen die tot leiden verstoord of verbeterde geheugen6,18,19, 20. op een gelijkaardige manier, optogenetic technologie kan worden gebruikt op deze zelfde verschillende tijdstippen te kijken naar de neurale activering/inhibitie die aan de verschillende fasen van het leren en geheugen bijdraagt. De ORT is ook geschikt voor de beoordeling van de verschillen in transgene dieren, in de laesie studies, in neurodegeneratieve modellen of in veroudering studies21,22,23,24, 25 , 26 , 27 , 28. de tijd tussen opleiding en testen, bekend als de retentie-interval, kan worden gewijzigd om te kunnen beoordelen van om het even welk van deze wijzigingen op korte – en lange-termijn geheugen26. Uiteindelijk, de ORT kan worden gebruikt als een instrument voor het bestuderen van neurologische, farmacologische en genetische veranderingen om te leren en geheugen, of deze hulpprogramma’s kunnen worden gebruikt voor het bestuderen van de basis van leren en geheugen in de ORT.
Protocol
Representative Results
Discussion
De ORT is een efficiënte en flexibele methode voor het bestuderen van leren en geheugen in muizen. Bij het opzetten van een experiment, is het belangrijk om te overwegen een aantal variabelen die de uitkomst kan beïnvloeden. Zoals besproken in de representatieve resultaten, zal de stam van de muis beïnvloeden zowel exploratie-tijd en retentie-interval. Een afname van de exploratie tijd kan scheeftrekken of masker resulteert in een absolute discriminatie analyse2,3</…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Werk aangehaald en eerder gepubliceerde, door de auteur werd gesteund door een subsidie van de National Institute of Mental Health (MH088480). De auteur wil graag bedanken voor haar vroegere mentor, Dr. James O’Donnell voor zijn steun in dat project. Deze publicatie wordt ondersteund door een subsidie van de National Institute of Health (T32 DA007135).
Materials
| Open Field Box | Panlab/Harvard Apparatus | LE800SC | Available in grey, white, or black |
| ANY-maze | Stoelting Co. | 60000 | Behavior tracking system |
| EthoVisionXT 12 | Noldus | Behavior tracking system; requires 3 point tracking | |
| Video Camera | Any | Video camera should be mounted directly overhead of the apparatus | |
| 70% Ethanol | Fisher Scientific | BP2818-4 | Prior to starting testing and in between trials, each object should be carefully cleaned. The floor and walls of the apparatus should also be cleaned. |
Referenzen
- Ennaceur, A., Meliani, K. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats III. Spatial vs. non-spatial working memory. Behav. Brain Res. 51 (1), 83-92 (1988).
- Akkerman, S., et al. Object recognition testing: methodological considerations on exploration and discrimination measures. Behav. Brain Res. 232 (2), 335-347 (2012).
- Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its modifications. Cogn. Process. 13 (2), 93-110 (2012).
- Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nat. Protoc. 8 (12), 2531-2537 (2013).
- van Goethem, N. P., et al. Object recognition testing: Rodent species, strains, housing conditions, and estrous cycle. Behav. Brain Res. 232 (2), 323-334 (2012).
- Lueptow, L. M., Zhang, C. -. G., O’Donnell, J. M. Cyclic GMP-mediated memory enhancement in the object recognition test by inhibitors of phosphodiesterase-2 in mice. Psychopharmacology (Berl). , (2015).
- Ennaceur, A. One-trial object recognition in rats and mice: Methodological and theoretical issues. Behav. Brain Res. 215 (2), 244-254 (2010).
- Berlyne, D. Novelty and curiosity as determinants of exploratory behavior. Br. J. Psychol. 41 (1-2), 68-80 (1950).
- Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats I. Behavioral-data. Behav. Brain Res. 31 (1), 47-59 (1988).
- Aguilar-Valles, A., et al. Analysis of the stress response in rats trained in the water-maze: differential expression of corticotropin-releasing hormone, CRH-R1, glucocorticoid receptors and brain-derived neurotrophic factor in limbic regions. Neuroendocrinology. 82 (5-6), 306-319 (2005).
- Anisman, H., Hayley, S., Kelly, O., Borowski, T., Merali, Z. Psychogenic, neurogenic, and systemic stressor effects on plasma corticosterone and behavior: Mouse strain-dependent outcomes. Behav. Neurosci. 115 (2), 443-454 (2001).
- Kim, J. J., Diamond, D. M. The stressed hippocampus, synaptic plasticity and lost memories. Nat. Rev. Neurosci. 3 (6), 453-462 (2002).
- Willner, P. Validity, reliability and utility of the chronic mild stress model of depression: a 10 year review and evaluation. Psychopharmacology (Berl). 134, 319-329 (1997).
- Leussis, M. P., Bolivar, V. J. Habituation in rodents: A review of behavior, neurobiology, and genetics. Neurosci. Biobehav. Rev. 30 (7), 1045-1064 (2006).
- Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nat. Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
- Dere, E., Huston, J. P., De Souza Silva, M. A. The pharmacology, neuroanatomy and neurogenetics of one-trial object recognition in rodents. Neurosci. Biobehav. Rev. 31, 673-704 (2007).
- Winters, B. D., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Object recognition memory: Neurobiological mechanisms of encoding, consolidation and retrieval. Neurosci. Biobehav. Rev. 32, 1055-1070 (2008).
- Rutten, K., et al. Time-dependent involvement of cAMP and cGMP in consolidation of object memory: studies using selective phosphodiesterase type 2, 4 and 5 inhibitors. Eur. J. Pharmacol. 558 (1-3), 107-112 (2007).
- Prickaerts, J., De Vente, J., Honig, W., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. cGMP, but not cAMP, in rat hippocampus is involved in early stages of object memory consolidation. Eur. J. Pharmacol. 436 (1-2), 83-87 (2002).
- Bertaina-Anglade, V., Enjuanes, E., Morillon, D., Drieu la Rochelle, C. The object recognition task in rats and mice: A simple and rapid model in safety pharmacology to detect amnesic properties of a new chemical entity. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 54 (2), 99-105 (2006).
- Li, S., Wang, C., Wang, W., Dong, H., Hou, P., Tang, Y. Chronic mild stress impairs cognition in mice: From brain homeostasis to behavior. Life Sci. 82 (17), 934-942 (2008).
- Frick, K. M., Gresack, J. E. Sex Differences in the Behavioral Response to Spatial and Object Novelty in Adult C57BL/6 Mice. Behav. Neurosci. 117 (6), 1283-1291 (2003).
- Grayson, B., Leger, M., Piercy, C., Adamson, L., Harte, M., Neill, J. C. Assessment of disease-related cognitive impairments using the novel object recognition (NOR) task in rodents. Behav. Brain Res. 285, 176-193 (2015).
- Tuscher, J. J., Fortress, A. M., Kim, J., Frick, K. M. Regulation of object recognition and object placement by ovarian sex steroid hormones. Behav. Brain Res. 285, 140-157 (2015).
- Balderas, I., Moreno-Castilla, P., Bermudez-Rattoni, F. Dopamine D1 receptor activity modulates object recognition memory consolidation in the perirhinal cortex but not in the hippocampus. Hippocampus. 23 (10), 873-878 (2013).
- Akkerman, S., Blokland, A., Prickaerts, J. Mind the gap: delayed manifestation of long-term object memory improvement by phosphodiesterase inhibitors. Neurobiol. Learn. Mem. 109, 139-143 (2014).
- Domek-Łopacińska, K., Strosznajder, J. B. The effect of selective inhibition of cyclic GMP hydrolyzing phosphodiesterases 2 and 5 on learning and memory processes and nitric oxide synthase activity in brain during aging. Brain Res. 1216, 68-77 (2008).
- Reneerkens, O., et al. Inhibition of phoshodiesterase type 2 or type 10 reverses object memory deficits induced by scopolamine or MK-801. Behav. Brain Res. 236 (1), 16-22 (2013).
- Deacon, R. M. J. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nat. Protoc. 1 (2), 936-946 (2006).
- Şık, A., van Nieuwehuyzen, P., Prickaerts, J., Blokland, A. Performance of different mouse strains in an object recognition task. Behav. Brain Res. 147 (1-2), 49-54 (2003).
- Prut, L., Belzung, C., Rabelias, U. F., Psychobiologie, E. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors a review. Eur. J. Pharmacol. 463, 3-33 (2003).
- Akkerman, S., Prickaerts, J., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. Object recognition testing: statistical considerations. Behav. Brain Res. 232 (2), 317-322 (2012).
- Balderas, I., Rodriguez-Ortiz, C. J., Bermudez-Rattoni, F. Retrieval and reconsolidation of object recognition memory are independent processes in the perirhinal cortex. Neurowissenschaften. 253, 398-405 (2013).
- de curtis, M., Pare, D. The rhinal cortices: a wall of inhibition between the neocortex and the hippocampus. Prog. Neurobiol. 74 (2), 101-110 (2004).
- Brown, M. W., Barker, G. R. I., Aggleton, J. P., Warburton, E. C. What pharmacological interventions indicate concerning the role of the perirhinal cortex in recognition memory. Neuropsychologia. 50 (13), 3122-3140 (2012).
- Moore, S. J., Deshpande, K., Stinnett, G. S., Seasholtz, A. F., Murphy, G. G. Conversion of short-term to long-term memory in the novel object recognition paradigm. Neurobiol. Learn. Mem. 105, 174-185 (2013).
- Suzuki, W. A. The anatomy, physiology and functions of the perirhinal cortex. Curr. Opin. Neurobiol. 6, 179-186 (1996).
- Wan, H., Aggleton, J. P., Brown, M. W. Different contributions of the hippocampus and perirhinal cortex to recognition memory. J. Neurosci. 19 (3), 1142-1148 (1999).
- Warburton, E. C., Brown, M. W. Findings from animals concerning when interactions between perirhinal cortex, hippocampus and medial prefrontal cortex are necessary for recognition memory. Neuropsychologia. 48 (8), 2262-2272 (2010).
