مكان والتعلم الاستجابة في فتح الميدان برج المتاهة
Summary
فتح الميدان برج المتاهة (OFTM) هو متاهة أنشئت لدراسة الآليات السلوكية والعصبية التعلم المكاني (على سبيل المثال، مكان-أو استجابة التعلم) في الفئران. هذه المتاهة هي مفيدة بشكل خاص للالمجربون الذين يريدون استخدام متاهة نموذج غير مرهقة للتحقيق التعلم المكاني في أبحاثهم.
Abstract
يصف هذا البروتوكول كيفية استخدام مفتوح مجال برج المتاهة (OFTM) نموذج لدراسة التعلم المكاني في القوارض. هذه المتاهة هي مفيدة بشكل خاص لدراسة كيفية تعلم الجرذان لاستخدام المكان-أو استجابة التعلم للتنقل بنجاح في ساحة الميدان المفتوح. بالإضافة إلى ذلك، يصف هذا البروتوكول كيف يختلف عن غيره من النماذج OFTM متاهة السلوكية التي تستخدم عادة لدراسة التعلم المكاني في القوارض. تم تعديل OFTM الموضحة في هذه المقالة من وصفها من قبل كول، كليبرتون، والت (2007). على وجه التحديد، تم إنشاء OFTM لاختبار التعلم المكاني في القوارض دون المجرب الحاجة إلى النظر في كيفية "الإجهاد" قد يلعب دورا كمتغير التباس. وقد أظهرت التجارب أن الإجهاد وحدها يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على الوظيفة الإدراكية 1. يحتوي قسم النتائج تمثيلي البيانات من التجربة التي استخدمت OFTM لدراسة آثار العلاج استراديول على مكان-والاستجابةالتعلم الإلكتروني في الإناث البالغات سبراغ داولي الفئران 2. وسيتم تصميم الدراسات المستقبلية لدراسة دور الحصين والمخطط في مكان-والاستجابة التعلم في OFTM.
Introduction
برج متاهة حقل مفتوح (OFTM) يمكن استخدامها لدراسة آليات السلوكية والعصبية الحيوية من التعلم المكاني في القوارض. الأهم من ذلك، OFTM يسمح للباحثين لدراسة كل من "القائم على المكان" وأنواع التعلم "القائم على رد". خلال مكان للتعلم حيوان يتنقل عبر متاهة باستخدام الاشارات المكانية في البيئة المحيطة (على سبيل المثال، ويقع على مكافأة الطعام بجوار منارة طويل القامة). خلال الحيوان التعلم استجابة يجعل استجابة بدوره محددة بغض النظر عن موقفها بالنسبة إلى العظة المكانية (على سبيل المثال، وجعل بدوره إلى اليمين أو اليسار لتجد مكافأة الغذاء). وقد ذكرت سابقا أن استجابة التعلم ومكان التعلم تعتمد على نظامين مختلفين الذاكرة 3 و 4 و رسم آلياتها العصبية وقد مسعى العلمي الجاري 2، 5-7. تم تعديل تصميم OFTM من واحد المذكورة سابقا 8.
فتحوتستخدم النماذج الميدانية (مكون من OFTM) عادة لتحقيق القلق لدى القوارض 9. خلال نموذجية مفتوحة القلق حقل اختبار الفئران التي تنفق المزيد من الوقت في وسط حقل مفتوح لها خفض مستويات التوتر والقلق من الفئران التي تنفق المزيد من الوقت بالقرب من محيط. في OFTM، يجب على الفئران تدخل وسط المتاهة للعثور على مكافأة الغذاء. لذلك، والملاحة الصحيح في OFTM يشير إلى أن هذه الفئران غير المجهدة. أحد الأسباب التي تجعل الفئران وغير شدد خلال التدريب هو أنه على عكس اختبارات ميدانية مفتوحة القياسية من القلق تدريب OFTM يتطلب مرحلة ما قبل التدريب خلالها الفئران يتعرض مسبقا لالمتاهة على مدى فترة طويلة من الزمن. وبالإضافة إلى ذلك، يحدث التدريب في بيئة الإضاءة الخافتة وكذلك الحد من الجانب الذي يحفز القلق من حقل مفتوح وهو المضاءة عادة
ميزة أخرى فريدة من نوعها من OFTM، مقارنة مع بعض متاهات أخرى، هو كيف يتم قياس التعلم. المجربون باستخدامموريس متاهة مائية أو بارنز المتاهة قياس عادة التعلم عن طريق تحليل سرعة و / أو مسار طول فأر يسافر للوصول إلى المكان المستهدف. يمكن أن تتأثر هذه التدابير تعتمد بعوامل عدم التعلم، مثل التغيرات في النشاط الحركي العام للجرذ. ومع ذلك، فإن التدابير OFTM التعلم باستخدام المئة من الإجابة الصحيحة الخيار الأول فأر يجعل للعثور على مكافأة الغذاء. هذا الإجراء يعتمد ليس عرضة للتغييرات في الأداء الحركي وبالتالي، أكثر دقة يضع تقييما التعلم من قياسات السرعة والمسافة. ومع ذلك، يمكن للمجرب أيضا قياس سرعة الفئران والمسافة سافر في OFTM باستخدام برنامج تتبع الفيديو.
متاهة أنواع أخرى، مثل T-المتاهة، متاهة موريس المائية وبارنز المتاهة يمكن استخدامها لدراسة المكان-والاستجابة والتعلم. ومع ذلك، فإن OFTM هي فريدة من نوعها في عدد قليل من الطرق ملحوظة. أولا، OFTM هو فحص السلوكية أكثر حساسية من T-متاهة لأن OFTM لديه فرصة الاداء(ه) من 25٪، في حين أن T-متاهة لديه فرصة أداء 50٪. ثانيا، يمكن أن الفئران تتحول فقط في واحدة من طريقتين في T-المتاهة، ولكن غير المقيد الاحتمالات الطريق عند التنقل في OFTM. ثالثا، على عكس المهام موريس المتاهة المائية وبارنز المتاهة (التي لديها إمكانيات الطريق غير المقيدة مثل OFTM)، والتجارب باستخدام OFTM لا تتطلب الفئران للتنقل من خلال وضع مكره. الفئران هي motived للتنقل في المياه متاهة موريس للهروب السباحة في الماء، وأنها ذات دوافع للتنقل في بارنز المتاهة لتجنب التعرض للفي بيئة مفتوحة المضاءة. وقد ثبت أن التعرض للماء متاهة موريس أو بارنز المتاهة الحث على الافراج عن هرمون التوتر (أي كورتيزون) في القوارض 10. ومع ذلك، الفئران تنقل في OFTM لأنها هي الدافع للعثور على مكافأة الغذاء ويتم التدريب مع الخافتة الإضاءة المحيطة. وهكذا، فإن OFTM مهمة مشهي غير مكره. النتائج من التجارب التي تستخدم م المجهدةأذربيجان نموذج لدراسة آثار التلاعب مثل المخدرات، هرمون، وممارسة، أو النظام الغذائي على آليات التعلم والذاكرة يمكن أن يكون من الصعب تفسير لأن "التوتر"، في حد ذاته، قد تؤثر على الوظيفة المعرفية 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
نماذج عديدة يمكن استخدامها لتحقيق التعلم والذاكرة في الفئران، ولكل منها الخطوات الهامة التي يجب أن تتبع المجربون. في OFTM، فمن المهم أن الظروف متاهة (على سبيل المثال، موقف المتاهة، والبينية والعظة خارج المتاهة، والإضاءة الخافتة والخلفية مستوى الضجيج، والوقت الي…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Christopher Newport University for funding the preparation of this manuscript and The University of Vermont for funding the experiments described in the representative results section.
Materials
| OFTM construction supplies | |||
| Safety Glasses, Clear, Uncoated | Grainger | 4EY97 | Used for general eye protection during maze construction |
| Masking Tape, Beige, 18mm x 55m | Grainger | 15F739 | General supply |
| Wiss All-purpose Scissor | Home Depot | 37103278647 | General supply |
| Lancaster 6 foot Round Folding table – Heavy Duty white granite plastic – 29" | www.webstaurantstore.com | 384YCZ72RND | Used as base of the maze |
| Laminate Countertop sheet in White Matte Finish (48 x 96 x 0.039) | Home Depot | 1573603504896 | Used as walls for the maze |
| Laminate Countertop sheet in Black Matte Finish (48 x 96 x 0.039) | Home Depot | 1595603504896 | Used as floor of the maze |
| Adhesive, Spray, 24oz, 17.6oz Net. 3M | Grainger | 3MA16 | Used to adhere the laminate floor to the table top and pieces of laminate to each other |
| 16.6 oz #90 hi-strength S | Lowe's | 193252 | Used to adhere the laminate floor to the table top |
| Superflex RTV, Silicone Adhesive Sealant, Loctile | VWR | 300040-068 | Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze) |
| Industrial Sealant; 10.1oz | Grainger | 4UH06 | Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze) |
| Painter's Masking Tape; Shurtape; 2in x 60yd | Grainger | 6FET7 | Used to mark out visual patterns on maze walls |
| Mini/Trim paint tray | ACE Hardware | 1365105 | Used to hold paint |
| Foam mini roller 4" 6pk | ACE Hardware | 1494871 | Used for painting patterns |
| Val Sample Set Nbase paint | ACE Hardware | 1505031 | Used as paint for pattern on the walls of the maze |
| HP Paint Black | Walmart | 72450405005 | Used to paint pattern on the walls of the maze |
| Brush | Walmart | 81773801110 | Used to paint pattern on the walls of the maze |
| Duct Tape, 2in X 60yd, 10.5mil. Black | Grainger | 15F767 | Used to wrap the exterior of the maze |
| 4X4 8ft PT pine Vinyl-CTD Post W/Cap | Home Depot | 40933070541 | Used to build towers for the maze |
| 20 gram Pro Super Glue | Lowe's | 125870 | Used to glue tower tops, towers to the floor of the maze and food cups to the tower tops |
| Bead Containers 9 – 1/2 | Michaels | 652695766978 | Used as food cups on top of towers |
| Spray Paint, Black, 12oz | Grainger | 6KP22 | Used to paint food cups & covers |
| Room prepration | |||
| Conair SU1W Sound Machine; 10 Sounds | Home Depot | 204493600 | Used for background noise |
| Lamp | Walmart | 5027698392 | Used for dim lighting of maze room |
| ES 14W DayLight Spiral Bulb 4pk | Home Depot | 762148208433 | Used for dim lighting of maze room |
| Shower Curtain | Walmart | 3429910901 | Used for separation between the maze and the experimenter |
| Curtain Rod | Bed Bath & Beyond | 76598645104 | Used for separation between the maze and the experimenter |
| Froot Loops Cereal | Walmart | 3800039122 | Used as reward |
| Recording equipment | |||
| Media Recorder 3: 4 video | Noldus | NMR4-0200 | Used to record training trials |
| Monochrome GigE Camera | Noldus | XCFW-BG62 | Used to record training trials |
| Precision M4800 Laptop | Dell | N/A | Used to run video software |
References
- Luine, V., et al. Repeated stress causes reversible impairments of spatial memory performance. Brain Res. 639 (1), 167-170 (1994).
- Lipatova, O., et al. Effects of continuous vs. cycling estrogen replacement on the acquisition, retention and expression of place- and response-learning in the open-field tower maze. Neurobiol Learn Mem. 114, 81-89 (2014).
- Packard, M. G., McGaugh, J. L. Double dissociation of fornix and caudate nucleus lesions on acquisition of two water maze tasks: further evidence for multiple memory systems. Behav Neurosci. 106 (3), 439-446 (1992).
- Packard, M. G., McGaugh, J. L. Inactivation of hippocampus or caudate nucleus with lidocaine differentially affects expression of place and response learning. Neurobiol Learn Mem. 65 (1), 65-72 (1996).
- Poldrack, R. A., Packard, M. G. Competition among multiple memory systems: converging evidence from animal and human brain studies. Neuropsychologia. 41 (3), 245-251 (2003).
- Quinlan, M. G., Hussain, D., Brake, W. G. Use of cognitive strategies in rats: the role of estradiol and its interaction with dopamine. Horm Behav. 53 (1), 185-191 (2008).
- Korol, D. L. Role of estrogen in balancing contributions from multiple memory systems. Neurobiol Learn Mem. 82, 309-323 (2004).
- Cole, M. R., Clipperton, A., Walt, C. Place versus response learning in rats. Learn Behav. 35 (4), 214-224 (2007).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmaco. 463 (1-3), 3-33 (2003).
- Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav Brain Res. 198 (1), 247-251 (2009).
- Bowman, R. E., Beck, K. D., Luine, V. N. Chronic stress effects on memory: sex differences in performance and monoaminergic activity. Horm Behav. 43 (1), 48-59 (2003).
- Lunga, P., Herbert, J. 17Beta-oestradiol modulates glucocorticoid, neural and behavioural adaptations to repeated restraint stress in female rats. J Neuroendocrinol. 16 (9), 776-7785 (2004).
- Newhouse, P. A., et al. Estrogen treatment impairs cognitive performance after psychosocial stress and monoamine depletion in postmenopausal women. Menopause. 17 (4), 860-873 (2010).
- Lipatova, O., Toufexis, D. J. Estrogen enhances the retention of spatial reference memory in the open field tower task, but disrupts the expression of spatial memory following a novel start position. Neurobiol Learn Mem. 99, 50-58 (2012).
- Lipatova, O., et al. Recency-to-primacy shift in cue competition. J Exp Psychol Anim Behav Process. 32 (4), 396-406 (2006).
- De La Casa, L. G., Timberlake, W. Effects of preexposure and retention interval placement on latent inhibition and perceptual learning in a choice-maze discrimination task. Learn Behav. 34 (2), 193-201 (2006).
- Liang, K. C., et al. Buspirone impaired acquisition and retention in avoidance tasks: involvement of the hippocampus. Chin J Physiol. 41 (1), 33-44 (1998).
- Gisquet-Verrier, P., Alexinsky, T. Does contextual change determine long-term forgetting. Animal Learning and Behavior. 14 (4), 349-358 (1986).
- Gisquet-Verrier, P., et al. Exposure to retrieval cues improves retention performance and induces changes in ACTH and corticosterone release. Psychoneuroendocrinology. 29 (4), 529-556 (2004).
- Packard, M. G., Hirsh, R., White, N. M. Differential effects of fornix and caudate nucleus lesions on two radial maze tasks: evidence for multiple memory systems. J Neurosci. 9 (5), 1465-1472 (1989).
- Devan, B. D., McDonald, R. J., White, N. M. Effects of medial and lateral caudate-putamen lesions on place- and cue-guided behaviors in the water maze: relation to thigmotaxis. Behav Brain Res. 100 (1-2), 5-14 (1999).
