Summary

Место и реагирования обучение в Открытом поле башня лабиринт

Published: October 28, 2015
doi:

Summary

Открытое поле башня лабиринт (OFTM) представляет собой лабиринт создан для изучения поведенческих и нервных механизмов пространственного обучения (например, место- или ответ обучения) у крыс. Этот лабиринт особенно полезно для экспериментаторов, которые хотят использовать не напряженный лабиринт парадигму для расследования пространственное обучение в своих исследованиях.

Abstract

Этот протокол описывает, как открытое поле башни Лабиринт (OFTM) парадигма используется для изучения пространственное обучение у грызунов. Этот лабиринт особенно полезно для изучения того, как крысы научиться использовать место- или ответ-обучение, чтобы успешно ориентироваться в открытом поле арене. Кроме того, этот протокол описывает, как OFTM отличается от других поведенческих парадигм лабиринт, которые обычно используются для изучения пространственное обучение у грызунов. OFTM описано в этой статье, взято из одного описанной ранее Коул, Клиппертон, и Уолт (2007). В частности, OFTM был создан, чтобы проверить пространственное обучение у грызунов без экспериментатора, имеющего рассмотреть, как "стресс" может играть роль как искажающего переменной. Эксперименты показали, что стресс-одиночку могут существенно повлиять на когнитивные функции 1. Ориентированный на результаты раздела представитель содержит данные из эксперимента, который использовал OFTM изучить эффекты лечения эстрадиола на место- и ответ-Learning в взрослых женщин Спрэг Dawley крыс 2. Будущие исследования будут направлены на изучение роли гиппокампа и полосатого тела в размеще- и реагирования обучения в OFTM.

Introduction

Открытая поле башня лабиринт (OFTM) может быть использован для изучения поведенческих и нейробиологических механизмов пространственного обучения у грызунов. Важно отметить, что OFTM позволяет исследователям изучать как "место на основе" и обучения типов "ответов" на основе. Во время обучения месте животное переходит через лабиринт, используя пространственные сигналы в окружающую среду (например, пищевой наградой находится рядом с маяком высотой). Во время отклика обучения животное делает определенный поворот ответ, независимо от его положения по отношению к пространственными аллюзиями (например, сделать левый поворот или правильный, чтобы найти награду пищи). Ранее было сообщено, что реакция обучение и место обучения опираются на два различных систем памяти 3, 4 и отображение их нервные механизмы была постоянной научно погоня 2, 5-7. Конструкция OFTM был адаптирован из одного описано ранее 8.

открытополевые парадигмы (компонент OFTM) обычно используется для исследования беспокойство у грызунов 9. Во время типичные открытый тест крысы поле тревоги, которые проводят больше времени в центре открытого поля имеют более низкие напряжения и тревоги уровней, чем у крыс, которые проводят больше времени вблизи периметра. В OFTM, крыса необходимо ввести центр лабиринта, чтобы найти пищевого вознаграждения. Таким образом, правильно навигация в OFTM показывает, что эти крысы не являются подчеркнул. Одна из причин, крыс, не подчеркнуто в ходе подготовки происходит потому, что в отличие от стандартных испытаний на открытом поле тревоги обучения OFTM требует предварительной фазы обучения, в течение которого крысы предварительно подвергается воздействию лабиринт в течение длительного периода времени. Кроме того, обучение происходит в тускло освещенной среде дальнейшего снижения тревожности вызывающие аспект открытом поле, которое, как правило, ярко горит

Еще одна уникальная особенность OFTM, по сравнению с некоторыми другими лабиринты, как обучение измерить. Экспериментаторы, используяМоррис Водный лабиринт или лабиринт Барнс обычно измеряют обучения путем анализа скорости и / или длина пути крыса путешествует, чтобы достичь своей цели месте. Эти зависимые меры могут быть затронуты факторы, не обучения, таких, как изменения в общей двигательной активности крысы. Тем не менее, меры OFTM обучения с использованием процент от первого выбора правильного ответа крысу делает, чтобы найти пищевого вознаграждения. Это зависит мера не является уязвимой к изменениям в двигательной и, следовательно, более точно оценивает обучение, чем измерения скорости и расстояния. Тем не менее, экспериментатор может также измерять скорость крыса и расстояние в OFTM использованием отслеживания видео программное обеспечение.

Другие лабиринт типа, такие как T-лабиринте, в водном лабиринте Morris и Barnes лабиринт может быть использован для изучения и место-отклика обучения. Тем не менее, OFTM является уникальным в нескольких заметных способами. Во-первых, OFTM является более чувствительным, чем поведенческие анализ Т-образном лабиринте, потому что OFTM есть шанс ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕе 25%, в то время как Т-образном лабиринте есть шанс производительность на 50%. Во-вторых, крыса может превратить только в одном из двух путей в T-лабиринте, но неограниченные возможности маршрутизации при навигации в OFTM. В-третьих, в отличие от задач Моррис водном лабиринте и Барнс Maze (которые имеют неограниченные возможности маршрутизации, как в OFTM), эксперименты с использованием OFTM не требуют крыс для навигации по отвращение ситуации. Крысы motived ориентироваться в водном лабиринте Morris, чтобы избежать плавание в воде, и они мотивированы, чтобы ориентироваться в лабиринте Barnes, чтобы избежать в открытом, ярко освещенной среде. Было показано, что воздействие на водном лабиринте Morris или Barnes лабиринт индуцирует высвобождение гормона стресса (например, кортикостерона) у грызунов 10. Тем не менее, крысы ориентироваться в OFTM, потому что они мотивированы, чтобы найти еду и вознаграждение Обучение проводится с тусклом освещения. Таким образом, OFTM не является отвращение задача аппетитивная. Результаты экспериментов, использующих стрессовой мAZE парадигма для изучения влияния манипуляций, таких как лекарства, гормона, физические упражнения, или диета на обучения и памяти механизмов может быть трудно интерпретировать из-за "стресс", само по себе, может повлиять на когнитивные функции 11.

Protocol

Этот протокол утвержден уходу и использованию комитета Институциональная животных Кристофер Ньюпорт университета по. 1. Строительство OFTM аппарата Построить пограничной стены (40 см в высоту и 183 см в диаметре) из трех частей белого ламината. Построить круговую лабиринт этаж (18…

Representative Results

Представительные результаты, описанные здесь ранее опубликованы в нейробиологии обучения и памяти, Elsevier 2. В этом эксперименте OFTM был использован для тестирования эффекты хронических и велосипедных лечения эстрадиола на размеще- и реагирования обучения у самок крыс Sprague-Dawley (250 – …

Discussion

Многочисленные парадигмы могут быть использованы для исследования обучения и памяти у грызунов, и каждый имеет важные шаги, которые экспериментаторы должны следовать. В OFTM, важно, чтобы условия лабиринт (например, положение лабиринта, внутри- и экстра-лабиринт сигналы, тусклом осв…

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

  1. Luine, V., et al. Repeated stress causes reversible impairments of spatial memory performance. Brain Res. 639 (1), 167-170 (1994).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Korol, D. L. Role of estrogen in balancing contributions from multiple memory systems. Neurobiol Learn Mem. 82, 309-323 (2004).
  8. Cole, M. R., Clipperton, A., Walt, C. Place versus response learning in rats. Learn Behav. 35 (4), 214-224 (2007).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Lipatova, O., et al. Recency-to-primacy shift in cue competition. J Exp Psychol Anim Behav Process. 32 (4), 396-406 (2006).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Gisquet-Verrier, P., Alexinsky, T. Does contextual change determine long-term forgetting. Animal Learning and Behavior. 14 (4), 349-358 (1986).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).

Play Video

Citer Cet Article
Lipatova, O., Campolattaro, M. M., Toufexis, D. J., Mabry, E. A. Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze. J. Vis. Exp. (104), e53227, doi:10.3791/53227 (2015).

View Video