מקום ותגובה למידה בשטח הפתוח מגדל המבוך
Summary
השטח הפתוח מגדל המבוך (OFTM) הוא מבוך נוצר כדי ללמוד את המנגנונים התנהגותיים ועצביים של למידה מרחבית (למשל, במקומה או למידת תגובה) בחולדות. מבוך זו שימושי במיוחד לנסיינים שרוצים להשתמש בפרדיגמה מבוך לא מלחיצה לחקור למידה מרחבית במחקר שלהם.
Abstract
פרוטוקול זה מתאר כיצד מגדל מבוך הפרדיגמה פתוח שדה (OFTM) משמשת ללמוד למידה מרחבית במכרסמים. מבוך זו שימושי במיוחד לבחינה איך חולדות ללמוד להשתמש במקומה או למידת תגובה לנווט בהצלחה בזירת שטח פתוח. בנוסף, פרוטוקול זה מתאר כיצד OFTM שונה מפרדיגמות מבוך התנהגות אחרות שמשמשות בדרך כלל כדי ללמוד למידה מרחבית במכרסמים. OFTM המתואר במאמר זה הותאם מזה שתואר בעבר על ידי קול, קליפרטון, ווולט (2007). באופן ספציפי, OFTM נוצר כדי לבדוק למידה מרחבית במכרסמים ללא הניסוי שיש לשקול כיצד "מתח" עשוי לשחק תפקיד כמשתנה מתערב. ניסויים הראו כי לחץ-לבד יכול להשפיע על תפקוד הקוגניטיבי 1 באופן משמעותי. סעיף תוצאות הנציג מכיל נתונים מניסוי שהשתמש בOFTM לבחון את ההשפעות של טיפול באסטרדיול ובמקומה תגובה-learning בנקבה בוגרת חולדות ספראג Dawley 2. מחקרים עתידיים יהיו שנועד לבחון את תפקידו של ההיפוקמפוס וסטריאטום בלמידה תגובה במקומה ובOFTM.
Introduction
מבוך מגדל השדה הפתוח (OFTM) יכול לשמש כדי לבחון את המנגנונים התנהגותיים ונוירו-ביולוגיים של למידה מרחבית במכרסמים. חשוב לציין, OFTM מאפשר לחוקרים לבחון את שני סוגים "המבוסס על תגובה" "מבוסס מקום" ולמידה. במהלך המקום-למידה בבעלי חיים מנווט במבוך באמצעות הרמזים מרחביים בסביבה (למשל, גמול מזון מוקם בסמוך למגדלור גבוה). במהלך החיה-learning תגובה גורמת תגובת תור ספציפית ללא קשר לעמדתה ביחס לרמזים מרחביים (למשל, לעשות פנייה שמאלה או ימינה כדי למצוא גמול מזון). זה כבר דווח בעבר כי למידה-תגובה ולמידה-המקום להסתמך על שתי מערכות שונות זיכרון 3, 4 ומיפוי המנגנונים העצביים שלהם כבר מרדף מתמשך מדעי 2, 5-7. העיצוב של OFTM הותאם מזה שתואר בעבר 8.
פתוחפרדיגמות שדה (רכיב של OFTM) משמשים בדרך כלל כדי לחקור חרדה במכרסמים 9. במהלך יש חולדות טיפוסיות פתוחות חרדת שדה הבדיקה שמבלות יותר זמן במרכז שדה פתוח רמות מתח והחרדה נמוכות יותר מחולדות שמבלות יותר זמן בסמוך למתחם. בOFTM, חולדה חייבת להיכנס למרכז המבוך כדי למצוא את גמול מזון. לכן, ניווט נכון בOFTM מציין כי חולדות אלה הדגישו שאינן. אחת סיבות לכך החולדות לא הדגישו במהלך האימון היא כי בניגוד בדיקות שטח פתוח סטנדרטית של חרדת אימון OFTM דורש שלב טרום-אימונים שבמהלכו החולדה נחשפה מראש למבוך על פני תקופה ארוכה של זמן. בנוסף, האימון מתרחש בסביבה אפלולית הפחתת היבט גרימת החרדה של שדה פתוח שהוא מואר בדרך כלל בהיר יותר
תכונה נוספת ייחודית של OFTM, בהשוואה לכמה מבוכים אחרים, היא כיצד למידה נמדדת. הנסיינים באמצעותמבוך המים מוריס או בארנס מבוך בדרך כלל למדוד למידה על ידי ניתוח אורך המהירות ו / או נתיב עכברוש נוסע להגיע מיקום היעד שלה. יכולים להיות מושפעים אמצעים תלויים אלה על ידי גורמי למידה שאינה, כגון שינויים בפעילות המוטורית הכללית של חולדה. עם זאת, צעדי OFTM למידה באמצעות אחוזים מהתשובה הנכונה הראשונה-בחירת עכברוש הופכים למצוא את גמול מזון. מדד תלוי זה אינו פגיע לשינויים בביצועי מנוע ולכן, באופן מדויק יותר מעריך לומד ממדידות של מהירות ומרחק. עם זאת, הניסוי ניתן גם למדוד את המהירות של חולדה והמרחק נסעו בOFTM באמצעות תוכנת מעקב וידאו.
מבוך-סוגים אחרים, כגון T-המבוך, מבוך המים של מוריס ובארנס המבוך יכולים לשמש כדי לחקור במקומה ולמידה-תגובה. עם זאת, OFTM הוא ייחודי בכמה דרכים ראויות לציון. ראשית, OFTM הוא assay התנהגות רגיש יותר מאשר T-המבוך כי יש OFTM סיכוי performancדואר של 25%, ואילו T-המבוך יש ביצועי סיכוי של 50%. שנית, חולדה יכולה להפוך רק באחת משתי דרכים בT-המבוך, אך בלתי מוגבלת אפשרויות מסלול בעת הניווט בOFTM. שלישית, בניגוד למשימות מבוך המים של מוריס ובארנס המבוך (שיש לי אפשרויות בלתי מוגבלת כמו מסלול OFTM), ניסויים באמצעות OFTM אינם דורשים חולדות כדי לנווט מצב מרתיע. החולדות הן motived כדי לנווט במבוך מוריס המים לברוח השחייה במים והם מוטיבציה כדי לנווט במבוך בארנס להימנע מלהיות בסביבה פתוחה, מוארת. הוכח כי חשיפה למבוך מוריס המים או בארנס מבוך גורם לשחרור של הורמון לחץ (כלומר, corticosterone) במכרסמים 10. עם זאת, חולדות לנווט בOFTM כי הם מונעים למצוא גמול מזון ואימונים מתבצעים עם תאורה מפוזרת עמומה. לפיכך, OFTM היא משימת תיאבון שאינו מרתיעה. תוצאות מניסויים המשתמשים מ 'מלחיץהפרדיגמה Aze לבחון את ההשפעות של מניפולציות כגון סמים, הורמון, פעילות גופנית, תזונה או על מנגנוני למידה וזיכרון יכול להיות קשה לפרש, כי "מתח", על ידי עצמו, עשוי להשפיע על תפקוד הקוגניטיבי 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרדיגמות רבות ניתן להשתמש כדי לחקור את למידה וזיכרון במכרסמים, וכל אחד יש צעדים חשובים שהנסיינים צריכים לעקוב. בOFTM, חשוב שתנאי מבוך (למשל, עמדתו של מבוך, התוך ורמזים נוסף מבוך, תאורה עמומה ורמת רעש רקע, הזמן יומי של אימונים) נשמרות קבועים לאורך כל תקופת הניסוי. זה ג…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
