Summary

Einfache und Computergestützte Riechtests für Mäuse

Published: June 15, 2015
doi:

Summary

We present a simple and unbiased olfactory test in mice. With this protocol olfactory discrimination, preference, avoidance and sensitivity to a novel odor as compared to water can be assessed in single behavioral sessions. This method is indicated for a single experimenter and analysis is based on computer-assisted video processing.

Abstract

Der Geruchssinn ist stark zwischen den Arten konserviert und ist für die Fortpflanzung und das Überleben notwendig.

Beim Menschen ist olfaction auch einer der Sinne, die mit der Alterung betroffen ist und ist ein starker Prädiktor für neurodegenerative Erkrankungen. Somit wird olfaction Testen als nicht-invasives diagnostisches Verfahren zu neurologischen Defiziten frühzeitig detektieren. Um die Mechanismen olfaktorischen Netzwerk Anfälligkeit zugrunde zu verstehen, hat Geruchsforschung in Nagetieren Dynamik in den letzten zehn Jahren gewonnen.

Hier präsentieren wir eine sehr einfache, Zeit effiziente und reproduzierbare Geruchstestverfahren der angeborenen Geruchswahrnehmung und Sensitivität in Mäusen ohne die Notwendigkeit einer vorherigen Nahrung oder Wasser Beschränkung. Die Tests werden in einer vertrauten Umgebung zu den Mäusen durchgeführt, erfordern nur die Düfte und ein 2 min-Sitzung von Geruchsbelastung. Die Analyse wird durchgeführt, Post-hoc, mit computergestützten Befehlen auf ImageJ und kann deshalb sein,, Durchgeführt von Anfang bis von einem Forscher zu beenden.

Dieses Protokoll erfordert keine spezielle Hardware oder Konfiguration und wird für jedes Labor Interesse an einem Test Geruchswahrnehmung und Empfindlichkeit angezeigt.

Introduction

Der Geruchssinn ist einer der am weitesten entwickelten und wichtigen sensorischen Funktionen bei Säugetieren. Jede Wertminderung in olfaktorischen Aktivität kann die Nahrungsaufnahme, Sozialverhalten und im schlimmsten Fall sogar das Überleben beeinflussen. Beim Menschen ist olfaktorischen Verschlechterung altersabhängig 1 und wird als ein starker Prädiktor für neurologische Störungen 2-6. Die Geruchsidentifizierungstest durch die University of Pennsylvania entwickelt derzeit für eine der am meisten verwendeten, nicht-invasive und quantifizierbar, Diagnosetests, die frühen neurologischen Defiziten 7 Bewertung und Vorhersage mit hoher Wahrscheinlichkeit das Fortschreiten der Demenz 8,9 kann.

Die Zugänglichkeit des olfaktorischen Systems und die Bekanntheit des Geruchssinns bei Nagetieren, hat eine intensive Forschungslinie der Bewältigung der zugrunde liegenden Mechanismen olfaktorische Funktionen 10 ausgelöst. Wir haben zuvor gezeigt, dass der Verlust in Abhängigkeit von der Signal receptoder Notch1 wirkt Geruchsvermeidung 11. In diesem Protokoll verwenden wir Mäuse, denen die Signalisierung Liganden, Jagged1, in Neuronen oder Gliazellen zu Riechleistung zu untersuchen.

Innate Geruchssinn wird durch drei Parameter wie Wahrnehmung, Unterscheidung zwischen Gerüchen und Geruchsempfindlichkeit 4 definiert. Olfaktorische Tests in Nagetieren können in einer Vielzahl von Wegen durchgeführt werden, und einige Verhaltensstudien nutzen Olfaktometer, die den Geruch des Tieres an einer bestimmten Dampfkonzentrationen und in einem genauen Zeitplan 12 liefern – 14. Dennoch ist dies Instrumentierung teuer und kann nur in spezialisierten Einrichtungen zur Verfügung stehen. In unserer Arbeit stellen wir eine einfache, schnelle und reproduzierbare Geruchstestprotokoll, das unter Verwendung von flüchtigen Duftstoffe durchgeführt wird. Die Tests beschriebene Maßnahme Wahrnehmung auf ein Lockstoff oder einer abstoßenden Geruch und die Unterscheidung zwischen dem Duft und Wasser 11,15,16 bewerten. Unter Verwendung der gleichen Einrichtung, wE kann auch die Empfindlichkeit auf einen Geruchs bei verschiedenen Konzentrationen 16,17 messen. Die Post-hoc-computergestützte Videoverarbeitung, inspiriert von der Arbeit der Seite und Kollegen 18, bietet Ergebnisse ohne die Notwendigkeit der experimentellen Blendung und damit für eine einzelne Person für die Durchführung des gesamten Experiments.

Dieses Protokoll dient, einen Ausgangspunkt für die Untersuchung olfaktorische Verhalten bei Mäusen bereitzustellen.

Protocol

Alle tierischen Verfahren sind in Übereinstimmung mit der EU-Richtlinie 2010/63 / EU über den Schutz von Tieren zu wissenschaftlichen Zwecken verwendet werden und werden von der lokalen Animal Care Committee (Kanton Freiburg, Schweiz) genehmigt. 1. Vorbereitung der Tiere Versuchstiere Führen Sie Experimente an erwachsenen männlichen Wildtyp und transgenen Mäusen (C57BL / 6 Hintergrund) von 3-5 Monaten. Die drei Gruppen von Mäusen entsprechen Wildtyp-Wurfgeschwister-…

Representative Results

Die Wahrnehmung Test misst die Anziehungskraft auf Erdnussbutter und Vermeidung zu 2-MB-Säure. Drei Gruppen von Mäusen getestet und die Zeit, in der "Geruch Perimeter" verbracht werden quantifiziert im Vergleich zu Wasser. In der Präferenz-Test, in der Kontrollgruppe A zeigt signifikante Bevorzugung der Geruch im Vergleich zu Wasser (t 8 = 2,52, p <0,05). Auf der anderen Seite, wird die Gruppe B keine signifikante Anziehungskraft auf Erdnussbutter zeigen und verbringt mehr Zeit mit Wasser (t <…

Discussion

Die in diesem Protokoll vorgeschlagenen Tests erlauben, verschiedene Aspekte der angeborenen olfaktorische Verhalten bei Mäusen zu bewerten: Wahrnehmung von Gerüchen, die Unterscheidung zwischen Gerüche gegen Wasser und Empfindlichkeit gegenüber Gerüchen. Dieses Protokoll kann auf jeden Geruch nach den Vorlieben und Vermeidung Maßstab zuvor gezeigt 15 aufgebracht werden. Da das Protokoll auf Erkundungstätigkeit auf der Basis ist es wichtig, dass Mäuse, keine motorischen Beeinträchtigung oder Angst, d…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work is funded by the Swiss National Foundation (31_138429) and Synapsis Foundation for the support of research on Alzheimer’s disease.

Materials

Mouse cage Italplast (Italy) 1144B 36 cm length x 20.5 cm width x 13.5 cm height
Chipped wood bedding Abedd (Austria) LTE E-001 3 cm high
Peanut butter Migros (Swizterland) NA 1:10
2-Methylbutyric Sigma Aldrich (Switzerland) W269514 Pure
Female Urine from fertile females of same mouse strain NA NA Dilution series
Camera Olympus (US) Camedia C-8080 MOV files
Quicktime for Java (Windows) Apple (USA) NA video plugin for visualizing MOV files
Image J for Windows NIH (USA) NA Video Processing/Analysis

References

  1. Doty, R. L., Kamath, V. The influences of age on olfaction: a review. Cognitive Science. 5, 20 (2014).
  2. Mesholam, R. I., Moberg, P. J., Mahr, R. N., Doty, R. L. Olfaction in neurodegenerative disease: a meta-analysis of olfactory functioning in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Archives of Neurology. 55 (1), 84-90 (1998).
  3. Moberg, P. J., et al. Olfactory Dysfunction in Schizophrenia: A Qualitative and Quantitative Review. Neuropsychopharmacology. 21 (3), 325-340 (1999).
  4. Kovács, T. Mechanisms of olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative disorders. Ageing Research Reviews. 3 (2), 215-232 (2004).
  5. Barrios, F. A., et al. Olfaction and neurodegeneration in HD. Neuroreport. 18 (1), 73-76 (2007).
  6. Doty, R. L. Olfaction in Parkinson’s disease and related disorders. Neurobiology of Disease. 46 (3), 527-552 (2012).
  7. Doty, R. L., Shaman, P., Dann, M. Development of the University of Pennsylvania Smell Identification Test: a standardized microencapsulated test of olfactory function. Physiology & Behavior. 32 (3), 489-502 (1984).
  8. Devanand, D. p., et al. Olfactory Deficits in Patients With Mild Cognitive Impairment Predict Alzheimer’s Disease at Follow-Up. American Journal of Psychiatry. 157 (9), 1399-1405 (2000).
  9. Conti, M. Z., et al. Odor Identification Deficit Predicts Clinical Conversion from Mild Cognitive Impairment to Dementia Due to Alzheimer’s Disease. Archives of Clinical Neuropsychology. 28 (5), 391-399 (2013).
  10. Keller, A., Vosshall, L. B. Better Smelling Through Genetics: Mammalian Odor Perception. Current opinion in neurobiology. 18 (4), 364-369 (2008).
  11. Brai, E., et al. Notch1 activity in the olfactory bulb is odour-dependent and contributes to olfactory behaviour. European Journal of Neuroscience. 40 (10), 3436-3449 (2014).
  12. Larson, J., Hoffman, J. S., Guidotti, A., Costa, E. Olfactory discrimination learning deficit in heterozygous reeler mice. Brain Research. 971 (1), 40-46 (2003).
  13. Alonso, M., et al. Olfactory Discrimination Learning Increases the Survival of Adult-Born Neurons in the Olfactory Bulb. The Journal of Neuroscience. 26 (41), 10508-10513 (2006).
  14. Wesson, D. W., Keller, M., Douhard, Q., Baum, M. J., Bakker, J. Enhanced urinary odor discrimination in female aromatase knockout (ArKO) mice. Hormones and behavior. 49 (5), 580-586 (2006).
  15. Kobayakawa, K., et al. Innate versus learned odour processing in the mouse olfactory bulb. Nature. 450 (7169), 503-508 (2007).
  16. Witt, R. M., Galligan, M. R., Despinoy, J., Segal, R. Olfactory Behavioral Testing in the Adult Mouse. Journal of Visualized Experiments JoVE. (23), (2009).
  17. Lee, A. W., Emsley, J. G., Brown, R. E., Hagg, T. Marked differences in olfactory sensitivity and apparent speed of forebrain neuroblast migration in three inbred strains of mice. 신경과학. 118 (1), 263-270 (2003).
  18. Page, D. T., et al. Computerized assessment of social approach behavior in mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 3, 48 (2009).
  19. Nyfeler, Y., et al. Jagged1 signals in the postnatal subventricular zone are required for neural stem cell self-renewal. Embo J. 24 (19), 3504-3515 (2005).
  20. Tong, M. T., Peace, S. T., Cleland, T. A. Properties and mechanisms of olfactory learning and memory. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, (2014).
  21. Corthell, J., Stathopoulos, A., Watson, C., Bertram, R., Trombley, P. Olfactory Bulb Monoamine Concentrations Vary with Time of Day. 신경과학. 247, 234-241 (2013).
  22. Lehmkuhl, A. M., Dirr, E. R., Fleming, S. M. Olfactory assays for mouse models of neurodegenerative disease. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (90), e51804 (2014).

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Cite This Article
Brai, E., Alberi, L. Simple and Computer-assisted Olfactory Testing for Mice. J. Vis. Exp. (100), e52944, doi:10.3791/52944 (2015).

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