Placez et l'apprentissage de réponse à l'Open-champ Tour Maze
Summary
L'Open-champ Tour Maze (OFTM) est un labyrinthe créé pour étudier les mécanismes comportementaux et neuronaux de l'apprentissage spatial (par exemple, ou la réponse place–learning) chez les rats. Ce labyrinthe est particulièrement utile pour les expérimentateurs qui veulent utiliser un paradigme de labyrinthe non stressant pour enquêter sur l'apprentissage spatial dans leurs recherches.
Abstract
Ce protocole décrit comment l'Open-champ Tour Maze (OFTM) paradigme est utilisé pour étudier l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Ce labyrinthe est particulièrement utile pour examiner comment les rats apprennent à utiliser un place- ou la réponse d'apprentissage pour réussir à naviguer dans une arène en plein champ. En outre, ce protocole décrit comment le OFTM diffère des autres paradigmes labyrinthe de comportement qui sont couramment utilisés pour étudier l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Le OFTM décrit dans cet article a été adapté de celui décrit précédemment par Cole, Clipperton, et Walt (2007). Plus précisément, le OFTM a été créé pour tester l'apprentissage spatial chez les rongeurs sans l'expérimentateur avoir à examiner comment «stress» pourrait jouer un rôle en tant que facteur de confusion. Des expériences ont montré que le stress-seul peut affecter de manière significative la fonction cognitive 1. La section des résultats représentatifs contient des données à partir d'une expérience qui a utilisé le OFTM pour examiner les effets du traitement de l'estradiol sur place- et la réponse-learning en femelles adultes rats Sprague-Dawley 2. Les études futures seront conçues pour examiner le rôle de l'hippocampe et du striatum en place- et la réponse-learning dans le OFTM.
Introduction
Le champ ouvert tour labyrinthe (OFTM) peut être utilisé pour examiner les mécanismes comportementaux et neurobiologiques de l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Surtout, le OFTM permet aux chercheurs d'étudier les deux types d'apprentissage »basé sur la réponse" "place-based» et. Pendant lieu-learning un animal navigue dans un labyrinthe en utilisant les indices spatiaux dans l'environnement (par exemple, une récompense alimentaire est situé à côté d'une balise de haut). Pendant la réponse d'apprentissage de l'animal rend une réponse spécifique de tour indépendamment de sa position par rapport à des indices spatiaux (par exemple, faire un virage à gauche ou à droite pour trouver une récompense alimentaire). Il a été précédemment rapporté que la réponse-learning et le lieu d'apprentissage reposent sur deux systèmes différents de mémoire 3, 4 et la cartographie de leurs mécanismes neuronaux a été une poursuite continue scientifique 2, 5-7. La conception de la OFTM a été adapté de celui décrit précédemment 8.
Ouvertparadigmes de terrain (une composante de la OFTM) sont couramment utilisés pour enquêter sur l'anxiété chez les rongeurs 9. Pendant les rats d'essai typiques ouvertes champ d'anxiété qui passent plus de temps dans le centre de plein champ ont stress et l'anxiété des niveaux inférieurs à rats qui passent plus de temps près du périmètre. Dans le OFTM, un rat doit entrer dans le centre du labyrinthe pour trouver la récompense alimentaire. Par conséquent, la navigation correcte dans le OFTM indique que ces rats sont non-souligné. Une raison pour laquelle les rats sont non-souligné au cours de la formation est parce que contrairement à des tests standard de l'anxiété la formation du OFTM plein champ nécessite phase de pré-formation au cours de laquelle le rat est pré-exposée au labyrinthe sur une longue période de temps. En outre, la formation se produit dans un environnement faiblement éclairé réduire davantage l'aspect anxiogène d'un champ ouvert qui est allumé généralement vives
Une autre caractéristique unique de la OFTM, par rapport à certains autres labyrinthes, est de savoir comment l'apprentissage est mesuré. Expérimentateurs utilisant leMorris Maze eau ou Barnes Maze mesurent généralement l'apprentissage par l'analyse de la longueur de la vitesse et / ou le chemin d'un rat se déplace pour atteindre son emplacement cible. Ces mesures dépendantes peuvent être affectés par des facteurs non-apprentissage, tels que les changements dans l'activité motrice générale d'un rat. Toutefois, les mesures de OFTM apprentissage utilisant la réponse correcte pour cent de premier choix un rat fait pour trouver la récompense alimentaire. Cette mesure est dépendante pas vulnérable aux changements dans la performance du moteur et donc, plus précisément évalue les acquis que les mesures de vitesse et de distance. Néanmoins, l'expérimentateur peut aussi mesurer la vitesse et la distance d'un rat ont voyagé dans le OFTM aide d'un logiciel de suivi vidéo.
Autres labyrinthe-types, tels que le T-labyrinthe, Morris Maze eau et Barnes Maze peuvent être utilisés pour étudier place- et la réponse-apprentissage. Cependant, le OFTM est unique en quelques manières notables. Tout d'abord, la OFTM est un test de comportement plus sensible que le labyrinthe en T, car la OFTM a une chance PERFORMANCEe de 25%, tandis que le labyrinthe en T a une performance de chance de 50%. Deuxièmement, un rat ne peut tourner dans l'une des deux manières dans le labyrinthe en T, mais a libre possibilités de route lors de la navigation dans le OFTM. Troisièmement, contrairement aux tâches Morris Maze eau et Barnes Maze (qui ont des possibilités de routage sans restriction comme le OFTM), des expériences utilisant l'OFTM ne nécessitent pas des rats de naviguer à travers une situation aversif. Les rats sont motivés pour naviguer dans le labyrinthe d'eau de Morris pour échapper à la baignade dans l'eau et ils sont motivés pour naviguer dans le labyrinthe Barnes pour éviter d'être dans un environnement ouvert, brillamment éclairé. Il a été démontré que l'exposition à la piscine de Morris labyrinthe Barnes ou induit la libération de l'hormone de stress (par exemple, la corticostérone) 10 chez les rongeurs. Cependant, les rats naviguer dans le OFTM parce qu'ils sont motivés pour trouver une récompense alimentaire et la formation sont menées avec l'éclairage ambiant faible. Ainsi, le OFTM est une tâche d'appétit non agressive. Les résultats des expériences qui utilisent un m stressantaze paradigme pour examiner les effets de manipulations telles que la drogue, l'hormone, l'exercice ou le régime alimentaire sur les mécanismes d'apprentissage et de mémoire peuvent être difficiles à interpréter en raison de «stress», par lui-même, peut influer sur la fonction cognitive 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
De nombreux paradigmes peuvent être utilisés pour étudier l'apprentissage et la mémoire chez les rongeurs, et chacun a des étapes importantes que les expérimentateurs devraient suivre. Dans le OFTM, il est important que les conditions de labyrinthe (par exemple, la position du labyrinthe, intra et extra-labyrinthe indices, éclairage tamisé et le niveau de bruit de fond, le temps quotidien de la formation) sont maintenus constants pendant toute la durée de l'expérience. Il est également néces…
Declarações
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 |
Referências
- 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).
