T-Labyrinth Erzwungener Wechsel und die Links-Rechts-Discrimination Aufgaben für die Beurteilung der Arbeitsbedingungen und Referenz-Gedächtnis bei Mäusen
Summary
Dieser Artikel stellt das Protokoll von T-Labyrinth-Tests unter Verwendung eines modifizierten automatisierte Vorrichtung zur Beurteilung der Lern-und Gedächtnis-Funktionen bei Mäusen.
Abstract
Erzwungener Wechsel-und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben mit Hilfe des T-Labyrinth sind viel benutzt worden, um Arbeits-und Referenz-Speicher zu bewerten, bzw. bei Nagern. In unserem Labor haben wir die zwei Arten von Speicher in mehr als 30 Stämme von gentechnisch veränderten Mäusen mit der automatisierten Version dieses Gerät ausgewertet. Hier präsentieren wir die modifizierten T-Labyrinth Gerät von einem Computer mit einem Video-Tracking-System und unsere Protokolle in einem Film-Format betrieben. Die T-Labyrinth Vorrichtung besteht aus Bahnen durch Schiebetüren, die automatisch öffnen kann, nach unten, die jeweils mit einem Start-Box, einen T-förmigen Bahn, zwei Kästen mit automatischer Pellet Spender an einer Seite der Box, und zwei L-förmigen Gassen partitionierten . Jede L-förmige Gasse ist mit dem Start-Box angeschlossen, so dass Mäuse an den Start-Box, die die Auswirkungen der Experimentator Handhabe schließt auf Maus Verhalten zurückkehren können. Diese Vorrichtung hat auch den Vorteil, dass in vivo-Mikrodialyse, in vivo Elektrophysiologie und Optogenetik techniques kann während der T-Labyrinth Leistung durchgeführt werden, weil die Türen ausgelegt sind, gehen nach unten in den Boden. In diesem Film Artikel beschreiben wir T-Labyrinth Aufgaben in einem automatisierten Gerät und die T-Labyrinth Leistung von α-CaMKII + / – Mäusen, die berichtet, um zu zeigen, Arbeitsspeicher Defizite in der Acht-Arm Radial-Labyrinth Aufgabe werden. Unsere Daten zeigten, dass α-CaMKII + / – Mäuse einen Arbeitsspeicher Defizit, aber keine Beeinträchtigung der Referenzspeicher zeigte, und stehen im Einklang mit früheren Befunden mit dem Acht-Arm Radial-Labyrinth Aufgabe, die die Gültigkeit unseres Protokoll unterstützt. Darüber hinaus zeigen unsere Daten, dass Mutanten zu Umkehr Lerndefizite aufweisen, tendenziell, was darauf hindeutet, dass α-CaMKII-Mangel reduziert Verhaltensflexibilität verursacht. Somit ist die T-Maze-Test unter Verwendung der modifizierten automatische Vorrichtung für eine Beurteilung Arbeits und Referenzelektroden Speicher und Verhaltensflexibilität in Mäusen.
Protocol
Discussion
Erzwungener Wechsel-und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben mit Hilfe des T-Labyrinth liegen überwiegend an Arbeits-und Referenz-Speicher zu bewerten bzw. 4,5 bei Nagern verwendet. In T-Labyrinth Aufgaben, ist es bekannt, dass Nagetiere können unterschiedliche Strategien verwenden, um die Aufgaben, die auf räumliche und nicht-räumlichen Informationen basieren, wie zum Beispiel Hinweise außerhalb des Irrgartens, Konfiguration der Zimmer Cues, Ausrichtung des Labyrinths, und so weiter durchführen 6,7,8. Orientierung des Labyrinths in einem Raum und seine Stabilität, Abwesenheit oder Anwesenheit von polarisierenden Cues im Raum, und die Fähigkeit von Nagetieren auf Hinweise in den Raum sehen, kann sich auf Strategien. So muss in der Forschung Konfiguration und Ausrichtung von Apparaten und Cues in einem Zimmer in ein Experiment und eine Interpretation von Verhaltensdaten zu betrachten. In unserem Labor stellen wir zwei Geräte in die gleiche Richtung auf eine Wand in einem schalldichten Raum und Set-Objekte, wie eine Tür des Zimmers, Leuchtstoffröhren an der Decke, Wänden des Raumes, CCD-Kameras vondie Vorrichtungen und Gestellen zu Mäusekäfige unterzubringen, die als extra-Labyrinth räumliche Cues für Mäuse (siehe Abbildung 1C) dienen kann.
In vielen Fällen haben sich die T-Labyrinth-Tests wurde manuell durch einen menschlichen Experimentator wie folgt durchgeführt: In jedem Versuch legt der Experimentator einen Saccharose-Pellets auf Tablett, und öffnet die Türen Guillotine des Gerätes, für den Test zu starten. Wenn dann eine Maus entweder der Arme eintritt, schließt der Experimentator die Türen, die Datensätze Mausverhaltens und überträgt die Maus von dem Arm der Startbox von Hand. Die möglichen Störvariablen der Umgang mit der Interaktion mit Maus Genotyp oder einer experimentellen Bedingungen kann sich auf T-Labyrinth Leistung. Während des vergangenen Jahrzehnts hat sich die modifizierten T-Labyrinth-Test für einen ständigen Wechsel Aufgabe, die nicht die manuelle Übertragung der Gegenstand aus dem Ziel Arm zurück in die Startbox benutzt worden. 9-11 Selbst wenn das Gerät, Prüfprotokolle und Viele Umgebungsvariablen werden kräftig gleichgesetzt, standardized Verhaltenstests nicht immer zu ähnlichen Ergebnissen in den verschiedenen Laboratorien 12,13. Spezifische Experimentatoren der Durchführung des Tests möglicherweise einzigartig für jedes Labor und kann auch Einfluss auf das Verhalten von Mäusen. Darüber hinaus ist eine menschliche Experimentator in der Regel geeignet, Fehler, wie Verlegen eines Saccharose-Pellets, Öffnen oder Schließen von anderen Türen, sowie Fehler bei der Verfolgung der Versuch Nummer und Zeitmessung zu machen. Um den Einfluss von Störvariablen und dem Auftreten von menschlichen Fehlern zu verringern, haben wir entwickelt und verwendet die automatisierte T-Labyrinth Vorrichtung von einem Video-Tracking-System mit dem Bild TM-Programm gesteuert wird. Die verbesserte T-Labyrinth Gerät hat auch Vorteile, die uns zu Mikrodialyse, Elektrophysiologie und Optogenetik Techniken während T-Labyrinth Leistung verwenden, weil die Türen ausgelegt sind, gehen nach unten in den Boden zu ermöglichen. Somit ist die automatisierte Vorrichtung ein nützliches Werkzeug zum Studium der Neurobiologie der Arbeits und Referenzelektroden Speicher in Nagetieren zu erleichtern.
Um die automatische Ausführung von aufeinander folgenden und einer Reihe von Studien in einer Sitzung zu ermöglichen, haben unsere Protokolle einige potenzielle Nachteile. Zum Beispiel, in erzwungenen Wechsel Aufgabe, die Zeit für die Mäuse um zurück zu S1 von A1 oder A2 könnte möglicherweise ihre Leistung beeinträchtigen. Es kann kein ernsthaftes Problem sein, obwohl, da bleiben P1 oder P2 Gebiet selbst eine räumliche Cue und einem langen oder kurzen Aufenthalt in beiden Bereichen in einer Zwangs-Choice-Lauf nicht ändern können einen Speicher geladen werden können. Ein weiteres mögliches Problem ist, dass Duftspur von den Mäusen und nicht aus räumlichen Arbeitsspeicher verwendet werden könnte. Doch nach einigen Versuchen als könnte Duftspuren mehrfach überschrieben und würde schwierig werden, als Hinweise genutzt werden. Auch im linken Licht Diskriminierung Aufgabe kann Duftspuren als olfaktorischen Signale für die Mäuse, um den Ort einer Belohnung in aufeinander folgenden Studien finden dienen. Die Signale könnten Lernen und Gedächtnis Prozess über die Studien hinweg beeinflussen in einer Sitzung, dh potenziell ein Problem sein. JedochMäuse können nicht die Duftspur Strategie in der allerersten Versuch in einer Sitzung und damit die Leistungen der ersten Versuche würden als Index, die frei von einer möglichen Nutzung der Duftspur Strategie dienen.
Wie in den repräsentativen Ergebnissen gezeigt, die richtigen Antworten Prozent der Kontrolle C57BL/6J-Mäuse schrittweise über mehrere Sitzungen hinweg in beiden Aufgaben zugenommen. Die Ergebnisse bestätigen, dass C57BL/6J-Mäuse können lernen, die richtigen Entscheidungen in der modifizierten automatischen T-Labyrinth zu machen. In dieser Studie blieben die Mäuse bei rund 80% richtige Entscheidungen und nicht mehr selbst nach umfangreichen Schulungen (siehe Abbildung 2A). Anbetracht dessen, dass sie zeigt einige Unterlassung Irrlehren über die Schulungen zu halten, kann die Motivation nicht so hoch sein für die Mäuse als höheres Leistungsniveau zu erreichen. In der erzwungenen Wechsel Aufgabe, α-CaMKII + / – Mäuse zeigten einen geringeren Prozentsatz der richtigen Antworten als Kontroll-Mäusen. So zeigten die mutierten Mäuse eingeschränkter Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den Kontroll-Mäusen in diesem TAsk. Dieses Ergebnis ist konsistent mit den bisherigen Erkenntnissen in der Acht-Arm Radial-Labyrinth-Test 2,14 erreicht, was ein weiterer Beweis dafür, dass α-CaMKII-Mangel die Defizite im Arbeitsgedächtnis induziert und dass die erzwungene Wechsel Aufgabe in der automatisierten T-Labyrinth Apparat genau erkennt Arbeitsgedächtnisses Defizite von den mutierten Mäusen. In der Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe, zeigen die Ergebnisse, dass α-CaMKII Mangel Dosis keinen Einfluss auf Referenz-Speicher. Wie in den Ergebnissen der Umkehr-Learning-Sessions jedoch gezeigt, kann α-CaMKII Mangel reduzieren Verhaltensflexibilität. Die mutierten Mäuse auch mehr angezeigt Auslassungsfehler als Kontroll-Mäusen während der Umkehr Lerneinheiten. Die Erhöhung der Anzahl der Auslassungsfehler könnte die Möglichkeit zu lernen welcher Arm mit der Belohnung verbunden. Daher könnte die verzögerte Lernen Erwerbs aufgrund der Zunahme der Zahl der Auslassungsfehler während der ersten Sessions, aber nicht beeinträchtigt Umkehr lverdienen. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Mutanten durch die Änderung der Regeln, die Fehler der Auslassung zu induzieren und stören die exekutive Funktion könnte verwechselt werden könnten. So einen vernünftigen Schluss zu ziehen, sollte Auslassungsfehler sowie richtige Wahl Prozentsatz untersucht werden.
Das Bild TM Programm generiert die zusätzlichen Ergebnisse für die Latenz und die zurückgelegte Strecke, um eine Sitzung zu absolvieren als der Prozentsatz der richtigen Antwort und der Anzahl der Unterlassung Fehler. Die Unterschiede in der Latenz und die zurückgelegte Strecke, um eine Sitzung beenden kann als ein Unterschied in der Bewegungsaktivität Ebene, impulsive Neigung zur Wahl der Arme, Motivation, um die Aufgabe auszuführen, Gewöhnung Ebene der Aufgabe, unterschiedliche Learning-Strategie und usw. über das interpretiert werden repräsentative Ergebnisse, α-CaMKII + / – Mäusen zeigten kürzere Latenzzeit und kürzere Strecke als die der Kontrolle fuhren. In der Tat, α CaMKII + / – Mäuse zeigten eine hyperlocomotor Aktivität im Vergleich zu ter kontrolliert Mäuse 3, wobei dieser Phänotyp könnte die Unterschiede in den Indizes zugrunde liegen.
In unserem Labor haben wir mehr als 36 Stämme von gentechnisch veränderten Mäusen und Wildtyp-Mäusen der Kontrollgruppe in einem T-Labyrinth-Test unter Verwendung des automatisierten Vorrichtung, um die Beziehung zwischen Genen, Gehirn und Verhalten aufzuklären 15,16 bewertet. Wir haben eine große Menge von Rohdaten von mehr als 1200 Mäusen erhalten, und haben berichtet, die Daten für den T-Labyrinth Leistung in mehrere Stämme von mutierten Mäusen 3,16-22. Die Daten der Stämme bereits in der Forschungs-Artikel veröffentlicht werden, in der "Mouse Verhaltensphänotyp Database" als einer öffentlichen Datenbank (: URL enthalten http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Einige der Studien zeigten, dass Mäuse mit mutierten DTNBP1 1, Nrd1 20 oder 21 Gene Plp1 Arbeitsgedächtnisses Defizite zeigen. Somit den standardisierten Protokoll für die T-Labyrinth Aufgaben mit der automatisiertenGerät eignet sich zum Nachweis genetischen Effekten auf Memory-Funktion zwischen Mutante und Wildtyp-Mäusen der Kontrollgruppe. Die Verhaltens-Testprotokolle müssen standardisiert sein, repliziert, und die Ergebnisse verglichen in Laboratorien. Die verbesserte T-Labyrinth Apparat führt zur Automatisierung von Testverfahren, die zur Standardisierung von Protokollen über Laboratorien beitragen können.
Wie in diesem Video Artikel dargestellt, kann die aktuelle Version der Vorrichtung und Programm ermöglichen es uns, schwarz oder agouti Mäuse zu testen, aber nicht Albino-Mäusen. Nun sind wir Herstellung eines modifizierten Version des Systems zu ermöglichen, Albino-Mäuse getestet werden. Das System hat einen Vorteil, dass in vivo Mikrodialyse in vivo Elektrophysiologie und Optogenetik Experimente während T-Labyrinth Tests können durchgeführt werden, da die Türen ausgelegt sind, gehen unter dem Boden. Zum Beispiel kann einige Forscher versucht, die elektrophysiologischen Eigenschaften von Neuronen im Hippocampus bei der Auswahl der Arme zu untersuchenobwohl einige Verbesserungen der Apparatur ist erforderlich, um elektrische Störungen aus den Türen und Pellet-Entfernungs-Mechanismus Aktoren zu minimieren.
Zusammengenommen gezwungen T-Labyrinth Wechsel und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben unter Verwendung der modifizierten automatische Vorrichtung sind nützlich für die Beurteilung Arbeits und Referenzelektroden Speicher und Verhaltensflexibilität in Mäusen.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir bedanken uns bei Kazuo Nakanishi für seine Hilfe bei der Entwicklung von Bild-TM-Programm für Verhaltensanalyse. Diese Arbeit wurde durch Grant-in-Aid for Exploratory Research (19653081), Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (21300121), Grant-in-Aid for Scientific Research auf innovative Bereiche (Comprehensive Brain Science Network) unterstützt ab das Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Sport und Kultur Japans, Neuroinformatik Zuschuss aus Japan Center (NIJC) und Zuschüsse von CREST & BIRD von Japan Science and Technology Agency (JST).
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