T-labirinto alternanza forzata e sinistra-destra Attività discriminazione per la Valutazione di lavoro e la memoria di riferimento nel Mice
Summary
Questo articolo presenta un protocollo di T-labirinto test utilizzando un apparecchio modificato automatizzato per la valutazione delle funzioni di apprendimento e di memoria nei topi.
Abstract
Alternanza forzata e sinistra-destra compiti discriminazione utilizzando il T-labirinto sono stati ampiamente usati per valutare lavorazione e di memoria di riferimento, rispettivamente, nei roditori. Nel nostro laboratorio, abbiamo valutato i due tipi di memoria in più di 30 ceppi di topi geneticamente ingegnerizzati utilizzando la versione automatizzata di questo apparato. Qui vi presentiamo la modifica T-maze apparato gestito da un computer con un video-tracking del sistema e dei nostri protocolli in un formato film. Il T-labirinto apparecchiatura è costituita da piste partizionati off da porte scorrevoli che si aprono automaticamente verso il basso, ognuno con una casella di partenza, un vicolo a forma di T, due scatole con distributori automatici di pellet su un lato della scatola, e due a forma di L vicoli . Ogni forma di L vicolo è collegato alla casella di partenza in modo che i topi possono tornare alla finestra di avvio, che esclude gli effetti di manipolazione sperimentatore sul comportamento del mouse. Questo apparecchio ha anche un vantaggio che microdialisi in vivo, vivo in elettrofisiologia, e tecn optogeneticsiques può essere eseguita durante T-labirinto di prestazioni, perché le porte sono progettati per andare giù nel pavimento. In questo articolo film, descriviamo T-labirinto attività utilizzando l'apparato automatizzato e la T-labirinto prestazioni di α-CaMKII + / – topi, che sono riportati per mostrare deficit di memoria di lavoro negli otto braccio task labirinto radiale. I nostri dati indicano che α-CaMKII + / – topi hanno mostrato un deficit di memoria di lavoro, ma nessuna compromissione della memoria di riferimento, e sono coerenti con i risultati precedenti utilizzando l'otto braccio task radiale labirinto, che sostiene la validità del nostro protocollo. Inoltre, i nostri dati indicano che i mutanti tendevano a mostrare deficit di apprendimento di inversione, suggerendo che il deficit di α-CaMKII provoca una ridotta flessibilità comportamentale. Così, il T-labirinto test utilizzando l'apparecchiatura automatica modificato è utile per valutare la memoria di lavoro e di riferimento e flessibilità comportamentale in topi.
Protocol
Discussion
Forzati compiti discriminazione alternanza e sinistra-destra utilizzando il T-labirinto sono ampiamente utilizzati per valutare lavoro e di memoria di riferimento, rispettivamente, in roditori 4,5. In T-labirinto compiti, è noto che i roditori possono usare diverse strategie per eseguire le attività, sulla base di indizi spaziali e non spaziali, come extra-labirinto indizi, la configurazione dei segnali camera, l'orientamento del labirinto, e così via 6,7,8. Orientamento del labirinto in una stanza e la sua stabilità, l'assenza o la presenza di polarizzazione spunti nella stanza, e la capacità dei roditori di vedere segnali nella stanza possono influenzare strategie. Così, i ricercatori hanno bisogno di prendere in considerazione la configurazione e l'orientamento di apparecchi e spunti in una stanza nella conduzione di un esperimento e una interpretazione dei dati comportamentali. Nel nostro laboratorio, poniamo due apparecchi rivolto nella stessa direzione, verso una parete in una stanza insonorizzata e oggetti della serie, come una porta della camera, luci fluorescenti sul soffitto, pareti della camera, di telecamere CCDgli apparecchi e le rastrelliere per ospitare gabbie del mouse, che possono servire come extra-labirinto per topi indizi spaziali (vedi Figura 1C).
In molti casi, i T-labirinto test sono stati effettuati manualmente da uno sperimentatore umano come segue: In ciascuna prova, il saccarosio sperimentatore pone un precipitato sul vassoio per alimenti, e apre le porte a ghigliottina dell'apparato per avviare il test. Poi, quando entra un topo o delle braccia, lo sperimentatore chiude le porte, registra il comportamento del mouse, e trasferisce il mouse dal braccio alla casella di partenza a mano. Le variabili possibili confondenti di movimentazione interagire con il mouse o genotipo condizione sperimentale può influire T-labirinto prestazioni. Nel corso dell'ultimo decennio, l'modificato T-maze test per un compito continuo alternarsi che non comporta il trasferimento manuale del soggetto dal braccio obiettivo torna alla casella di partenza è stato utilizzato. 9-11, anche quando l'apparecchio, protocolli di prova, e molte variabili ambientali sono vigorosamente equiparati, standardized test comportamentali non sempre producono risultati simili nei diversi laboratori 12,13. Sperimentatori specifici che svolgono il test può essere unica per ciascun laboratorio e può anche influenzare il comportamento dei topi. Inoltre, uno sperimentatore umano è generalmente tende a commettere errori, come ad esempio misplacing uno saccarosio pellet, aprendo o chiudendo le porte ad altri, così come errori nel monitoraggio del numero di prova e cronometraggio. Per ridurre l'influenza delle variabili confondenti e il verificarsi di errori umani, abbiamo sviluppato e utilizzato il automatizzato T-maze apparecchio controllato da un video-tracking sistema con il programma Image TM. Il miglioramento T-labirinto apparecchio ha anche dei vantaggi che ci permettono di utilizzare microdialisi, elettrofisiologia, e le tecniche optogenetics durante la T-labirinto di prestazioni, perché le porte sono progettati per andare giù nel pavimento. Così, l'apparecchiatura automatica è uno strumento utile per facilitare gli studi di neurobiologia di lavorazione e di memoria di riferimento nei roditori.
Per consentire l'esecuzione automatica e la successiva di una serie di prove in una sessione, i nostri protocolli hanno alcuni svantaggi potenziali. Ad esempio, nel compito alternanza forzata, il tempo per i topi di tornare a S1 da A1 o A2 potrebbe potenzialmente influenzare le prestazioni. Esso non può essere un problema serio, però, dal momento P1 soggiorno o la zona P2 stessa può essere un segnale spaziale e un lungo soggiorno breve o in una delle aree in una scelta forzata run non può cambiare un carico di memoria. Un altro potenziale problema è che pista odore fatta dai topi, invece di memoria di lavoro spaziale, potrebbe essere utilizzato. Tuttavia, dopo che alcune prove, percorsi odori potrebbero essere sovrascritti più volte e diventerebbe difficile essere utilizzati come spunti. Inoltre, in sinistra luce task discriminazione, sentieri odore può servire come stimoli olfattivi per i topi per trovare la posizione di una ricompensa in tutti gli studi successivi. Gli spunti potrebbe influenzare processo di apprendimento e la memoria in tutti gli studi in una sessione, che può potenzialmente essere un problema. Tuttavia,topi non è possibile utilizzare la strategia sentiero odore nella prima prova in una sessione e quindi le prestazioni delle prime prove servirebbe un indice che è privo di un potenziale uso della strategia di percorso odore.
Come mostrato nei risultati rappresentativi, le risposte corrette percentuali dei topi C57BL/6J controllo gradualmente aumentato tra le sessioni in entrambi i compiti. I risultati confermano che i topi C57BL/6J può imparare a fare le scelte giuste in automatico modificato T-labirinto. In questo studio, i topi hanno soggiornato in circa 80 scelte% corretto e non più anche dopo la formazione completa (vedi Figura 2A). Considerando che continuano a mostrare alcuni errori di omissione nel corso degli allenamenti, la loro motivazione non può essere così alto per i topi da raggiungere un livello superiore di performance. Nell'attività alternanza forzata, α-CaMKII + / – topi ha rilevato una minore percentuale di risposte corrette rispetto ai topi di controllo. Così, i topi mutanti visualizzato prestazioni ridotte rispetto ai topi di controllo in questo task. Questo risultato è coerente con i precedenti risultati ottenuti in otto braccio test del labirinto radiale 2,14, fornendo un'ulteriore prova che α-CaMKII carenza induce i deficit nella memoria di lavoro e che il compito alternanza forzata in automatico T-maze apparecchio rileva con precisione deficit della memoria di lavoro dei topi mutanti. Nella sinistra-destra task discriminazione, i risultati indicano che non α-CaMKII dose di carenza di influenzare la memoria di riferimento. Come mostrato nei risultati delle sessioni di inversione-apprendimento, tuttavia, α-CaMKII carenza può ridurre la flessibilità comportamentale. I topi mutanti visualizzati anche gli errori di omissione in più rispetto ai topi di controllo durante le sessioni di apprendimento dei inversione. L'aumento del numero di errori omissione potrebbe ridurre la possibilità di conoscere quale braccio è associato con il premio. Pertanto, l'acquisizione di apprendimento ritardo potrebbe essere dovuto all'aumento del numero di errori omissione durante le sessioni iniziali, ma non per l inversione compromessaguadagnare. Un'altra possibilità è che i mutanti potrebbe essere confuso dal cambio di regole, che potrebbero indurre errori di omissione e di interferire con la funzione esecutiva. Quindi, per trarre una conclusione ragionevole, gli errori di omissione devono essere esaminati e percentuale di scelta corretta.
Il programma immagine TM genera i risultati supplementari per la latenza e la distanza percorsa a completare una sessione così come la percentuale di risposta corretta e il numero di errori omissione. Le differenze nella latenza e la distanza percorsa per completare una sessione può essere interpretata come una differenza nel livello di attività locomotoria, la tendenza impulsiva a scelta tra le braccia, la motivazione a svolgere il compito, il livello di assuefazione alla, strategia di apprendimento compito diverso, ecc Per quanto riguarda la Risultati rappresentativi, α-CaMKII + / – topi ha mostrato un latenza e minore distanza percorsa rispetto a quelli dei controlli. In realtà, α CaMKII + / – topi hanno mostrato un'attività hyperlocomotor rispetto a tche topi di controllo 3 e questo fenotipo potrebbe essere alla base delle differenze negli indici.
Nel nostro laboratorio, abbiamo valutato più di 36 ceppi di topi geneticamente modificati e topi wild-type di controllo in una T-labirinto di prova con l'apparecchiatura automatica per chiarire la relazione tra geni, cervello e comportamento 15,16. Abbiamo ottenuto un grande insieme di dati grezzi di oltre 1200 topi, e sono riportati i dati per il T-labirinto prestazioni in diversi ceppi di topi mutanti 3,16-22. I dati di ceppi già pubblicati nell'articolo di ricerca sono inclusi nel "Database fenotipo comportamentale mouse" come una banca dati pubblica (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Alcuni degli studi hanno dimostrato che i topi con mutante DTNBP1 1, Nrd1 20 o 21 PLP1 geni mostrano deficit di memoria di lavoro. Così, il nostro protocollo standardizzato per le T-labirinto compiti con l'automaticoapparato è adatto per la rilevazione di effetti genetici sulla funzione della memoria tra topi di controllo mutanti e wild-type. I protocolli dei test comportamentali devono essere standardizzate, replicato, ed i risultati comparabili tra laboratori. Il miglioramento T-labirinto apparato porta alla automazione delle procedure di prova, che può contribuire alla standardizzazione dei protocolli utilizzati in laboratori.
Come mostrato in questo articolo video, la versione corrente del dispositivo e il programma ci permette di testare nero o topi agouti, ma i topi non albini. Ora, stiamo producendo una versione modificata del sistema per consentire topi albini da testare. Il sistema ha il vantaggio che microdialisi in vivo, in vivo elettrofisiologia, e gli esperimenti optogenetics può essere eseguita durante T-test labirinto, poiché le porte sono progettate per scendere sotto il pavimento. Per esempio, alcuni ricercatori possono cercare di studiare le proprietà elettrofisiologiche dei neuroni nell'ippocampo durante la scelta delle armisebbene alcuni miglioramenti della apparecchiatura potrebbe essere necessario per ridurre il rumore elettrico dalle porte e pellet attuatori meccanismo di rimozione.
Nel loro insieme, T-labirinto costretti compiti discriminazione e alternanza destra-sinistra con l'apparecchiatura di modifica automatica sono utili per la valutazione e la memoria di lavoro di riferimento e la flessibilità comportamentale nei topi.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Kazuo Nakanishi per il suo aiuto in programma Image sviluppo TM per l'analisi comportamentale. Questa ricerca è stata sostenuta da Grant-in-Aid per la ricerca esplorativa (19653081), Grant-in-Aid per la Ricerca Scientifica (B) (21.300.121), Grant-in-Aid per la Ricerca Scientifica in settori innovativi (Comprehensive Network Brain Science) da il Ministero dell'Istruzione, della Scienza, sport e della cultura del Giappone, borsa di studio Neuroinformatica Giappone Center (NIJC), e le sovvenzioni da CREST & BIRD del Giappone Scienza e della Tecnologia Agency (JST).
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