مجلس هول التعديل - قياس السلوك، الإدراك والتفاعل الاجتماعي في الفئران والجرذان
Summary
This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.
Abstract
يصف هذا البروتوكول ثقب مجلس المعدلة (MHB)، الذي يجمع بين ميزات من لوحة حفرة التقليدية وحقل مفتوح ويهدف إلى قياس أبعاد متعددة من السلوك غير المشروط في الثدييات الصغيرة مختبر (على سبيل المثال، الفئران والجرذان، الزبابة شجرة وقرود صغيرة). هذا النموذج هو بديلا قيما لاستخدام بطارية اختبار السلوكية، لأن الطيف السلوكي واسعة من البيانات الشخصية السلوكي الحيوان يمكن أن يتم التحقيق في اختبار واحد واحد.
ويتكون الجهاز من مربع، وتمثل منطقة "محمية"، وفصلها عن حجرة المجموعة. لوحة، والتي هي متداخلة اسطوانات صغيرة في ثلاثة خطوط، يتم وضعها في وسط مربع، وتمثل منطقة "غير المحمية" من مجموعة المتابعة. على القدرات المعرفية للحيوانات يمكن أن يقاس الاصطياد بعض اسطوانات على متن وقياس الذاكرة العاملة والمرجعية. السلوك دون شروط أخرى، مثل النشاط.ص related-، للقلق related- والسلوك الاجتماعي، ويمكن ملاحظة باستخدام هذا النموذج. المرونة السلوكية والقدرة على روض إلى بيئة جديدة يمكن بالإضافة إلى ذلك يمكن ملاحظتها من خلال إخضاع الحيوانات لتجارب متعددة في MHB، وكشف عن نظرة ثاقبة قدرات التكيف الحيوانات.
نظرا لاختبار آثار النظام في بطارية اختبار السلوكية، وينبغي أن تستخدم الحيوانات ساذجة لكل تجربة فردية. عن طريق اختبار أبعاد سلوكية متعددة في نموذج واحد، وبالتالي الالتفاف على هذه المشكلة، يتم تقليل عدد الحيوانات التجريبية المستخدمة. وعلاوة على ذلك، عن طريق تجنب العزلة الاجتماعية أثناء الاختبار ودون الحاجة إلى الغذاء حرمان الحيوانات، وMHB يمثل نظام اختبار السلوكي، حمل إن وجدت، كمية قليلة جدا من الإجهاد.
Introduction
يتم استخدام حفرة مجلس المعدلة (MHB) لتقييم أبعاد متعددة من السلوك غير المشروط، وذلك أساسا في الفئران والجرذان 1. وهناك عدد من الاختبارات المستخدمة على نطاق واسع قياس معلمة السلوكية واحدة التي لا تغطي تماما النمط الظاهري بأكمله من البعد السلوكي. وقد تم تطوير MHB على أساس مفهوم أن القوارض يمكن أن تظهر ذخيرة السلوكي الغني فقط في بيئة اختبار الغنية 2، وبالتالي يسمح لملاحظات علم السلوك المعقدة.
ويضم مجموعة المتابعة خصائص لوحة حفرة التقليدي واختبار حقل مفتوح، مما أدى إلى نموذج معقد واحد الذي يتغلب على عيوب بطارية اختبار (أي في خفض عدد الحيوانات المستخدمة 1،3،4، التحايل على التأثيرات المحتملة لاختبار النظام 5، وتقليل الوقت اللازم تأثير وتكاليف 6). وعلى النقيض من معظم التجارب السلوكية (على سبيل المثال، Hånell وMarklund، 2014) 7 </ سوب>، ميزة من MHB هي أن الحيوانات لا تحتاج إلى أن تكون المواد الغذائية حرمت من أجل زيادة الدافع لحل المهمة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التحايل العزلة الاجتماعية أثناء الاختبار عن طريق وضع زملائه في مجموعة من حيوانات التجارب في (group-) حجرة منفصلة عن اختبار مقصورة من قبل قسم مثقبة شفافة، مما يسمح للالبصرية والسمعية والشمية اتصال 8،9.
وMHB تم (دواء) التحقق من صحة لكل من الفئران والجرذان 1،6. وهناك مجموعة واسعة من السلوكيات يمكن قياسها، مثل سلوك التهرب، وتقييم المخاطر، والإثارة، والتنقيب، والنشاط الحركي، التعود، تقارب الاجتماعي والإدراك 2،8-10. بالإضافة إلى ذلك، MHB يمكن الجمع مع اختبار تثبيط الاستهلاك الغذائي، فضلا عن وجوه الرواية اختبار الاعتراف 10،11. وأخيرا، يمكن للMHB أيضا أن تستخدم لإجراء تجارب الإجهاد الاجتماعية عن طريق اختبار الحيوانات هزم اجتماعيا في حين وضع الفرد المهيمن فيمقصورة مجموعة 12،13. وهذا البروتوكول بالنسبة للفئران والجرذان إعطاء لمحة عامة عن تطبيقات متعددة من MHB.
Protocol
Representative Results
Discussion
نموذج MHB يمكن استخدامها لقياس أبعاد متعددة من السلوك غير المشروط. بروتوكول يمكن تغييرها قليلا اعتمادا على الغرض من التجربة. في هذا البروتوكول نناقش الإعدادات، مرات والقياسات المستخدمة عادة في مختبرنا. ومع ذلك، فقد تم استخدام انحرافات بسيطة لقياسات الجهاز في الماضي، وأيضا على كمية من اسطوانات على متنها قد تختلف 3. في كثير من الأحيان دراسات توظف وقت الاختبار من 5 دقائق لكل محاكمة، ولكن يمكن أيضا أن تكون مرات أخرى اختبار المناسب، أي إنهاء اختبار في أقرب وقت كما تم الانتهاء من محاكمة المعرفية بنجاح أو في توسيع وقت الاختبار إذا الحيوانات هي حريصة للغاية أو ضعف جسديا. وقد تم اختيار الوقت من اليوم من الاختبار لتكون تحت شرط الضوء الأحمر منذ القوارض هي حيوانات ليلية وهي الأكثر نشاطا في المرحلة الأولى المظلمة. Roedel وآخرون (2006) تظهر تأثيرات الضوء أو اختبار مرحلة مظلمة على الأداء السلوكي المعرفي وفي الفئران DBA في MHB 16. وقد أجريت دراسات أخرى التجارب MHB في ظل ظروف الإضاءة البيضاء 1،6، ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن اختبار في ظل ظروف الضوء الأبيض يمكن أن تحدث تثبيط السلوكي والاضطراب المعرفي (كما هو موضح في DBA الفئران) 16.
الجدولين 1 و 2 تحتوي على كمية كبيرة من المعايير السلوكية للقياس. خلال تحليل البيانات وهذا يمكن أن يؤدي إلى بعض المعلمات يشير إلى وجود زيادة كبيرة في سبيل المثال "الكمون لوحة الإدخال الأول، ولكن ليس في غيرها من المعالم من نفس نظام تحفيزي (في هذه الحالة 'تجنب'). في بعض الحالات وهذا قد يؤدي إلى نتائج غير حاسمة. قدم GUILLOUX وآخرون (2011) متكاملة السلوكية ض عشرات إلى phenotyping السلوكية في الفئران 24. مع استخدام متكاملة السلوكية ض عشرات المعلمات متعددة يمكن الجمع بين واحد ض درجة تصف motivatio معيننظام نال. يمكن لللاحقة ض عشرات بدورها أن يكون أكثر سهولة مقارنة عبر الاختبارات السلوكية والتجارب.
وإلى جانب الميزات الموضحة لهذا النموذج، أصبح استخدام أكثر عمقا واضحا في دراسة Salomons وآخرون (2012). وبالمقارنة مع التعود على الجدة من سلالتين الماوس (BALC / CJ و129P3 / J) في MHB، واظهار الفرق في المرونة السلوكية مما يدل على الشخصية السلوكية غير التكيفية من الفئران 129P3 / J 4، النسخ المتطابق ضعف القدرات على التكيف وربما حتى القلق المرضي.
الختامية، وMHB يسمح قياس الأبعاد السلوكية متعددة في تجربة واحدة. من خلال الجمع بين ميزات من لوحة التقليدي حفرة واختبار حقل مفتوح، والسلوك غير المشروط، والتفاعل الاجتماعي، والإدراك والقدرات التكيفية، أي يمكن التحقيق الرعاية الاجتماعية. يمكن استخدام هذا الاختبار يمكن على سبيل المثال لتقييم التغيرات السلوكية الناجمة عن pharmacological- و / أوالتلاعب الجيني، التربية الانتقائية والقدرات التكيفية. وبالمقارنة مع بطاريات اختبار الكلاسيكية، يتم تقليل عدد الحيوانات الواضح ان هناك حاجة والتوتر التي يعيشها الحيوانات خلال اختبار منخفضة للغاية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the work of Annemarie Baars and José Lozeman-van ‘t Klooster in performing, assisting and teaching experiments using the mHB set-up.
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Standard mHB apparatus | N/A | N/A | The standard mHB apparatus consists of a grey PVC experimental box (100x50x50 cm) separated from a group compartment (50x50x50 cm) by a transparent, perforated partition. If the presence of group mates is unwanted or if individually housed animals are tested, the transparent partition is replaced by a partition made of grey PVC. The board (60x20x0.5 cm; made of grey PVC) is placed in the middle of the box and can contain 20 cylinders (ᴓ 1.5 cm) staggered in two lines or 23 cylinders (ᴓ 3 cm) staggered in three lines positioned on the board. The area around the board is divided by black lines into 10 rectangles (20×15 cm) and 2 squares (20×20 cm). |
| Cognitive mHB apparatus | N/A | N/A | The box for cognitive testing is 50×50 cm by inserting a partition made of grey PVC in the standard mHB. A smaller board (35x22x1 cm) with 10 cylinders is placed in the middle of the box. All cylinders are scented with a flavor animals are attracted to (e.g. vanilla) and all are baited with a reward (e.g. a piece of almond) beneath a grid so the animals cannot remove it. Cylinders (often three) are cued with a colored ring (contrasting with the grey PVC) and are baited with a removable reward (e.g. 0.05 g piece of almond). |
| Vanilla flavor | N/A | N/A | Vanilla flavor dissolved in water (0.02%) |
| Camera | N/A | N/A | Camera that generates sufficient quality output to rescore the behavior from video. |
| Stage light | N/A | N/A | A theather light that allows to adjust the light intensity and the dimensions of the surface that is lit. |
| Behavioral scoring software | N/A | N/A | Behavioral scoring software. |
References
- Ohl, F., Holsboer, F., Landgraf, R. The modified hole board as a differential screen for behavior in rodents. Behav. Res. Methods Instrum. Comput. 33 (3), 392-397 (2001).
- Ohl, F., Holsboer, F., Ströhle, A. . Anxiety and Anxiolytic Drugs. 169, 35-69 (2005).
- Staay, F. J., Gieling, E. T., Pinzon, N. E., Nordquist, R. E., Ohl, F. The appetitively motivated ‘cognitive’ holeboard: A family of complex spatial discrimination tasks for assessing learning and memory. Neurosci. Biobehav. Rev. 36 (1), 379-403 (2012).
- Salomons, A. R., van Luijk, J. A., Reinders, N. R., Kirchhoff, S., Arndt, S. S., Ohl, F. Identifying emotional adaptation: Behavioural habituation to novelty and immediate early gene expression in two inbred mouse strains. Genes Brain Behav. 9 (1), 1-10 (2010).
- McIlwain, K. L., Merriweather, M. Y., Yuva-Paylor, L. A., Paylor, R. The use of behavioral test batteries: Effects of training history. Physiol. Behav. 73 (5), 705-717 (2001).
- Ohl, F., Sillaber, I., Binder, E., Keck, M. E., Holsboer, F. Differential analysis of behavior and diazepam-induced alterations in C57BL/6N and BALB/c mice using the modified hole board test. J. Psychiatr. Res. 35 (3), 147-154 (2001).
- Hanell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Front Behav Neurosci. 8 (252), (2014).
- Laarakker, M. C., van Lith, H. A., Ohl, F. Behavioral characterization of A/J and C57BL/6J mice using a multidimensional test: Association between blood plasma and brain magnesium-ion concentration with anxiety. Physiol. Behav. 102 (2), 205-219 (2011).
- Kooij, M. A., Ohl, F., Arndt, S. S., Kavelaars, A., van Bel, F., Heijnen, C. J. Mild neonatal hypoxia-ischemia induces long-term motor- and cognitive impairments in mice. Brain. Behav. Immun. 24 (5), 850-856 (2010).
- Boleij, H., Salomons, A. R., van Sprundel, M., Arndt, S. S., Ohl, F. Not all mice are equal: Welfare implications of behavioural habituation profiles in four 129 mouse substrains. PLoS One. 7 (8), e42544 (2012).
- Enard, W., et al. A humanized version of Foxp2 affects cortico-basal ganglia circuits in mice. Cell. 137 (5), 961-971 (2009).
- Bartolomucci, A., Fuchs, E., Koolhaas, J. M., Ohl, F., Gould, T. D. Acute and chronic social defeat: Stress protocols and behavioral testing. Mood and anxiety related phenotypes in mice. 42, 261-275 (2010).
- Erhardt, A., et al. Consequences of chronic social stress on behaviour and vasopressin gene expression in the PVN of DBA/2OlaHsd mice-influence of treatment with the CRHR1-antagonist R121919/NBI 30775. J. Psychopharmacol. 23 (1), 31-39 (2009).
- Salomons, A. R., Kortleve, T., Reinders, N. R., Kirchhoff, S., Arndt, S. S., Ohl, F. Susceptibility of a potential animal model for pathological anxiety to chronic mild stress. Behav. Brain Res. 209 (2), 241-248 (2010).
- Kooij, M. A., et al. NF-κB inhibition after neonatal cerebral hypoxia–ischemia improves long-term motor and cognitive outcome in rats. Neurobiol. Dis. 38 (2), 266-272 (2010).
- Roedel, A., Storch, C., Holsboer, F., Ohl, F. Effects of light or dark phase testing on behavioural and cognitive performance in DBA mice. Lab. Anim. 40 (4), 371-381 (2006).
- Arndt, S. S., et al. Individual housing of mice–impact on behaviour and stress responses. Physiol. Behav. 97 (3-4), 385-393 (2009).
- Salomons, A. R., Arndt, S. S., Lavrijsen, M., Kirchhoff, S., Ohl, F. Expression of CRFR1 and Glu5R mRNA in different brain areas following repeated testing in mice that differ in habituation behaviour. Behav. Brain Res. 246, 1-9 (2013).
- Henry, B. L., Minassian, A., Young, J. W., Paulus, M. P., Geyer, M. A., Perry, W. Cross-species assessments of motor and exploratory behavior related to bipolar disorder. Neurosci. Biobehav. Rev. 34 (8), 1296-1306 (2010).
- Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Identification and ranking of genetic and laboratory environment factors influencing a behavioral trait, thermal nociception, via computational analysis of a large data archive. Neurosci. Biobehav. Rev. 26 (8), 907-923 (2002).
- Ohl, F., Roedel, A., Binder, E., Holsboer, F. Impact of high and low anxiety on cognitive performance in a modified hole board test in C57BL/6 and DBA/2 mice. Eur. J. Neurosci. 17 (1), 128-136 (2003).
- Gordan, M. L., Jungwirth, B., Ohl, F., Kellermann, K., Kochs, E. F., Blobner, M. Evaluation of neurobehavioral deficits following different severities of cerebral ischemia in rats: A comparison between the modified hole board test and the morris water maze test. Behav. Brain Res. 235 (1), 7-20 (2012).
- Salomons, A. R., Arndt, S. S., Ohl, F. Impact of anxiety profiles on cognitive performance in BALB/c and 129P2 mice. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 12 (4), 794-803 (2012).
- Guilloux, J., Seney, M., Edgar, N., Sibille, E. Integrated behavioral z-scoring increases the sensitivity and reliability of behavioral phenotyping in mice: Relevance to emotionality and sex. J. Neurosci. Methods. 197 (1), 21-31 (2011).
- . . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2010).
