変更された穴会は - マウスとラットにおける行動、認知と社会的相互作用を測定する
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
このプロトコルは、従来の穴ボードとオープンフィールドから特徴を組み合わせて、小型の実験用哺乳動物（ 例えば、マウス、ラット、ツパイと小さな霊長類）で無条件行動の複数の次元を測定するように設計されて修正された穴ボード（MHB）を、説明しています。動物の行動プロフィールの広範な行動のスペクトルは1回の試験で調査することができるので、このパラダイムは、行動試験のバッテリーを使用するための貴重な代替手段です。
この装置は、グループコンパートメントから分離し「保護」領域を表すボックス、で構成されています。小さいシリンダが3列互い違いに配置される基板は、セットアップの「非保護」領域を表す、ボックスの中央に配置されている。動物の認知能力は、ボード上の一部の気筒を苦しませると、作業および参照記憶を測定することによって測定することができる。そのようなactivitなどの他の無条件の行動、Y-related-、不安related-と社会的行動は、このパラダイムを用いて観察することができます。行動の柔軟性と新しい環境に慣らすための能力は、さらに、動物の適応能力への洞察を明らかにし、MHBで複数の試験を動物に供することによって観察することができる。
行動試験電池に次の効果を試験のために、ナイーブ動物は、個々の実験のために使用されるべきである。単一のパラダイムで複数の行動の次元をテストし、それによって、この問題を回避することによって、使用される実験動物の数が減少する。また、テスト中に社会的孤立を回避し、食品に必要とせずに動物を奪うことにより、MHBのストレスのある場合の誘導、非常に低い量、行動試験システムを表す。
Introduction
修正されたホールボード（MHB）は、主にマウスやラット1において、無条件行動の複数の次元を評価するために使用される。広く使用されているテストの数は、完全に行動次元の全体の表現型をカバーしていない単独の行動のパラメータを測定する。 MHBは、げっ歯類のみ豊かなテスト環境2に彼らの豊かな行動レパートリーを示し、したがって、複雑な動物行動学の観測が可能になりうるという概念に基づいて開発されました。
セットアップ（ すなわち、動物の数が1,3,4を用いる還元回避試験電池の欠点を克服し、単一の複雑なパラダイムをもたらし、従来のホールボードおよびオープンフィールド試験の特性を含む検査オーダ5、および時間効果と費用6）を減少させる可能性のある影響。ほとんどの行動試験（ 例えば、Hånell＆Marklund、2014）とは対照的に7 </商標>、MHBの利点は、動物がタスクを解決するためのモチベーションを高めるために奪わ食品である必要はないことである。さらに、社会的孤立は、視覚、聴覚と嗅覚接点8,9を可能にし、透明なあき仕切りによって試験区画から分離（基- ）コンパートメントに実験動物のグループの仲間を配置することにより、テスト中に回避することができる。
MHBは、（薬理学的に）両方のマウスとラット1,6のために確認されています。行動の広い範囲は、このような回避行動、リスク評価、覚醒、探査、運動活動、習慣性、社会的親和性および認知2,8-10として、測定することができる。さらに、MHB食物摂取阻害試験と同様に、新規物体認識試験10,11と組み合わせることができる。最後に、MHBもドミナント個人を配置しながら、社会的に敗北した動物を試験することによって、社会的ストレス実験を行うために使用することができるグループコンパートメント12,13。マウスとラットのためのこのプロトコルは、MHBの複数のアプリケーションの概要を説明します。
Protocol
注：実験は大学医療センターユトレヒト、ユトレヒト大学、オランダの動物実験委員会によって承認されている。また、動物実験は、実験動物のケアの原則に従い、神経科学と行動研究における哺乳動物の管理と使用に関するガイドラインを参照してください。25 1.実験の設定注：標準MHB装置はグレーPVC実験ボックスで構成され、（100×50×50 cm）の実験動物のグループの仲間は、テスト期間中に配置することができる付加的なコンパートメント（50×50×50センチ）から分離され透明、有孔パーティション1による。グループの仲間の存在が不要な場合、または個別に飼育動物がテストされている場合、グレーPVC製パーティションで透明にパーティション交換した場合（ 図1;）も参照OHL ら （2001 1）。 MHB（WI認知試験に使用される第異なる測定）は、プロトコルのセクション5に記載されている。 箱の真ん中に、（グレーPVC製60×20×0.5センチ）ボードを置きます。 注：ボードは20シリンダー（ᴓ1.5センチメートル）を含むことができる14は、2つの線または23シリンダ内で千鳥（ᴓ3センチメートル）8は、3行で千鳥。 10長方形（20×15センチ）と2乗（20×20センチ）に黒線で、ボードの周りの領域を分割します。 ボード（オープンフィールドの中央または明暗遷移テストの光コンパートメントに匹敵保護されていない領域を表す）と箱（保護地域）との間の光強度の大きなコントラストを作成するには、ステージライトボード上の位置基板4,8の嫌悪文字を高めるために。 ハウスは、12時間の下で動物が（ 例えば、午前7時消灯と7:00 PMに点灯）昼夜サイクルを逆転させた。 注：ただし、MHBもできる従来の光スケジュールの下で使用する1,6（潜在的な欠点についての議論を参照のこと）。 4,15（10:00 AMと2:00 PMの間で、例えば ）の動物の中で最も活発な段階で行動試験を行います。 施設における動物の到着後2週間の馴化期間を維持します。この期間中に行動実験は、動物を4回週を扱う実行する同じ人を持っており、実際のテスト中に実行されるすべての取り扱い手順が含まれています。動物は後でテストにさらされる日の時間の間、独占的に動物を処理します。 結果を最適化する間、観察者のばらつきを低減するために、以前の実験2の録画を使用して、行動スコアを実践するために、動画データ記憶のための実験を記録。観測者によって実行されるすべてのアクションと手順を標準化することを確認してください。 2. Behavioralテスト – グループメイトの存在なし部屋に行動試験を実行して、動物は定期的に（試験場所への輸送の影響の可能性を避けるために）と（機器の存在のために動物を慣らすために）施設内の動物の到着前にすべての検査機器を設置内に収容されている。 そのホームケージから尾の付け根によって、動物をピックアップし、直接MHBに配置します。 （ 図1に示すように）壁に直面して、同じコーナーに装置内の各動物を置きます。 動物が自由に時間の期間（多くの場合、5分1,6,16-18）のためのMHBを探索できるようにします。 経験豊富な観察者は、ライブ行動スコアリングソフトウェアを使用しての行動パラメータをスコアがある。 表1に記載されたパラメータを使用してください。 注：一部の行動のパラメータ（ 例えば、motor-と探索行動が） 例えばとして自動的に採点されることがあり、 </em> MHBの必要な調整後にヘンリーら （2010）19によって議論。 嗅覚手がかりに基づいてバイアスを避けるために、すべての裁判の後に水道水とペーパータオルで装置を清掃してください。 注：可能なテスト次効果、社会的に収容された動物のテストを念頭17,20に保たれるべきである。 3.行動試験 – グループメイツの存在下でのグループハウジングの場合には、実験動物及び試験中のケージ仲間との相互作用を測定する。 慣れ（主に10〜30分1,12）を可能にするために、実験動物の試験の前に、グループコンパートメント内のグループの仲間を置きます。 注：ソーシャル·ストレス条件下でのテストは、社会的に敗北し、個々の13をテストするときに、グループの区画に支配的なケージメイトを配置することによって可能です。 試験区画に実験動物を置き、それを解放することが可能セクション2に記載されているようLY MHBを探る。 注：可能なテスト次効果、社会的に収容された動物のテストを念頭17,20に保たれるべきである。 経験豊富な観察者は、ライブ行動スコアリングソフトウェアを使用しての行動パラメータをスコアがある。 表1に記載されたパラメータを使用してください。 嗅覚手がかりに基づいてバイアスを避けるために、すべての裁判の後に水道水とペーパータオルで装置を清掃してください。 4.新規物体認識と食物摂取の抑制 2日間実験前に彼らのホームケージ内のオブジェクト（例えばサイコロまたは食品ペレット）を持つ動物をよく理解。 出発点から全体の隅に新規物体（例えばボルトまたはなじみのない食べ物）から2センチメートル離れて装置に慣れたオブジェクトを配置します。 動物が新規でおなじみのオブジェクト/食べ物にアプローチするのにかかる時間を測定します。のパラメータを使用してください<strong>の表1。 嗅覚手がかりに基づいてバイアスを避けるために、すべての裁判の後に水道水とペーパータオルで装置を清掃してください。 5.認知テストラット3,22をテストするためのボックスの中央にある10シリンダ（ 図1）と小さいボード（35×22×1 cm）を置きます。グレーPVC製パーティションを挿入することにより、マウス21をテストするための50×50 cmの大きさのボックスを減らします。 香りのフレーバー動物との全気筒（ 例えば、バニラ）に引き寄せや動物がそれを削除することはできませんので、グリッドの下に報酬（アーモンドの例えば、一枚、マウスおよびラットのための非常に口当たりの報酬）を持つすべての餌されている。 キューシリンダー（多くの場合3）（グレーのPVCとは対照的）色のリングとし、取り外し可能な報酬（ 例えば、アーモンドの0.05グラムピース）とそれらを餌。 実験での2日前で毎日の報酬を持つ動物をよく理解ピンセットでそれを提供し、動物がそれを食べることを確認することによって、彼らのホームケージ。 経験豊富な観察者は、ライブ行動スコアリングソフトウェアを使用しての行動パラメータをスコアがある。認識または食物摂取阻害オブジェクトに関連するパラメータを除いて、セクション2（ 表1）で述べた行動パラメータに加えて、表2に示すパラメータを測定する。 ステージ1：それぞれの動物では、裁判を終了し、一定時間まで一定試行間間隔（ 例えば、30〜60分）を毎日4回の試行を行う（ すなわち、すべての3つのアーモンド片が収集された時）に達する。 ステージ2：キューと餌3異なるシリンダをし、逆転学習能力をテストするために4試験のためにセットアップで動物を配置。 嗅覚手がかりに基づいてバイアスを避けるために、すべての裁判の後に水道水とペーパータオルで装置を清掃してください。
Representative Results
MHBで測定することができるパラメータの大量が非常に多くの行動の寸法を測定するために、このセットアップは特に適しています。一つの例は、テストへの反復暴露による小説の環境に対する行動適応の識別である。遮音壁ら （2010）は、2つの異なる光条件下でMHBにマウスの2近交系（BALB / CJと129P3 / J）の習慣性を研究し（赤色光：。箱とボードとのコントラスト：45ルクス対白色光：ボックスと基板との間にコントラスト：115ルクス）4（また、プロトコル1.3節を参照）。 BALC / cJマウスは、 図2Aに示すように、赤色光の条件下で最初のボードエントリ（表1を参照）まで低下させる（habituating）待ち時間を示す。対照的に、129P3 / Jマウスは、試行にわたって慣れの兆候を示さない。 図2Bは、白色光条件下での実験を示す。 BALB / cJマウスは、再びそのAはいえ治験上、最初のボードエントリに減少待ち時間を表示nimalsは、赤色光の状態に比べて遅い馴化パターンを示す。 129P3 / Jマウスは再び損なわ馴化を示すだけでなく、白色光の条件で感作する傾向だけでなく。同様に、遮音壁（2012）による研究で129P2 / OlaHsdマウスは、新規性BALB / cOlaHsdマウス23と比較に応答して障害のある行動の柔軟性を示した。 MHB 4で試験した場合に馴化能力の違いは、このように、マウスの2近交系間で明らかになります。 MHBの認知バージョンは、例えば、マウスの認知障害を測定するために用いることができる。ファン·デル·Kooij ら 。 、深刻なHI（低酸素症の75分、HI-75）、（2010）は、軽度の脳低酸素性虚血と（HI-45低酸素症の45分）C57BL / 6Jマウスの認知機能を測定するために、このセットアップを使用し、sham-対照マウス9。試験を完了するための能力（ すなわち、5分以内に餌の穴を見つける。） 図3Aに示されている。 </strongの>短期記憶ミスの数は、長期記憶の誤り（非餌穴への訪問）、および脱落エラー（餌穴なしの訪問）（餌孔に再訪） 図3B-Dに示されているそれぞれ。 HI-45グループには認知障害を持っていないことを確認するために、このグループは、反転タスクで偽処置対照に対して試験した。 3餌の穴は、3つの異なるシリンダに任命された、動物を4回試験した。反転ステージの最初の試験で1段目の最後の裁判を比較する際に反転効果が明らかになります。 4反転試験を完了するための期間は、全体的なパフォーマンスに指示を与える。 図4は、両グループのために裁判を完了するために、待ち時間が表示され、明確な全体的な治療効果が明らかである。これが逆転タスクでもHI-45群では、認知の柔軟性（再学習）において、減損が実際に存在することを意味 MHB 9を 用いて検出可能になった。 修正された穴ボードの1概略図を図。 （A）セットアップが途中で（保護されていない）ボードがジグザグラインとグループコンパートメントで示さで試験区画（ボックス）で構成されています。 =新規物体、 =おなじみのオブジェクト、 修正されたホール基板の認知バージョンで使用されるように、シリンダの=点（B）マウスについての修正された穴ボードの認知バージョンの概略概観を開始する。（C）側面図。アーモンド片を全気筒の格子の下に配置されている。ターゲット= "_空白">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図2.赤色光または白色光条件。 （A）レイテンシ（ボックス0-5ルクスと基板45ルクス）赤色光条件下で測定されたBALB / cJのおよび123P3 / Jマウスの最初のボードエントリ（+ SEMを意味する）まで。 。* = P <0.0026、間：株間：Huyn-フェルト調整とのANOVAは株（P = 0.025）、試験（P <0.001）とトライアルX菌株の相互作用（P <0.001）効果を明らかにした事後解析反復測定二つの連続試験：$ = P <0.0026（BALB / cJの）（B）最初のボードエントリの待ち時間白色光条件（ボックス0-5ルクスと基板120ルクス）下（+ SEMを意味する）。 Huyn-フェルト調整と反復測定ANOVAは、株（P = 0.031）、試験（P <0.001）とトライアルのxひずみの相互作用を明らかにした（P <0.001）EFFE。CT 事後解析：* = P <0.0026、二つの連続試行の間：$ = P <0.0026（BALB / CJ）とT = P <0.0026（123P3 / J）株の間。この図は、遮音壁ら。2010 4から変更されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 MHB図3.認知検査（ステージ1）。すべての数値は平均±SEMで示しています。（A）偽-対照マウスのトライアル（秒）を完了するための待ち時間、45-HIとHI-75。（B）漏れエラーの数、（C）非餌穴訪問や（D）は、餌の穴のために再訪。 * = P <0.05、** = P <0.01、*** = P <HI-75対0.001、偽、＃= P <0.05、## = P <0.01、### = P <0.001HI-45対HI-75。この図は、ファン·デル·Kooij らから変更されている。2010年9。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 図4.逆転学習タスク（ステージ2）。レイテンシタスクを学ぶ逆転裁判（秒）を完了するために（+ SEMを意味する）。試用効果：＃= P <0.05、## = P <0.01（以前の試験対第一審の逆転タスク）。治療効果：* = P <0.05、** = P <0.01（偽対HI-45）。この図は、ファン·デル·Kooij らから変更されている。2010年9。 システム アクティビティ 測定されたパラメータ アヴォidance ボードエントリー基板上の周波数、待ち時間（秒）、持続時間（％）、平均時間（秒） リスクアセスメントストレッチ出席 （後肢を含む）を伸ばし、ボディの姿勢の頻度と待ち時間（秒） 覚醒グルーミング周波数、待ち時間（秒）、持続時間（％）、平均時間（秒）自己グルーミング排便生産丸薬の頻度と待ち時間（秒） 排尿排尿の頻度と待ち時間（秒） 監督探査穴を訪問シリンダーの訪問頻度や待ち時間（秒） 新規物体探査周波数、待ち時間（秒）、持続時間（％）、平均時間（秒）新規物体を探索無向探査飼育箱</ TD> ボックス内の室内飼育の頻度と待ち時間（秒）（前足が壁に触れていない） 飼育ボードボード上の周波数と室内飼育の待ち時間（秒） ホール探査シリンダー探査の頻度と待ち時間（秒） メモリおなじみのオブジェクト探査周波数、待ち時間（秒）、持続時間（％）、平均時間（秒）馴染みのオブジェクトを探索ソーシャル親和性グループインタラクショングループコンパートメントとの相互作用頻度、潜時（秒）、持続時間（％）、平均時間（秒） 自発運動ラインクロッシング周波数とライン交差の待ち時間（秒） 表1：行動のパラメータのリスト <table border="0" cellpadding="0" cellspacる= "0"> メモリシステム パラメーター 説明 長期記憶 間違った選択非餌シリンダーに訪問。リム下の鼻 省略エラー 餌を付けたシリンダーの省略餌を付けたシリンダーにノーと訪問ません 短期記憶 繰り返しの選択餌を付けたシリンダーに再訪。リム下の鼻 全体的性能 総試行時間すべての餌を付けたシリンダーが訪問されるまでの時間 表2：認知パラメータのリスト
Discussion
MHBパラダイムは無条件行動の複数の寸法を測定するために用いることができる。プロトコルは、わずかに、実験の目的に応じて変更することができる。このプロトコルでは、通常、私たちの研究室で使用されている設定、時間と測定を議論する。しかし、装置の測定にわずかな偏差が過去に使用されており、また、基板上のシリンダの量が3を変えることができる。認知試験は成功し、または試験時間を延長完了しているように、動物が非常に不安にまたは物理的に損なわれている場合、すぐに試験を終了する、すなわち 、多くの場合、研究は、試験ごとに5分の試験時間を採用するが、他のテスト時間もまた適切であり得る。試験日の時間がげっ歯類夜行性動物であり、初期の暗期において最も活性であるので、赤色光条件下であるように選択された。 Roedelがら （2006）は、行動および認知能力に明るいまたは暗い相試験の効果を示すMHB 16におけるDBAマウスにおける。他の研究では、白色光の条件1,6の下MHB実験を行ったが、それは、白色光条件下でのテストは行動阻害認知混乱（DBAマウスに示すように）16を誘導することができることに留意すべきである。
表1および2は、測定される行動パラメータが多く含まれる。データ分析時に、これはなく、同じ動機づけシステムの他のパラメータ（この場合は「回避」において）、例えば「最初のエントリーボードに待ち時間」の有意な増加を示すいくつかのパラメータをもたらすことができる。いくつかの場合において、これは決定的な結果をもたらすことができる。ギューら （2011）は、マウス24における行動表現型に統合された行動のzスコアを導入しました。統合された行動のZスコアの使用で複数のパラメータは、特定のmotivatioを記述する単一のz-スコアに組み合わせることができますNALシステム。その後のZスコアは、順番に、より容易に行動試験および実験間で比較することができる。
このパラダイムの記載されている機能に加えて、より深い使用は遮音壁らの研究で明らかになった。（2012）。 MHBで2マウス系統（BALC / CJと129P3 / J）の新規性に慣れを比較した、おそらく、129P3 / Jマウス4の非適応行動プロフィールを示す行動の柔軟性の違いを示す減 損適応能力をミラーリングし、でも、病的な不安。
結論は、MHBは単一の実験で複数の行動の次元の測定を可能にする。伝統的な穴ボードからの機能とオープンフィールド試験、無条件の行動、社会的相互作用、認知と適応能力を組み合わせることにより、 すなわち、福祉を調べることができる。これは、例えば、試験缶pharmacological-するによる行動変化を評価するために使用され、および/または遺伝子操作、選抜育種と適応能力。古典的な試験電池と比較して、必要な動物の数が明らかに減少し、試験の間、動物が経験する応力が極めて低い。
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. |
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Cite This Article
Labots, M., Van Lith, H. A., Ohl, F., Arndt, S. S. The Modified Hole Board – Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats. J. Vis. Exp. (98), e52529, doi:10.3791/52529 (2015).