חיפושי אובייקט רומן בתור Assay פוטנציאל התנהגויות חוזרות מסדר גבוה של עכברים
Summary
Higher order restricted, repetitive behaviors (RRBs) disrupt the lives of affected individuals. These behaviors are challenging to model in rodents, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for RRBs difficult. Here we describe novel object exploration as a potential assay for higher order RRBs in mice.
Abstract
Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals. RRBs are commonly split into lower-order and higher-order components, with lower order RRBs consisting of motor stereotypies and higher order RRBs consisting of perseverative and sequencing behaviors. Higher order RRBs are challenging to model in mice. Current assays for RRBs in mice focus primarily on the lower order components, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for higher-order RRBs difficult. Here we describe a new assay, novel object exploration. This assay uses a basic open-field arena with four novel objects placed around the perimeter. The test mouse is allowed to freely explore the arena and the order in which the mouse investigates the novel objects is recorded. From these data, patterned sequences of exploration can be identified, as can the most preferred object for each mouse. The representative data shared here and past results using the novel object exploration assay illustrate that inbred mouse strains do demonstrate different behavior in this assay and that strains with elevated lower order RRBs also show elevated patterned behavior. As such, the novel object exploration assay appears to possess good face validity for higher order RRBs in humans and may be a valuable assay for future studies investigating novel therapeutics for ASD.
Introduction
הפרעת ספקטרום האוטיזם (ASD) הנה הפרעה נוירו-התפתחותית מורכב משלושה סימפטומי ליבה: לקות חברתית, קשיי תקשורת באמצעות שפה, והתנהגויות בדוגמת חוזרות 1. מאז שנת 2000, מספר אנשים שאובחנו עם ASD גדל מ 1 ל 150 ל -1 68 בפרק זמן של עשר שנים 2. למרות השכיחות של ההפרעה ממשיכה לגדול, הגורם להפרעה אינו ידוע עדיין. חלה עלייה ובמאמצים לאיתור מודלים העכבר מתאים הליבה ותסמינים הנלווים של ASD, כמו המודלים האלה יכול להוביל להבנה מוגברת של תסמינים הגורמים הבסיסיים של ASD. ישנם זני עכבר מרובים טהורים שנראים להציג התנהגויות עם תוקף פנים למשך סימפטומי הליבה של ASD, כולל 3 התנהגויות חוזרות.
מוגבל, התנהגויות חוזרות (RRBs) הן סימפטום ליבה של כמה הפרעות פסיכיאטריות כמו ASD.RRBs יכול להגדיל את חומרת ההפרעה 4, והוא יכול באופן דרסטי לשבש את אורח החיים של אנשים הסובלים. RRBs ממוקמות בדרך כלל לשתי קטגוריות, התנהגויות חוזרות נמוך מסדר, שאצל בני האדם מורכב של פעולות כגון נדנדה נפנוף בידיים; והתנהגויות חוזרות מסדר גבוה, אשר מורכבת של הקפדה על שגרה והתנגדות לשינוי 5-8.
תחתון-מנת התנהגויות חוזרות נחקרו בהרחבה במכרסמים שם הם להתבטא stereotypies המנוע, אשר ניתן לצפות בקלות המעבדתית 9. התנהגויות אלו נראה כי תוקפו פנים טוב RRBs בבני אדם, ותוקף מבנה חזק פוטנציאלי כמו גם 10. בדיקה לנוכחות RRBs מסדר הנמוך ניתן להשלים באמצעות ניטור וידאו של פעילות בעכבר כדי ללמוד את ההתקפים ומשך stereotypies המנוע אלה 11. התנהגויות חוזרות גבוה כדי להוות אתגר עבור מחדש ביו בסיסילחפש ניצול מכרסם, כמו RRBs אלה אינם כפי שזוהה בקלות דרך התבוננות פשוטה. בשל הקושי בזיהוי התנהגויות אלו, מבחנים הוקמו פחות עבור התנהגות שחוזרת על עצמו מסדר גבוה קיימים. באופן מסורתי, RRBs מסדר גבוה נמדד במכרסמים באמצעות פרדיגמה מבוך שבו חית הבדיקה מאומנת להגיע לכשירות להימלט. מיקום הבריחה אז מופעל ומספר הניסויים נדרשו ללמוד מחדש את מיקום הבריחה נרשם 12. מבחנים אלו אינם אידיאליים כפי שהם דורשים תקופת הכשרה ארוכה, לעתים קרובות לגרום חרדה, והוא יכול לגרום לתוצאות משתנות מאוד. חקר חור פנסיון שימש גם לכמת-גבוה כדי 13,14 RRBs. גישה זו אינה דורשת אימונים מורחבים, אבל אין להסתמך על מוטיבצית מזון ו / או אפלית חוש ריח. מבחנים עבור RRBs מסדר גבוה שאינם anxiogenic או דורשים הכשרה תהיה כהשלמה נחמדת הרפרטואר הקיים של exploratio לוח-החור n מבחני מבוססי מבוך כיום בשימוש.
C58 / J (C58) זן העכבר המולד מאוד מדגים רמות גבוהות של התנהגות סטריאוטיפית הקשורים ASD, כלומר חוזר על עצמו, stereotypies מנוע תכלית וכן רמות גבוהות של עצמי טיפוח 3,11. בנוסף, העכברים C58 להציג RRBs באמצעות רמות גבוהות של גידול, חזרה מרפרף ומפשפש 11,14,16. זן זה מתחיל להראות התנהגויות אלו מוקדם של התקופה בילוד וממשיך להציג אותם לאורך בגרות. זה יהיה אידיאלי כדי להיות מסוגל לבדוק את הימצאותם של RRBs מסדר גבוה המורם כדי להשלים את RRBs מהסדר הנמוך המתועדת היטב נוכח המתח הזה כמו גם זני עכבר אחרים. את assay חיפושי אובייקט הרומן המתואר כאן מספק ההזדמנות לחוקרים להתבונן מסדר נמוך RRBs מסדר הגבוה בו זמנית, כפי שהוא נותן את היכולת למדוד התנהגויות בדוגמת וכן stereotypies מנוע החוזר.
e_content "> שימוש חיפושי אובייקט רומן בתור assay עבור התנהגויות חוזרות מסדר גבוה פותח על ידי פירסון et al. 17. הערכה חדשה זו היא רחבה של המבחן בשדה הפתוח והמבוסס 18-21 בתוספת ארבעה חפצים חדשניים בזירת העכברים. הורשו לחקור אלה אובייקטים מוכרים בחופשיות והמספר וההסדר של חקירות אובייקט היה במעקב. חקירות האובייקט ולאחר מכן נותחו עבור הנוכחות של דפוסים, עם עכברי BTBR מוצגים מספרים גבוהים של חקירות בדוגמת בין האובייקטים. שימוש זה assay, עכברים יכולים להציג התנהגויות חוזרות בדוגמת מסדר גבוה תוך ביטול הצורך ללמוד התנהגויות כמו גם הסרת גירויים מיותרים. חיפושי אובייקט Novel גורם RRBs מסדר גבוה, שכן היא מאפשרת את העכברים כדי ליצור דפוסים טופס רצפים באמצעות כריית מחצבים שלהם . שימוש assay זה מאפשר לחוקר לכמת את הנוכחות של אלה RRBs מסדר גבוה.פירסון et al. ופתח assay זה השתמש בו כדי לבדוק את הימצאותם של התנהגויות חוזרות כדי פוטנציאל גבוה ב זן העכבר המולד BTBR, עם תוצאות מסקרן 17. פרסמנו לאחרונה מחקר מעקב מסתכל על ההתנהגויות של C58, C57BL / 6J (C57) ו FVB / NJ (FVB) זנים, כמו גם חקירה מפורטת יותר לתוך משתנים מבלבלים פוטנציאל נוכחית assay זה, ואפשרי גישות סטטיסטיות לניתוח הנתונים המופקים 22.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאן, אנו מציגים assay שפותח לאחרונה כי עשוי להיות שימושיים לכימותי התנהגויות עכבר עם תוקף פנים למשך התנהגויות חוזרות מסדר גבוה בבני אדם. בניגוד מבחנים מבוססים יותר כמו בארנס או T-המבוך, assay חיפושי אובייקט הרומן הזה אינו דורש שום הכשרת עכבר וגם לא במיוחד חרדה להתגרות. בנו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות תוכנית מחקר לתואר ראשון קיץ, קבוצת משתמשי טכנולוגיית האקדמית, המרכז ללמידה דיגיטלית, ואת מרכז המדע באוניברסיטת רדלנדס.
המחברים מבקשים להקדיש את הנייר הזה לזכרו של Lou Yango.
Materials
| Standard Polycarbonate Rodent Cage (45 x 24 x 20 cm) | Multiple cages are desirable to facilitate testing of multiple mice | ||
| Plastic Opaque Circular Testing Arena (41 cm base diameter) | United States Plastic Corp. | 13931 | Multiple arenas are desirable to facilitate testing of multiple mice |
| Standard Corn-Cob Rodent Bedding | |||
| Novel Object – red monkey | Hasbro, Pawtucket RI | from Barrel of Monkeys | |
| Novel Object – rectangular 2×4 LEGO | |||
| Novel Object – tile | Thinkfun Inc., Alexandria VA | from Toot and Otto | |
| Novel Object – standard white die | |||
| Video Camera | |||
| Behavioral Logging Software – The Observer | Noldus, Wageningen, The Netherlands | other programs may be used | |
| Video Tracking Software – EthoVision | Noldus, Wageningen, The Netherlands | other programs may be used | |
| X-Keys input keyboard | P.I. Engineering, Williamstown MI | 829484 | |
| MacroWorks II | P.I. Engineering, Williamstown MI | ||
References
- American Psychological Association. . Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders. , (2013).
- Baio, J. Prevalence of Autism Spectrum Disorder Among Children Aged 8 Years – Autism and Developmental Disabilities Monitoring Network, 11 Sites, United States. Morb. Mortal. Wkly. Rep. 63 (SS02), 1-21 (2010).
- Moy, S. S., et al. Social approach and repetitive behavior in eleven inbred mouse strains. Behav. Brain Res. 191 (1), 118-129 (2008).
- Bodfish, J. W., Symons, F. J., Parker, D. E., Lewis, M. H. Varieties of repetitive behavior in autism: comparisons to mental retardation. J. Autism Dev. Disord. 30 (3), 237-243 (2000).
- Lewis, M. H., Kim, S. The pathophysiology of restricted repetitive behavior. J. Neurodev. Disord. 1 (2), 114-132 (2009).
- Lewis, M. H., Bodfish, J. W. Repetitive behavior disorders in autism. Ment. Retard. Dev. Disabil. Res. Rev. 4, 80-89 (1998).
- Lam, K. S. L., Bodfish, J. W., Piven, J. Evidence for three subtypes of repetitive behavior in autism that differ in familiarity and association with other symptoms. J. Child Psychol. Psychiatry. 49 (11), 1193-1200 (2008).
- Bishop, S. L., et al. Subcategories of Restricted and Repetitive Behaviors in Children with Autism Spectrum Disorders. J. Autism Dev. Disord. 43 (6), 1287-1297 (2013).
- Lewis, M. H., Tanimura, Y., Lee, L. W., Bodfish, J. W. Animal models of restricted repetitive behavior in autism. Behav. Brain Res. 176 (1), 66-74 (2007).
- Korff, S., Stein, D. J., Harvey, B. H. Stereotypic behaviour in the deer mouse: Pharmacological validation and relevance for obsessive compulsive disorder. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 32 (2), 348-355 (2008).
- Ryan, B. C., Young, N. B., Crawley, J. N., Bodfish, J. W., Moy, S. S. Social deficits, stereotypy and early emergence of repetitive behavior in the C58/J inbred mouse strain. Behav. Brain Res. 206 (1), 178-188 (2010).
- Moy, S. S., et al. Mouse behavioral tasks relevant to autism: phenotypes of 10 inbred strains. Behav. Brain Res. 176, 4-20 (2007).
- Moy, S. S., Nadler, J. J., Poe, M. D., Nonneman, R. J., Young, N. B., Koller, B. H., et al. Development of a mouse test for repetitive, restricted behaviors: relevance to autism. Behav. Brain Res. 188 (1), 178-194 (2008).
- Moy, S. S., et al. Repetitive behavior profile and supersensitivity to amphetamine in the C58/J mouse model of autism. Behav. Brain Res. 259, 200-214 (2014).
- Scattoni, M. L., Gandhy, S. U., Ricceri, L., Crawley, J. N. Unusual repertoire of vocalizations in the BTBR T+tf/J mouse model of autism. PLoS ONE. 3 (8), e3067 (2008).
- Muehlmann, A. M., et al. Further characterization of repetitive behavior in C58 mice: developmental trajectory and effects of environmental enrichment. Behav. Brain Res. 235, 143-149 (2012).
- Pearson, B. L., et al. Motor and cognitive stereotypies in the BTBR T+tf/J mouse model of autism. Genes Brain Behav. 10 (2), 228-235 (2011).
- Belzung, C., Crusio, W. E., Gerlai, R. T. Measuring exploratory behavior. Handbook of molecular genetic techniques for brain and behavior research (techniques in the behavioral and neural sciences). , 739-749 (1999).
- Kalueff, A. V., Keisala, T., Minasyan, A., Kuuslahti, M., Tuohimaa, P. Temporal stability of novelty exploration in mice exposed to different open field tests. Behav. Process. 72, 104-112 (2006).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur. J. Pharmacol. 46, 3-33 (2003).
- Walsh, R. N., Cumins, R. A. The open-field test: a critical review. Psychol. Bull. 83 (3), 482-504 (1976).
- Blick, M. G., Puchalski, B. H., Bolanos, V. J., Wolfe, K. M., Green, M. C., Ryan, B. C. Novel object exploration in the C58/J mouse model of autistic-like behavior. Behav. Brain Res. 282, 54-60 (2015).
- Crawley, J. N., et al. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacol. 132, 107-124 (1997).
- Logue, S. F., Owen, E. H., Rasmussen, D. L., Wehner, J. M. Assessment of locomotor activity, acoustic and tactile startle and prepulse inhibition of startle in inbred mouse strains and F1 hybrids: implications of genetic background for single gene and quantitative trait loci analyses. Neurosci. 80 (4), 1075-1086 (1997).
- Lamprea, M. R., Cardenas, F. P., Setem, J., Morato, S. Thigmotactic responses in an open-field. Braz. J. Med. Biol. Res. 41, 135-140 (2008).
