Summary

Neuartige Objekt Anerkennung Test zur Untersuchung von lernen und Gedächtnis bei Mäusen

Published: August 30, 2017
doi:

Summary

Die Objekt-Anerkennung-Test (ORT) ist eine einfache und effiziente Assays für die Bewertung von lernen und Gedächtnis bei Mäusen. Die Methodik wird nachfolgend beschrieben.

Abstract

Die Objekt-Anerkennung-Test (ORT) ist ein häufig verwendete behavioral Assay für die Untersuchung verschiedener Aspekte von lernen und Gedächtnis bei Mäusen. Der ORT ist ziemlich einfach und kann über 3 Tage abgeschlossen werden: Gewöhnung Day, Training Day und Testtag. Während des Trainings darf die Maus 2 identische Objekte zu erkunden. Am Testtag ist eines der Schulungsobjekte mit einem neuartigen Objekt ersetzt. Da Mäuse eine angeborene Vorliebe für die Neuheit, haben wenn die Maus das bekannte Objekt erkennt, verbringen sie die meiste Zeit auf das neue Objekt. Aufgrund dieser angeborene Vorliebe gibt es keine Notwendigkeit für positive oder negative Verstärkung oder lange Trainingspläne. Darüber hinaus kann der ORT auch für zahlreiche Anwendungen geändert werden. Die Aufbewahrung Intervall kann verkürzt um Kurzzeitgedächtnis zu untersuchen, oder Langzeitgedächtnis Sonde verlängert. Pharmakologische Intervention mehrmals vor dem Training, nach dem Training oder vor dem Rückruf einsetzbar bei verschiedene Phasen des Lernens (d.h., Erwerb, früh oder spät Konsolidierung oder Rückruf) zu untersuchen. Insgesamt, der ORT ist ein relativ niedrig-Stress, effiziente Test für Speicher in Mäusen und eignet sich für die Erkennung von neuropsychologischen Veränderungen nach pharmakologischen, biologischen oder genetischen Manipulationen.

Introduction

Das Objekt Anerkennung zu testen (ORT), auch bekannt als die neuartige Objekt Anerkennung Test (NOR), ist ein relativ schnelles und effizientes Mittel für verschiedene Testphasen von lernen und Gedächtnis bei Mäusen. Es wurde ursprünglich von Ennaceur und Delacour 1988 beschrieben und in erster Linie in Ratten1; jedoch wurde es seitdem erfolgreich angepasst für den Einsatz in Mäusen2,3,4,5,6,7. Der Test beruht auf so wenig wie drei Sitzungen: eine Gewöhnung Sitzung, eine Trainingseinheit und ein Test-Session. Training beinhaltet einfach visuelle Erforschung der zwei identische Objekte, während die Testsitzung beinhaltet eines der bereits erkundeten Objekte durch ein neues Objekt zu ersetzen. Weil Nagetiere eine angeborene Vorliebe für die Neuheit haben, verbringen ein Nagetier, das das bekannte Objekt erinnert sich mehr Zeit, erforschen die neuartige Objekt7,8,9.

Der Hauptvorteil von dem ORT gegenüber anderen Nagetier Gedächtnis-Tests ist, dass es stützt sich auf Nagetiere natürliche Neigung zur Erkundung Neuheit8. Daher gibt es keine Notwendigkeit für zahlreiche Schulungen oder einer positiven oder negativen Verstärkung, Verhalten zu motivieren. Dies bedeutet, dass der ORT sehr viel weniger stressig, im Vergleich zu anderen Tests10,11,12,13,14,15, und deutlich erfordert weniger Zeit in Anspruch als andere allgemein Speicher verwendete testet, wie Morris Wasser-Irrgarten oder Barnes Labyrinth, die bis zu einer Woche oder länger dauern kann. Daher ähneln die Bedingungen für den ORT genauer im Studium der menschlichen Kognition, Erhöhung der ökologische Validität des Tests über viele andere Nager Gedächtnis-Tests verwendet. In ähnlicher Weise da ORT eine einfache visuelle Erinnerung Aufgabe ist, wurde es erfolgreich für den Einsatz in zahlreichen Arten, einschließlich Menschen und nichtmenschlichen Primaten, um verschiedene Aspekte der Inter-Spezies des deklarativen Gedächtnisses 2,16 bewerten angepasst ,17. Zu guter Letzt kann der ORT leicht geändert werden untersuchen verschiedene Phasen von lernen und Gedächtnis (d.h., Erfassung, Konsolidierung oder Rückruf), verschiedene Arten von Speicher (z.B. räumliche Gedächtnis) zu beurteilen, oder verschiedene Aufbewahrung bewerten Abständen (d.h. kurzfristigen Vs Langzeitgedächtnis).

Die Vielseitigkeit der ORT bietet eine Plattform für unzählige Anwendungen. Studien können pharmakologische Wirkstoffe zu stören oder zu verbessern Speicher verwenden. Variation der Zeit der Medikamentengabe vor oder nach dem Training oder vor dem Test kann Hinweis auf die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen gestört oder erweiterte Speicher6,18,19, 20. in ähnlicher Weise kann optogenetische Technologie werden verwendet bei diesen gleichen verschiedenen Zeitpunkten der neuronalen Aktivierung/Hemmung betrachten, die zu den verschiedenen Phasen von lernen und Gedächtnis beiträgt. Der ORT eignet sich auch für die Beurteilung der Unterschiede bei transgenen Tieren, Läsion Studien oder Neurodegenerative Modelle oder Alterung Studien21,22,23,24, 25 , 26 , 27 , 28. die Zeit zwischen Training und Tests, bekannt als die Aufbewahrung Intervall kann geändert werden, um diese Änderungen auf kurz- und langfristige Speicher26zu beurteilen. Letztlich den ORT eignet sich als ein Werkzeug, um pharmakologische, genetische und neurologische Veränderungen, lernen und Gedächtnis zu studieren, oder diese Tools können verwendet werden, um die Grundlagen von lernen und Gedächtnis in den ORT.

Protocol

alle Verfahren, die hier durchgeführt wurden vorgelegt und genehmigt von der Animal Care und Ausschuss zu verwenden und nach NIH Richtlinien durchgeführt wurden. 1. Objektauswahl und Versuchsaufbau Objekte auswählen, die verschieden genug, um leicht durch Mäuse, diskriminiert zu werden, haben aber einen ähnlichen Grad an Komplexität (Textur, Form, Farbe, Musterung und Helligkeit, usw.) zur Minimierung möglicher induzierte Objekt-Einstellung, die die Ergebni…

Representative Results

Ein allgemeiner Versuchsaufbau für den ORT ist in Abbildung 2dargestellt. Auf Gewöhnung Tag (T0) Mäuse liegen in der leeren Arena für 5 min. 24 Stunden später, Mäuse sind zurück in die Kammer mit 2 identische Objekte platziert und erlaubt, frei für bis zu 10 min (T1) zu erkunden. Auf Tests Tag (T2), sind die Mäuse wieder platziert in der Arena, aber mit einem vertraut und eine neuartige Objekt, und erlaubt für bis zu 10 Minuten zu erkunden. Die Aufb…

Discussion

Der ORT ist eine effiziente und flexible Methode für lernen und Gedächtnis bei Mäusen zu studieren. Bei der Einrichtung eines Experiments ist es wichtig, eine Reihe von Variablen zu berücksichtigen, die das Ergebnis beeinflussen können. Die Belastung der Maus wirkt wie in die repräsentativen Ergebnisse diskutiert, beide Exploration Zeit und Retention-Intervall. Eine Abnahme der Exploration Zeit möglicherweise verzerren oder Maske führt zu einer absoluten Diskriminierung Analyse2,</sup…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Zitiert und zuvor veröffentlichte, vom Autor wurde durch einen Zuschuss aus dem National Institute of Mental Health (MH088480) unterstützt. Der Autor möchte ihrem ehemaligen Mentor, Dr. James O’Donnell für seine Unterstützung bei diesem Projekt danken. Diese Publikation wird durch einen Zuschuss aus dem National Institute of Health (T32 DA007135) unterstützt.

Materials

Open Field Box Panlab/Harvard Apparatus LE800SC Available in grey, white, or black
ANY-maze Stoelting Co. 60000 Behavior tracking system
EthoVisionXT 12 Noldus Behavior tracking system; requires 3 point tracking
Video Camera Any Video camera should be mounted directly overhead of the apparatus
70% Ethanol  Fisher Scientific BP2818-4 Prior to starting testing and in between trials, each object should be carefully cleaned. The floor and walls of the apparatus should also be cleaned. 

References

  1. Ennaceur, A., Meliani, K. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats III. Spatial vs. non-spatial working memory. Behav. Brain Res. 51 (1), 83-92 (1988).
  2. Akkerman, S., et al. Object recognition testing: methodological considerations on exploration and discrimination measures. Behav. Brain Res. 232 (2), 335-347 (2012).
  3. Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its modifications. Cogn. Process. 13 (2), 93-110 (2012).
  4. Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nat. Protoc. 8 (12), 2531-2537 (2013).
  5. van Goethem, N. P., et al. Object recognition testing: Rodent species, strains, housing conditions, and estrous cycle. Behav. Brain Res. 232 (2), 323-334 (2012).
  6. Lueptow, L. M., Zhang, C. -. G., O’Donnell, J. M. Cyclic GMP-mediated memory enhancement in the object recognition test by inhibitors of phosphodiesterase-2 in mice. Psychopharmacology (Berl). , (2015).
  7. Ennaceur, A. One-trial object recognition in rats and mice: Methodological and theoretical issues. Behav. Brain Res. 215 (2), 244-254 (2010).
  8. Berlyne, D. Novelty and curiosity as determinants of exploratory behavior. Br. J. Psychol. 41 (1-2), 68-80 (1950).
  9. Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats I. Behavioral-data. Behav. Brain Res. 31 (1), 47-59 (1988).
  10. Aguilar-Valles, A., et al. Analysis of the stress response in rats trained in the water-maze: differential expression of corticotropin-releasing hormone, CRH-R1, glucocorticoid receptors and brain-derived neurotrophic factor in limbic regions. Neuroendocrinology. 82 (5-6), 306-319 (2005).
  11. Anisman, H., Hayley, S., Kelly, O., Borowski, T., Merali, Z. Psychogenic, neurogenic, and systemic stressor effects on plasma corticosterone and behavior: Mouse strain-dependent outcomes. Behav. Neurosci. 115 (2), 443-454 (2001).
  12. Kim, J. J., Diamond, D. M. The stressed hippocampus, synaptic plasticity and lost memories. Nat. Rev. Neurosci. 3 (6), 453-462 (2002).
  13. Willner, P. Validity, reliability and utility of the chronic mild stress model of depression: a 10 year review and evaluation. Psychopharmacology (Berl). 134, 319-329 (1997).
  14. Leussis, M. P., Bolivar, V. J. Habituation in rodents: A review of behavior, neurobiology, and genetics. Neurosci. Biobehav. Rev. 30 (7), 1045-1064 (2006).
  15. Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nat. Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
  16. Dere, E., Huston, J. P., De Souza Silva, M. A. The pharmacology, neuroanatomy and neurogenetics of one-trial object recognition in rodents. Neurosci. Biobehav. Rev. 31, 673-704 (2007).
  17. Winters, B. D., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Object recognition memory: Neurobiological mechanisms of encoding, consolidation and retrieval. Neurosci. Biobehav. Rev. 32, 1055-1070 (2008).
  18. Rutten, K., et al. Time-dependent involvement of cAMP and cGMP in consolidation of object memory: studies using selective phosphodiesterase type 2, 4 and 5 inhibitors. Eur. J. Pharmacol. 558 (1-3), 107-112 (2007).
  19. Prickaerts, J., De Vente, J., Honig, W., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. cGMP, but not cAMP, in rat hippocampus is involved in early stages of object memory consolidation. Eur. J. Pharmacol. 436 (1-2), 83-87 (2002).
  20. Bertaina-Anglade, V., Enjuanes, E., Morillon, D., Drieu la Rochelle, C. The object recognition task in rats and mice: A simple and rapid model in safety pharmacology to detect amnesic properties of a new chemical entity. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 54 (2), 99-105 (2006).
  21. Li, S., Wang, C., Wang, W., Dong, H., Hou, P., Tang, Y. Chronic mild stress impairs cognition in mice: From brain homeostasis to behavior. Life Sci. 82 (17), 934-942 (2008).
  22. Frick, K. M., Gresack, J. E. Sex Differences in the Behavioral Response to Spatial and Object Novelty in Adult C57BL/6 Mice. Behav. Neurosci. 117 (6), 1283-1291 (2003).
  23. Grayson, B., Leger, M., Piercy, C., Adamson, L., Harte, M., Neill, J. C. Assessment of disease-related cognitive impairments using the novel object recognition (NOR) task in rodents. Behav. Brain Res. 285, 176-193 (2015).
  24. Tuscher, J. J., Fortress, A. M., Kim, J., Frick, K. M. Regulation of object recognition and object placement by ovarian sex steroid hormones. Behav. Brain Res. 285, 140-157 (2015).
  25. Balderas, I., Moreno-Castilla, P., Bermudez-Rattoni, F. Dopamine D1 receptor activity modulates object recognition memory consolidation in the perirhinal cortex but not in the hippocampus. Hippocampus. 23 (10), 873-878 (2013).
  26. Akkerman, S., Blokland, A., Prickaerts, J. Mind the gap: delayed manifestation of long-term object memory improvement by phosphodiesterase inhibitors. Neurobiol. Learn. Mem. 109, 139-143 (2014).
  27. Domek-Łopacińska, K., Strosznajder, J. B. The effect of selective inhibition of cyclic GMP hydrolyzing phosphodiesterases 2 and 5 on learning and memory processes and nitric oxide synthase activity in brain during aging. Brain Res. 1216, 68-77 (2008).
  28. Reneerkens, O., et al. Inhibition of phoshodiesterase type 2 or type 10 reverses object memory deficits induced by scopolamine or MK-801. Behav. Brain Res. 236 (1), 16-22 (2013).
  29. Deacon, R. M. J. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nat. Protoc. 1 (2), 936-946 (2006).
  30. Şık, A., van Nieuwehuyzen, P., Prickaerts, J., Blokland, A. Performance of different mouse strains in an object recognition task. Behav. Brain Res. 147 (1-2), 49-54 (2003).
  31. Prut, L., Belzung, C., Rabelias, U. F., Psychobiologie, E. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors a review. Eur. J. Pharmacol. 463, 3-33 (2003).
  32. Akkerman, S., Prickaerts, J., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. Object recognition testing: statistical considerations. Behav. Brain Res. 232 (2), 317-322 (2012).
  33. Balderas, I., Rodriguez-Ortiz, C. J., Bermudez-Rattoni, F. Retrieval and reconsolidation of object recognition memory are independent processes in the perirhinal cortex. Neuroscience. 253, 398-405 (2013).
  34. de curtis, M., Pare, D. The rhinal cortices: a wall of inhibition between the neocortex and the hippocampus. Prog. Neurobiol. 74 (2), 101-110 (2004).
  35. Brown, M. W., Barker, G. R. I., Aggleton, J. P., Warburton, E. C. What pharmacological interventions indicate concerning the role of the perirhinal cortex in recognition memory. Neuropsychologia. 50 (13), 3122-3140 (2012).
  36. Moore, S. J., Deshpande, K., Stinnett, G. S., Seasholtz, A. F., Murphy, G. G. Conversion of short-term to long-term memory in the novel object recognition paradigm. Neurobiol. Learn. Mem. 105, 174-185 (2013).
  37. Suzuki, W. A. The anatomy, physiology and functions of the perirhinal cortex. Curr. Opin. Neurobiol. 6, 179-186 (1996).
  38. Wan, H., Aggleton, J. P., Brown, M. W. Different contributions of the hippocampus and perirhinal cortex to recognition memory. J. Neurosci. 19 (3), 1142-1148 (1999).
  39. Warburton, E. C., Brown, M. W. Findings from animals concerning when interactions between perirhinal cortex, hippocampus and medial prefrontal cortex are necessary for recognition memory. Neuropsychologia. 48 (8), 2262-2272 (2010).

Play Video

Cite This Article
Lueptow, L. M. Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice. J. Vis. Exp. (126), e55718, doi:10.3791/55718 (2017).

View Video