Hier stellen wir ein Protokoll zur Quantifizierung des Nestbauverhaltens bei Mäusen vor, das bekanntermaßen bei mehreren neurologischen Erkrankungen und Erkrankungen beeinträchtigt ist. Dieses Protokoll untersucht den Nutzen von vier Materialien und bietet die Möglichkeit, die Rater-Vereinbarung bei der Bewertung zu quantifizieren, wodurch die Gültigkeit und Zuverlässigkeit des Assays verbessert wird.
Nestbau ist ein angeborenes Verhalten bei männlichen und weiblichen Nagetieren, auch wenn sie im Labor aufgewachsen sind. Als solche liefern viele Forscher Nagetiere synthetische und/oder natürliche Materialien (wie Bindfäden, Gewebe, Baumwolle, Papier und Heu) als Gradmesser für ihr allgemeines Wohlbefinden und als Nebenbewertung, um den möglichen Rückgang der Kognition vorherzusagen. In der Regel weisen Änderungen im Verschachtelungsverhalten, z. B. das Nichterstellen eines Nests, auf eine Änderung der Gesundheit oder des Wohlbefindens hin. Darüber hinaus ist das Nistverhalten empfindlich auf viele ökologische und physiologische Herausforderungen sowie auf viele genetische Mutationen, die pathologischen Krankheitszuständen zugrunde liegen. Das folgende Protokoll beschreibt ein Verschachtelungsverhaltensparadigma, das die Verwendung von vier Arten von Verschachtelungsmaterial untersucht. Darüber hinaus verwendet das Protokoll klasseninterne Korrelationen, um zu zeigen, dass die Zuverlässigkeit von Interratern höher ist, wenn Nester aus geschreddertem Papier gebaut werden, im Vergleich zu anderen gängigen Nistmaterialien wie Baumwollquadraten, Papierverdrehungen und Soft cob. Bettwäsche. Die gewählte Methodik und die statistischen Erwägungen (d. h. die intraklassale Korrelation) für diesen Test können für diejenigen von Interesse sein, die Experimente durchführen, die die Lebensqualität von Mäusen bewerten.
Nestbau ist ein angeborenes Verhalten bei vielen Tieren wie Vögeln, Fischen, Nagetieren und Menschenaffen, und es zieht mehr Aufmerksamkeit für seinen potenziellen Nutzen in der Untersuchung von neurologischen Erkrankungen und Störungen, die durch vermindertes Wohlbefinden und beeinträchtigt eitern gekennzeichnet sind Aktivitäten des täglichen Lebens1. Mäuse, sowohl männliche als auch weibliche, bauen ähnlich große Nester für Fortpflanzungszwecke, Wärmeerhaltung und Unterschlupf; noch wichtiger ist, dass sie dies auch dann tun, wenn sie inLaborumgebungen2 angehoben werden. Hess, Petrovich und Goodwin3 argumentieren, dass biologisch geeignete Reize von größter Bedeutung sind, um biologisch geeignete Verhaltensweisen wie Dasnestieren zu induzieren; jedoch, eine Vielzahl von natürlichen und künstlichen Materialien, wie Heu, Hanf, Baumwollgarn, Papierstreifen, Baumwolle Zahnbälle und gepresste Baumwolle Quadrate, wurden verwendet, um Nestgebäude Verhalten zu bewerten2. Änderungen in diesen Verschachtelungsverhalten (d. h. das Versäumnis, aus dem bereitgestellten Material ein Nest zu erstellen) deuten im Allgemeinen auf eine Änderung der Gesundheit oder des Wohlbefindens hin. In den meisten Fällen wird der Mangel an Nestbau auf mehrere Faktoren zurückgeführt, die sich negativ auf das Wohlbefinden auswirken. Solche Beispiele, die alle effektiv die Qualität des Nestbaus bei Mäusen verringert haben, sind Temperaturextreme; schmerzhafte Stimulation; induzierte Krankheit und Infektion; genetische Mutationen; und Hirnläsionen in den medialen voroptischen Bereichen, Septum und Hippocampus4,5,6.
Die Alzheimer-Krankheit ist eine progressive neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust von Hirngewebe, die Ansammlung extrazellulärer Amyloid-Plaques und intrazelluläre neurofibrilläre Verwicklungen gekennzeichnet ist, die hyperphosphorylierte mikrotubuli-assoziierte Protein, tau7. Darüber hinaus ist die Alzheimer-Krankheit vor allem durch Lern- und Gedächtnisdefizite und Beeinträchtigungen der Aktivitäten des täglichen Lebens gekennzeichnet. Bei Mäusen werden Aktivitäten des täglichen Lebens häufig über zirkadianes Radlaufen8,9,10,11, untersucht, obwohl neue Alternativen, wie Zistern, immer beliebter werden. Es hat sich gezeigt, dass die Verschachtelung empfindlich gegenüber Manipulationen (z. B. genetischen Mutationen, Umweltstressoren) ist, die als Risikofaktoren und/oder Ursachen der Alzheimer-Krankheit identifiziert wurden. Als solche, Verschachtelung kann als zusätzlicher oder ergänzender Test in vielen Mausstämmen verwendet werden, die diese Eigenschaften der Alzheimer-Krankheit modellieren. Zum Beispiel, Diakon und Kollegen12 gemessen Nest Gebäude von Tg2576 Mäuse mit dem schwedischen Amyloid-Vorläuferprotein (APPswe) und Presenilin 1 (PS1) genetische Mutationen. Die Qualität der Nester, die von gruppengehausten Tg2576-Mäusen gebaut wurden, war sowohl im Alter von 3- als auch im 12-Monats-Alter deutlich schlechter als bei Wildtypkontrollen. In Übereinstimmung mit diesen Befunden berichteten Filali et al.13, dass singly untergebrachtapPswe/PS1 männliche Mäuse mit zwei Stücken von 5 x 5 cm Baumwolle bauten deutlich ärmere Nester wie auf einer Skala von 1 – 5 bewertet (1 = nestlet nicht berührt, 5 = ein fast perfektes Nest). Transgene Mäuse bauten im Alter von 6-, 9- und 12-Monaten im Vergleich zu ihren Wildtyp-Pendants immer schlechtere Nester, und in einigen Fällen gelang es den Appswe/PS1-Mäusen völlig nicht, aus der bereitgestellten Baumwolle ein Nest zu bauen.
Frühere Untersuchungen aus unserem Labor haben gezeigt, dass Wildtyp C57BL/6J Mäuse deutlich bessere Nester aus Baumwollquadraten bauen als CRND8- und CRND8/E4-Mäuse9. Die meisten Experimente mit gepressten Baumwollquadraten scheinen jedoch variabel zu sein, wobei Wildtypmäuse im Vergleich zu transgenen Mäusen, von denen erwartet wird, dass sie sehr niedrige Werte inderVerschachtelung 2 aufweisen, keine erwarteten hohen Werte aufweisen. Unterschiede bei den geschätzten Parametern (d. h. mittlere Unterschiede) und der statistischen Signifikanz. Der Mangel an Unterschieden kann zum Teil auf unzureichende Alterung von Mäusen oder Zeit für die Verschachtelung zugewiesen. Alternativ kann Dasnistmaterial eine zusätzliche Herausforderung darstellen, was aufgrund der methodischen Vorlieben der Forscher in Dermenge und Materialart zu einer stärkeren Variabilität führen kann, die sogar mit Mausstämmen interagieren können. So stellten Robinson-Junker und Kollegen14 verarbeitetes oder unverarbeitetes Einstreumaterial unterschiedlicher Größe (d. h. kleine oder große Flocken) an C3H/HeNCrl-Mäuse und BALB/cAnNCrl-Mäuse zur Verfügung, die häufig als arm und stark beobachtet werden. Nestbauer. Bei unverarbeiteter Bettwäsche bauten C3H-Mäuse weniger komplex, aber ähnlich in Qualitätsnestern im Vergleich zu BALB/c-Mäusen. Ebenso verglichen Martin und Kollegen15 die Nestkomplexität verschiedener Nistmaterialien, die Hirschmäusen gegeben wurden, einem entfernten Verwandten der Mus-Mus-Musculus-Arten, die deutliche evolutionäre Unterschiede aufweisen (d. h. eher in Bäumen graben und Underbrush und sind aktiver in Gefangenschaft), aber erhalten ähnliche Haltungpflege wie gemeinsame Labormäuse und bauen Nester aus jedem verfügbaren weichen, faserigen Material16,17,18. Weibchen und Züchter mit Welpen im Hauskäfig bauten komplexere Nester als Männchen, und die Autoren vermuten, dass diese Verhaltensunterschiede auf die damit verbundenen Veränderungen der Progesteronkonzentrationen bei Hirschmäusen zurückzuführen sein können15. Noch wichtiger ist, dass Mäuse komplexere Nester aus braunem Papier bauten, gefolgt von Baumwollquadraten und Baumwollzylindern, und die am wenigsten komplexen Nester wurden aus weißem Papier und verteilten Mini-Baumwollquadraten gebaut.
Trotz der wachsenden Popularität von Verschachtelungen werden Überlegungen zu wissenschaftlich validen, kostengünstigen und zeitkritischen Praktiken minimal diskutiert. Angesichts der oben genannten methodischen und wirtschaftlichen Herausforderungen untersucht dieses Protokoll den Nutzen verschiedener Nistmaterialien – Baumwollquadrate, Papierverdrehungen, geschreddertes Papier und verarbeitete Bettwäsche – im Nistverhalten. Insbesondere stellten wir alle Nistmaterialien sowohl für die Gealterungskontrollen c57BL/6J als auch für die Alzheimer-Krankheit APOE e4-Mäuse zur Verfügung, um mögliche Genotypen durch Materialwechselwirkungen in Nistqualität zu untersuchen. Darüber hinaus wurde das Experiment versucht, die Zuverlässigkeit von Nestern zwischen den Ratten zu bewerten, die aus verschiedenen Materialien gebaut wurden. Zusammengenommen zeigt dieses Protokoll die Überlegenheit eines Nistmaterials in dieser Probe – geschreddertes Papier – in Bezug auf Nestqualität und Scorer-Vereinbarung, mit der Absicht, die Gültigkeit und Zuverlässigkeit des Nesting-Assays zu verbessern.
Nesting ist ein evolutionär wichtiges Nagetierverhalten und wurde verwendet, um die Aktivität des täglichen Lebens und des allgemeinen Wohlbefindens bei Mäusen zu bewerten2. Die Leichtigkeit, den Test durchzuführen, seine Zuverlässigkeit und seine Gesichtsgültigkeit machen das Verschachteln zu einer praktischen Ergänzung zu vielen Verhaltenstests wie Graben, zirkadianem Rhythmus und Pflege. Aber, wie Dienisten im Labor häufiger verwendet werden, die verschiedenen Kombinationen zu führen, zu quantifizieren, und interpretieren Verschachtelung erhöhen. Daher sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die besten methodisch und praktisch einwandfreien Verfahren für die Verschachtelung zu untersuchen, so dass die Gültigkeit und Zuverlässigkeit des Tests nicht für Kosten, Zeit der Tests und andere Verfahren geopfert werden, die den Prüfaufwand verringern. .
NestGebäudequalität ist in der Tat empfindlich auf die Art der Bettwäsche zur Verfügung gestellt sowie Genotyp. Insgesamt bauten Wildtypmäuse im Vergleich zu APOE e4-Mäusen unabhängig vom Nistmaterial deutlich bessere Nester; Sowohl Wildtyp- als auch APOE e4-Mäuse bauen jedoch aus geschreddertem Papier deutlich höhere Qualität als die drei anderen Nistmaterialien. Andere Studien liefern bestätigende Beweise für das geschredderte Papier: Mäuse konstruierten komplexere Nester aus zerfetzten Papierstreifen als mit gepressten Baumwollquadraten, Gewebe und Espenbetten33. Darüber hinaus wurden Nester, die aus zerkleinerten Papierstreifen gebaut wurden, qualitativ als “naturalistischer” bewertet als die aus anderen Materialien, die sich durch die Form des Nestes selbst und die Höhe der Wände um die Nesthöhle in um eine Kuppel zu bilden6,33. Daher ist die Auswahl des geeigneten Materials für diesen Test entscheidend, um das natürliche Verhalten in einer relativ kontrollierten Umgebung, d.h. der Laborumgebung, besser zu beobachten. Noch wichtiger ist, dass, obwohl dieses Protokoll die Verschachtelung einmal im Alter von 9 bis 12 Monaten bewertet, betonen wir, dass die Verschachtelung in mehreren Altersgruppen durchgeführt werden sollte. Die Einfachheit dieses Protokolls erlaubt es mehrmals durchgeführt werden, idealerweise vor dem Beginn von Defiziten, die Neurodegeneration begleiten. Wiederholte Messungen bieten die Möglichkeit, die wahrscheinliche ursächliche Rolle der Neurodegeneration bei verminderter Verschachtelungsfähigkeit zu dokumentieren.
Es hat sich gezeigt, dass sich der natürliche Nestbau zwischen Mäusen unterschiedlicher Hintergrundstämme34unterscheidet, und als solche kann sich die Gesamtqualität und Form des Nestes nicht aufgrund der Transgene des Interesses unterscheiden, sondern aufgrund der Hintergrundbelastung. Zum Beispiel wurden die Vorfahren von C57BL/6 Mäusen als “Loch”-Nester betrachtet, während die Vorfahren von BALB/C-Mäusen als “Oberflächen”-Nester35betrachtet wurden. Mäuse auf dem C3H-Hintergrund oder Kreuze mit diesem Stamm, wie die Hybrid-C3H/He-C57BL/6 mit E4 in Graybeal et al.9 verwendet werden auch als schlechte Nester; Daher sollten die Forscher die Verwendung von Kontrollmäusen auf dem gleichen Hintergrund wie transgene Mäuse in Betracht ziehen, was insgesamt die direkte, ursächliche Rolle des Transgens und nicht des Hintergrunds bei der Neurodegeneration und nachfolgenden Defiziten im Nest verbessern würde. Gebäudeverhalten.
Einige Experimente verwenden oft einen einzelnen Scorer, um die Komplexität des Nestes qualitativ zu beurteilen; wir argumentieren jedoch, mehr Torschützen und vor allem Torschützen aufzunehmen, die blind für experimentelle Bedingungen sind. Durch diesen Ansatz nutzten wir drei unabhängige, blinde Scorer und eine intraklassale Korrelation, um die Übereinstimmung unter den Torschützen zu bewerten, die mit der Grundausbildung hohe intraklassale Korrelationen ergaben, die auf eine hohe Inter-Rater-Zuverlässigkeit hindeuteten. und starke Übereinstimmung in Bezug auf die Nestqualität. Darüber hinaus hatten viele Nester aus geschreddertem Papier und Baumwollquadraten die höchsten innerklasslichen Korrelationen, was auf eine stärkere Übereinstimmung und größere Konsistenz unter den Torschützen hindeutet. Die starke Vereinbarung rechtfertigt auch, die Multiplikatoren zusammen zu durchschnittlich zu durchschnittlich, eine Strategie, die zufällig in der Verhaltensforschung umgesetzt wird. Obwohl diese Strategie mehr Individuen und vermutlich mehr Zeit benötigt, um Nester zu punkten, reduziert sie effektiv Voreingenommenheit bei qualitativen Bewertungen wie Verschachtelung.
Die bei diesem Test verwendeten Nistmaterialien waren mit Ausnahme der Weichenbetten ungefähr gleich preisgleich. Kommerzielle Bettwäsche für die Verschachtelung kann für einige Experimentatoren wirtschaftlich einfallsreich sein; Martin et al.15 weisen jedoch darauf hin, dass Baumwollquadrate im Vergleich zu anderen Materialien wie zerknittertem Papier eines der teuersten Materialien zum Kauf sind. Dies kann auf eine einfache Verfügbarkeit, Lagerung und Verwaltung zurückzuführen sein, aber andere Forscher können sich für ähnlich gültige und zuverlässige Materialien entscheiden, insbesondere wenn sie von einer großen Anzahl von Tieren in einer Anlage herausgefordert werden, die Anzahl der Nistversuche, Zeitbeschränkungen für Bewertungsnester und hohe Käfigkosten. Daher kann geschreddertes Papier eine praktikablere und geeignete Option sein. Darüber hinaus kann die Datenerfassung für unsere Methode sofort durchgeführt werden (d. h. die Bewertung in Person), obwohl Fotos hoch angesehen werden sollten, um Nester aufzuzeichnen, zu speichern und neu zu quantifizieren, falls dies für die Beurteilung von Inter- und Intra-Rater gewünscht wird. Zuverlässigkeit zu späteren Zeiten. Wie bereits erwähnt, betonen wir nachdrücklich die Einbeziehung von mehreren Scorern für “Test-, Re-Test”-Praktiken, um eine Einigung zu erzielen, da diese methodisch fundierten Verfahren oft übersehen werden.
Zusammenfassend sind wir der Meinung, dass die Methodik und die statistischen Erwägungen (d. h. die intraklassale Korrelation) für diesen Test für Experimente von Interesse sein können, die die Lebensqualität, das allgemeine Wohlbefinden und die Aktivitäten des täglichen Lebens bei Mäusen bewerten.
The authors have nothing to disclose.
Wir danken Kevin Quant, Mario Martinez und Edwin Portillo für die Punktenester, Rachel Barkey für die Unterstützung bei der Vorbereitung der Dreharbeiten und Stephen Lippi und Deborah Neely für das Korrekturlesen dieses Manuskripts. Wir danken auch der Abteilung für Psychologie für die Deckung der Kosten für Käfige für dieses Experiment und den Betreuern des Krasnow Institute Animal Facility für ihre Unterstützung.
Corncob bedding | Envigo | 7092 | 1/8 in bedding for cotton squares, shredded paper, and paper twist trials |
Cotton Squares | Envigo | Iso-Blox | |
Diamond Twists | Envigo | 7979C.CS | Paper twists used in protocol |
Mouse – APOE4 e4 | Jackson Laboratories | #012307 | Homozygous APEO4 e4 mouse bred with hemizyous J20 mouse |
Mouse – C57BL/6J | Jackson Laboratories | #000664 | Wildtype mouse for controls |
Mouse – J20 | Jackson Laboratories | #006293 | Hemizygous mouse bred with the homozygous APOE e4 mouse to generate cross |
Rstudio | R Core Team | V1.1.463 | Run with R version 3.5.3 (2019-03-11) — "Great Truth". Note: additional R Packages are included in provided code and can be installed from CRAN |
Soft Cob | Envigo | 7087C |