T-미로 강제 교대 및 근무와 마우스의 레퍼런스 메모리를 평가하기위한 왼쪽 오른쪽 차별 작업
Özet
이 문서에서는 생쥐의 학습과 기억 기능을 평가하기 위해 수정된 자동화 기기를 이용한 T-미로 검사의 프로토콜을 제공합니다.
Abstract
강제 교대와 T-미로를 사용하여 왼쪽, 오른쪽 차별 작업 널리 설치류에서, 각각 작업 및 참조 메모리를 평가하기 위해 사용되었습니다. 저희 연구실에서는, 우리는이 장치의 자동 버전을 사용 유전자 조작 생쥐의 30 개 이상의 변종에서 메모리의 두 종류를 평가했다. 여기서는 비디오 추적 시스템과 영화 형식의 프로토콜과 컴퓨터가 운영하는 수정된 T-미로 장치를 제시. T-미로 장치가 자동으로 아래로 열 수있는 문, 시작 상자와 함께 각, T-모양의 골목, 상자의 한쪽에서 자동 펠렛의 dispensers 두 상자, 두 개의 L 자 모양의 골목을 밀어서 해제 분할 활주로로 구성되어 있습니다 . 마우스는 마우스 동작에 실험자 처리의 효과를 배제 시작 상자로 돌아갈 수 있도록 각 L 자형 골목이 시작 상자에 연결되어 있습니다. 이 장치는 또한 이점을 가지고 생체내 생체내 전기 생리학의 microdialysis, 그리고 optogenetics의 techn에서문이 바닥에 내려가서하도록 설계되기 때문에 적이야는 T-미로 성능 중에 수행할 수 있습니다. 여덟 팔 방사상 미로 작업에서 메모리 적자 일을 표시하도록보고되는 마우스, -이 영화 기사에서 우리는 자동화 기기 및 α-CaMKII + /의 T-미로의 성능을 이용하여 T-미로 작업을 설명합니다. 마우스 작동 메모리 적자지만, 참조 메모리 없음 손상을 보여, 우리의 프로토콜의 유효성을 지원 여덟 팔 방사상 미로 작업을 사용하여 이전 연구 결과와 일치하는 – 우리의 데이터는 α-CaMKII + / -는 것을 지적했다. 또한, 우리의 데이터는 돌연변이 α-CaMKII 결핍증이 감소 행동적 유연성을 일으키는 제안, 반전 학습 결손을 전시하는 경향이 있음을 나타냅니다. 따라서 수정된 자동 기기를 이용한 T-미로 검사 작업 및 참조 메모리와 마우스의 동작의 유연성을 평가하는 데 유용합니다.
Protocol
Discussion
T-미로를 사용하여 강제로 교대와 왼쪽, 오른쪽 차별 작업이 4,5 설치류에서, 각각 작업 및 참조 메모리를 평가하기 위해 광범위하게 사용됩니다. T-미로 작업에서는, 그것은 설치류와 같은 추가 – 미로의 단서, 객실 단서의 구성, 미로의 방향 및 등등과 같은 공간 및 비 공간 단서에 따라 작업을 수행하기 위해 서로 다른 전략을 사용할 수있는 잘 알려져 6,7,8. 객실과 안정성, 결석이나 방에 단서를 편광의 존재에서 미로의 방향과 방안에 단서를 볼 설치류의 능력 전략에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 연구자들은 실험 및 행동 데이터의 해석을 수행의 방에기구 및 단서의 구성 및 방향을 고려해야합니다. 저희 연구실에서는 이러한 방의 도어, 천정 형광등, 방의 벽, CCD 카메라와 같은 방음 객실과 집합 개체의 벽, 향해 같은 방향으로 향하게 두 장치를 배치생쥐에 대한 추가 – 미로 공간적 단서 (그림 1C 참조) 될 수있다 마우스 새장을 수용하기 위해 apparatuses 및 랙과.
대부분의 경우 T-미로 테스트는 수동으로 다음과 같이 인간 실험자에 의해 수행되었습니다 : 각 재판에서 실험자 음식 접시에 자당 펠렛을 배치하고, 테스트를 시작하는기구의 단두대 문을 엽니다. 그런 다음, 마우스를 하나의 무기 입력하면 실험자들은 문, 레코드 마우스 동작을 종료하고, 팔의 손으로 시작 상자에 마우스를 전송합니다. 마우스 유전자형이나 실험 조건과 상호 작용을 처리 가능한 혼란함을 주죠 변수는 T-미로 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 지난 10 년 동안 시작 상자에 다시 목표 암에서 피사체의 수동 전송을 포함하지 않는 지속적인 교대 작업에 대한 수정된 T-미로 검사가 사용되었습니다. 9-11 때도 장치, 테스트 프로토콜 및 여러 환경 변수들은 적극적 역은 동일시된다ndardized 행동 검사는 항상 다른 실험실 12,13 유사한 결과를 생성하지 않습니다. 테스트를 수행하는 구체적인 경험은 각 실험실 고유있을 수 있으며 마우스의 동작에 영향을 미칠 수있다. 또한, 인간의 실험자들은 일반적으로 같은 자당 펠릿를 제대로 열거나 시험 번호와 측정을 추적으로 다른 문도뿐만 아니라 실수를 폐쇄와 같은 오류를 만들기 쉽다. 혼란함을 주죠 변수와 인적 오류의 발생의 영향을 줄이기 위해, 우리는 개발과 이미지 TM 프로그램과 비디오 추적 시스템에 의해 제어되는 자동화된 T-미로 장치를 사용했습니다. 향상된 T-미로 장치는 문이 바닥에 내려가서하도록 설계되어 있기 때문에 우리는 T-미로 성능시 microdialysis, 전기 생리학 및 optogenetics 기법을 사용할 수 있도록 장점이 있습니다. 따라서 자동화된 장치가 작동하고 설치류의 레퍼런스 메모리의 신경 생물학의 연구를 촉진하는 유용한 도구입니다.
세션의 평가판 일련의 자동 및 연속 실행을 사용하려면, 우리의 프로토콜은 몇 가지 잠재적인 단점이 있습니다. 예를 들어, 강제 교대 작업에 시간이 쥐를 위해 A1 또는 A2는 잠재적으로 자신의 성능에 영향을 미칠 수에서 S1로 다시 이동합니다. 숙박 P1 또는 P2 영역 자체가 공간적 큐와 강제 선택 적으로는 어느 지역에서 장기 또는 단기 메모리 부하를 변경할 수 없습니다이 될 수 있기 때문에 그것은,하지만 심각한 문제가되지 않을 수 있습니다. 또 다른 잠재적인 문제가 아닌 공간적 작업 메모리 부족 사용될 수, 생쥐로 만든 그 냄새의 흔적이다. 그러나, 몇 가지 시도로서 이후 악취 산책로는 덮어 여러 번있을 수와 단서로 활용하기 어려운 일이었다. 또한, 왼쪽 라이트 차별 작업에 악취 산책로는 역대 시련에 걸쳐 보상의 위치를 찾는 쥐 후각 단서가 될 수 있습니다. 단서는 잠재적으로 문제가 될 수있는 세션에서 시련에 걸쳐 학습과 기억 과정에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나마우스는 세션의 첫번째 재판에서 악취 흔적 전략을 사용할 수 있고 첫 번째 재판의 공연 악취 오솔길 전략의 잠재적인 사용 찾아볼 수없는 것입니다 인덱스 역할을합니다.
으로 대표적인 결과에 표시된 컨트롤 C57BL/6J 마우스의 퍼센트 정확한 답변은 점차 두 작업에 세션에 걸쳐 증가했다. 결과는 C57BL/6J 마우스는 T-미로 바뀌었 자동으로 올바른 선택을 배울 수 있는지 확인합니다. 본 연구에서는 생쥐는 (그림 2A 참조) 광범위한 훈련 후에없는 이상도 80 % 올바른 선택에 체재하십시오. 성능을 높은 수준에 도달 후에도 그들은 교육 전반에 걸쳐 일부 누락 오류를 보여주는 유지하는 것이 고려하게 된 동기는 쥐를 위해 높이도되지 않을 수 있습니다. 강제 교대 작업에서 α-CaMKII + / – 마우스 제어 마우스보다 더 정확한 답변의 낮은 비율을 보여주었다. 따라서 돌연변이 생쥐는이 타에서 제어 생쥐에 비해 장애인의 성능을 표시SK. 이 결과는 α-CaMKII 결핍증가 작동 메모리에 적자를 유도하고 자동화된 T-미로 장치에 강제로 교대 작업이 정확하게 탐지하는 것이 더 증거를 제공 여덟 팔 방사상 미로 시험 2,14에서 얻어진 이전 결과와 일치 돌연변이 생쥐의 기억 결손을 조사. 왼쪽 오른쪽 차별 작업에서 결과 α-CaMKII 결핍증 선량은 참조 메모리에 영향을 미치지 것으로 나타났습니다. 반전 – 학습 세션의 결과와 같이 단, α-CaMKII 결핍증 행동 유연성을 줄일 수 있습니다. 돌연변이 생쥐는 또한 반전 학습 세션 동안 제어 마우스보다 누락 오류를 표시합니다. 누락 오류의 개수의 증가는 보상과 관련되는 팔 배울 수있는 기회를 줄일 수 있습니다. 따라서 지연된 학습 인수 초기 세션 중에 누락 오류의 개수의 증가로 인해 있겠지만 그러지 장애인 반전 주셨어요적립. 또 다른 가능성은 돌연변이 누락의 오류를 유발하고 집행 기능을 방해할 수도 규칙의 변경으로 인해 혼란스러워 할 수있다는 것입니다. 따라서, 합리적인 결론을 그릴, 누락 오류는 물론 올바른 선택 백분율로 검사해야합니다.
이미지 TM 프로그램은 대기 시간과 거리에 대한 추가 결과가 올바른 응답의 비율 및 누락 오류의 개수뿐만 아니라 세션을 완료하기 위해 여행을 생성합니다. 대기 시간과 거리의 차이가 세션을 완료하기 위해 여행은에 대해서는 전위의 활동 수준, 선택 팔을으로 충동적인 경향, 작업을 수행하기위한 동기 부여, 요법 이니 수준 작업, 다양한 학습 전략 등에 변화로 해석됩니다 대표적인 결과는, α-CaMKII + / – 마우스는 짧은 대기 시간과 컨트롤보다 여행을 더 짧은 거리를 보여주었다. 사실, α CaMKII + / – 생쥐는 t에 비해 hyperlocomotor 활동을 보여주었다그는 쥐를 3 제어하고 이러한 표현형는 인덱스의 차이를 기초 수 있습니다.
저희 연구실에서 우리는 유전자, 뇌, 그리고 행동 15,16 사이의 관계를 명료하게하다하는 자동화 기기를 이용한 유전자 조작 마우스 및 T-미로 시험에서 야생 형 제어 마우스 이상의 36 변종을 평가했습니다. 우리는 이상 1,200 생쥐의 원시 데이터의 큰 세트를 취득하고, 돌연변이 생쥐 3,16-22의 몇 가지 계통의 T-미로 성능에 대한 데이터를보고했습니다. 이미 연구 문서에서 출판 계통의 데이터는 공공 데이터베이스 (URL과 "마우스 행동 표현형 데이터베이스"에 포함되어 있습니다 http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). 연구 중 일부는 돌연변 Dtnbp1 1 Nrd1 20, 또는 Plp1 21 유전자와 생쥐는 메모리 적자 일을 보여줄 것을 보여주었다. 따라서, 자동으로 T-미로 작업을위한 표준 프로토콜장치는 돌연변이와 야생 형 컨트롤 마우스 간의 메모리 함수에 대한 유전적 영향을 감지에 적합합니다. 행동 검사 프로토콜은 표준화 복제 및 실험실에 걸쳐 비교 결과는 있어야합니다. 향상된 T-미로 장치는 실험실에서 사용 프로토콜의 표준화에 기여할 수있는 테스트 절차의 자동화로 안내합니다.
이 동영상을 문서에 나타난 바와 같이, 장비 및 프로그램의 현재 버전은 우리가 흑인이나 agouti 생쥐를 테스트할 수 있지만 흰둥이없는 쥐를 수 있습니다. 이제, 우리는 흰둥이 생쥐들이 시험받을 수 있도록 시스템의 수정된 버전을 생산하고 있습니다. 시스템은 문이 바닥 아래에 가서하도록 설계되어 있기 때문에 생체내 microdialysis에서 생체내 전기 생리학에, 그리고 optogenetics 실험은, T-미로 검사를하는 동안 수행할 수있는 장점이 있습니다. 예를 들어, 일부 연구자들은 무기의 선택 기간 동안 해마의 뉴런의 electrophysiological 속성을 조사하려고 할 수도 있습니다장치의 일부 개선 문과 펠렛 제거 메커니즘 액츄에이터의 전기 노이즈를 최소화하는 데 필요한 수도 있지만.
함께 촬영, T-미로는 수정된 자동 기기를 이용한 교번과 왼쪽 오른쪽 차별 작업이 작동 및 참조 메모리와 마우스의 동작의 유연성을 평가하는 데 유용 강제.
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 행동 분석을위한 개발 이미지 TM 프로그램에서 그의 도움을 카즈오 나카니시 감사합니다. 이 연구는 답사의 연구 보조금 (19653081), 그랜트-보조의 학술 연구 (B) (21,300,121), 혁신 분야에 대한 학술 연구를위한 보조금 (종합 두뇌 과학 네트워크)에서에 의해 지원되었다 교육부, 과학, 일본의 스포츠와 문화, Neuroinformatics 일본 센터 (NIJC)에서 부여하고 문장 및 일본 과학 기술기구 (일본 표준시)의 버드에서 부여합니다.
Referanslar
- Takao, K., Toyama, K., Nakanishi, K., Hattori, S., Takamura, H., Takeda, M., Miyakawa, T., Hashimoto, R. Impaired long-term memory retention and working memory in sdy mutant mice with a deletion in Dtnbp1, a susceptibility gene for schizophrenia. Mol. Brain. 1, 11-11 (2008).
- Chen, C., Rainnie, D. G., Greene, R. W., Tonegawa, S. Abnormal fear response and aggressive behavior in mutant mice deficient for alpha-calcium-calmodulin kinase II. Science. 266, 291-294 (1994).
- Yamasaki, N., Maekawa, M., Kobayashi, K., Kajii, Y., Maeda, J., Soma, M., Takao, K., Tanda, K., Ohira, K., Toyama, K. Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders. Mol. Brain. 1, 6-6 (2008).
- Aultman, J. M., Moghaddam, B. Distinct contributions of glutamate and dopamine receptors to temporal aspects of rodent working memory using a clinically relevant task. Psychopharmacology. 153, 353-364 (2001).
- Papaleo, F., Yang, F., Garcia, S., Chen, J., Lu, B., Crawley, J. N., Weinberger, D. R. Dysbindin-1 modulates prefrontal cortical activity and schizophrenia-like behaviors via dopamine/D2 pathways. Molecular Psychiatry. , 1-14 (2010).
- Douglas, R. J. Cues for spontaneous alternation. J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 171-183 (1966).
- Dudchenko, P. A., Davidson, M. Rats use a sense of direction to alternate on T-mazes located in adjacent rooms. Anim. Cogn. 5, 115-118 (2002).
- Dudchenko, P. A. An overview of the tasks used to test working memory in rodents. Neurosci Biobehav. Rev. 28, 699-709 (2004).
- Gerlai, R. A new continuous alternation task in T-maze detects hippocampal dysfunction in mice: A strain comparison and lesion study. Behav. Brain. Res. 95, 91-101 (1998).
- Wood, E. R., Dudchenko, P. A., Robitsek, R. J., Eichenbaum, H. Hippocampal neurons encode information about different types of memory episodes occurring in the same location. Neuron. 27, 623-633 (2000).
- Lee, I., Griffin, A. L., Zilli, E. A., Eichenbaum, H., Hasselmo, M. E. Gradual translocation of spatial correlates of neuronal firing in the hippocampus toward prospective reward locations. Neuron. 51, 639-650 (2006).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Wahlsten, D., Metten, P., Phillips, T. J., Boehm, S. L., Burkhart-Kasch, S., Dorow, J., Doerksen, S., Downing, C., Fogarty, J., Rodd-Henricks, K. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. J. Neurobiol. 54, 283-311 (2003).
- Matsuo, N., Yamasaki, N., Ohira, K., Takao, K., Toyama, K., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Miyakawa, T. Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice. Front Behav. Neurosci. 3, 20-20 (2009).
- Takao, K., Miyakawa, T. Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1086, 144-159 (2006).
- Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Impact of brain-behavior phenotypying of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders. Neurosci. Res. 58, 124-132 (2007).
- Ikeda, M., Hikita, T., Taya, S., Uraguchi-Asaki, J., Toyo-oka, K., Wynshaw-Boris, A., Ujike, H., Inada, T., Takao, K., Miyakawa, T. Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia. Hum. Mol. Genet. 17, 3212-3222 (2008).
- Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., Tomonaga, S., Watanabe, Y., Chung, Y. J., Banerjee, R. Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell. 137, 1235-1246 (2009).
- Hashimoto-Gotoh, T., Iwabe, N., Tsujimura, A., Takao, K., Miyakawa, T. KF-1 Ubiquitin Ligase: An Anxiety Suppressor. Front. Neurosci. 3, 15-24 (2009).
- Ohno, M., Hiraoka, Y., Matsuoka, T., Tomimoto, H., Takao, K., Miyakawa, T., Oshima, N., Kiyonari, H., Kimura, T., Kita, T., Nishi, E. Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system. Nat. Neurosci. 12, 1506-1513 (2009).
- Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities. J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).
- Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function. Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).
