مقالة منهجية

مهمة ذاكرة العمل المكانية الشهية للفئران في متاهة شعاعية شبه آلية ذات 8 أذرع ، مما يقلل من ارتباط الذاكرة المخيفة في المتاهة

DOI:

10.3791/66456

يوليو 29, 2025

في هذه المقالة

ملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تصميم معظم التجارب السلوكية للقوارض في الأصل للفئران. نظرا للاختلافات السلوكية بين الفئران والفئران ، في بعض الأحيان تكون هناك حاجة إلى تعديلات للفئران. نقدم طريقة لاختبار الذاكرة العاملة المكانية في الفئران ، مما يقلل من التوتر أثناء مهمة الذاكرة العاملة.

الملخص

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

توضح ورقة الطريقة هذه بالتفصيل بروتوكولا لاختبار ذاكرة العمل المكانية في الفئران باستخدام متاهة شعاعية شبه آلية ذات 8 أذرع (RAM). ذاكرة الوصول العشوائي عبارة عن جهاز مغلق جزئيا به 8 أذرع أفقية متباعدة بشكل متساو تشع من محور مركزي ، يمكن من خلالها التحكم في الوصول إلى كل ذراع بشكل فردي عن طريق أبواب آلية يتم التحكم فيها عن طريق المؤازرة. تبدأ في المحور المركزي ويسمح لها باستكشاف المتاهة للحصول على مكافأة غذائية في نهاية كل ذراع أو ذراع محدد. تم تصميم مهمة ذاكرة الوصول العشوائي في الأصل للفئران ، لكننا قمنا بتكييف البروتوكول للفئران ، على سبيل المثال ، من خلال تضمين المزيد من خطوات التعود. في بروتوكولنا ، يتم اصطياد جميع الأذرع في البداية بالحليب المكثف المحلى ، ويتم قبول الفئران بالتتابع في أربعة أذرع مختارة بشكل عشوائي زائف لجمع المكافآت ("الجري القسري") قبل فتح جميع الأبواب معا للسماح للفئران بالركض بحرية والعثور على المكافآت الأربع المتبقية ("الجري الحر"). يتم إدخال تأخير 5 ثوان بين التشغيل القسري والمجاني لتحدي الذاكرة العاملة. يتم تسجيل خطأ إذا أدخل الماوس أي ذراع تمت زيارته مسبقا أثناء التشغيل المجاني. تكتمل المهمة عند استرداد جميع المكافآت. بعد 6 أيام من التعود و 9 أيام من التدريب على المتاهة ، تحقق ذكور الفئران C57BL / 6 بانتظام ≥ 80٪ من معدل النجاح اليومي ، والتي تعرف بأنها 4 / (4 + E) ، حيث E هو عدد الأخطاء. يمكن ، من حيث المبدأ ، دمج هذه المهمة شبه الآلية مع طرق المراقبة في الجسم الحي مثل الفيزيولوجيا الكهربية أو الفحص المجهري متعدد الفوتون أو تصوير الكالسيوم.

المقدمة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الذاكرة العاملة1 هي عملية معرفية يمكن أن تحتوي على كمية محدودة من المعلومات لفترة قصيرة أثناء التلاعب بها واستخدامها في تخطيط وتنفيذ مهمة عقلية ، مثل حفظ رقم هاتف أو مسار لوجهة من موقع مختلف. يرتبط ارتباطا وثيقا بالذكاء السائل ، وهو القدرة على التفكير بسرعة والتفكير بشكل مجرد. يعتقد أن تدريب الذاكرة العاملة يمكن أن يحسن الذكاء السائل2. لذلك ، فإن الذاكرة العاملة ضرورية للدراسات البحثية.

تم ابتكار معظم تجارب السلوك الشائعة للقوارض في الأصل للفئران في الثمانينيات ، وغالبا ما يطبق الباحثون اليوم هذه البروتوكولات على الفئران. ومع ذلك ، هناك اختلافات سلوكية ثابتة بين الفئران والفئران3،4،5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15،16،17،18،19. على وجه الخصوص ، تعد إدارة الخوف عاملا مهما يمكن أن يؤثر على نتائج التجارب ، حيث أن الفئران أكثر عرضة للإجهاد مقارنة بالفئران3،4،5،6،7،10،11،12،13،14،15،16،17 ،18،19. لذلك ، من المهم مراعاة الاختلافات عند تطبيق هذه البروتوكولات على الفئران. في بروتوكولنا ، حاولنا تقليل عوامل الإجهاد أثناء مهمة الذاكرة العاملة في متاهة الذراع الشعاعية. تم ذلك عن طريق توقيت إغلاق الأبواب بعناية باستخدام برنامج تتبع الماوس والتحكم في المتاهة. أيضا ، تم تجنب اصطياد الفئران في نهاية الجلسة في المحور المركزي. سمح هذا النهج للفئران باختيار ذراعها التالي دون ربط الموقع بالخوف من القبض عليه. تأخير القبض على الفئران إلى ما بعد جمع جميع المكافآت في المتاهة يضمن أن المكافأة الأخيرة لم تكن مرتبطة بتجربة القبض عليك.

متاهة الذراع الشعاعي الأرضي (RAM) هي جهاز شائع وشائع الاستخدام لتقييم التعلم والذاكرة المكانية وغير المكانية ، واختبار الذاكرة العاملة والمرجعية في القوارض. إنه أحد أكثر الأجهزة شيوعا للتعلم المكاني والذاكرة في الفئران20،21،22. تستفيد ذاكرة الوصول العشوائي من الميل الطبيعي للقوارض لاستكشاف المتاهة والعثور على المستجدات وتعلم المعلومات المكانية على أساس التجربة والخطأ ، بالإضافة إلى البحث عن الطعام. يمكن زيادة هذا الاتجاه عن طريق تقييد نظامهم الغذائي ومكافأتهم بالطعام المفضل في المتاهة. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام العديد من المتغيرات لجهاز ذاكرة الوصول العشوائي ، على سبيل المثال ، مع 6 أو 8 أو 12 أو 16 ذراعا وجهاز مغلق جزئيا أو مفتوح / مرتفع23،24،25. تعتمد معظم بروتوكولات اليوم على بروتوكولات Olton et al.20،26 ، ولكنها تستخدم متاهات أبسط (6 أو 8 أذرع)9،24،27،28،29. يعد اختبار الذاكرة العاملة في متاهة الذراع الشعاعية (6 أو 8 أذرع) أقوى من متاهة T (ذراعان) لأن لديها المزيد من خيارات الأسلحة لاستكشافها.

تم تصميم ذاكرة الوصول العشوائي الأصلية بواسطة Olton and Samuelson20 لتقييم التعلم المكاني والذاكرة في الفئران باستخدام طعوم الطعام لتعزيز إيجابي ، على عكس متاهات المياه مثل متاهة موريس المائية ومتاهة المياه الشعاعية ذات 8 أذرع التي تستخدم التعزيز السلبي ، أي الغمر في الماء20،30،31،32. وجد أولتون وسامويلسون، 20عاما ، أن الفئران لديها ذكريات ممتازة عن الأماكن أثناء مرورها عبر ذاكرة الوصول العشوائي. أظهروا أن الحصين يشارك في معالجة المعلومات المكانية. لذلك ، قدموا مفهوم نظام الذاكرة المزدوجة ، الذي يشتمل على ذاكرة عاملة ومرجعية ، في القوارض. تم اقتراح نظام الذاكرة المزدوجة هذا سابقا بواسطة Honig36 بناء على تجارب على الحمام. وجد Olton et al. أن وظيفة الحصين ضرورية للذاكرة العاملة. تم تحقيق ذلك عن طريق إحداث آفات في المنطقة الداخلية ، أو جسم fimbria-fornix ، أو الأمامي للحصين ، أو الحاجز ، أو القبو التالي للحمل لتعطيل كل من وصلات الألياف الخارجية الرئيسية لتكوين الحصين26،33،34،35. لم تؤثر آفات فورنيكس-فيمبريا على الذاكرة المرجعية26.

في البروتوكولات الحديثة ، يتم اعتاد على البيئة من خلال السماح لها باستكشاف المتاهة بحرية لمدة 10-15 دقيقة يوميا لمدة 3 أيام متتالية ، متبوعا بتدريب المتاهة لمدة 1-3 أسابيع مع طعام مفضل في نهاية جميع الأذرع أو أذرع مختارة ثابتة ، أو اختبار الذاكرة العاملة ، أو الذاكرة العاملة والذاكرة المرجعية في نفس التجربة ، على التوالي9،29،37.

في كثير من الأحيان ، لا يتم وصف هذه البروتوكولات بشكل كامل ، ولا يتم النظر جيدا في الاختلافات السلوكية بين الفئران والفئران. نقدم هنا بروتوكولنا وخبرتنا بالتفصيل ، خاصة كيفية تجنب ربط التجارب المخيفة بالأماكن والتوقيت بناء على اختلافات إدارة الخوف بين الفئران والفئران. هذا البروتوكول مخصص للباحثين الذين يرغبون في دراسة الذاكرة العاملة المكانية وتطبيقها على الفيزيولوجيا الكهربية والتصوير في الوقت الفعلي وعلم الأنسجة باستخدام الفئران.

البروتوكول

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة مسبقا على جميع تجارب الفئران من قبل اللجنة الأخلاقية في UCL وتم التصريح بها بموجب قانون (الإجراءات العلمية) لعام 1986 والتشريعات اللاحقة لحكومة المملكة المتحدة.

1. إعداد برامج للتحكم الآلي في المتاهة على تطبيق برمجي

ملاحظة: تم استخدام متاهة الذراع الشعاعي الآلي ، كما هو موضح في الشكل 1A-C ، وتخطيط الغرفة في الشكل 1D.

  1. قم بإعداد سير عمل تجريبي لإغلاق الباب كما هو موضح في الشكل 2.
  2. قم بتعيين بداية مرحلة التعود 1 (الشكل 2 أ) على تطبيق برمجي. للقيام بذلك ، اتبع الخطوات أدناه.
    1. اضبط بداية الإصدار التجريبي وتسجيلات الفيديو ، وأغلق جميع الأذرع الموجودة على البرنامج. بعد 5 ثوان من أن يتعرف البرنامج على الماوس في المحور المركزي للمتاهة ، يبدأ في التتبع ويفتح جميع الأبواب.
    2. عندما يدخل الماوس داخل ذراع ويكون على بعد 4 سم من أقرب باب لأبواب المحور المركزي ، أغلق جميع الأبواب. ثم ، مباشرة بعد إغلاق جميع الأبواب ، افتح باب الذراع الذي اختاره الماوس.
    3. بمجرد عودة الماوس إلى المحور المركزي ، أغلق الباب وحبسه في المحور المركزي لمدة 5 ثوان. كرر هذا لمدة 30 دقيقة.
    4. أوقف تسجيل الفيديو وتتبعه عند انقضاء 30 دقيقة ، ويعود الماوس إلى المحور المركزي.
      ملاحظة: دع الماوس يستكشف المتاهة بحرية حسب إرادته.
  3. مرحلة التعود 2 (الشكل 2 ب)
    1. اضبط بداية الإصدار التجريبي وتسجيل الفيديو في البرنامج المرتبط وأغلق جميع الأبواب.
    2. بعد 5 ثوان من التعرف على البرنامج للماوس في المحور المركزي للمتاهة ، ابدأ تتبعه وافتح جميع الأبواب.
    3. قم بإنهاء التجربة إذا دخل الماوس إلى كل ذراع مرتين على الأقل أو بعد 30 دقيقة ثم عاد إلى المحور المركزي. دع الماوس يستكشف المتاهة بحرية حسب إرادته.
  4. مرحلة التعود 3 (الشكل 2 ج)
    ملاحظة: هذه المرحلة هي مزيج من المرحلتين 1 و 2.
    1. اضبط البرنامج لبدء الإصدار التجريبي وتسجيل الفيديو وإغلاق جميع الأبواب.
    2. اضبط البرنامج للتحكم في أبواب المتاهة بعد 5 ثوان من التعرف على الماوس في المحور المركزي. اضبط بداية التتبع في هذه المرحلة وافتح جميع الأبواب.
    3. أغلق جميع الأبواب عندما يدخل الماوس داخل ذراع وعلى بعد 4 سم من أقرب باب لأبواب المحور المركزي. ثم افتح باب الذراع.
    4. أغلق الباب عندما يدخل الماوس بالكامل إلى المحور المركزي وقم بحصر الماوس في المحور المركزي لمدة 3 ثوان. كرر هذا التسلسل لمدة 30 دقيقة أو حتى يدخل الماوس كل ذراع مرة واحدة على الأقل.
    5. اضبط نهاية الإصدار التجريبي بعد استيفاء الشرط ، وعندما يدخل الماوس إلى المحور المركزي بالكامل.
      ملاحظة: دع الماوس يستكشف المتاهة بحرية حسب رغبته.
  5. مهمة الذاكرة العاملة (الشكل 2D ، E)
    1. اضبط البرنامج لبدء الإصدار التجريبي والتسجيل ، وأغلق جميع الأبواب.
    2. بعد 5 ثوان من تعرف البرنامج على الماوس في المحور المركزي ، اضبط البرنامج لبدء التتبع.
    3. ابدأ مرحلة التشغيل الإجباري. قدم 4 أذرع مختارة بشكل عشوائي زائف واحدة تلو الأخرى بالماوس.
    4. عندما يدخل الماوس إلى الذراع الأول ويبعد 3 سم عن المحور المركزي ، تأكد من إغلاق الباب وحبسه في الذراع لمدة 15 ثانية.
    5. دع الباب يفتح ودع الماوس يعود إلى المحور المركزي.
    6. أغلق الباب ثم افتح الذراع الثاني.
    7. كرر هذا حتى الذراع الرابعة.
    8. عندما يعود الماوس إلى المحور المركزي بعد الذراع الرابع من مرحلة التشغيل القسري ، قم بحصره في المحور المركزي لمدة 5 ثوان.
    9. دع جميع الأبواب تفتح وابدأ مرحلة التشغيل الحر.
    10. قم بإنهاء الإصدار التجريبي عندما يعود الماوس إلى المحور المركزي بعد جمع كل المكافآت / إدخال جميع الأسلحة مرة واحدة على الأقل.

2. تجهيز أقفاص منزلية للسكن الفردي

  1. قم بإعداد أقفاص جديدة باستخدام مواد التعشيش القياسية لتجربة جديدة.
    1. ضع فراشا جديدا ، ونشارة الخشب ، وكاخ الإسكيمو الورقي ، ونفق ورقي ، وخطوط تعشيش الورق ، وكتلة لدغة خشبية في أقفاص جديدة لكل فأر للتجربة.
    2. ضع قادوس الطعام وأغلق الغطاء.
      ملاحظة: يمكن للفئران إتلاف أجزاء التهوية إذا كانت بدون قادوس الطعام.

3. المناولة والوزن وتقييد النظام الغذائي في غرفة احتجاز (اليوم -7 إلى اليوم 0)

  1. قم بتوجيه الماوس إلى النفق الورقي المرفق في قفص المنزل يدويا برفق.
  2. ارفع الماوس من القفص المجمع باستخدام النفق الورقي38،39،40 باليد ، واحتفظ به على ارتفاع الصدر لعدة ثوان. بدلا من ذلك ، دع الماوس يصعد على اليد طواعية.
    ملاحظة: يعد التعامل مع بأقل قدر من الإجهاد أمرا ضروريا للتجارب السلوكية. لا تلتقطها أبدا من الذيل ، وهو أمر مرهق للفئران. من المهم أيضا تعويد الفئران على المترجم. تحتاج الفئران إلى أن تكون معتادة جيدا ومسترخية ، وإلا فلن تتعلم جيدا في المتاهة لاحقا.
  3. أمسك الماوس دائما باستخدام نفس طريقة المناولة. ضع الماوس على الميزان لمراقبة وزن الجسم وسجل وزن جسمه.
    ملاحظة: لا تضغط على الفئران بحركة الجسم السريعة أو عن طريق إصدار أصوات عالية. من الأفضل القيام بذلك في بيئة هادئة. خلاف ذلك ، قد يقفزون من الميزان أو يد المجريب. أيضا ، إذا كانت الفئران متوترة ، فيمكنها إظهار عيون محدقة ، والصرير ، وقد تعض يد المجرب41،42.
  4. بعد الوزن ، ضع الماوس في القفص الجديد المعد مسبقا.
  5. ضع الفئران على نظام غذائي بكمية محدودة لمدة أسبوع قبل التعرض لمتاهة الذراع الشعاعية. هذا يحفزهم على البحث عن المتاهة للحصول على مكافآت غذائية مقدمة. المكافأة الغذائية أثناء التجربة هي الحليب المكثف المحلى المخفف.
  6. ضع 2 ~ 3 جم من الطعام القياسي في القفص وحافظ على وزن الجسم بين 85 ~ 90٪ من الوزن الأولي طوال التجربة.
    ملاحظة: تأكل C57BL / 6 فئران 3-4 جم من الطعام القياسي كل يوم43.
  7. لاحظ الانخفاض الليلي في وزن الجسم كدليل لتوحيد كمية الطعام التي سيتم إعطاؤها في اليوم التالي. من ذلك الحين فصاعدا ، أعط كمية يومية كافية من الطعام القياسي للحفاظ على 85-90٪ من وزن الجسم الأولي طوال التجربة.
    ملاحظة: تحتاج هذه إلى إنقاص الوزن ببطء. راقب وزن الجسم وتعبيرات الوجه لتجنب الإجهاد.
  8. قدم 1 مل من الحليب المكثف المخفف (مكافأة ؛ حليب مكثف محلى : ماء = 1: 1) في كوب بلاستيكي صغير في قفص المنزل لتعويد الفئران حتى نهاية مرحلة التعود 1. تأكد من أن الفئران تأكل المكافأة. قم بتغيير طعام المكافأة إذا أظهرت سلالة الفئران رهاب جديد للطعام المقدم.
    ملاحظة: من مرحلة التعود 2 ، لا تقدم المكافأة في قفص المنزل. إذا انخفض وزن جسم أي فأر إلى أقل من 80٪ من الوزن الأولي ، فيجب القتل الرحيم وفقا لإرشادات IACUC والخاصة بكل بلد. إذا لم يكن الفأر في نطاق وزن الجسم الطبيعي لخط الفأر المستخدم (20-30 جم في عمر 8-12 أسبوعا) في أول فحص لوزن الجسم ، فلا ينبغي اعتباره في المجموعة لتجنب صعوبة الحفاظ على وزن جسمه في النطاق المطلوب لاحقا.

4. إحضار الفئران إلى غرفة الاختبار

  1. استخدم عربة لإحضار الفئران إلى غرفة اختبار السلوك ببطء.
  2. اترك الفئران دون إزعاج على العربة لمدة 5 دقائق.

5. إعداد الغرفة

  1. اضبط إضاءة الغرفة التي تضيء المحور المركزي بشكل غير مباشر ، على 80 لوكس مع مصابيح بيضاء دافئة ، وقم بتشغيل ضوضاء بيضاء عند 70 ديسيبل مقاسة عند المحور المركزي. ملاحظة: من المعروف أن التعرض للضوضاء البيضاء متوسطة الشدة يؤدي إلى أداء الفئران بشكل أفضل في متاهة معقدة هندسيا44،45. يبدو أن الضوضاء البيضاء تفعل أكثر من مجرد إخفاء الضوضاء التي لا مفر منها في البيئة. 70 ديسيبل تزيد الضوضاء البيضاء من امتصاص الكولين في العديد من مناطق الدماغ من الفئران ، بما في ذلك قشرة الفص الجبهي ، وما تحت المهاد ، والحصين (ولكن ليس في المخطط)46 ومن المعروف أن أداء الذاكرة العاملة في ذاكرة الوصول العشوائي يعتمد على سلامة المسارات الكولينية بين الحصين والقشرة الأمامية والدماغالأمامي 32،47. من المعروف أيضا أن تستخدم كلا من الإشارات البصرية البعيدة والقريبة للتنقل بدقة في بيئاتها. ومع ذلك ، تعتمد الفئران على الإشارات البصرية البعيدة أكثر من الإشارات القريبة للتنقل أثناء التعلم المكاني48. في هذه التجربة ، تم إدخال إشارات قريبة مطبوعة على قطعة صغيرة من الورق على الجدران الخلفية لجميع أذرع ذاكرة الوصول العشوائي ذات 8 أذرع ، لكنها لم تقلل من سلوك تسلسل الأقحوان. من ناحية أخرى ، قللت الإشارات المرئية البعيدة غير المتماثلة هندسيا (على سقف وجدران الغرفة) من تسلسل الأقحوان وكانت ضرورية للتنقل المكاني في ذاكرة الوصول العشوائي.

6. مرحلة التعود 1 - غير مكافأ (اليوم 1 - 2)

ملاحظة: لا يتم طعم المكافآت في المتاهة. هذه المرحلة هي تعويد الفئران على أبواب المتاهة وأصواتها.

  1. ابدأ تتبع الماوس وتسجيل الفيديو بالنقر فوق ابدأ زر في البرنامج وإحضار الماوس إلى المتاهة دون الضغط عليه. افعل ذلك عن طريق التحرك ببطء وتغيير الارتفاع ببطء أثناء وجود الماوس في يد المترجم. ضع الماوس في المحور المركزي.
    ملاحظة: إذا اهتزت الفئران على يد المجرب ، فقم بإبطاء الحركات. إنها علامة على الخوف. تتحرك الفئران خلال فترة الحبس لمدة 5 ثوان في المحور المركزي قبل بدء مرحلة التشغيل القسري. يمكنهم مواجهة أي جانب عند وضعهم في المحور المركزي.
  2. استمر في مراقبة سلوك الماوس على شاشة الكمبيوتر الموضوعة بعيدا عن المتاهة أو أسفل مستوى جدار المتاهة. إذا حاول الفأر الهروب من المتاهة عن طريق التسلق على الحائط ، فما عليك سوى الوقوف من الكرسي لإظهار وجود المجرب والسير نحوه ، ومراقبة أدائه. في أسوأ السيناريوهات ، ادفع الماوس مرة أخرى إلى المتاهة.
    ملاحظة: عادة ، تعود الفئران إلى المتاهة بعد سماع ضوضاء الاحتكاك لملابس المجرب عند اقترابها منها. يجب القيام بذلك بسرعة. إذا استمر المجرب في القيام بذلك ، فستبقى الفئران في المتاهة بعد مراحل التعود من 1 إلى 3. إذا استمرت الفئران في القفز من المتاهة ، فمن المستحسن إزالتها من المزيد من التجارب والتحليلات.
  3. بعد التجربة ، اجمع الفأر من ذراع المتاهة عن طريق ترك الفأر يتسلق يد المجرب طواعية بينما تغطي اليد الأخرى الذراع لمنعه من القفز من المتاهة.
  4. قم بتنظيف براز الفأر وامسح المتاهة بمنديل جاف لإزالة أي آثار للمكافآت. ثم امسح بمنديل مبلل وجفف المتاهة بمنديل جاف (حوالي 2 دقيقة).
  5. افعل ذلك لكل ماوس بدوره لمدة يومين.
    ملاحظة: بعد 30 دقيقة ، ربما لم تقم الفئران بزيارة جميع أذرع المتاهة الثمانية. هذا أمر طبيعي وليس مشكلة. تميل الفئران إلى زيارة الأسلحة بنمط غير منهجي وغير متسلسل والتحرك بحذر ، وتقضي أوقاتا غير متساوية في كل ذراع. يمكن للفئران أن تتسلق جدران المتاهة و / أو تقفز من المتاهة في هذه المرحلة. إذا حدث هذا (على سبيل المثال ، يحاول الفأر الصعود على الجدران) ، فقم بمنعه عن طريق التأكد من أن المجرب يجعل الفأر على دراية بوجوده من خلال الاقتراب من المتاهة وإحداث بعض الضوضاء ، مثل حفيف الملابس. لذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى مراقبة دقيقة لسلوك الماوس في ذاكرة الوصول العشوائي واتخاذ إجراء سريع. بعد تكرار قليل من هذا الإجراء ، ستبقى الفئران في المتاهة. إذا لم يبقى الماوس في ذاكرة الوصول العشوائي أثناء التعود ، على الرغم من كل شيء ، فقم بإزالته من التحليل.

7. مرحلة التعود 2 - مكافأة (اليوم 3 - 4)

ملاحظة: هذه المرحلة هي تشجيع الفئران على استكشاف المتاهة بحرية للحصول على مكافآت غذائية.

  1. ضع 70 ميكرولتر من مكافأة الطعام في كل طعام جيدا في كل ذراع.
  2. ابدأ تتبع الماوس وتسجيل الفيديو بالنقر فوق الزر "ابدأ" في البرنامج ثم وضع الماوس على المحور المركزي للمتاهة كما هو موضح في 6.1.
  3. استمر في مراقبة سلوك الماوس على شاشة الكمبيوتر من مكان بعيد وقم بتدوينها إذا لزم الأمر ، على سبيل المثال ، التسلق على الحائط أو القفز من المتاهة. قم بإنهاء التجربة عندما يدخل الماوس إلى كل ذراع مرتين على الأقل أو انقضاء 30 دقيقة.
  4. بعد التجربة ، اجمع الفأر من المتاهة في ذراع عن طريق ترك الفأر يتسلق يد المجرب طواعية بينما تغطي اليد الأخرى الذراع لمنعه من القفز من المتاهة.
  5. نظف المتاهة كما هو موضح في 6.4 (مرحلة التعود 1 ؛ حوالي 2 دقيقة).
  6. افعل ذلك لكل فأرة بدوره مرتين يوميا لمدة يومين.
    ملاحظة: في هذه المرحلة ، قد تظهر الفئران سلوكا في تسلسل الأقحوان ، ولكن لا داعي للقلق لأن إدخالات الذراع الأربعة الإضافية في مهمة الذاكرة العاملة قد تثبط هذه الحركة. في هذه الخطوة ، يمكن للفئران أن تتوقف في الذراع دون أن تستهلك المكافأة. في اليوم الرابع ، يجب أن تكون الفئران أكثر تدريبا مما كانت عليه في اليوم الثالث ولكن لا يزال بإمكانها التوقف في منتصف الذراع.

8. مرحلة التعود 3 - بمكافأة (اليوم 5 - 6)

ملاحظة: هذه المرحلة هي السماح للفئران بالتعود على بيئة الجمع بين المرحلتين 1 و 2.

  1. طعم جميع آبار الطعام مع 70 ميكرولتر من المكافأة.
  2. ابدأ تتبع الماوس وتسجيل الفيديو بالنقر فوق زر بدء البرنامج ووضع الماوس في المحور المركزي للمتاهة.
  3. استمر في مراقبة سلوك الماوس على شاشة الكمبيوتر من مكان بعيد ، حتى يدخل الماوس إلى كل ذراع مرة واحدة على الأقل أو 30 دقيقة. إذا حاول الماوس الهروب من المتاهة ، فتصرف بسرعة كما هو مذكور في مرحلة التعود 1 (6.2).
  4. بعد التجربة ، قم بإزالة الماوس من المتاهة عن طريق تركه يتسلق على يد المجرب طواعية بينما تغطي اليد الأخرى الذراع لمنعه من القفز من المتاهة.
  5. نظف المتاهة كما هو موضح في 6.4 (مرحلة التعود 1) (حوالي دقيقتين).
  6. افعل ذلك لكل فأرة مرتين يوميا لمدة يومين.
    ملاحظة: في هذه المرحلة ، من الأفضل إزالة أي فئران تحاول الهروب من المتاهة من التحليل.

9. مهمة الذاكرة العاملة - بمكافأة (اليوم 7 - اليوم 15)

  1. طعم كل الذراعين ب 40 ميكرولتر من المكافأة. ضع المكافأة في كل طعام بالقرب من المحور المركزي لتجعل من الصعب على الفئران الرؤية من المحور المركزي.
  2. ابدأ تتبع الماوس والتسجيل بالنقر فوق زر بدء البرنامج ثم ضع الماوس على المحور المركزي للمتاهة دون الضغط عليه.
  3. أثناء الحبس لمدة 5 ثانية في المحور المركزي ، ابتعد واجلس في مكان ما بعيدا عن المتاهة. راقب سلوك الماوس واكتب تسلسل الذراع الذي يزوره الماوس في المتاهة (انظر الملف التكميلي 1).
  4. توقف عن تسجيل تسلسل زيارة الذراع عندما يجمع الماوس جميع مكافآت الطعام الثمانية ، وهي نهاية مهمة الذاكرة العاملة ، ثم اتركه يزور أربعة أذرع إضافية.
    ملاحظة: من خلال القيام بذلك ، يمكن أن يكون لدى الفئران المزيد من الوقت قبل أن يتم القبض عليها ، مما يسمح للفئران بالتركيز على مهمة الذاكرة العاملة. تسمح هذه الخطوة أيضا للفئران بتعزيز حقيقة أن المكافآت لا يتم تجديدها بمجرد جمعها.
  5. بعد الزيارات الأربع الإضافية للذراع ، قم بإزالة الماوس من المتاهة في نهاية زيارة الذراع الأخيرة عن طريق السماح له بالصعود على اليد أثناء تغطية الذراع باليد الأخرى.
    ملاحظة: من خلال عدم اصطياد الفئران في المحور المركزي ، لن تربط الفئران الاصطياد بالمحور المركزي ، حيث تقرر الفئران الذراع التي ستذهب إليها بعد ذلك. بمجرد أن تصبح الفئران على دراية بالمهمة ، بما في ذلك زيارات الذراع الإضافية ، يمكنها التحرك بحرية بالقرب من آخر بئر طعام أو قضاء بعض الوقت في المحور المركزي. ومع ذلك ، يجب عليهم إنهاء 4 زيارات إضافية للذراع في غضون 3 دقائق. إذا لم ينهوا ذلك في غضون 5 دقائق ، فأعيدهم إلى قفص المنزل.
  6. حدد القفص التالي لضبط مستوى الإثارة من خلال النقر على القفص للتجربة التالية.
  7. نظف المتاهة كما هو موضح في 6.4 (مرحلة التعود 1) (حوالي دقيقتين).
  8. انتقل إلى الماوس التالي وكرر هذا 6 مرات لكل ماوس بدوره لمدة 9 أيام.
    ملاحظة: يجب أن يصبح متوسط مدة زيارات الذراع الأربع الإضافية أطول في التجارب اللاحقة ، حيث تتعلم الفئران التعرف على عدم توفر مكافآت أخرى أو عدم وجود أذرع جديدة غير تمت زيارتها للذهاب إليها.

10. التسجيل

  1. احسب "درجة معدل النجاح اليومي" (٪) = 4 (الأهداف) / (إجمالي رقم دخول الذراع [4 + الأخطاء]) × 100.
    ملاحظة: بعد الجري القسري ، تمتلئ أربعة أذرع فقط بالمكافأة ، الأهداف. إذا أدخلوا ذراعا زارها الماوس في الجري القسري ، فقم باحتسابه كخطأ واحد ، بالإضافة إلى أذرع متكررة في المدى الحر.
  2. احسب "درجة نسبة التجربة المثالية" (٪) في 6 تجارب = [(عدد التجارب المثالية) / 6 ] × 100
    ملاحظة: تعني النتيجة المثالية عدم وجود خطأ في الذاكرة العاملة.
  3. حدد سرعة الماوس ومسافته وتسارعه في البرنامج للتحليل وحساب المتوسطات لكل يوم. تأكد من استبعاد زيارات الذراع الأربع الإضافية من هذه التحليلات. أيضا ، قم بقياس مدة زيارات الذراع الأربع الإضافية من خلال مراجعة مقاطع فيديو تتبع الماوس بعد التجربة.
    ملاحظة: يمكن للفئران أن تقوم بمنعطفات سريعة فور دخول الذراع. لا تحسب هذا ويسجل كإدخال ، لأنه تصحيح سريع للخطأ ، مما يعني أن الذاكرة العاملة صالحة49. ومع ذلك ، إذا عبر الماوس نقطة منتصف الذراع أو بقي في الذراع لأكثر من 3 ثوان ، فقم بحساب الإدخال وتسجيله. تشير درجات معدلات النجاح اليومية إلى منحنيات تعلم الفئران ، وتشير درجات نسبة التجربة المثالية إلى كفاءة الاحتفاظ بالذاكرة العاملة.

11. الإحصائيات

  1. إذا كنت تدرس الفرق بين عنصر التحكم وخط الماوس بالضربة القاضية ، كما هو الحال في المنشور السابق50 ، فقم بإجراء الإحصائيات كما هو موضح أدناه.
    1. قارن البيانات الناتجة عن المجموعات الضابطة والتجريبية باستخدام المقاييس المتكررة ANOVA ثنائية الاتجاه مع تحليل لاحق (على سبيل المثال ، اختبار Bonferroni) [قياس كل موضوع في 9 نقاط زمنية مختلفة].
    2. في حالة مقارنة المجموعات ، اختبر ما لا يقل عن 10 ويفضل ~ 20 فأرا في كل مجموعة. عندما يكون تأثير التلاعب الجيني أو صنع الآفات أو العلاج بالعقاقير واضحا ، يمكن أن تكون أحجام العينات أصغر لاستنتاجها.

النتائج

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم استخدام هذا البروتوكول في منشورنا السابق ، حيث سألنا عما إذا كانت الخلايا الدبقية قليلة التغصن وأغلفة المايلين الجديدة ضرورية لأداء مهمة الذاكرة العاملة المكانية باستخدام فئران MyRF cKO والتحكم50. وجدنا أن أداء مهمة الذاكرة العاملة قد تحسن في الفئران الضابطة ولكن ليس في فئران MyRF cKO. حفزت مهمة الذاكرة العاملة وعززت تكاثر وتمايز الخلايا السليفة قليلة التغصن (OPCs) ، وتكوين النخاع قليل التغصن (OL) في مناطق الدماغ المتعلقة بمعالجة الذاكرة العاملة في الفئران البرية. قمنا أيضا بمهمة التناوب بمكافأة T-maze لتقييم الذاكرة العاملة المكانية. تم تنفيذ هذه المهمة للكشف عن نقص الذاكرة العاملة في فئران MyRF cKO. ومع ذلك ، لم يلاحظ أي فروق ذات دلالة إحصائية في التحليل النسيجي بين مجموعة الفئران التي كان لديها مهمة التناوب التي تكافأ على T-maze ومجموعة التحكم في القفص المنزلي. لذلك ، خلصنا إلى أن البروتوكول المقدم هنا أكثر فاعلية من مهمة التناوب التي تكافأ على T-maze لدراسة الذاكرة العاملة.

كان لكل فأر 6 تجارب لمهمة الذاكرة العاملة يوميا استمرت لمدة ساعة واحدة في المجموع. وبالتالي ، سمح هذا البروتوكول بحد أقصى 8 فئران في مجموعة. في الأيام الأولى من التعود ، أمضت الفئران وقتا غير متساو في أذرع المتاهة ، وكانت حركاتها بطيئة. مكثوا في نهاية الذراعين لفترة طويلة. حتى نهاية اليوم 5 من التعود في المتاهة ، أمضوا أوقاتا متغيرة في أذرع المتاهة ويمكنهم العودة إلى المحور المركزي دون لمس المكافآت (الشكل 3 أ). ومع ذلك ، في اليوم السادس ، دخلت كل ذراع مرة واحدة على الأقل في غضون 8-15 دقيقة ، وأمضت فترة مماثلة في كل ذراع ، مما يشير إلى أن كانت معتادة على المتاهة وكانت جاهزة للمهمة (الشكل 3 أ ، الصف السفلي لليوم 6 والشكل 3 ب).

خلال مراحل التعود ، غالبا ما كانوا يقفون على أطرافهم الخلفية وينظرون من الذراعين أو المحور المركزي. لوحظ سلوك مماثل أثناء مهمة الذاكرة العاملة ، لكنهم لم يتحركوا بالضرورة في نفس الاتجاه (على سبيل المثال ، 2 -> 3-> 5 -> 8 [في اتجاه عقارب الساعة] أو 8 -> 5 -> 3 ->2 [عكس اتجاه عقارب الساعة]). يمكنهم تغيير اتجاههم (على سبيل المثال ، 5 -> 4 -> 6 -> 1). لم يكن لدى الفئران الفردية ميل جماعي واضح لاختيار تسلسل الذراع. تميل الفئران إلى قضاء وقت أطول قليلا في اختيار آخر ذراع مكافأ من الذراع الأولى التي تمت مكافأتها في الجري الحر. ربما كان هذا بسبب وجود أربعة خيارات للاختيار من بينها في الاختيار الأول في التشغيل المجاني ، وخيار واحد فقط للمكافأة الأخيرة. تم تقديم الذراع الأولى في مرحلة التشغيل القسري للفئران على الأقل 50 (15 + 15 + 15 + 5) ثانية قبل بدء التشغيل الحر. وبالتالي ، لم يكن من السهل جدا أداء مهمة الذاكرة العاملة هذه بدون أخطاء في الذاكرة العاملة. يظهر الفيديو التكميلي 1 فأرا يخضع لتجربة مثالية في اليوم الثامن من تدريب مهمة الذاكرة العاملة.

باستخدام أي من نظامي التسجيل ، وجدنا أن أدائهم كان ثابتا تقريبا خلال الأيام الثلاثة الأولى من فترة اختبار ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي استمرت 9 أيام ولكنه تحسن بشكل ملحوظ بعد ذلك (الشكل 4 أ ، ب). بعد 6 أيام من التعود و 9 أيام من التدريب على المتاهة ، حققت ذكور الفئران C57BL / 6 بانتظام ≥ 80٪ من معدل النجاح اليومي من اليوم 8 ، والتي تعرف بأنها 4 / (4 + E) ، حيث E هو عدد الأخطاء. أصبح متوسط المسافة المقطوعة في الجري الحر أقصر بمرور الوقت ، لكن متوسط السرعة والتسارع كانا ثابتين إلى حد ما من يوم لآخر (الشكل 4C-F). ربما تكون الفئران قد طورت ذكرى خوف من الوقوع خلال زيارات الذراع الأربع الإضافية ، والتي قد تكون أحد الأسباب التي جعلت الفئران تقضي وقتا أطول في نهاية التجربة (الشكل 4G).

في هذا البروتوكول ، استمرت خطوات التعود لمدة 6 أيام ، مما قد يؤدي إلى ضبط ساعة الجسم للتجربة ، حتى لو لم يتم عكس دورة الضوء / الظلام في منشأة حيوانية.

figure-results-1
الشكل 1: مواصفات وميزات ذاكرة الوصول العشوائي. (أ) مناظر المتاهة من CCD المثبت في السقف ومن الجانب والأبعاد. (ب) غرق بئر الطعام على عمق 1.5 سم تحت مستوى أرضية المتاهة بحيث لا تستطيع الفئران رؤية المحتويات من على بعد >10 سم. (ج) إعداد ساحة المتاهة. يتم عرض المحور المركزي والذراع 1-8. (د) تخطيطي للغرفة التجريبية والإشارات المرئية الخارجية مع صورة للغرفة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: مخططات التدفق لبرامج التحكم في المتاهة. (أ) مرحلة التعود 1 (اليومان 1 و 2). (ب) مرحلة التعود 2 (اليومان 3 و 4). (ج) مرحلة التعود 3 (اليومان 5 و 6). (د) مهمة الذاكرة العاملة (الأيام 7-15). (ه) مخطط نموذج مهمة الذاكرة العاملة. مرت الفئران بأربعة أذرع تشغيل قسرية تم اختيارها بشكل عشوائي زائف ، وتم احتجازها في المحور المركزي لمدة 5 ثوان ، ثم ذهبت للتشغيل الحر لجمع المكافآت المتبقية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 3: خرائط الحرارة وخرائط أعشاش الطيور خلال التعود لمدة 6 أيام. (أ) خرائط حرارية لمسارات الفئران خلال أيام التعود من 1 إلى 6 ، لثلاثة فئران. في أيام التعود 3-6 ، خضعت الفئران لتجربتين في اليوم. تظهر خرائط الحرارة العلوية التجارب الأولى وتظهر التجارب السفلية التجارب الثانية. (ب) خرائط عش الطيور ليوم التعود 6. تظهر الثلاثة العلوية التجارب الأولى والثلاثة السفلية تظهر التجارب الثانية للفئران 1 و 2 و 3. يسرد الجدول السفلي فترات التجربة لنفس الفئران الثلاثة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4
الشكل 4: مهمة ذاكرة الوصول العشوائي العاملة. (أ) متوسط درجات معدل النجاح اليومي (٪) محسوبة بواسطة [4 / (عدد إدخالات الذراع أثناء التشغيل الحر) × 100]. تم حساب متوسط الدرجات من 6 تجارب لهذا اليوم. (ب) درجات تجريبية مثالية على مدار 9 أيام من المهمة. (ج) المسافات الفردية المقطوعة والمتوسط. (د) سرعات الجري الفردية للفئران في المهمة والمتوسط. (ه) التسارع الفردي للفئران والمتوسط. (و) التباطؤ الفردي للفئران والمتوسط. (ز) الفترات الفردية والمتوسطة لزيارات الأسلحة الإضافية البالغ عددها 4 زيارات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

فيديو تكميلي 1: يخضع الماوس لتجربة مثالية في اليوم الثامن من تدريب مهمة الذاكرة العاملة. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الملف التكميلي 1: مثال على ورقة التسجيل. اكتب تسلسل زيارات الذراع أثناء مشاهدة سلوك الماوس. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

المناقشة

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تدريب واختبار الذاكرة العاملة في ذاكرة الوصول العشوائي
الذاكرة العاملة هي عملية معرفية يمكن أن تحتوي على كمية محدودة من المعلومات لفترة قصيرة أثناء التلاعب بها واستخدامها في تخطيط وتنفيذ مهمة عقلية. تتضمن الأمثلة حفظ رمز الدخول لباب في موقع بعيد أو حفظ المسار إلى وجهة معينة. يتم استخدام مهمة N-back المزدوجة ومهمة الامتداد المكاني بشكل شائع في مهام الذاكرة العاملة البصرية المكانية حيث يطلب من الأشخاص حفظ الموقع والهوية والترتيب الزمني للمنبهات. وجد تاكيوتشي وآخرون أن مقدار التدريب في مهام الذاكرة العاملة الناجحة لدى البشر ، والتي تشمل مهمة N-back المزدوجة ، يرتبط بزيادة تباين الخواص الجزئي في الجزء الأمامي من الجسم الثفني في دراستهم باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي51. في دراستنا السابقة50 ، باستخدام البروتوكول الموصوف في هذه الورقة ، وجدنا أن الخلايا قليلة التغصن النخاعية زادت في الجسم الثفني الأمامي ومناطق الدماغ الأخرى التي يعتقد أنها تشارك في معالجة الذاكرة العاملة ، بما في ذلك القشرة الحزامية الأمامية ، والتي يعتقد أنها تشارك في الانتباه. ترتبط زيادة الخلايا قليلة التغصن ارتباطا وثيقا بأداء مهمة الذاكرة العاملة ، وهو ما يتوافق مع الدراسة التي أجراها تاكيوتشي وآخرونعلى البشر 50،51،52. ومع ذلك ، لا يزال من الضروري دراسة ما إذا كانت هناك أوجه تشابه في العمليات النفسية بين البشر والفئران (على سبيل المثال ، الفيزيولوجيا الكهربية). ترتبط الذاكرة العاملة ارتباطا وثيقا بالانتباه. يرتبط بمقاييس "الذكاء السائل" لدى البشر وهو مهم للتعلم ، وبالتالي من المهم دراسته وصف أولتون وسامويلسون مهمة متاهة شعاعية ذات 8 أذرع (RAM) لتدريب وتقييم الذاكرة المكانية في الفئران20. في تجربة الاختيار الحر ، قدموا جميع أذرع المتاهة ب 0.1 جرام من طعام الفئران ، والتي لم يتم تجديدها أثناء الاختبار. لذلك ، تم الحصول على ثماني مكافآت فقط في اختبار واحد. كانت جميع الأذرع مفتوحة ، وكان لدى الفئران وصول فوري إلى جميع الأسلحة أثناء التجربة. نظرا لعدم تجديد المكافآت الغذائية ، كان على الفئران استخدام الذاكرة العاملة لتجنب إعادة النظر في الأسلحة التي تمت زيارتها سابقا ، من أجل استعادة أكبر عدد ممكن من المكافآت قبل نهاية المهمة. تم وضع كل فأر في المحور المركزي في البداية وسمح له بدخول أي ذراع حسب الرغبة ، لاستعادة مكافأة الطعام حتى يتم إجراء 16 خيارا للذراع أو انقضاء 10 دقائق. أحصى Olton et al. عدد الفئران ذات الأسلحة المتميزة التي تمت زيارتها ضمن أول 8 خيارات ووجدوا أن جميع الفئران اختارت في المتوسط أكثر من 7 أذرع مميزة في غضون 10 أيام20. لقد جربنا بروتوكولا مشابها مع الفئران ووجدنا أن الفئران ، على عكس الفئران ، أظهرت سلسلة أقحوان لبضعة أيام ولم تغير استراتيجيتها بعد ذلك ، مما تحايل على الغرض من تقييم ذاكرتها العاملة. لذلك ، كان الفأر محصورا في المحور المركزي بين زيارات الذراع ، على أمل أن يمنع الحبس في المحور المركزي سلوك تسلسل الأقحوان.

أولتون وآخرون حصر الفئران في المحور المركزي لمدة دقيقة واحدة أو 15 ثانية للتدخل في أي تسلسل من الخيارات. منعهم هذا من تبني ميلهم المعتاد للتقدم حول المتاهة بشكل مستمر ، في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقاربالساعة 20،53. إذا كان اختيار أي ذراع عشوائيا ومحتملا بنفس القدر ومستقلا تماما عن الخيارات السابقة ، فإن التجربة هي مثال على "مشكلة الإشغال" الكلاسيكية 20 ، لذا فإن احتمالات p (n ، 8) لاختيار n أذرع مميزة خلال الزيارات الثمانية الأولى المتتالية للذراع هي: p (1،8) = 4.8x10-7 ، p (2،8) = 4.2x10-4 ، p (3،8) = 0.019 ، ص (4،8) = 0.17 ، ص (5،8) = 0.42 ، ص (6،8) = 0.32 ، ص (7،8) = 0.067 ، ص (8،8) = 0.0024. من هذه الاحتمالات ، يمكن للمرء أن يحسب أن متوسط احتمالية الفرصة لاختيار أذرع متميزة هو 5.3 (قيمة التوقع = figure-discussion-1 = 5.25 ؛ 5.3 / 8 = 66٪) من 8. أفاد أولتون وآخرون أنه على مدى فترة تدريب استمرت 10 أيام ، دخلت الفئران في المتوسط 5.7 / 8 أذرع مميزة (71٪ ؛ النطاق: 4.2-6.6) خلال الأيام 1-5 ، وزادت إلى 7.6 / 8 أذرع مميزة (95٪ ؛ المدى: 7.2-8.0) خلال الأيام 6-1020 ، وهو أعلى بكثير من الصدفة. يشير هذا إلى أن الفئران تستخدم الذاكرة العاملة لتجنب الأذرع المستنفدة للطعام. لقد جربنا نهجا مشابها مع الفئران ، وححصرناها في المحور المركزي لمدة 5 ثوان بين زيارات الذراع. دخلت الفئران في المتوسط 5.7 / 8 أذرع مختلفة لكل تجربة من 8 أذرع خلال الأيام 1-5 (71٪ ؛ النطاق: 5.2-5.8 ؛ أحد عشر فأرا C57BL / 6) و 5.9 / 8 أذرع خلال الأيام 6-10 (74٪ ؛ النطاق: 5.7-6.5 ؛ أحد عشر فأرا C57BL / 6). لذلك ، لم تكن الفئران قادرة على التعلم ، أو تعلمت ببطء شديد ، لتحسين أدائها في العثور على المكافأة أعلى بكثير من مستويات الفرصة خلال 10 أيام من التجربة. لذلك ، اعتبرت البروتوكولات المذكورة أعلاه غير مناسبة للفئران ، واختارت بدلا من ذلك نموذج "الجري القسري / التشغيل الحر" ، على غرار ذلك الموصوف للفئران بواسطة ساساكي وآخرون.27

في بروتوكول Sasaki et al.27 ، تم اصطياد جميع الأسلحة في بداية التجربة ، ولم يتم تجديد المكافآت ، وتم اقتصار كل فأر في البداية على المحور المركزي لذاكرة الوصول العشوائي المرتفعة المفتوحة ذات 8 أذرع. ثم تم إطلاق سراحهم في كل من الأذرع الأربعة المختارة مسبقا ، ذراعا واحدة في كل مرة ، دون حصرهم في الذراعين والمحور المركزي بين زيارات الذراع ("الجري القسري"). بعد زيارةالذراع 4 ، سيعود الجرذ إلى المحور المركزي ، وتم فتح جميع الأبواب على الفور للسماح للفأر بزيارة أي وجميع الأسلحة حسب الرغبة ("الجري الحر"). من أجل جمع جميع المكافآت الغذائية المتبقية بأكثر الطرق فعالية أثناء التشغيل الحر ، تحتاج إلى تذكر وتجنب أي أسلحة زارتها بالفعل إما في الجولات القسرية أو الحرة. استخدمنا نهجا مشابها جدا (الشكل 2E) مع الفئران. تم استبدال عشر دقائق من فترات التعود في بداية تدريب ذاكرة الوصول العشوائي كل يوم في Sasaki et al.27 بفترة تعويد واحدة مدتها 6 أيام قبل التدريب. تعديل آخر تم إجراؤه هو السماح للفئران بإجراء أربع زيارات إضافية للذراع في نهاية كل تجربة بمجرد استرداد جميع المكافآت. وكان الغرض من ذلك هو تعزيز حقيقة أن المكافآت لا تجدد في الأسلحة التي تمت زيارتها سابقا. أيضا ، نظرا لأن الفئران تتعلم "تجنب الندم" 54،55 ، فقد تثبط سلوك تسلسل الأقحوان في التجربة التالية ، لأن مثل هذا السلوك لن يكافأ خلال زيارات الذراع الأربع الإضافية مباشرة قبل بدء التجربة اللاحقة. سبب آخر لزيارات الذراع الأربع الإضافية هو منع الفئران من ربط التعافي الناجح لجميع المكافآت بالتجربة المخيفة المحتملة للقبض عليها من قبل المجرب في نهاية المهمة. ربما تكون الفئران قد طورت ذاكرة خوف عندما تم القبض عليها خلال زيارات الذراع الأربع الإضافية ، والتي قد تكون أحد الأسباب التي جعلتها تقضي المزيد من الوقت في نهاية التجربة (الشكل 4G). في الواقع ، كسرت الفئران سلوك تسلسل الأقحوان خلال زيارات الذراع الأربع الإضافية ، إذا فعلت ذلك في التجربة. علاوة على ذلك ، تم حبس الفئران في كل ذراع لمدة 15 ثانية أثناء الجري القسري ثم في المحور المركزي لمدة 5 ثوان قبل فتح جميع الأبواب لبدء الجري الحر. دون حصر الفأر في المحور المركزي ، تميل الفئران إلى التسلسل الأقحواني كما هو موضح أعلاه.

بالنسبة للتشغيل القسري ، اخترنا من بين مجموعة من خمسة تسلسلات عشوائية زائفة مكونة من 4 أذرع تحتوي على 3 أذرع متجاورة أو أقل. كانت هذه (1،3،5،7) ، (2،4،5،8) ، (1،4،5،7) ، (2،3،4،7) ، (1،2،5،6) ، واختلافاتها في أوامر ودورات الأذرع المختلفة ، وترقيم الأذرع من 1-8 في اتجاه عقارب الساعة من الأعلى (الشكل 1 ج). خضع كل فأر في مجموعة لست تجارب (تجربة واحدة = تشغيل قسري + 5 ثوان من الحبس في المحور المركزي + التشغيل الحر) يوميا خلال مرحلة ما بعد التعود لمدة 9 أيام من اختبار ذاكرة الوصول العشوائي. أثناء التشغيل المجاني ، إذا قام الماوس بأربع زيارات للذراع فقط لاستعادة جميع المكافآت الأربع المتبقية بعد الجري القسري ، فقد أطلق عليه اسم "التجربة المثالية". تم قياس أدائهم خلال 9 أيام من التدريب من خلال "درجة معدل النجاح اليومي" ، المحسوبة على أنها 4 / (4 + E) ، حيث E هو عدد الأخطاء أثناء التشغيل الحر أو نسبة التجارب التي كانت "تجارب مثالية" (أي E = 0). على سبيل المثال ، إذا احتاج الماوس إلى 7 زيارات للذراع لاسترداد المكافآت ال 4 المتبقية أثناء التشغيل المجاني ، فإن "درجة معدل النجاح اليومي" ستكون 4/7 = 0.57 أو 57٪ وستسجل التجربة المثالية 100٪ على هذا المقياس. إذا أجرى الفأر 5 تجارب مثالية في اليوم ، فستكون درجة نسبة التجربة المثالية 5/6 = 83.3٪.

تم حساب درجات معدل النجاح اليومية التي تم تحقيقها عن طريق تسلسل الأقحوان يدويا لكل نمط من أنماط التشغيل القسري ذات 4 أذرع التي تم استخدامها (الفقرة السابقة) ، على افتراض أن الفئران تبدأ تشغيلها الحر بشكل عشوائي في أي من أذرع ذاكرة الوصول العشوائي الثمانية يتراوح متوسط الدرجات في العديد من التجارب التي يمكن تحقيقها عن طريق التسلسل الأقحواني بين 53٪ و 56٪ لأنماط ذراع الجري القسري الفردية ، أو ~ 55٪ أنماط الذراع الإجمالية. احتمال الحصول على درجة مثالية (100٪) عن طريق تسلسل ديزي هو صفر ، وأنه من خلال زيارات الذراع العشوائية هو <1٪ (4/8 × 3/7 × 2/7 × 1/7 = 0.87٪) ، بافتراض أن الفئران لا تعود أبدا إلى الذراع التي خرجت منها للتو. لذلك ، لا يمكن تحقيق متوسط درجات معدل النجاح اليومي (>80٪) والنسبة المئوية لدرجات التجربة المثالية (>60٪) التي وصلت إليها الفئران في اليومين الأخيرين من فترة الاختبار التي استمرت 9 أيام (الشكل 4 أ ، ب) إلا باستمرار باستخدام استراتيجية قائمة على الذاكرة العاملة.

تميل الفئران التي كانت على دراية بالمهمة إلى التسكع في آخر بئر طعام ، أو في المحور المركزي ، بمجرد أن تستهلك جميع المكافآت ، كما أنها تميل إلى قضاء المزيد من الوقت في زيارات الذراع الأربع الإضافية في نهاية المهمة (الشكل 4G) ، مما يشير إلى أنهم تعلموا "القاعدة" القائلة بأن كل ذراع تحتوي على مكافأة واحدة فقط ، وأيضا أنه يمكنهم تتبع حقيقة أنهم زاروا جميع الأسلحة المتاحة. بالنسبة للفئران ذات الخلفية الجينية المختلفة عن تلك المستخدمة هنا (C57BL / 6) ، قد تختلف النتائج لأن الخلفية الجينية مهمة في التجارب السلوكية56،57،58. ومع ذلك ، في دراستنا السابقة50 ، باستخدام الفئران ذات الخلفية المختلطة C57BL / 6 و CBA و 129P2 ولكن تم تقاطعها مع الفئران C57BL / 6J ، وجد أن أداء مهمة الذاكرة العاملة قد تحسن بشكل كبير باستخدام البروتوكول الموضح هنا ، مع لجوء عدد أقل من الفئران إلى تسلسل الأقحوان أثناء التشغيل الحر. أفاد Koike et al.59 أن جميع السلالات الفرعية الفطرية للفأر البالغ عددها 129 تحمل تعدد أشكال حذف Disc-1 يتكون من حذف 25 نقطة أساس في exon 6 من Disc-1 الذي يتسبب في إزاحة الإطار واقتطاع بروتين DISC-1 ، مما يؤثر على وظائفه60،61. تسببت هذه الطفرة في ضعف الذاكرة العاملة عند دراستها باستخدام مهمة التناوب المتأخرة المتاهةT-maze 59 ، وهي مهمة متاهة أخرى ذات دوافع شهية ، وربما تفسر سبب حصول فئران التحكم المستخدمة في دراستنا السابقة50 على درجات ذاكرة عاملة أقل قليلا من الفئران الفطرية C57BL / 6. نستخدم دائما الفئران التي تقع ضمن نطاق وزن الجسم الطبيعي لأعمارها وإجهادها لتجنب الصعوبات في الحفاظ على وزنها بين 85٪ و 90٪. يمكن أن يؤثر حجم القمامة على الذاكرة المكانية والسلوك الشبيه بالقلق بسبب الإفراط في التغذية في الحياة المبكرة في سلالة تسمى NMRI62. يتسبب صغر حجم القمامة في الإفراط في التغذية وزيادة أوزان الجسم في كل من سلالات الفئران NMRI و C57BL / 6. ومع ذلك ، فإن السلالتين حلتا مهام التعلم المكاني بشكل مختلف. في حين أن الفئران C57BL / 6 لم تظهر اختلافات بين حجم القمامة الصغيرة وحجم القمامة الضابطة ، أظهرت فئران NMRI ضعفا كبيرا في مرحلة التعلم مع اختبار متاهة المياه موريس (MWM) وضعف طفيف مع مهمة التناوب التلقائي لمتاهة Y على الرغم من أنها لم تكن كبيرة. علاوة على ذلك ، أدى حجم القمامة الصغير إلى انخفاض كبير في مستويات البروتين في عامل التغذية العصبية المشتق من الحصين (BDNF) وزيادة محتوى البروتين في الحصين إنترلوكين -1 ب (IL-1b) بعد اختبارات MWM و Y-maze في سلالة NMRI. ومع ذلك ، لم يتم ملاحظة هذه التغييرات في سلالة C57BL / 6. أظهرت سلالة الرنين المغناطيسي النووي للفئران زيادة كبيرة في السلوكيات الشبيهة بالقلق ومستويات الكورتيكوستيرون الناجمة عن الإجهاد عند رفعها في أحجام صغيرة من القمامة. في المقابل ، أدت أحجام القمامة الصغيرة لسلالة C57BL / 6 إلى انخفاض في كل من السلوكيات الشبيهة بالقلق ومستويات الكورتيكوستيرون. لذلك ، من المهم مراعاة حجم القمامة لسلالة الفأر عند تصميم التجارب السلوكية.

الاختلافات السلوكية بين الفئران والفئران
تم تصميم معظم المهام المعرفية في الأصل للفئران. أيضا ، تمت دراسة التعلم / الذاكرة المكانية على نطاق واسع في الفئران. نظرا لميزة تقنيات تعديل الجينات المعدلة وراثيا اليوم للفئران ، غالبا ما يطبق الباحثون بروتوكولات تم ابتكارها للفئران على الفئران. ومع ذلك ، هناك اختلافات سلوكية ثابتة بين الفئران والفئران3،4،5،6،7. على سبيل المثال ، لديهم اختلافات في التفضيل (التفضيل الاجتماعي من قبل الفئران وتفضيل الطعام من قبل الفئران)3 ويستخدمون استراتيجيات مختلفة للتفاوض على مهام المتاهة المختلفة (متاهات المياه أو الأرض)4. أيضا ، تميل الفئران إلى قضاء وقت أطول لتحقيق درجات تعلم مكانية جيدة في ذاكرة الوصول العشوائي ذات 8 أذرع4،8،9 ، وهذا أحد الأسباب التي تجعل الفئران تعتبر عموما أدنى من الفئران في مهام التعلم المكاني.

تختلف الفئران والفئران أيضا في السلوك / الشخصية العامة ، بما في ذلك استجاباتها للتوتر أو إدارةالخوف 3،4،5،6،7،10. على سبيل المثال ، وجدت الدراسات السابقة ضعف تعلم الانقراض في الفئران المراهقة11،12،13،14 ، ولكن ليس في الفئران15،16،17،18. بالإضافة إلى ذلك ، تكون الفئران أكثر عرضة للإجهاد ولا تحب التعامل معها عند مقارنتها بالفئران ، والتي ، عندما تكون على دراية بالمناولة ، يبدو أنها تستمتع بدغدغة من قبل المعالج وتحاول التفاعل مع المعالجين لمزيد من الدغدغة19. لذلك ، تعد إدارة الخوف عاملا مهما يجب مراعاته عند دراسة سلوك الفأر. علاوة على ذلك ، أفاد Borrow et al.63 أن الإجهاد المتغير المزمن يقلل من الأوكسيتوسين mRNA ، ويزيد من حجم سوما للخلايا العصبية الأوكسيتوسين في النواة المجاورة للبطنين. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الدراسات الحديثة أن التعامل مع الأنفاق يمكن أن يقلل من التوتر ويحسن الأداء في التجارب السلوكية38،39،40. لذلك ، من المهم تجنب إجهاد الفئران أثناء أو قبل التجارب السلوكية.

لا تحب الفئران أن تتعرض في العراء ، على سبيل المثال ، في اختبار المجال المفتوح أو المتاهة المرتفعة ، مفضلة الأماكن المغلقة والأكثر قتامة64،65. في سياق ذاكرة الوصول العشوائي ، يعد المحور المركزي هو المساحة الأكثر انفتاحا ، ومن هناك تقرر الفئران الذراع الذي ستزوره بعد ذلك. إذا كانوا قلقين في المحور المركزي ، فقد يشتت انتباههم عن المهمة وسيؤدون أدائهم دون المستوى. لهذا السبب ، قررنا اصطياد الفئران في أحد الأذرع الشعاعية (انظر جزء الإجراء) ، وليس في المحور المركزي ، حتى لا يربطوا المحور بتجربة مخيفة.

عند استكشاف ذاكرة الوصول العشوائي ذات 8 أذرع للحصول على مكافآت غذائية ، تميل الفئران الخارجة من ذراع معينة إلى الدوران بزوايا قائمة لزيارة ذراعها التالية ، وتخطي الذراع المتداخلة ، ونادرا ما تزور الأسلحة بالتتابع (ما نسميه "تسلسل الأقحوان") ؛ وهذا يعني أن الفئران تميل إلى الزيارة بالترتيب 1،3،5،7 وليس 1،2،3،4 20،53،66. في المقابل ، غالبا ما تتبنى الفئران استراتيجية تسلسل الأقحوان ، ربما بسبب حجم أجسامها ومرونتها. تعد استراتيجية تسلسل الأقحوان طريقة فعالة من حيث التكلفة إلى حد ما للفئران لاستعادة المكافآت الغذائية ، ولكنها تمثل عيبا كبيرا للمجرب الذي يحاول اختبار الذاكرة العاملة المكانية لأنها تتحايل على الغرض من التجربة67. ومع ذلك ، يمكن أن يؤثر التعرض للإجهاد على القدرة على التعلم وتغيير استراتيجيةالتعلم 68. نظرا لأن نهج تسلسل الأقحوان قد يشير إلى الإجهاد ، فمن المهم التأكد من بقاء الفئران دون إجهاد. نصف بروتوكولنا الحالي بأنه خال من الإجهاد للفئران أثناء مهمة الذاكرة العاملة لأن الفئران لا تستخدم استراتيجية تسلسل الأقحوان.

من المعروف أن الفئران تعتمد على الإشارات البصرية البعيدة أكثر من الإشارات البصرية القريبة عند التنقل في المتاهة48،69،70. وجدنا أن دمج إشارات بصرية قريبة إضافية تمت طباعتها على قطع من الورق ووضعها على الجدران الخلفية لجميع الأذرع لم يقلل من هذا السلوك ، وهو ما يتوافق مع ادعاء Olton et al. للفئران20. ومع ذلك ، فإن وضع منارات في أذرع الهدف كإشارة داخل المتاهة ساعد الفئران أكثر من مجرد إشارات خارج المتاهة في حل مهمة الذاكرة المرجعية للمتاهة الشعاعية ذات 6 أذرع واختبار الذاكرة العاملة في تجربةواحدة 71. علاوة على ذلك ، تظهر سلالات الفئران المختلفة قدرات بصرية مختلفة72 ، لكن قدرتها على التعلم البصري المكاني والذاكرة التي تم اختبارها في متاهة بارنز لم تعكس بالضرورة قدرتها البصرية ، مما يشير إلى أن الفئران ذات القدرات البصرية الضعيفة ، مثل BALB / c ، قد تعتمد على عمليات دماغية مختلفة. وبالتالي ، يحتاج المجربون إلى التفكير في الإشارات التي يريدون استخدامها لتناسب تجاربهم بشكل أفضل.

تقليل القلق لدى الفئران أثناء المناولة
من المعروف أن التعامل مع الإجهاد يؤثر على من الناحية الفسيولوجيةوالسلوكية 73،74،75،76،77. أيضا ، أظهر ساندي وآخرون أن ضعف الذاكرة المكانية الناجم عن الإجهاد الحاد يرتبط بانخفاض التعبير عن جزيء التصاق الخلايا العصبية (NCAM) في الحصين وقشرة الفص الجبهي عن طريق اختبار الفئران في مهمة متاهة مائية تعتمد على الحصين باستخدام قطة أنثى كعامل ضغط بين تجربة التعلم الأخيرة واختبار المسبار78، مما يشير إلى أن الحصين وقشرة الفص الجبهي معرضان لمستويات عالية من الإجهاد. لذلك ، من المهم تقليل التوتر / القلق في التجارب لتجنب الاختلافات غير المبررة داخل وبين الدراسات التي أجريت على. على وجه الخصوص ، تتطلب مهام الذاكرة العاملة من التركيز أثناء المهمة ، لذلك يجب تجنب الانحرافات غير الضرورية. غالبا ما لا تتضمن البروتوكولات المنشورة لاختبار الذاكرة العاملة في الفئران ، أو الذاكرة العاملة والذاكرة المرجعية معا ، تفاصيل مهمة مثل كيف ومتى ومن أين يقوم المجربون بإزالة من المتاهة في نهاية المهمة. نظرا لأن الفئران أقل اجتماعية من الفئران التي لديها معالج وأكثر عرضة للإجهاد ، فإن هذه التفاصيل أكثر أهمية للتجارب على الفئران. يمكن للقوارض تطوير الذاكرة العرضية ، وهي شكل من أشكال الذاكرة الواضحة طويلة المدى التي تتضمن ذاكرة الأوقات والمواقع والعواطف المرتبطةبها 79،80،81. لذلك ، اخترنا عدم إزالة الفئران من المتاهة فور جمعها لجميع المكافآت الغذائية في ذاكرة الوصول العشوائي ، ولكننا سمحنا لهم بدلا من ذلك بإجراء أربع زيارات لاحقة للذراع دون الحصول على مكافآت غذائية. تم ذلك لمنع الفئران من ربط الاسترداد الناجح لجميع المكافآت بالتجربة المخيفة المحتملة للقبض عليها من قبل المجرب ، وهو أمر مهم ، خاصة بالنسبة للمرحلة المبكرة من التعلم في ذاكرة الوصول العشوائي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تعزز زيارات الذراع الأربع الإضافية غير المجزوة حقيقة أن المكافآت الغذائية لا يتم تجديدها في الأسلحة التي زارتها الفئران سابقا. إذا لم يكن التعامل مرهقا للغاية بالنسبة للفئران ، فإنهم يتفاعلون مع المجرب في كثير من الأحيان38. لتجنب الإجهاد ، ارفع الفأر من قفصه المنزلي في بداية تجربة ذاكرة الوصول العشوائي باستخدام أنبوب ورقي في قفص المنزل الذي تم توفيره عند فصلهم عن القفص المجمع للتجربة38 ، أو اسمح للفأر بالصعود إلى يد المجرب طواعية ، عند التعامل معهم في قفص منزلهم قبل التجربة وعند إحضارهم من قفص منزلهم إلى المتاهة. عند استرداد الفئران من المتاهة في نهاية التجربة ، لا تطاردهم في المتاهة ولكن بدلا من ذلك سد مدخل ذراع المتاهة بيد واحدة ودع الفئران تتسلق عليه طواعية ، بينما تغطي ذراع المتاهة باليد الأخرى لمنع الفأر من القفز من المتاهة. هذا يقلل من ضغوط المطاردة في المتاهة أو القبض عليها من الذيل. في بعض الأحيان يكون المجربون الذكور أكثر إثارة للتوتر من المجربات الإناث ، حيث تتعلق الفئران82. ومع ذلك ، من خلال الانتباه إلى خطوات تقليل التوتر الموضحة هنا ، وجد أن المجربين الذكور يمكنهم إجراء اختبارات ذاكرة الوصول العشوائي دون مشاكل كبيرة. وبالتالي ، فإن كيفية التعامل مع الفئران أكثر أهمية.

الفروق بين الجنسين
يتم استخدام ذكور الفئران فقط في التجارب المذكورة هنا بسبب التأثيرات المختلفة للجنس في الإدراك والتعلم والذاكرة التي لوحظت في الأنواع المختلفة (القوارض والبشر) ، ولأن استجابات التعامل مع الإجهاد تختلف بين الذكور والإناث63،83،84،85،86،87. ومع ذلك ، عند تفسير النتائج التي تم الحصول عليها مع القوارض للفوائد المحتملة للبشر ، من المهم دراسة كلا الجنسين. تقترح المبادئ التوجيهية الصادرة عن المعاهد الوطنية للصحة ومجالس التمويل الأخرى أيضا استخدام كل من ذكر وإناث.

مزايا البروتوكول
المتاهة الشعاعية شبه الآلية ذات 8 أذرع عبارة عن متاهة مغلقة بجدران أكريليك بيضاء غير شفافة ولكن بدون أغطية (انظر الشكل 1 أ لمعرفة الأبعاد). أثناء التنقل في المتاهة ، لا تستطيع الفئران رؤية المجرب ، والذي يمكن أن يكون مصدر إلهاء في المتاهات ذات الجدران الشفافة أو الأذرع المفتوحة والمرتفعة ، ولكن يمكنها رؤية إشارات بصرية بعيدة خارج المتاهة فوق المتاهة (انظر الشكل 1). بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا البروتوكول ، من حيث المبدأ ، قابل للتطبيق على التصوير في الوقت الفعلي في الجسم الحي والفيزيولوجيا الكهربية لأنه لا توجد أسلاك فوق المتاهة ، ويمكن للفئران تعلم المهمة بكفاءة.

التوجهات المستقبلية
يبلغ طول البروتوكول الحالي 15 يوما من التعود إلى نهاية مهمة الذاكرة العاملة. قمنا بتنفيذ البروتوكول دون فترات راحة في عطلات نهاية الأسبوع. ومع ذلك ، فإن الحصول على عطلة نهاية الأسبوع بعد التعود لمدة 6 أيام لا ينبغي أن يؤثر بشكل كبير على مهمة الذاكرة العاملة التالية لمدة 9 أيام. قد يؤدي أخذ إجازة في عطلة نهاية الأسبوع خلال مهمة الذاكرة العاملة لمدة 9 أيام إلى إبطاء التعلم لدى الفئران. وبالتالي ، فإن وجود اثنين من المجربين المدربين تدريبا جيدا على التعامل مع الفئران قد يساعد في تقليل إجهاد المجربين دون إبطاء تعلم الفئران. وفقا للشكل 4 أ ، ب ، تعتبر الأيام الثلاثة الأولى حاسمة ، حيث تحقق الفئران أكثر من تجربة مثالية واحدة في المتوسط بعد اليوم الرابع. لذلك ، ينصح بتجنب فترات الراحة خلال الأيام الثلاثة الأولى. إذا كانت مهمة الذاكرة العاملة سهلة للغاية بالنسبة للفئران التي تهمك ، فقد يكون من الضروري زيادة الوقت المحدود بعد الجري القسري. يجب تعديلها للحالات الفردية.

الإفصاحات

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

شكر وتقدير

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر زملائنا في معهد وولفسون للأبحاث الطبية الحيوية على المناقشات المفيدة وديفيد بانرمان (جامعة أكسفورد) على المشورة بشأن سلوك الفئران ومراجعة المسودة المبكرة للورقة. كما نشكر ماثيو جريست على الدعم الفني والإداري. تم تمويل هذا البحث من قبل Wellcome Trust [108726 / Z / 15 / Z و 214286 / Z / 18 / Z] ومعهد جيرالد تشوا للعلوم العصبية [PJ8425013].

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
ملقط الشريان أو ذو طياتأيN / Aلقطع chow القياسية
C57BL / 6J الفئرانمختبر جاكسون0006642 ~ 3 أشهر
من العمر حليب مكثف (قرنفل)نستلهN / Aتستخدم كمكافأة في المهمة
الماء المقطرأيN / Aلتنظيف وتخفيف الحليب المكثف
EthovisionXT13   ؛NoldusN / Aالتحكم في أبواب المتاهة وماوس التتبع
- وحدة نقاط الجسم المتعددةNoldusN / Aلتتبع نقاط الجسم المتعددة
- التجربة و وحدة التحكم في الأجهزةNoldusN / Aللتجربة & التحكم في الأجهزة
- صندوق الإدخال / الإخراجNoldusN / Aالتحكم في أبواب المتاهة
الإشارات المرئية ExtramazeأيN / Aلرسم خرائط المتاهة بواسطة الفئران
كاميرا عاليةالدقة TracksysN / Aلتتبع الماوس وتصويره
فرشاة الرسمأيN / Aلتنظيف
نفق الورقأيغير متاحللتعامل مع الفئران
كوخ الإسكيمو الورقيأيغير متاحللتداخل خطوط
تعشيش الورقأيN / Aلتعشيش
Pipetteman P1000 & nbsp ؛جيلسونF144059Mلتوفير الحليب المكثف المخفف إلى طرف ماصة القفص المنزلي
P1000أيماصة
P200جيلسونF144058Mلاصطياد طرف ماصة المتاهة
P200أيمتاهة
ذراع شعاعيTracksysN / Aمصنوعة حسب الطلب
أيغير متوفرحتى إضاءة في المتاهة
كوب بلاستيكي صغيرأيغير متاحلتوفير الحليب المكثف المخفف للقفص
المنزلي مكبرات صوت للضوضاء البيضاءأيغير متاحلتشغيل الضوضاء البيضاء
القياسيةأيغير متوفر لأي ورقمناديل مقيدة للنظام الغذائي
أيغير متاح لتنظيف
عدسة VerifocalTracksysN / A5-50 مم ، تركيز يدوي ، قزحية يدوية
كتلة لدغة خشبيةأيغير متوفرللتعشيش
أنبوب الطرد المركزي 50 ملFalconFalcon & trade ؛ 352070لخلط الحليب المكثف بالماء المقطر (1: 1)
مصابيح غرفة

المراجع

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Baddeley, A. Working memory. Science. 255 (5044), 556-559 (1992).
  2. Wang, L., Sheng, A., Chang, L., Zhou, R. Improving fluid intelligence of children through working memory training: The role of inhibition control. Front Psychol. 13, 1025036(2022).
  3. Reppucci, J. C., Brown, L. A., Chambers, A. Q., Veenema, A. H. Wistar rats and C57BL/6 mice differ in their motivation to seek social interaction versus food in the Social versus Food Preference Test. Physiol Behav. 227, 113162(2020).
  4. Whishaw, I. Q., Tomie, J. Of mice and mazes: similarities between mice and rats on dry land but not water mazes. Physiol Behav. 60 (5), 1191-1197 (1996).
  5. Cressant, A., Besson, M., Suarez, S., Cormier, A., Granon, S. Spatial learning in Long-Evans Hooded rats and C57BL/6J mice: different strategies for different performance. Behav Brain Res. 177 (1), 22-29 (2007).
  6. Hok, V., Poucet, B., Duvelle, E., Save, E., Sargolini, F. Spatial cognition in mice and rats: similarities and differences in brain and behavior. Wiley Interdiscip Rev Cogn Sci. 7 (6), 406-421 (2016).
  7. Bisby, M. A., Stylianakis, A. A., Baker, K. D., Richardson, R. Fear extinction learning and retention during adolescence in rats and mice: A systematic review. Neurosci Biobehav Rev. , 1264-1274 (2021).
  8. Mizuno, M., Yamada, K., Olariu, A., Nawa, H., Nabeshima, T. Involvement of brain-derived neurotrophic factor in spatial memory formation and maintenance in a radial arm maze test in rats. J Neurosci. 20 (18), 7116-7121 (2000).
  9. Rai, R., Singh, H. K., Prasad, S. A special extract of Bacopa monnieri (CDRI-08) restores learning and memory by upregulating expression of the NMDA receptor subunit GluN2B in the brain of scopolamine-induced amnesic mice. Evid Based Complement Alternat Med. 2015, 254303(2015).
  10. Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Dis Model Mech. 9 (10), 1079-1087 (2016).
  11. Hefner, K., Holmes, A. Ontogeny of fear-, anxiety- and depression-related behavior across adolescence in C57BL/6J mice. Behav Brain Res. 176 (2), 210-215 (2007).
  12. Pattwell, S. S., et al. Altered fear learning across development in both mouse and human. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (40), 16318-16323 (2012).
  13. Pattwell, S. S., et al. Dynamic changes in neural circuitry during adolescence are associated with persistent attenuation of fear memories. Nat Commun. 7, 11475(2016).
  14. Riddle, M. C., et al. Caloric restriction enhances fear extinction learning in mice. Neuropsychopharmacology. 38 (6), 930-937 (2013).
  15. Cruz, E., Lopez, A. V., Porter, J. T. Spontaneous recovery of fear reverses extinction-induced excitability of infralimbic neurons. PLoS One. 9 (8), e103596(2014).
  16. Barbayannis, G., et al. Differential effects of stress on fear learning and activation of the amygdala in pre-adolescent and adult male rats. Neuroscience. 360, 210-219 (2017).
  17. Chen, C. V., Chaby, L. E., Nazeer, S., Liberzon, I. Effects of trauma in adulthood and adolescence on fear extinction and extinction retention: advancing animal models of posttraumatic stress disorder. Front Behav Neurosci. 12, 247(2018).
  18. Schipper, P., et al. Impaired fear extinction recall in serotonin transporter knockout rats is transiently alleviated during adolescence. Brain Sci. 9 (5), 9050118(2019).
  19. Ishiyama, S., Brecht, M. Neural correlates of ticklishness in the rat somatosensory cortex. Science. 354 (6313), 757-760 (2016).
  20. Olton, D. S., Samuelson, R. J. Remembrance of places passed - spatial memory in rats. J Exp Psychol Anim Behav Process. 2 (2), (1976).
  21. Kraemer, P. J., Gilbert, M. E., Innis, N. K. The influence of cue type and configuration upon radial-maze performance in the rat. Animal Learning & Behavior. 11, 373-380 (1983).
  22. Wenk, G. L. Assessment of spatial memory using the radial arm maze and Morris water maze. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8 (Unit 8 5A), (2004).
  23. Harper, D. N., Dalrymple-Alford, J. C., McLean, A. P. Production of a serial position effect in rats using a 12-arm radial maze. J Neurosci Methods. 44 (2-3), 197-207 (1992).
  24. Schmitt, W. B., Deacon, R. M., Seeburg, P. H., Rawlins, J. N., Bannerman, D. M. A within-subjects, within-task demonstration of intact spatial reference memory and impaired spatial working memory in glutamate receptor-A-deficient mice. J Neurosci. 23 (9), 3953-3959 (2003).
  25. Brown, M. F. The effects of maze-arm length on performance in the radial-arm maze. Animal Learning & Behavior. 18, 13-22 (1990).
  26. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17 (6), 669-682 (1979).
  27. Sasaki, T., et al. Dentate network activity is necessary for spatial working memory by supporting CA3 sharp-wave ripple generation and prospective firing of CA3 neurons. Nat Neurosci. 21 (2), 258-269 (2018).
  28. Jew, K., et al. Selective memory and behavioral alterations after ambient ultrafine particulate matter exposure in aged 3xTgAD Alzheimer's disease mice. Part Fibre Toxicol. 16 (1), 45(2019).
  29. Harvey, R. E., Thompson, S. M., Sanchez, L. M., Yoder, R. M., Clark, B. J. Post-training inactivation of the anterior thalamic nuclei impairs spatial performance on the radial arm maze. Front Neurosci. 11, 94(2017).
  30. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12 (2), (1981).
  31. Buresova, O., Bures, J., Oitzl, M. S., Zahalka, A. Radial maze in the water tank: an aversively motivated spatial working memory task. Physiol Behav. 34 (6), 1003-1005 (1985).
  32. Buresova, O., Bolhuis, J. J., Bures, J. Differential effects of cholinergic blockade on performance of rats in the water tank navigation task and in a radial water maze. Behav Neurosci. 100 (4), 476-482 (1986).
  33. Olton, D. S., Walker, J. A., Gage, F. H. Hippocampal connections and spatial discrimination. Brain Res. 139 (2), 295-308 (1978).
  34. Olton, D. S., Werz, M. A. Hippocampal function and behavior: spatial discrimination and response inhibition. Physiol Behav. 20 (5), 597-605 (1978).
  35. Olton, D. S., Branch, M., Best, P. J. Spatial correlates of hippocampal unit activity. Exp Neurol. 58 (3), 387-409 (1978).
  36. Honig, W. K. Studies of Working Memory in the Pigeon. 38, 1 edn, (1978).
  37. Brolese, G., Lunardi, P., Lopes, F., Gonçalves, C. -A. Chapter 2 - Prenatal Alcohol Exposure and Neuroglial Changes in Neurochemistry and Behavior in Animal Models. , Academic Press. 11-22 (2017).
  38. Gouveia, K., Hurst, J. L. Reducing mouse anxiety during handling: Effect of experience with handling tunnels. PLoS One. 8 (6), e66401(2013).
  39. Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling. Sci Rep. 7, 44999(2017).
  40. Gouveia, K., Hurst, J. L. Improving the practicality of using non-aversive handling methods to reduce background stress and anxiety in laboratory mice. Sci Rep. 9 (1), 20305(2019).
  41. Ebbesen, C. L., Froemke, R. C. Body language signals for rodent social communication. Curr Opin Neurobiol. 68, 91-106 (2021).
  42. Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7 (6), 447-449 (2010).
  43. Tordoff, M. G., Pilchak, D. M., Williams, J. A., McDaniel, A. H., Bachmanov, A. A. The maintenance diets of C57BL/6J and 129X1/SvJ mice influence their taste solution preferences: implications for large-scale phenotyping projects. J Nutr. 132 (8), 2288-2297 (2002).
  44. Prior, H. Effects of the acoustic environment on learning in rats. Physiol Behav. 87 (1), 162-165 (2006).
  45. Prior, H., Schwegler, H., Ducker, G. Dissociation of spatial reference memory, spatial working memory, and hippocampal mossy fiber distribution in two rat strains differing in emotionality. Behav Brain Res. 87 (2), 183-194 (1997).
  46. Lai, H. Acute exposure to noise affects sodium-dependent high-affinity choline uptake in the central nervous system of the rat. Pharmacol Biochem Behav. 28 (2), 147-151 (1987).
  47. Granon, S., Poucet, B., Thinus-Blanc, C., Changeux, J. P., Vidal, C. Nicotinic and muscarinic receptors in the rat prefrontal cortex: differential roles in working memory, response selection and effortful processing. Psychopharmacology (Berl). 119 (2), 139-144 (1995).
  48. Hebert, M., Bulla, J., Vivien, D., Agin, V. Are distal and proximal visual cues equally important during spatial learning in mice? a pilot study of overshadowing in the spatial domain. Front Behav Neurosci. 11, 109(2017).
  49. Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D., Tonegawa, S. Successful execution of working memory linked to synchronized high-frequency gamma oscillations. Cell. 157 (4), 845-857 (2014).
  50. Shimizu, T., et al. Oligodendrocyte dynamics dictate cognitive performance outcomes of working memory training in mice. Nat Commun. 14 (1), 6499(2023).
  51. Takeuchi, H., et al. Training of working memory impacts structural connectivity. J Neurosci. 30 (9), 3297-3303 (2010).
  52. Wu, D., et al. Persistent neuronal activity in anterior cingulate cortex correlates with sustained attention in rats regardless of sensory modality. Sci Rep. 7, 43101(2017).
  53. David, S., Olton, C. C., Ann Werz Mary, Spatial memory and radial arm maze performance of rats. Learning and Motivation. 8 (3), 289-314 (1977).
  54. Steiner, A. P., Redish, A. D. Behavioral and neurophysiological correlates of regret in rat decision-making on a neuroeconomic task. Nat Neurosci. 17 (7), 995-1002 (2014).
  55. Sweis, B. M., Thomas, M. J., Redish, A. D. Mice learn to avoid regret. PLoS Biol. 16 (6), e2005853(2018).
  56. Sultana, R., Ogundele, O. M., Lee, C. C. Contrasting characteristic behaviours among common laboratory mouse strains. R Soc Open Sci. 6 (6), 190574(2019).
  57. Marchette, R. C. N., Bicca, M. A., Santos, E., de Lima, T. C. M. Distinctive stress sensitivity and anxiety-like behavior in female mice: Strain differences matter. Neurobiol Stress. 9, 55-63 (2018).
  58. Brooks, S. P., Pask, T., Jones, L., Dunnett, S. B. Behavioural profiles of inbred mouse strains used as transgenic backgrounds. I: motor tests. Genes Brain Behav. 3 (4), 206-215 (2004).
  59. Koike, H., Arguello, P. A., Kvajo, M., Karayiorgou, M., Gogos, J. A. Disc1 is mutated in the 129S6/SvEv strain and modulates working memory in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 103 (10), 3693-3697 (2006).
  60. Gomez-Sintes, R., Kvajo, M., Gogos, J. A., Lucas, J. J. Mice with a naturally occurring DISC1 mutation display a broad spectrum of behaviors associated to psychiatric disorders. Front Behav Neurosci. 8, 253(2014).
  61. Clapcote, S. J., Roder, J. C. Deletion polymorphism of Disc1 is common to all 129 mouse substrains: implications for gene-targeting studies of brain function. Genetics. 173 (4), 2407-2410 (2006).
  62. Salari, A. A., Samadi, H., Homberg, J. R., Kosari-Nasab, M. Small litter size impairs spatial memory and increases anxiety- like behavior in a strain-dependent manner in male mice. Sci Rep. 8 (1), 11281(2018).
  63. Borrow, A. P., Bales, N. J., Stover, S. A., Handa, R. J. Chronic Variable Stress Induces Sex-Specific Alterations in Social Behavior and Neuropeptide Expression in the Mouse. Endocrinology. 159 (7), 2803-2814 (2018).
  64. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
  65. Võikar, V., Stanford, S. C. The Open Field Test. 190, Humana. New York, NY. 9-29 (2023).
  66. Haga, Y. Effects of food deprivation and food reward on the behavior of rats in the radial-arm maze. Jpn. Psychol. Res. 37 (4), 252-257 (1995).
  67. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Assessing spatial learning and memory in rodents. ILAR J. 55 (2), 310-332 (2014).
  68. Schwabe, L. Stress and the engagement of multiple memory systems: integration of animal and human studies. Hippocampus. 23 (11), 1035-1043 (2013).
  69. Bannerman, D. M., et al. Dissecting spatial knowledge from spatial choice by hippocampal NMDA receptor deletion. Nat Neurosci. 15 (8), 1153-1159 (2012).
  70. Bannerman, D. M., et al. Hippocampal synaptic plasticity, spatial memory and anxiety. Nat Rev Neurosci. 15 (3), 181-192 (2014).
  71. Yoder, R. M., Kirby, S. L. Otoconia-deficient mice show selective spatial deficits. Hippocampus. 24 (10), 1169-1177 (2014).
  72. Wong, A. A., Brown, R. E. Visual detection, pattern discrimination and visual acuity in 14 strains of mice. Genes Brain Behav. 5 (5), 389-403 (2006).
  73. Meaney, M. J., et al. Early environmental regulation of forebrain glucocorticoid receptor gene expression: implications for adrenocortical responses to stress. Dev Neurosci. 18 (1-2), 49-72 (1996).
  74. Nunez, J. F., Ferre, P., Escorihuela, R. M., Tobena, A., Fernandez-Teruel, A. Effects of postnatal handling of rats on emotional, HPA-axis, and prolactin reactivity to novelty and conflict. Physiol Behav. 60 (5), 1355-1359 (1996).
  75. Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. Laboratory routines cause animal stress. Contemp Top Lab Anim Sci. 43 (6), 42-51 (2004).
  76. Meijer, M. K., Sommer, R., Spruijt, B. M., van Zutphen, L. F., Baumans, V. Influence of environmental enrichment and handling on the acute stress response in individually housed mice. Lab Anim. 41 (2), 161-173 (2007).
  77. Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiol Behav. 150, 31-37 (2015).
  78. Sandi, C., et al. Acute stress-induced impairment of spatial memory is associated with decreased expression of neural cell adhesion molecule in the hippocampus and prefrontal cortex. Biol Psychiatry. 57 (8), 856-864 (2005).
  79. Tulving, E. Organization of Memory. Tulving, E., Donaldson, W. , Academic Press. (1972).
  80. Panoz-Brown, D., et al. Rats Remember Items in Context Using Episodic Memory. Curr Biol. 26 (20), 2821-2826 (2016).
  81. Fellini, L., Morellini, F. Mice create what-where-when hippocampus-dependent memories of unique experiences. J Neurosci. 33 (3), 1038-1043 (2013).
  82. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nat Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  83. Pawluski, J. L., Kokras, N., Charlier, T. D., Dalla, C. Sex matters in neuroscience and neuropsychopharmacology. Eur J Neurosci. 52 (1), 2423-2428 (2020).
  84. Gogos, A., Sbisa, A., Witkamp, D., van den Buuse, M. Sex differences in the effect of maternal immune activation on cognitive and psychosis-like behaviour in Long Evans rats. Eur J Neurosci. 52 (1), 2614-2626 (2020).
  85. Espinosa-Garcia, C., et al. Sex differences in the performance of cognitive tasks in a murine model of metabolic syndrome. Eur J Neurosci. 52 (1), 2724-2736 (2020).
  86. Conner, M. R., Adeyemi, O. M., Anderson, B. J., Kritzer, M. F. Domain-specific contributions of biological sex and sex hormones to what, where and when components of episodic-like memory in adult rats. Eur J Neurosci. 52 (1), 2705-2723 (2020).
  87. Sensini, F., et al. The impact of handling technique and handling frequency on laboratory mouse welfare is sex-specific. Sci Rep. 10 (1), 17281(2020).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة