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Methodenartikel

Die Nutzung der Open Field Maze auf Bewegungsapparat und Angst-ähnliches Verhalten bei Mäusen messen

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DOI:

10.3791/52434

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6. Februar 2015

 , 
1Department of Biological Sciences, Auburn University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Es wird ein Protokoll zur Verwendung eines Open Field Maze bereitgestellt, um auf die allgemeine Bewegungsaktivität, Angst und Emotionalität in einem Labormausmodell zuzugreifen.

Zusammenfassung

Tiermodelle haben sich als unschätzbar wertvoll für Forscher erwiesen, die versuchen, Fragen zu den Mechanismen des Verhaltens zu beantworten. Das Open Field Maze ist eine der am häufigsten verwendeten Plattformen, um Verhaltensweisen in Tiermodellen zu messen. Es handelt sich um einen schnellen und relativ einfachen Test, der eine Vielzahl von Verhaltensinformationen liefert, die von der allgemeinen Gehfähigkeit bis hin zu Daten über die Emotionalität des getesteten Tieres reichen. Da es sich um Nagetiermodelle handelt, ermöglicht das Verfahren die Untersuchung verschiedener Stämme von Mäusen oder Ratten, die sowohl im Labor gezüchtet als auch in freier Wildbahn gefangen wurden. Die Technik eignet sich auch gut für die Untersuchung verschiedener pharmakologischer Verbindungen auf anxiolytische oder anxiogene Wirkungen. Hier wird ein Protokoll für die Verwendung des offenen Feldlabyrinths zur Beschreibung des Mausverhaltens detailliert beschrieben und eine einfache Analyse der allgemeinen Bewegungsfähigkeit und des angstbedingten emotionalen Verhaltens zwischen zwei Stämmen von C57BL/6-Mäusen durchgeführt. Kurz gesagt, unter Verwendung des beschriebenen Protokolls zeigen wir, dass Wildtyp-Mäuse signifikant weniger angstbedingte Verhaltensweisen zeigten als altersgleiche Knock-Out-Mäuse, während beide Stämme eine ähnliche ambulante Fähigkeit zeigten.

Einleitung

Das Open Field Maze (OFM) wurde ursprünglich 1934 als Test zur Messung der Emotionalität bei Nagetieren entwickelt1. Es hat den Status eines der am weitesten verbreiteten Verhaltensmaße in der Tierpsychologie erreicht2. Es bietet eine einfache und relativ schnelle Bewertung klar definierter Verhaltensweisen, die keine Schulung für die Testperson und wenig bis gar keine spezielle Schulung für den Menschen erfordern, der den Test durchführt. Diese Eigenschaften haben dazu geführt, dass das Freilandlabyrinth in der Forschung weit verbreitet ist und auf andere Tierarten wie Kälber, Schweine, Kaninchen, Primaten, Honigbienen und Hummer ausgeweitet wurde3. Ein Teil seiner Popularität beruht auf der Tatsache, dass die psychologischen und physiologischen Konzepte, die den Tests zugrunde liegen, im Allgemeinen einfach und gut verständlich sind. Zum Beispiel wurde postuliert, dass evolutionäre Kräfte für eine gemeinsame Reaktion bei Tieren selektiert haben, so dass die meisten Arten angstvermittelte Angst- oder Fluchtreaktionen auf bestimmte Reize zeigen. Nagetiere zum Beispiel zeigen eine ausgeprägte Abneigung gegen große, hell erleuchtete, offene und unbekannte Umgebungen4. Wir können davon ausgehen, dass sie phylogenetisch darauf konditioniert wurden, diese Art von Umgebungen als gefährlich anzusehen. Alle diese Merkmale sind in das offene Feldlabyrinth integriert und bilden die Grundlage für seine Verwendung in Verhaltensparadigmentests.

Ein offenes Feldlabyrinth besteht aus einem von einer Wand umgebenen Bereich, der eine ausreichende Höhe hat, um das Subjekt an der Flucht zu hindern. Typische Labyrinthformen sind kreisförmig oder quadratisch mit einer Fläche, die groß genug ist, basierend auf der Größe des getesteten Probanden, um ein Gefühl der Offenheit in der Mitte des Labyrinths hervorzurufen. Eine Reihe von Variablen kann im offenen Feldlabyrinth bewertet werden, wobei die meisten Parameter unterschiedliche Arten von motorischer Aktivität beinhalten2. Die Gehfähigkeit ist das am häufigsten untersuchte Verhalten, aber auch andere wie Latenz oder Aufbäumen können gemessen werden. Am häufigsten wird das Verhalten von Nagetieren in einem nackten Labyrinth analysiert. Das Hinzufügen von Objekten, entweder eines oder mehrere, zum Labyrinthboden fügt jedoch die Fähigkeit hinzu zu sehen, wie das Subjekt mit neuen zusätzlichen Reizen interagiert2. Relevante Parameter bei der Präsentation von Objekten sind in der Regel die Anzahl der Annäherungen an ein Objekt oder in einigen Fällen die Präferenz oder Abneigung für ein Objekt gegenüber einem anderen.

Viele Verhaltenstests von Angst basieren auf der Körperaktivität und Fortbewegung des Versuchstieres5. Die Interpretation von Verhaltenstests für Emotionalität bei gleichzeitiger Trennung von nicht-emotionalen Störfaktoren wie der motorischen Aktivität war Gegenstand intensiver Debatten6,7. So wie die OFM ursprünglich beschrieben wurde, können zwei Maße der Emotionalität abgeleitet werden, die Bewegungsaktivität und die Stuhl-Boli-Ablagerungen bzw. der Stuhlgang1. In einigen Studien hat sich jedoch gezeigt, dass diese beiden Messungen nicht miteinander zusammenhängen, was die Schlussfolgerung stützt, dass die Emotionalität bei Nagetieren mehrdimensional ist5. Unabhängig davon können Diskrepanzen in der Literatur in Bezug auf diese Messungen und Emotionalität oder Angst in Mausmodellen auf Unterschiede in den Analysekriterien oder in den Testverfahren zurückgeführt werden. Studien haben die Ergebnisse der OFM-Analyse beim Vergleich von Mausmodellen schlüssig mit anderen Angstmaßen verknüpft8.

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Protokoll

HINWEIS: Alle Verfahren hier durchgeführt wurden eingereicht und von IACUC (Office of Research Compliance) zugelassen und wurden nach NIH-Richtlinien durchgeführt. Mäuse in der Verhaltenstests Paradigma waren naiv und nicht für andere Tests verwendet. Die C57BL / 6-Wildtyp und Knock Out Mäusen in diesem Protokoll verwendet wurden bereits 9 beschrieben wurden und die hier vorgestellten Daten sind von diesem Manuskript.

1. Vorbereitung der Testraum und Open Field Apparat

  1. Verwenden Sie eine Mehrfacheinheit offenen Feld Labyrinth (OFM) aus vier Kammern Aktivität wurde für diese Analyse (Abbildung 1) verwendet. Jede Kammer gemessen 50 cm (Länge) x 50 cm (Breite) x 38 cm (Höhe) und wurde aus weißen hoher Dichte und nicht-porösen Kunststoff.
  2. Textur der Böden des Labyrinths für Traktion beim Gehen während Labyrinth Wände waren glatt. Maze Quadranten waren völlig leer für den Zweck dieser Prüfung. Unter Berücksichtigung der Rest dieses Protocol, wird eine einzelne Quadrant der oben beschriebenen Labyrinth verwendet werden, die OFM demonstrieren.
  3. Wischen Sie die Kammer mit einem 95% Ethanol vor der Verwendung und vor der anschließenden Tests keine Hinweise Duft durch den vorherigen Thema Maus nach links entfernen.
  4. Lassen Sie das Ethanol vollständig verdampfen vor dem Testen Mäusen. Dies kann 5-10 Minuten zwischen den einzelnen Test-Session statt.
  5. Für diese Analyse mit dem SMART Video-Tracking-Software von Panlab / Harvard Apparatus zu erfassen und Mausbewegung zu bewerten.
    HINWEIS: Jede kommerzielle Video Tracking-Kamera und Software verwendet, um die Testperson zu verfolgen und zu bewerten ergibt sich aus der offenen Feld Labyrinth werden. Es ist sehr wichtig, dass der Anwender zu verstehen, wie die Kalibrierung und führen Sie das für jede einzelne Analyse-Software. Unabhängig von der Videokamera und Tracking-Software verwendet wird, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Kamera und die Software sind nach Angaben des Herstellers geeicht.
  6. Führen Sie den Test ina Standard beleuchteten Raum in der Lage ist, die das Labyrinth Gerät und den Computer erforderlich ist, um die Software auszuführen. Hängen Sie die Videokamera über dem Labyrinth entweder durch Befestigung an der Decke oder mit einem beliebigen erhöhten Unterstützungssystem, das das Objektiv der Kamera, um das gesamte Labyrinth Bereich (Abbildung 2) sehen können.
  7. Wie das menschliche Administrator des Tests ist, lesen Sie genügend Platz im Zimmer haben, um sein von den Testpersonen im Labyrinth völlig unbeobachtbar, um nicht das Verhalten der Mäuse beeinflussen.

2. Vorbereiten der Software, um Aktivität zu messen

  1. Öffnen Sie die Video-Tracking-Software.
  2. Sobald die Software geöffnet ist, bewegen Sie den Cursor auf die Option "Single-Motivverfolgung" auf der Registerkarte "Data Acquisition" und Klick, um diese Option zu öffnen befindet.
  3. Wählen Sie die Option "Static Hintergrund" am unteren Rand des Bildschirms.
  4. Nach der Auswahl "Static Hintergrund" ist entschiedenn, ist es notwendig, die Software zu benutzen, um ein Bild des Labyrinths vor der Zugabe der Testpersonen nehmen. Um dies zu tun, bewegen Sie den Cursor auf "Foto" -Button am unteren Rand des Bildschirms und Klick entfernt.
    HINWEIS: Die Software wird ein Bild von dem Szenario ohne die Testperson, die aus dem bei der Tracking-Prozess genommen Bild subtrahiert werden zu nehmen. Dies führt nur die Bewegung des Subjekts von der Software analysiert.
  5. Bestätigen Sie, dass das Hintergrundbild oben genommen vollständig von der Tracking-Software entfernt werden, indem Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Test" am unteren Rand des Bildschirms befindet, und klicken Sie einmal. Eine solide weißen Feld wird angezeigt, wenn das Hintergrundbild komplett aus dem Tracking-Bild entfernt werden. Wenn Lichtverhältnisse ändern oder das Labyrinth versehentlich bewegt wird, werden Sie schwarze "Schatten" in diesem Bereich zu sehen was die beiden Bilder nicht perfekt überein. Um dieser Situation abzuhelfen, wiederholen Sie einfach steS. 2.4.
  6. Nach der Bestätigung, Hintergrundeinstellungen, verwenden Sie die Option Zeitplan, um den Weg Zeit wird während der Aufnahme gesteuert konfigurieren. Dazu bewegen Sie den Cursor auf das Register "Konfiguration" und klicken Sie einmal auf die "Timings" Überschrift. Verwenden Sie den neu geöffneten Fenster auf experimentelle Parameter eingeben.
  7. Aus diesem Protokoll, wählte die "programmierte Zeit" Option als 10 Minuten Tracking Zeitraum. Stellen Sie die "Latenzzeit", um 5 Sekunden, um dem Benutzer Zeit zu ermöglichen, um die Maus in die Mitte des Irrgartens zu platzieren und weg vor dem Beginn der Verfolgung. Geben Sie die "Aufnahmezeit" von 10 Minuten für die Dauer des Tests. Stellen Sie die "Stop-Steuerung" auf "Beim programmierten Zeit (10 min) ist vorbei", die automatisch ausgeschaltet, wird die Kamera und die Tracking-Funktion der Software.
  8. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Schließen", wenn alle Zeiten festgelegt wurden, um das Fenster zu schließen. Sie sind nun bereit, um den Test zu startening Verfahren.

3. Verwaltung der Open Field Test

ANMERKUNG: Das Softwarepaket in diesem Protokoll verwendet ermöglicht die Verfolgung von bis zu 16 einzelnen Mäusen zu einem Zeitpunkt. Zur Erleichterung der Fertigstellung und wie oben erwähnt, ist die hier diskutierten Protokoll für eine einzelne Maus mit einem einzigen Quadranten des OFM. Für die verwendeten Geräte für dieses Protokoll, könnte ein Maximum von 4 einzelnen Mäusen mit jedem Quadranten des Labyrinths verfolgt werden. Bei Verwendung einer Multi-Gehäuse Labyrinth, nachdem Sie das erste Thema der Maus in seiner definierten Quadranten, legen Sie die restlichen Mäuse in ihre jeweiligen Labyrinth Quadranten für die Verfolgung Analyse. Für die Zwecke dieses Protokolls wird weitere Anweisung auf einen einzigen Quadranten des Labyrinths ist.

  1. Bringen Sie die Mäuse in ihre Käfige aus ihren Käfigen Raum in den Testraum. Den Mäusen an den Eingriffsraum für mindestens 30 Minuten vor Beginn des Tests zu akklimatisieren.
  2. Entfernen eines einzelnen mOuse aus dem Käfig durch leichtes Greifen mit dem Schwanz und platzieren Sie den Mauszeiger in die Mitte des offenen Feld Labyrinth, während gleichzeitig die Aktivierung der SMART-Software durch einfaches Klicken auf die Schaltfläche Start Tracking Mausbewegung zu beginnen. Es ist normal, dass die Maus, um sofort an die Peripherie Wände des Labyrinths und der Zeitpunkt der Freigabe zu bewegen und Tracking Eroberung der Maus sollten übereinstimmen, um diese Bewegung aufzunehmen.
  3. Lassen Sie freien und ununterbrochenen Bewegung des Motivs Maus während des jeweiligen Quadranten des Labyrinths für einen einzelnen Zeitraum von 10 Minuten während dieser Zeit wird der Tracking-Software-Bewegung aufzeichnen (Abbildung 3).
  4. Am Ende des Testzeitraums, nehmen Sie den Betreff Maus sanft, sie aus dem Labyrinth zu entfernen und sie wieder in ihre Heimat Käfig.
  5. Vor der Reinigung des Labyrinths, visuell zählen die fäkale Boli in das Labyrinth vorhanden Pellets und manuell erfassen die Zahlen für die weitere Analyse.
  6. Entfernen Sie alle fäkalen Pellets und wischen Sie alle Spots des Wasserlassens. Sprühen Sie den Boden und die Wände des Labyrinths Quadranten mit 95% Ethanol und wischen Sie mit einem sauberen Papiertuch. Lassen Sie die Ethanollösung vollständig trocknen, bevor die Prüfung andere Mäuse.
  7. Wiederholen Sie den Vorgang mit dem nächsten Maus.

4. Messung und Analyse von Verhalten bei Testverfahren

HINWEIS: Bei der Messung werden drei Aspekte der offenen Feldverhalten ohne weiteres mit diesem Protokoll (siehe Diskussion) gekennzeichnet. Eine kurze Anleitung, wie man diese Messungen in der Video-Tracking-Software zugreifen folgt.

  1. Wählen Sie im Hauptbildschirm des SMART-Software, bewegen Sie den Cursor auf die "Zones" Menü und Klick "Definition", um die Zonen-Editor zu öffnen.
  2. Folgen Sie den detaillierten Anweisungen in der SMART-Software Anwenderhandbuch nicht festlegen Zonen oder Gitter auf den Tracking-Wege zu überlagern. Hier wurde die Software verwendet, um eine 5 x 5 Raster von 10 cm Quadrate für den Boden des das Labyrinth (define 4). Achten Sie darauf, die Zonendatei erstellt vor dem Schließen der Zonen-Editor speichern.
  3. Wählen Sie im Hauptbildschirm des SMART-Software, bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Analysis" und Einzel klicken, um die Datenanalyse-Fenster zu öffnen.
  4. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Datei" und öffnen Sie die Zone-Datei oben erstellt.
  5. Bewegen Sie den Cursor auf das Register "Konfiguration" und öffnen Sie die Option "Track-Analyse". Das Fenster "Fach-Analyse-Konfiguration" zu öffnen.
    1. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Standard" und bewegen Sie den Parameter "Wegstrecke" aus der Liste Verfügbare Parameter Box (linke Seite), um die Parameter enthalten Feld (rechte Seite).
    2. Bewegen Sie den Cursor auf die Registerkarte "Zonen Übergänge" und stellen Sie die erforderlichen Parameter für die Parameter enthalten Box wie oben.
    3. Stellen Sie sicher, die "Full Track" Box wird am unteren Rand des Fensters überprüft.
    4. Mohabe den Cursor auf die Schaltfläche OK, und schließen Sie das Fach-Analyse Konfigurationsfenster.
      HINWEIS: Je nach der Analyse die Sie ausführen möchten, können viele andere Optionen in diesem Fenster zu mir Daten aus der Analyse ausgewählt werden. Lesen Sie die ausführliche Bedienungsanleitung Ihres spezifischen Programms zu ermitteln, welche Parameter für die Analyse Ihrer Daten sehr wichtig.
  6. Unter der Registerkarte Datei in der oberen linken Rand des Programmfensters, öffnen Sie die Einzel Thema Trackfenster und setzen Sie ein Häkchen neben alle Spuren analysiert. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche Check Mark am oberen Rand des Fensters und klicken Sie auf die Track-Explorer-Fenster zu schließen.
  7. Bewegen Sie den Cursor auf die Schaltfläche "Go" in der Datenanalyse-Fenster und klicken Sie, um Einzelanalyse der Track-Daten zu starten.
  8. Analysedaten können entweder als ASCII-Textdateien ausgegeben werden, oder es kann direkt in eine Excel-Tabelle exportiert werden. Verwenden Sie die Ausgabe-Tools der Software-Programm Sie verwenden, um die Ausgabe data für den eigenen Gebrauch.
    HINWEIS: der gesamten Fahrleistung und Zeit im angegebenen Zonen verbracht werden ausgegeben im Anschluss an die Datenanalyse oben beschriebenen Schritte sein. Auch hier wird betont, dass die Schritte, die Messungen hier dargestellt in Abhängigkeit von der Anwendersoftware verwendet werden, um unterscheiden zu erreichen. Aber die Daten selbst und der Interpretation der Ergebnisse sollte ähnlich unabhängig von der Software verwendet wird. Es ist auch erwähnenswert, dass Testleiter Vorspannung von diesem Protokoll als alle gesammelt, quantifiziert Daten von der Software und nicht die des Administrators Messdaten entfernt. Somit besteht keine qualifizierbare Element auf die gesammelten Daten, wie beschrieben.

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Ergebnisse

Die durchschnittliche Zahl der Individuen pro Stamm von Mäusen in den meisten Fällen etwa 20 getestet, um eine ausreichende statistische Relevanz zu erzeugen. Jedoch kann diese Zahl im Bereich von 8-30 je Maus Verfügbarkeit. In Abhängigkeit von der Messung oder Vergleiche benötigt werden, ist es auch günstig, altersangepassten Probanden verwenden.

Die erste und wohl wichtigste spezifische Parameter im Open Field Maze messen Gesamt ambulante Entfernung. Während die Messeinheit irrelevant ist ...

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Diskussion

Das Freie Feld Maze ist eine der am weitesten verbreiteten Plattformen in Tierverhaltensstudien. Eine Reihe wichtiger konventionellen und ethologischer Parameter 2,4 gesammelt und während der Durchführung des OFM analysiert werden. Diese Daten ermöglichen dem Forscher Verhalten von Gesamtbewegungsaktivität, Angst bezogenen emotionalen Verhaltensweisen 8 zu messen. Jedoch ist die Verwendung des OFM nicht ohne Nachteile. Eine verwirrende Frage ist die breite Palette von statischen Variablen, die bei ...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde unterstützt vom National Institute of Health (NIH-2RO1NS033661) und von der Alabama Agricultural Experiment Station (HATCH ALA021-1-09017).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Offener Feldtest mit mehreren EinheitenSan Diego Instruments, Inc.Weiß 7001-0354Jedes offene Labyrinth mit einer oder mehreren Einheiten kann verwendet werden
SMART DT Tracking SoftwarePanLab/Harvard Apparatus76-0695Jede Tracking-Software kann mit diesem Protokoll verwendet werden
Sony 990x Video Camera RecorderSonyCCD-TRV328Jede geeignete Videokamera kann an den Computer angeschlossen werden, um Tracking-Profile aufzuzeichnen.

Referenzen

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