Zeigen and Response Learning in der Open-field-Turm Maze

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, Ratten in der Open-Field-Tower-Maze-Aufgabe zu trainieren. Dies wird erreicht, indem zunächst die Labyrinthvorrichtung gebaut wird. Der zweite Schritt besteht darin, die Ratten zu paaren, unterzubringen und zu handhaben.

Anschließend werden die Ratten an das Labyrinth gewöhnt und darin vorab trainiert. Der letzte Schritt besteht darin, Reaktions- oder Platztrainings- und Testverfahren durchzuführen. Letztendlich wird der Prozentsatz korrekter Erstwahlantworten für jede Ratte erfasst, um ihre Lernrate und Lernleistung im Labyrinth zu bestimmen.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Labyrinthen ist, dass das offene Feld-Turmlabyrinth eine nicht-aversive, wiederholte Aufgabe darstellt. Dadurch wird Stress als mögliche störende Variable ausgeschlossen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Verhaltensneurowissenschaften zu beantworten, beispielsweise welche Wirkung Hormone auf Lern- und Gedächtnisprozesse haben.

Bei Abwesenheit von Stress, obwohl diese Methode Einblicke in die neuronalen Mechanismen des Lernens und Gedächtnisses bei erwachsenen Ratten ermöglichen kann. Sie kann mit anderen Modellsystemen wie Mäusen und Nagetieren unterschiedlichen Alters verwendet werden. Nach dem Bau des kreisförmigen Labyrinths gestalten Sie die Innenfläche mit vier unterschiedlichen schwarz-weißen Mustern.

Bauen Sie anschließend vier Futtertürme und befestigen Sie diese am Boden des Labyrinths. Außerdem bauen Sie drei Vortrainingstürme und befestigen Sie diese mit Klebeband für die spätere Verwendung. Während der Vortrainingphase kleben Sie schwarze Kunststofffuttertöpfe auf die Oberseite jedes Futterturms und versehen jeden Futtertopf mit einem Schraubverschluss, der mit drei kleinen Löchern belüftet ist.

Zuletzt befestigen Sie eine 60-Watt-Lampe, um den Labyrinthraum schwach zu beleuchten, und montieren Sie eine digitale Videokamera an die Decke, um die Sitzungen vor dem Training zur späteren Analyse aufzuzeichnen. Jeder Experimentator sollte alle Ratten an einem Tag testen, insgesamt über sieben Tage. Um die Ratten zu motivieren, Belohnungen zu holen, setzen Sie sie auf eine futterreduzierte Diät, die eine Stunde freies Fressen pro Tag erlaubt.

Stellen Sie weibliche Ratten während der gesamten Dauer des Experiments paarweise unter, um niedrigere Angstniveaus zu fördern. Beginnen Sie das Vor-Training, indem Sie jede nicht verschlossene Futtermulde auf den sieben Türmen mit einer Futterbelohnung bestücken. Sobald bereit, setzen Sie eine Ratte an einer zufälligen Stelle in das Labyrinth und lassen Sie sie erkunden, bis sie alle sieben Futterbelohnungen gefunden und aufgenommen hat.

Wenn die Ratte innerhalb von 10 Minuten nicht alle Futterbelohnungen abholt, nehmen Sie sie aus dem Labyrinth und wiederholen Sie diesen Vorgang am folgenden Tag. Wenn eine Ratte innerhalb der ersten beiden Tage nicht alle sieben Futterbelohnungen holt und frisst, gewähren Sie zusätzliche 30-minütige Sitzungen, bis die Futterbelohnungen abgeholt wurden. Weisen Sie zunächst jeder Ratte zwei von vier Startpositionen zu.

Kompensieren Sie den Startorttyp des Lernens, den richtigen Turm für ortsbezogene Lerner und die richtige Drehung für antwortbasierte Lerner. Zu Beginn jedes Trainingstags schalten Sie eine Geräuschmaschine ein, öffnen das Videoaufnahmeprogramm, bestücken alle vier Türme mit Köder und bedecken drei der vier Futtertöpfe, sodass die Futterbelohnung auf dem korrekten Turm freiliegt. Wenn alles vorbereitet ist, beginnen Sie mit der Videoaufnahme und setzen die Ratte am zugewiesenen Startort in das Labyrinth.

Bewegen Sie sich hinter einen Vorhang, um das Verhalten der Ratte unmittelbar nach dem Abrufen der Belohnung auf einem Computermonitor zu beobachten. Oder entfernen Sie die Ratte nach drei Minuten und beenden Sie die Videoaufzeichnung. Das Lernen erfordert das Lösen des Labyrinths durch das Auffinden einer bestimmten Position.

Verwenden Sie räumliche Hinweise, nutzen Sie immer denselben korrekten Futterturm und platzieren Sie die Ratte an einem von zwei Startorten. Zum Beispiel locken Sie den Turm D an und lassen Sie die Ratte von Startposition zwei oder drei für Ratten mit Reaktionslernen los. Wechseln Sie den korrekten Futterturm je nach Startort, da Lernende aufgrund der Reaktion den Irrgarten lösen, indem sie lernen, eine bestimmte Drehung unabhängig von ihrer Ausgangsposition im Irrgarten durchzuführen.

Beispielsweise Köder-Turm D wählen und die Ratte vom Startpunkt drei freigeben oder Köder-Turm B wählen und dieselbe Ratte vom Startpunkt zwei freigeben. Führen Sie insgesamt 48 Trainingstrials über 12 Tage verteilt mit jeweils vier Trials pro Tag durch. Nachdem alle Ratten ihre asymptotische Leistung erreicht haben, führen Sie einen Wechsel des Startpunkts durch, um die Beständigkeit des erlernten Verhaltens zu testen.

Zuerst die neue Position ausbalancieren. Startpositionen für jede Ratte festlegen. Danach die Verfahren für jeden Trainingsdurchlauf wie zuvor gezeigt mit den neuen Startpositionen durchführen.

Für eine Ortsgedächtnis-Ratte, die ursprünglich von Position zwei oder drei freigegeben wurde, setzen Sie die Ratte in eine der neuen Startpositionen, eins oder vier, während weiterhin Turm D zur Reizung verwendet wird. Ortsgedächtnis-Ratte, die gelernt hat, nach rechts abzubiegen, und ursprünglich von Position zwei oder drei freigegeben wurde. Setzen Sie die Ratte in eine der neuen Startpositionen, eins oder vier, und ködern Sie entweder Turm A oder C entsprechend.

Verabreichen Sie acht. Führen Sie die Ortsumkehr-Testdurchläufe über zwei Tage hinweg mit jeweils vier Durchläufen pro Tag durch. Ein neuer, bezüglich der Behandlungsgruppen verblindeter Versuchsleiter sollte die Videodurchläufe auswerten.

Beginnen Sie mit der Anzahl der Versuche, die eine Ratte pro Durchgang unternimmt, um den richtigen Turm zu finden. Berechnen Sie anschließend die Wahrscheinlichkeit, dass eine Ratte bei ihrer ersten Wahl innerhalb eines Trainingstages die Belohnung findet. Erstellen Sie Lernkurven mithilfe dieses Prozentsatzes über die einzelnen Trainingstage hinweg.

Schließen Sie abschließend Ratten von der Analyse aus, wenn ihre Leistung über die Versuche hinweg einen vorab festgelegten Kriteriensatz nicht erreicht. Ratten, die einen zyklischen Estradiolersatz erhielten, benötigten weniger Versuche, um die Erwerbskriterien während des Ortslernen zu erreichen. Obwohl die Lernraten im Antwortlernen zwischen den Behandlungsgruppen ähnlich waren, verbesserten sich die Leistungsniveaus im Verlauf der Trainingssitzungen während des Ortstrainings für alle Behandlungsgruppen.

Allerdings wiesen Ratten, die eine zyklische Estradiolbehandlung erhielten, höhere Anteile an korrekten Versuchen bei der ersten Wahl auf, und die Gesamtleistung stieg im Verlauf des Antworttrainings für alle Behandlungsgruppen an. In diesem Fall hatte die Art der Behandlung keinen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit des Antwortlernens. Nach dem Wechsel des Startortes zeigten Lernende unabhängig von der Behandlung zunächst Beeinträchtigungen.

Allerdings wurde der Unterschied in der Leistung zwischen den mit Vehicle behandelten und den mit Estradiol behandelten Ratten größer. Im zweiten Testblock kehrten alle Ratten auf das Niveau des Prewitt-Tests zurück, als sie anschließend an ihrem ursprünglichen Startort trainiert wurden. Reaktionslerner zeigten jedoch Beeinträchtigungen, als der Test mit gewechseltem Startort durchgeführt wurde. Paarweise Vergleiche zeigten jedoch, dass die Leistung der mit Estradiol behandelten Ratten wieder auf dem Niveau des Prewitt-Tests lag.

Im zweiten Versuchsblock kehrten alle Ratten auf das Leistungsniveau des Prewitt-Tests zurück, als sie anschließend mit ihrem ursprünglichen Startort getestet wurden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die Mace-Bedingungen während der gesamten Dauer des Experiments konstant zu halten und zu vermeiden, dass die Ratten beim Umgang mit ihnen gestresst werden.

Nach Durchführung dieses Verfahrens können weitere Methoden wie stereotaktische Chirurgie und Medikamentengaben durchgeführt werden, um die für die Erwerbung, Expression und Retention von Reaktions- und Ortsgedächtnis wichtigen Hirnregionen zu identifizieren. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie erwachsene Ratten im offenen Feld-Turmlabyrinth trainiert und getestet werden können.