Eine appetitive räumliche Arbeitsgedächtnisaufgabe für Mäuse in einem halbautomatischen 8-Arm-Radiallabyrinth, die die ängstliche Gedächtnisassoziation im Labyrinth reduziert

Die meisten Verhaltensexperimente für Nagetiere wurden ursprünglich für Ratten entwickelt. Aufgrund der Verhaltensunterschiede zwischen Ratten und Mäusen sind bei Mäusen manchmal Modifikationen erforderlich. Wir stellen eine Methode vor, um das räumliche Arbeitsgedächtnis bei Mäusen zu testen und den Stress während der Arbeitsgedächtnisaufgabe zu minimieren.

Die meisten Verhaltensexperimente für Nagetiere wurden ursprünglich für Ratten entwickelt. Mit den jüngsten Vorteilen in der Gentechnik führen Forscher häufig Verhaltensexperimente mit Mäusen durch, wobei sie Protokolle verwenden, die für Ratten festgelegt wurden. Aufgrund der Verhaltensunterschiede zwischen Ratten und Mäusen müssen Sie manchmal das Protokoll für Mäuse ändern. In diesem Video beschreiben wir ein Protokoll zum Testen des räumlichen Arbeitsgedächtnisses bei Mäusen. Das Arbeitsgedächtnis ist ein kognitiver Prozess, der eine begrenzte Menge an Informationen für kurze Zeit speichern kann, während sie manipuliert und bei der Planung und Ausführung einer mentalen Aufgabe verwendet wird. Es korreliert mit Messungen der fluiden Intelligenz beim Menschen und ist wichtig für das Lernen. Daher ist das Arbeitsgedächtnis ein wichtiges Fach für das Studium an sich.

[Dozent] Richten Sie neue Käfige ein, indem Sie Standard-Nistmaterialien für ein neues Experiment verwenden. Legen Sie neues Einstreu-Sägemehl, einen Papier-Papiertunnel, Papier-Nesting-Streifen und einen hölzernen Beißblock in den neuen Käfig. Setzen Sie den Haubenbehälter ein und schließen Sie den Deckel. Führen Sie die Maus von Hand zum Papiertunnel, der im Heimkäfig bereitgestellt wird. Heben Sie die Maus vorsichtig mit dem Papiertunnel aus dem gruppierten Käfig. Legen Sie die Maus auf Ihre Hand und halten Sie sie einige Sekunden lang auf Brusthöhe. Alternativ können Sie die Maus auf Ihre Hand klettern lassen. Nehmen Sie Mäuse niemals am Schwanz. Der Umgang mit Tieren mit minimalem Stress ist für Verhaltensexperimente unerlässlich. Es ist auch wichtig, die Mäuse an den Experimentator zu gewöhnen. Fangen Sie die Maus mit der gleichen Handhabungsmethode. Legen Sie die Maus zur Überwachung des Körpergewichts auf die Waage und zeichnen Sie ihr Körpergewicht auf. Setzen Sie die Maus nach dem Wiegen in den neuen Käfig, der zuvor vorbereitet wurde. Stellen Sie sicher, dass Sie Mäuse nicht verängstigen, indem Sie sich schnell bewegen oder große Geräusche machen, während Sie mit Mäusen umgehen. Andernfalls können Mäuse von der Waage oder der Hand springen. Setzen Sie Mäuse eine Woche lang auf diese Mengenbeschränkung, bevor Sie dem Gerät ausgesetzt werden. Kontrolliere die Menge an Standardfutter, um sie während des Experiments zu motivieren, das Labyrinth nach Nahrungsbelohnungen zu durchsuchen, die verdünnte, gesüßte Kondensmilch sind. Geben Sie zwei bis drei Gramm Standardfutter in den Käfig und halten Sie ihr Körpergewicht während des gesamten Experiments zwischen 85 und 90 % ihres Ausgangskörpergewichts. Geben Sie auch in diesem Stadium einen Milliliter verdünnte Kondensmilch in den kleinen Plastikbecher im Heimkäfig, um die Mäuse daran zu gewöhnen. Beobachten Sie sie, wenn sie es eine Weile fressen, und stellen Sie sicher, dass die Maus keine Nahrungsneophobie zeigt. Bringen Sie die Mäuse langsam auf dem Wagen in den Verhaltenstestraum. Stellen Sie dann die Beleuchtung des Raumes ein, beleuchten Sie den zentralen Hub im Verzeichnis auf 80 Lux mit warmweißen Glühbirnen und spielen Sie weißes Rauschen mit 70 Dezibel ab, gemessen am zentralen Hub. Lassen Sie die Mäuse fünf Minuten lang ungestört, bevor Sie mit dem Experiment beginnen. Gewöhnung, Stufe eins. Die Labyrinthsteuerung ist so eingestellt, dass die Maus das Labyrinth mit Türen erkunden kann, die von der Mausverfolgungssoftware gesteuert werden. In dieser Phase gewöhnen sich Mäuse an die Türbewegungen und deren Geräusche. Starten Sie Ihre Testversion und die Videoaufzeichnung, indem Sie auf die Startschaltfläche in der Software klicken und dann die Maus in das Labyrinth bringen und die Maus in den zentralen Hub legen. Beobachten Sie weiterhin das Verhalten der Maus. Im Labyrinth gibt es keine Belohnung für Nahrung. Die Maus kann jeden Arm besuchen, und zwar beliebig oft. Die Türen werden gesteuert, ohne die Bewegungen der Maus für 30 Minuten zu stören. Fahren Sie fort, bis 30 Minuten verstrichen sind. Sammeln Sie die Maus nach dem Versuch in einen Arm und setzen Sie sie wieder in den Heimkäfig. Säubere das Labyrinth für die nächste Maus. Tun Sie dies zwei Tage lang nacheinander für jede Maus. Schiedsverfahren Stufe zwei. Die Labyrinthsteuerung ist so eingestellt, dass die Maus das Labyrinth frei erkunden kann, ohne dass eine Tür betätigt wird, und in den Nahrungsschächten am Ende der Arme Nahrungsbelohnungen zu finden. In dieser Phase werden die Mäuse dazu animiert, das Labyrinth frei zu erkunden, um Belohnungen für Nahrung zu erhalten. Geben Sie 70 Mikroliter der Belohnung in jede Haubenmulde. Geben Sie es nicht mehr in den häuslichen Käfigen, aus der Behausung, Stufe zwei. Starten Sie eine Testversion und die Videoaufzeichnung, indem Sie auf die Startschaltfläche in der Software klicken und dann die Maus in das Labyrinth bringen. Beobachten Sie das Verhalten der Maus. In dieser Phase bewegen sich die Mäuse langsam, scheinen vorsichtig zu sein und können mehrmals gut zum Futter zurückkehren. Fahren Sie fort, bis die Maus mindestens zweimal oder 30 Minuten verstrichen ist. Sammeln Sie die Maus nach dem Versuch in einen Arm und setzen Sie sie wieder in den Heimkäfig. Säubere das Labyrinth für die nächste Maus. Tun Sie dies für jede Maus abwechselnd zweimal täglich für zwei Tage. Wohnen Stufe drei. Die Labyrinthsteuerung ist so eingestellt, dass sich die Maus an die Kombination der Stufen eins und zwei gewöhnen kann. Mäuse dürfen mindestens einmal in jeden Arm eindringen. Ködern Sie alle Futterkästen mit 70 Mikrolitern der Belohnung. Starten Sie die Testversion und die Videoaufzeichnung, indem Sie auf die Startschaltfläche in der Software klicken und dann die Maus in das Labyrinth bringen. Beobachten Sie das Verhalten der Maus. Fahren Sie fort, bis die Maus mindestens einmal oder 30 Minuten verstrichen ist. Sammeln Sie die Maus nach dem Versuch in einen Arm und setzen Sie sie wieder in den Heimkäfig. Säubere das Labyrinth für die nächste Maus. Tun Sie dies für jede Maus nacheinander, zweimal täglich für zwei Tage. Wie Sie in diesem Panel sehen können, besuchen Mäuse im Laufe der Zeit mehr Arme. Am sechsten Tag der Besiedlung dringen die Mäuse mindestens einmal innerhalb von sieben bis 15 Minuten in jeden Arm ein und verbringen eine ähnliche Zeit in jedem Arm, was darauf hindeutet, dass die Tiere an das Labyrinth gewöhnt und bereit für die Aufgabe sind. Diese räumliche Arbeitsgedächtnisaufgabe besteht aus drei Teilen in einem Versuch. Die Mäuse durchlaufen den Zwangslauf, eine fünfsekündige Gefangenschaft im zentralen Hub und dann einen freien Lauf. Beim erzwungenen Lauf werden vier Arme pseudo-zufällig ausgewählt und der Maus nacheinander präsentiert. Während des freien Laufs müssen sich die Mäuse merken, welche Arme sie im erzwungenen Lauf in der Prüfung besucht haben, um die effizientesten der verbleibenden vier Belohnungen zu sammeln. Das Labyrinth ist so eingestellt, dass es dem Schema folgt, das im vorherigen Bildschirm gezeigt wurde, und jeder muss in der Prüfung der Runde den gleichen Satz der erzwungenen Arme durchlaufen. Mäuse machen neun Tage lang sechs Versuche pro Tag Bevor Sie einen Versuch beginnen, ködern Sie alle Arme mit 40 Mikrolitern der Belohnung. Platzieren Sie die Belohnung in jeder Futterwanne in der Nähe der zentralen Nabe, um es den Mäusen schwer zu machen, von der zentralen Nabe aus zu sehen. Starten Sie eine Testversion und eine Videoaufzeichnung, indem Sie auf die Startschaltfläche in der Software klicken. Bringen Sie die Maus zum mittleren Hub des Labyrinths, ohne die Maus zu belasten. Die Studie wird automatisch nach fünf Sekunden Haft im zentralen Hub gestartet. Verlasse während der fünfsekündigen Gefangenschaft das Labyrinth und setze dich irgendwo hin, nicht zu nah am Labyrinth. Überwachen Sie das Verhalten und notieren Sie sich die Sequenz des Armbesuchs für die Bewertung, bis die Maus alle Belohnungen eingesammelt hat. Sobald die Maus alle Belohnungen im Labyrinth gesammelt hat, lässt sie vier zusätzliche Arme besuchen. Auf diese Weise werden Mäuse nicht damit in Verbindung gebracht, im zentralen Hub gefangen zu sein, wo es für Mäuse wichtig ist, zu entscheiden, wohin sie als nächstes gehen wollen. Außerdem wird die Erfüllung und das Abfangen der Aufgabe des Arbeitsspeichers nicht direkt zugeordnet. Darüber hinaus wird die Tatsache verstärkt, dass Belohnungen nicht in zuvor besuchten Armen aufgefüllt werden. Lassen Sie die Maus hinten am vierten Arm auf Ihre Hand steigen, während Sie den Arm mit der anderen Hand bedecken, und setzen Sie die Maus zurück in den Heimkäfig. Tippe vor dem Reinigen des Labyrinths auf den Heimatkäfig der nächsten Maus, um ihren Erregungszustand vor der nächsten Prüfung auszugleichen. Um das Labyrinth zu reinigen, verwende einen Pinsel, ein feuchtes Taschentuch und zwei trockene Taschentücher. Verwenden Sie einen Pinsel, um Mauskot zu entfernen. Wischen Sie das Labyrinth zuerst mit einem trockenen Tuch ab, um alle Spuren von Kondensmilch zu entfernen. Wische den Boden des Labyrinths mit einem feuchten Tuch ab. Trocknen Sie das Labyrinth mit trockenem Taschentuch ab und gehen Sie zur nächsten Prüfung über. Die tägliche Erfolgsquote wird berechnet als vier geteilt durch die Anzahl der gesamten Armeinträge, und die durchschnittliche Erfolgsquote erreicht am letzten Tag des Experiments etwa 80 %. Die Punktzahl für das perfekte Versuchsverhältnis wird berechnet als Anzahl perfekter Versuche geteilt durch sechs und erreicht am letzten Tag des Experiments über 60 %. Wählen Sie in der Software die Analyse von Geschwindigkeit, Entfernung und Beschleunigung der Maus aus und analysieren Sie sie. Stellen Sie sicher, dass die vier zusätzlichen Armbesuche von dieser Analyse ausgeschlossen sind. Messen Sie auch die Dauer der vier zusätzlichen Armbesuche. Der Abstand sollte mit der Zeit kürzer werden. Geschwindigkeit und Beschleunigung sollten flach sein, und die Dauer der zusätzlichen vierarmigen Besuche sollte mit der Zeit länger werden, wenn sie ihre Aufgabe gut lernen.

Bei der Durchführung dieses Experiments ist es entscheidend, die Mäuse mit dem Experimentator vertraut zu machen und die Mäuse an die Versuchsraumumgebung zu gewöhnen, was insgesamt den Stress für die Mäuse minimieren sollte.

Dieses Protokoll ist einfach zu bedienen und zuverlässig für die Reproduktion von Daten. Da das Labyrinth halbautomatisiert ist, ist dieses Protokoll nicht arbeitsintensiv und eignet sich für die Bildgebung und Elektrophysiologie im Labor. Dieses Protokoll ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um das räumliche Arbeitsgedächtnis zu untersuchen.