Verhaltenstrainingsverfahren für kopffixierte Virtual Reality bei Mäusen

Diese Forschung erforscht detaillierte Methoden für das Training von Mäusen in Virtual-Reality-Umgebungen, wobei der Schwerpunkt auf der linearen Streckennavigation und komplexen Y-Labyrinth-Aufgaben liegt. Ziel ist es, Lücken in Virtual-Reality-Trainingsprotokollen zu schließen und die Fähigkeit von Mäusen zu bewerten, komplexe Entscheidungsverhaltensweisen innerhalb der virtuellen Realität auszuführen. Das Protokoll schließt Lücken in detaillierten Virtual-Reality-Trainingsmethoden für Mäuse, einschließlich der Integration von chirurgischen Eingriffen, Flüssigkeitsrestriktion und Systemeinrichtung. Es bietet auch einen Rahmen für die Implementierung komplexer Verhaltensaufgaben, die Verbesserung der experimentellen Konsistenz und die Erleichterung der Einführung von Virtual Reality für nuancierte Verhaltens- und kognitive Studien bei Mäusen.

Dieses VR-Protokoll ermöglicht eine präzise Kontrolle der experimentellen Bedingungen und minimiert bewegungsbedingte Geräusche, was eine detaillierte Verhaltensanalyse und neurophysiologische Aufzeichnungen in kopffesten Mäusen ermöglicht. Es unterstützt auch die fortschreitende Komplexität von Aufgaben und verbessert die Untersuchung komplizierter Verhaltensweisen und kognitiver Prozesse, die mit anderen Methoden möglicherweise nicht effektiv erfasst werden.

[Erzähler] Legen Sie zunächst die Ausgangsgewichte für die Mäuse eine Woche nach dem Tag der Kopfstangenimplantation fest. An den Tagen eins, zwei und drei versorgen Sie die Mäuse mit 15, 10 und fünf Millilitern Wasser pro 100 Gramm Körpermasse. Beginnen Sie, die Mäuse an das kugelförmige Laufband zu gewöhnen und sie gleichzeitig an die Flüssigkeitsregulierung heranzuführen, um die Leckröhre durch die richtig getimte physiologische Motivation mit der Belohnung zu verbinden. Fassen Sie die Mäuse am ersten Tag nach dem Wiegen fünf Minuten lang an. Fassen Sie das Kopfstangenimplantat vorsichtig an, während sie sich in ihrem Käfig befinden, um sie mit dieser Manipulation vertraut zu machen. Führen Sie die Mäuse in den Bereich ein, in dem das Virtual-Reality-System untergebracht ist, damit sie die räumliche Umgebung antizipieren können, in der experimentelle Versuche stattfinden werden. Fassen Sie die Mäuse am zweiten Tag erneut fünf Minuten lang an. Befestigen Sie die Kopfstange an der Halterung und lassen Sie die Mäuse sich 5 bis 20 Minuten lang mit dem kugelförmigen Laufband vertraut machen, entweder auf einer sich unendlich wiederholenden Spur oder ohne aktiviertes Softwareprogramm. Befestigen Sie die Mäuse am dritten Tag, nachdem Sie sie fünf Minuten lang angefasst haben, sicher an dem luftgepolsterten kugelförmigen Laufband und führen Sie sie durch den Belohnungsschlauch an flüssige Belohnungen heran. Bevor Sie die Maus positionieren, verlängern Sie das zentrierte Belohnungsrohr mit einem kleinen Belohnungströpfchen an der Spitze. Heben Sie den Belohnungsschlauch 5 bis 15 Millimeter über das kugelförmige Laufband an, so dass das Lecken des Auslaufs eine natürliche nach vorne gerichtete Haltung des Kopfes erfordert. Um die Maus am Kopf zu fixieren, platzieren Sie die Maus auf der dominanten Seite des Handlers des kugelförmigen Laufbands. Ziehen Sie die Maus mit der dominanten Hand des Hundeführers an der Kopfstange in Richtung der Kopfbefestigungsplattform. Platzieren Sie dann die Kopfstange in dem Schlitz, der für die Fixierung und Verwendung der nicht dominanten Hand des Hundeführers vorgesehen ist, und klicken Sie die Kopfstange ein. Richten Sie nun die mittlere Sagittalebene der Maus mit der Mitte des kugelförmigen Laufbandes aus. Stellen Sie sicher, dass die Hinterpfoten der Maus nicht mehr als 11 Zentimeter von der Spitze des kugelförmigen Laufbandes entfernt sind und dass sich der Kopf hinter der Spitze befindet. Vergewissern Sie sich, dass alle vier Pfoten das Laufband berühren und dass der Bauch das Laufband berühren kann, wenn die Maus ruht. Stellen Sie außerdem sicher, dass die bei der Maus beobachtete Seitenpräferenz nicht auf eine Asymmetrie in der Art und Weise zurückzuführen ist, wie das Tier auf dem Ball sitzt. Um die Maus zum verlängerten Leckschlauch zu führen, verwenden Sie die Kiss-it-Methode, bei der die Maus vorsichtig manövriert wird, bis ihr Mund fast die Spitze des Auslaufs berührt. Wenn die Mäuse Belohnungen erhalten, stellen Sie die Dauer der erweiterten Belohnungsröhre auf eine Sekunde ein. Sobald sich die Mäuse an das experimentelle Paradigma gewöhnt haben, führen Sie eine tägliche 30-minütige Sitzung durch, in der sich die Mäuse entlang eines linearen virtuellen Korridors bewegen, der mit einer Länge von einem Meter beginnt. Wenn du das Ende des Korridors erreicht hast und die Belohnung für die Zuckertröpfchen erhalten hast, teleportierst du die Mäuse zurück zum Ausgangspunkt. Dokumentieren Sie tägliche Aufzeichnungen von mit Zeitstempel versehenen Daten über das Abrufen von Belohnungen und die von den Mäusen auf dem kugelförmigen Laufband zurückgelegte Strecke für die weitere Analyse. Stellen Sie im Y-Labyrinth-Paradigma sicher, dass die Mäuse zu einem Auswahlpunkt navigieren, an dem zwei Arme in einem 45-Grad-Winkel in beide Richtungen ausgestreckt werden und eine Y-Form bilden. Deaktivieren Sie die Drehung vom Startpunkt des Labyrinths bis zum Erreichen des Auswahlpunkts mit zwei Armen mit unterschiedlichen visuellen Merkmalen. Aktivieren Sie dann die Drehung innerhalb der Entscheidungszone, damit sich die Maus in die gewünschte Richtung drehen kann. Beim Eintritt in den Arm, der zur Belohnungszone führt, deaktiviere die Rotation erneut. Trainieren Sie die Mäuse, zum schwarzen Arm zu navigieren, um eine Zuckerbelohnung zu erhalten, wobei jeder Versuch damit endet, dass die Mäuse zurück zum Startort teleportiert werden. Mischen Sie die Belohnungsorte nach dem Zufallsprinzip zwischen der linken und rechten Seite, um sicherzustellen, dass Mäuse die Belohnung mit visuellen Hinweisen und nicht mit einer bestimmten Seite verbinden. Die Anzahl der Belohnungen, die die Mäuse erhielten, nahm mit dem Lernen über die verschiedenen Streckenlängen in der VR-Aufgabe hinweg schrittweise zu, wobei mit zunehmender Streckenlänge höhere Geschwindigkeiten beobachtet wurden. Mit zunehmender Gleislänge wurde ein deutlicher Anstieg der mittleren Geschwindigkeit beobachtet. Das Y-Labyrinth zeigte über Tage hinweg eine überdurchschnittliche Performance. Allerdings gelangte nur eine Teilmenge erfolgreich in die schwierigeren Diskriminationsstadien.