L'Open-champ Tour Maze (OFTM) est un labyrinthe créé pour étudier les mécanismes comportementaux et neuronaux de l'apprentissage spatial (par exemple, ou la réponse place--learning) chez les rats. Ce labyrinthe est particulièrement utile pour les expérimentateurs qui veulent utiliser un paradigme de labyrinthe non stressant pour enquêter sur l'apprentissage spatial dans leurs recherches.
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Article de méthode
Placez et l'apprentissage de réponse à l'Open-champ Tour Maze
Dans cet article
Résumé
Résumé
Ce protocole décrit comment l'Open-champ Tour Maze (OFTM) paradigme est utilisé pour étudier l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Ce labyrinthe est particulièrement utile pour examiner comment les rats apprennent à utiliser un place- ou la réponse d'apprentissage pour réussir à naviguer dans une arène en plein champ. En outre, ce protocole décrit comment le OFTM diffère des autres paradigmes labyrinthe de comportement qui sont couramment utilisés pour étudier l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Le OFTM décrit dans cet article a été adapté de celui décrit précédemment par Cole, Clipperton, et Walt (2007). Plus précisément, le OFTM a été créé pour tester l'apprentissage spatial chez les rongeurs sans l'expérimentateur avoir à examiner comment «stress» pourrait jouer un rôle en tant que facteur de confusion. Des expériences ont montré que le stress-seul peut affecter de manière significative la fonction cognitive 1. La section des résultats représentatifs contient des données à partir d'une expérience qui a utilisé le OFTM pour examiner les effets du traitement de l'estradiol sur place- et la réponse-learning en femelles adultes rats Sprague-Dawley 2. Les études futures seront conçues pour examiner le rôle de l'hippocampe et du striatum en place- et la réponse-learning dans le OFTM.
Introduction
Le champ ouvert tour labyrinthe (OFTM) peut être utilisé pour examiner les mécanismes comportementaux et neurobiologiques de l'apprentissage spatial chez les rongeurs. Surtout, le OFTM permet aux chercheurs d'étudier les deux types d'apprentissage »basé sur la réponse" "place-based» et. Pendant lieu-learning un animal navigue dans un labyrinthe en utilisant les indices spatiaux dans l'environnement (par exemple, une récompense alimentaire est situé à côté d'une balise de haut). Pendant la réponse d'apprentissage de l'animal rend une réponse spécifique de tour indépendamment de sa position par rapport à des indices spatiaux (par exemple, faire un virage à gauche ou à droite pour trouver une récompense alimentaire). Il a été précédemment rapporté que la réponse-learning et le lieu d'apprentissage reposent sur deux systèmes différents de mémoire 3, 4 et la cartographie de leurs mécanismes neuronaux a été une poursuite continue scientifique 2, 5-7. La conception de la OFTM a été adapté de celui décrit précédemment 8.
Ouvertparadigmes de terrain (une composante de la OFTM) sont couramment utilisés pour enquêter sur l'anxiété chez les rongeurs 9. Pendant les rats d'essai typiques ouvertes champ d'anxiété qui passent plus de temps dans le centre de plein champ ont stress et l'anxiété des niveaux inférieurs à rats qui passent plus de temps près du périmètre. Dans le OFTM, un rat doit entrer dans le centre du labyrinthe pour trouver la récompense alimentaire. Par conséquent, la navigation correcte dans le OFTM indique que ces rats sont non-souligné. Une raison pour laquelle les rats sont non-souligné au cours de la formation est parce que contrairement à des tests standard de l'anxiété la formation du OFTM plein champ nécessite phase de pré-formation au cours de laquelle le rat est pré-exposée au labyrinthe sur une longue période de temps. En outre, la formation se produit dans un environnement faiblement éclairé réduire davantage l'aspect anxiogène d'un champ ouvert qui est allumé généralement vives
Une autre caractéristique unique de la OFTM, par rapport à certains autres labyrinthes, est de savoir comment l'apprentissage est mesuré. Expérimentateurs utilisant leMorris Maze eau ou Barnes Maze mesurent généralement l'apprentissage par l'analyse de la longueur de la vitesse et / ou le chemin d'un rat se déplace pour atteindre son emplacement cible. Ces mesures dépendantes peuvent être affectés par des facteurs non-apprentissage, tels que les changements dans l'activité motrice générale d'un rat. Toutefois, les mesures de OFTM apprentissage utilisant la réponse correcte pour cent de premier choix un rat fait pour trouver la récompense alimentaire. Cette mesure est dépendante pas vulnérable aux changements dans la performance du moteur et donc, plus précisément évalue les acquis que les mesures de vitesse et de distance. Néanmoins, l'expérimentateur peut aussi mesurer la vitesse et la distance d'un rat ont voyagé dans le OFTM aide d'un logiciel de suivi vidéo.
Autres labyrinthe-types, tels que le T-labyrinthe, Morris Maze eau et Barnes Maze peuvent être utilisés pour étudier place- et la réponse-apprentissage. Cependant, le OFTM est unique en quelques manières notables. Tout d'abord, la OFTM est un test de comportement plus sensible que le labyrinthe en T, car la OFTM a une chance PERFORMANCEe de 25%, tandis que le labyrinthe en T a une performance de chance de 50%. Deuxièmement, un rat ne peut tourner dans l'une des deux manières dans le labyrinthe en T, mais a libre possibilités de route lors de la navigation dans le OFTM. Troisièmement, contrairement aux tâches Morris Maze eau et Barnes Maze (qui ont des possibilités de routage sans restriction comme le OFTM), des expériences utilisant l'OFTM ne nécessitent pas des rats de naviguer à travers une situation aversif. Les rats sont motivés pour naviguer dans le labyrinthe d'eau de Morris pour échapper à la baignade dans l'eau et ils sont motivés pour naviguer dans le labyrinthe Barnes pour éviter d'être dans un environnement ouvert, brillamment éclairé. Il a été démontré que l'exposition à la piscine de Morris labyrinthe Barnes ou induit la libération de l'hormone de stress (par exemple, la corticostérone) 10 chez les rongeurs. Cependant, les rats naviguer dans le OFTM parce qu'ils sont motivés pour trouver une récompense alimentaire et la formation sont menées avec l'éclairage ambiant faible. Ainsi, le OFTM est une tâche d'appétit non agressive. Les résultats des expériences qui utilisent un m stressantaze paradigme pour examiner les effets de manipulations telles que la drogue, l'hormone, l'exercice ou le régime alimentaire sur les mécanismes d'apprentissage et de mémoire peuvent être difficiles à interpréter en raison de «stress», par lui-même, peut influer sur la fonction cognitive 11.
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Protocole
Ce protocole est approuvé par le soin et l'utilisation des animaux Commission institutionnelle Christopher Newport University.
1. Construction de l'appareil d'OFTM
- Construire le mur d'enceinte (40 cm de haut et 183 cm de diamètre) à partir de trois morceaux de stratifié blanc. Construire le plancher de labyrinthe circulaire (183 cm diamètre) de stratifié noir et le coller sur un dessus de table en plastique. Fixer le mur d'enceinte du bord de la table avec des vis et de la colle.
- Décorez la surface intérieure du mur d'enceinte: Laissez un quart solide blanc; Peindre un solide trimestre noir; Peindre un quart avec des rayures noires; Peindre un quart avec des cercles noirs.
- Construire quatre tours "alimentaires" (8 cm x 8 cm x 20 cm; Figure 1A) découpées dans un poste de PVC blanc en forme de carré. Collez un morceau de stratifié noir (8 cm x 8 cm) au début de chaque tour. Fixez à l'étage de labyrinthe avec crazy glue 54 cm les uns des autres.
- Construire trois «remorque pré-formationERS "(5 cm, 10 cm et 15 cm de hauteur, respectivement, figure 1B) à partir d'un poste de PVC blanc en forme de carré. Collez un morceau de stratifié noir (8 cm x 8 cm) au début de chaque tour. Ces tours sont collées au plancher de labyrinthe que pendant la phase de pré-formation (décrit ci-dessous).
- Coller une tasse opaque alimentaire en plastique noir avec un couvercle vissable (= un récipient en plastique de perles clair peint en noir; 1,75 cm de haut et de 3,75 cm de diamètre) au début de chaque tour de la nourriture. Percez trois petits trous de ventilation (de 3 mm de diamètre) dans chaque couvercle. Les trous veiller à ce que le rat ne peut pas localiser la tour de la nourriture "correct" en utilisant les signaux olfactifs. La hauteur des tours de formation assure que le rat ne peut pas localiser la tour «correcte» en utilisant la coupe de la nourriture non plafonnés comme un repère visuel.
Figure 1. Photographies de l'Open-champ Tour Maze (OFTM). (A) Le rat est capable de trouver et de récupérer une récompense alimentaire à partir de seulement un "tour d'entraînement" de récompense appâtés lors de l'acquisition, ainsi que toute la formation et des tests ultérieurs. "Tours de pré-formation" (B) Trois sont placés dans le centre de l'arène de labyrinthe lors de la pré-formation. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
2. Le OFTM Maze Chambre
- Utilisez une lampe avec une ampoule 60 W (Lumens: 800) pour éclairer faiblement la salle de labyrinthe. La lampe est situé à 3 ft du sol et de 2 pi de la face du labyrinthe, tournée vers le plafond. Jouer bruit blanc dans le fond (~ 70 dB) en utilisant une machine à sons.
- Monter une caméra vidéo numérique au plafond au-dessus du labyrinthe pour transmettre la vidéo à un ordinateur. Suspendez un rideau opaque de séparer le labyrinthe de la surveillance informatiquerégion.
Manipulation 3. Rat, la restriction alimentaire et de logement
- Demandez à chaque expérimentateur gérer tous les rats pendant sept jours (4 min par jour) d'effectuer une pré-de formation préalable.
- Placez rats à un régime alimentaire restreint (1 h d'alimentation libre par jour). Ce régime assure que les rats seront motivés pour récupérer des récompenses lors de la formation, tout en maintenant un poids santé (~ 90% du poids alimentation libre).
- Rats Double-maison (si vous utilisez femelles) pendant toute la durée de l'expérience. Les rats femelles hébergé par paire sont moins anxieux que les rats femelles hébergés individuellement 12.
4. Procédures de pré-formation
- Bait chaque tasse de nourriture non plafonné sur les sept tours avec une récompense alimentaire (par exemple, un morceau de fruit céréales) à l'intérieur.
- Placez un rat dans le labyrinthe dans un endroit aléatoire jusqu'à ce qu'il trouve et consomme tous les sept récompenses alimentaires avant qu'il soit enlevé.
- Si le rat ne récupère pas toutes les récompenses alimentaires dans les 10min, puis retirez-le du labyrinthe et donner les procédures de pré-formation de nouveau le jour suivant. Remarque: certains rats vont prendre plus de temps que d'autres à apprendre d'abord à récupérer les récompenses alimentaires à partir du haut des tours.
- Si un rat ne récupère pas et de consommer tous les sept récompenses alimentaires des tours dans les deux premiers jours de pré-formation, donner des séances de 30 min supplémentaires dans le OFTM jusqu'à ce que les récompenses alimentaires sont récupérés. Typiquement, le rat va trouver et consommer toutes les récompenses alimentaires après un ou deux de ces sessions de 30 min.
5. Procédures Lieu-formation et de l'intervention de formation
- Attribuez à chaque rat deux des quatre points de départ. Contrebalancer la suivante: l'emplacement de départ point de presse à l'intérieur et entre chaque journée de formation; le type d'apprentissage (lieu vs réponse); la "tour correct» pour toutes les apprenantes et apprenants; et le tour chaque réponse-apprenant est formé pour faire (à droite contre gauche).
- Au début de chaqueTraining Day tour sur la machine de bruit et ouvrez le programme d'enregistrement vidéo. Bait tous les quatre tours et couvrir trois des quatre tasses de nourriture, laissant la récompense de la nourriture sur la tour «correcte» exposée.
- A chaque essai donné, commencer l'enregistrement vidéo (voir le manuel d'utilisation du fabricant pour les instructions), puis placez le rat dans le labyrinthe à sa position de départ attribuée. Ensuite, allez derrière le rideau d'observer le comportement du rat sur un écran d'ordinateur. Retirer le rat du labyrinthe immédiatement après il récupère la récompense ou après 3 min ont passé et arrêter l'enregistrement vidéo.
- Pour les rats place d'apprentissage, utiliser toujours le même tour de la nourriture "correct", et placez le rat dans l'un des deux points de départ. Un lieu-apprenant résout le OFTM en trouvant un emplacement spécifique en utilisant les indices géographiques prévues dans le labyrinthe. Par exemple, les appâts tour D (= la tour "correcte") et relâchez le rat de l'emplacement de démarrage «2» ou «3217; (flèches pleines sur la figure 2A, à gauche), ou la tour d'appâts A et libérer un rat de l'emplacement de départ '1' ou '4' (flèches en pointillés dans la figure 2A, à gauche).
- Pour les rats de réponse-learning, passer la tour de la nourriture "correct" en fonction de l'emplacement de départ. RÉPONSE apprenants résoudre le OFTM en apprenant à faire un tour spécifique (par exemple, toujours tourner à droite), indépendamment de son emplacement de départ dans le labyrinthe. Par exemple, les appâts tour D et libérer le rat de l'emplacement de départ '3', ou la tour appât B et libèrent ce même rat à partir d'une position de départ '2' (flèches pleines dans la figure 2B, à gauche). Pour un rat différente, appâts tour B et libérer le rat de l'emplacement «1», ou la tour d'appâts A et libérer ce rat de l'emplacement '4' (pointillés flèches sur la figure 2B, à gauche).
- Donner à tous les rats un total de 48 essais de formation dans 12 jours (quatre essais par da y).
Figure 2. Représentation schématique PLACE- et réponse-formation et les procédures d'essai généraux. Ce chiffre montre le début et la récompense alimentaire emplacements pour formation Place-apprenants (A, à gauche) et les apprenants de réponse (B, à gauche), et aussi le début et de récompense emplacements utilisés lors de l'essai de l'interrupteur de position de départ pour les lieux-apprenants (A, à droite) et les apprenants de réponse (B, droite). Les chiffres indiquent l'emplacement de départ d'un rat; carrés gris représentent tours alimentaires; lignes solides et en pointillés indiquent la tour alimentaire appâté. Commencez endroits sont compensés au sein de chaque état de la formation. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Après tous les rats performer à leur niveau asymptotique (~ 80% de premier choix correct de répondre) effectuer un "Point de départ commutateur Test" pour tester la persistance du comportement appris.
- Contrebalancer les nouveaux points de départ (à savoir, les points de départ qui n'a pas été précédemment utilisés pour le rat).
- Suivez les procédures pour chaque essai de formation décrit dans la section 5 du protocole avec les nouveaux points de départ.
- Pour un rat de lieu d'apprentissage qui à l'origine a été libéré de l'emplacement «2» ou «3» et eu tour D comme sa tour «correcte», placer le rat dans l'un de la nouvelle position de départ '1' ou '4', tout en tour appâtage D (figure 2A, à droite).
- Pour un rat de réponse d'apprentissage qui a été initialement libéré de emplacement "2" ou "3" et a appris à tourner à droite pour recevoir la récompense (sur les tours Bet D, respectivement), placez le rat dans l'un de la nouvelle position de départ '1' ou '4' et de l'appât soit la tour A ou C, respectivement (ce qui exigerait encore le rat de tourner à droite pour trouver la récompense alimentaire) Figure 2B, à droite.
- Administrer tous les rats huit interrupteur de démarrage de l'emplacement des essais de test à travers deux jours (quatre essais par jour).
Analyse des données 7.
- Vous avez déjà un expérimentateur qui n'a pas formé rats et ne sait pas le traitement de chaque score de rat essais de bande vidéo en comptant le nombre de réponses d'un rat déploie pour trouver la tour «correcte» à chaque essai (indiquée par le rat se cabrant sur tasse alimentaire).
- Calculer le pour cent de fois qu'un rat trouve la récompense sur son premier choix (% du premier choix réponses correctes) à l'intérieur de chaque jour d'entraînement. Construire des courbes à l'aide du premier choix pour cent de réponses correctes à travers différents jours de formation d'apprentissage. Utilisez le pour cent de fchoix IRST réponse correcte pour l'analyse statistique.
- Calculer le nombre d'essais qu'il a fallu le rat pour atteindre l'ensemble a priori critère d'acquérir la tâche (par exemple, premier choix correct de répondre sur 8 des 10 essais consécutifs). Exclure les rats de l'analyse qui ne parviennent pas au critère a priori.
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Résultats
Les résultats décrits ici représentatives ont déjà été publiés dans la neurobiologie de l'apprentissage et la mémoire, Elsevier 2. Dans cette expérience, la OFTM a été utilisé pour tester les effets des traitements d'estradiol chroniques et à vélo sur place- et la réponse-learning dans les rats Sprague-Dawley (250 à 300 g; n = 48). Il y avait deux raisons importantes pour lesquelles l'OFTM a été utilisé pour réaliser cette expérience. Tout d'abord, l'estradiol a été montré pour induire des...
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Discussion
De nombreux paradigmes peuvent être utilisés pour étudier l'apprentissage et la mémoire chez les rongeurs, et chacun a des étapes importantes que les expérimentateurs devraient suivre. Dans le OFTM, il est important que les conditions de labyrinthe (par exemple, la position du labyrinthe, intra et extra-labyrinthe indices, éclairage tamisé et le niveau de bruit de fond, le temps quotidien de la formation) sont maintenus constants pendant toute la durée de l'expérience. Il est également nécessaire de min...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier l’Université Christopher Newport pour avoir financé la préparation de ce manuscrit et l’Université du Vermont pour avoir financé les expériences décrites dans la section des résultats représentatifs.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| de construction OFTM | |||
| Lunettes de sécurité, transparentes, non revêtues | Grainger | 4EY97 | Utilisé pour la protection générale des yeux lors de la construction d’un labyrinthe |
| Ruban de masquage, beige, 18 ; millimètre x 55 ; m | Grainger | 15F739 | Approvisionnement général |
| Wiss Ciseaux tout usage | Home Depot ; | 37103278647 | General supply |
| Table pliante ronde Lancaster 6 pieds - Plastique granit blanc robuste - 29" ; | www.webstaurantstore.com | 384YCZ72RND | Utilisé comme base du labyrinthe |
| Feuille de comptoir en stratifié au fini blanc mat (48 x 96 x 0,039) | Home Depot ; | 1573603504896 | Utilisé comme murs pour le labyrinthe |
| Feuille de comptoir en stratifié au fini noir mat (48 x 96 x 0,039) | Home Depot ; | 1595603504896 | Utilisé comme sol du labyrinthe |
| Adhésif, Spray, 24 ; oz, 17,6 et # 160 ; oz net. 3M | Grainger | 3MA16 | Utilisé pour coller le sol stratifié sur le dessus de la table et les morceaux de stratifié les uns aux autres |
| 16,6 oz #90 hi-strength S | Lowe’s | 193252 | Utilisé pour coller le sol stratifié sur le dessus de la table |
| Superflex RTV, Silicone Adhesive Sealant, Loctile | VWR | 300040-068 | Utilisé pour sceller autour du baze (entre le sol et les murs du labyrinthe) |
| Scellant industriel ; 10.1 & # 160 ; oz | Grainger | 4UH06 | Utilisé pour sceller autour de la baze (entre le sol et les murs du labyrinthe) |
| Ruban de masquage de peintre ; Shurtape ; 2 ; dans x 60 ; yd | Grainger | 6FET7 | Utilisé pour marquer des motifs visuels sur les murs du labyrinthe |
| Bac à peinture Mini/Trim Hardware | 1365105 | Utilisé pour retenir la peinture ; | |
| Mini rouleau en mousse 4" 6 ; pk | ACE Hardware | 1494871 | Utilisé pour peindre des motifs ; |
| Val Sample Set Nbase paint | ACE Hardware | 1505031 | Utilisé comme peinture pour motif sur les murs du labyrinthe |
| HP Paint Black | Walmart | 72450405005 | Utilisé pour peindre motif sur les murs du labyrinthe |
| Pinceau | Walmart | 81773801110 | Utilisé pour peindre motif sur les murs du labyrinthe |
| Duct Tape, 2 ; dans x 60 ; yd, 10,5 &# 160 ; mil. Black | Grainger | 15F767 | Utilisé pour envelopper l’extérieur du labyrinthe |
| 4x4 8 ; ft PT pin Vinyl-CTD Post W/Cap | Home Depot ; | 40933070541 | Utilisé pour construire des tours pour le labyrinthe |
| 20 grammes Pro Super Glue | Lowe’s | 125870 | Utilisé pour coller les sommets des tours, les tours au sol du labyrinthe et les gobelets alimentaires au sommet des tours |
| Conteneurs de perles 9 - 1/2 | Michaels | 652695766978 | Utilisé comme gobelets alimentaires au sommet des tours |
| Peinture en aérosol, noir, 12 ; oz | Grainger | 6KP22 | Utilisé pour peindre des gobelets et des couvercles |
| de nourriture Prépration | |||
| Conair SU1W Sound Machine ; 10 sons | Home Depot ; | 204493600 | Utilisé pour le bruit de fond |
| Lampe | Walmart | 5027698392 | Utilisé pour l’éclairage tamisé de la salle du labyrinthe |
| ES 14 & # 160 ; W Ampoule spirale DayLight 4 ; pk | Home Depot ; | 762148208433 | Utilisé pour l’éclairage tamisé de la salle du labyrinthe |
| Rideau | douche Walmart | 3429910901 | Utilisé pour la séparation entre le labyrinthe et l’expérimentateur |
| Tringle à rideau | Lit Bain & Beyond | 76598645104 | Utilisé pour la séparation entre le labyrinthe et l’expérimentateur |
| Froot Loops Cereal | Walmart | 3800039122 | Utilisé comme récompense |
| Matériel | |||
| Media Recorder Vidéo 3:4 | Noldus | NMR4-0200 | Utilisé pour enregistrer les essais d’entraînement |
| Caméra GigE monochrome | Noldus | XCFW-BG62 | Utilisé pour enregistrer les essais d’entraînement |
| Ordinateur portable Precision M4800 | Dell | N/A | Utilisé pour exécuter un logiciel vidéo |
Références
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Réimpressions et autorisations
