L'Open-campo di Torre Maze (OFTM) è un labirinto creato per studiare i meccanismi comportamentali e neurali di apprendimento spaziale (ad esempio, o la risposta luogo--learning) nei ratti. Questo labirinto è particolarmente utile per sperimentatori che desiderano utilizzare un paradigma labirinto non stressante per studiare l'apprendimento spaziale nella loro ricerca.
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Articolo metodologico
Posizionare e risposta apprendimento nel campo aperto Torre Maze
In questo articolo
Sommario
Abstract
Questo protocollo descrive come il campo aperto Torre Maze (OFTM) paradigma è usato per studiare l'apprendimento spaziale nei roditori. Questo labirinto è particolarmente utile per esaminare come i ratti imparare ad usare un posto- o una risposta-learning per navigare con successo in un'arena in campo aperto. Inoltre, questo protocollo descrive come il OFTM si differenzia da altri paradigmi labirinto comportamentali che vengono comunemente utilizzati per studiare l'apprendimento spaziale nei roditori. Il OFTM descritto in questo articolo è stato adattato da quella precedentemente descritta da Cole, Clipperton, e Walt (2007). In particolare, il OFTM è stato creato per testare l'apprendimento spaziale nei roditori, senza lo sperimentatore dover considerare come "stress" potrebbe giocare un ruolo come una variabile di confondimento. Gli esperimenti hanno dimostrato che lo stress-alone in grado di influenzare in modo significativo la funzione cognitiva 1. La sezione risultati rappresentativi contiene i dati da un esperimento che ha utilizzato il OFTM per esaminare gli effetti del trattamento estradiolo sul posto- e risposta-learning nelle donne adulte Sprague Dawley 2. Studi futuri saranno progettati per esaminare il ruolo dell'ippocampo e striato in luogo- e risposta-apprendimento nel OFTM.
Introduzione
La torre a campo aperto labirinto (OFTM) può essere utilizzato per esaminare i meccanismi comportamentali e neurobiologiche di apprendimento spaziale nei roditori. È importante sottolineare che il OFTM permette ai ricercatori di studiare i due tipi di apprendimento "a base di risposta-" "place-based" e. Durante il luogo-learning un animale naviga attraverso un labirinto utilizzando gli indizi spaziali nell'ambiente circostante (ad esempio, una ricompensa alimentare si trova accanto a un faro di altezza). Durante la risposta-learning l'animale fa una risposta specifica svolta indipendentemente dalla sua posizione relativa a indizi spaziali (ad esempio, girare a sinistra oa destra per trovare una ricompensa alimentare). E 'stato precedentemente riportato che la risposta-learning e posto-apprendimento si basano su due sistemi differenti di memoria 3, 4 e mappatura dei loro meccanismi neurali è stata una continua ricerca scientifica 2, 5-7. Il disegno del OFTM è stato adattato da quello precedentemente descritto 8.
Apertoparadigmi di campo (un componente del OFTM) sono comunemente utilizzati per l'accertamento di ansia nei roditori 9. Durante le tipiche ratti prova ansia campo aperto che trascorrono più tempo al centro di un campo aperto hanno livelli di stress e ansia inferiori rispetto a ratti che trascorrono più tempo vicino al perimetro. Nel OFTM, un topo deve entrare al centro del labirinto per trovare la ricompensa cibo. Pertanto, la corretta navigazione nel OFTM indica che questi ratti sono non stressati. Una ragione per cui i ratti sono non sottolineato durante la formazione è perché a differenza di test standard in campo aperto di formazione la OFTM ansia richiede fase di pre-allenamento, durante il quale il ratto è già esposto al labirinto per un lungo periodo di tempo. Inoltre, la formazione avviene in un ambiente poco illuminato riducendo ulteriormente l'aspetto ansiogeno di un campo aperto, che è acceso tipicamente brillantemente
Un'altra caratteristica unica del OFTM, rispetto ad alcuni altri labirinti, è come l'apprendimento viene misurato. Sperimentatori che utilizzano ilMorris water maze o Barnes Maze tipicamente misurare l'apprendimento attraverso l'analisi della lunghezza di velocità e / o il percorso di un topo si sposta per raggiungere la sua posizione di destinazione. Queste misure dipendenti possono essere influenzati da fattori non-learning, come i cambiamenti di attività motoria generale di un topo. Tuttavia, le misure OFTM apprendimento con la percentuale di prima scelta risposta corretta un topo fa per trovare la ricompensa cibo. Questa misura dipendente non è vulnerabile a cambiamenti nelle prestazioni del motore e, quindi, più esattamente valuta l'apprendimento di misurazioni di velocità e distanza. Tuttavia, lo sperimentatore può anche misurare la velocità e la distanza di un topo viaggiato nel OFTM utilizzando software di monitoraggio video.
Altri labirinto-tipi, come il T-labirinto, Morris water maze e Barnes labirinto possono essere utilizzati per studiare posto- e la risposta-learning. Tuttavia, il OFTM è unico in alcuni modi di rilievo. In primo luogo, la OFTM è un test comportamentale più sensibile del T-labirinto, perché il OFTM ha la possibilità performance del 25%, mentre il T-labirinto ha una prestazione possibilità del 50%. In secondo luogo, un topo può girare solo in uno dei due modi nella T-labirinto, senza restrizioni ma ha possibilità di percorso durante la navigazione nel OFTM. In terzo luogo, a differenza dei compiti Morris water maze e Barnes Maze (che hanno illimitato possibilità di percorso, come il OFTM), esperimenti usando il OFTM non richiedono ratti di navigare attraverso una situazione avversivo. I ratti sono motived per navigare nel Morris water maze a fuggire nuoto in acqua e sono motivati a navigare nel labirinto Barnes per evitare di essere in un ambiente luminose aperto. È stato dimostrato che l'esposizione alla Morris Water Maze o Barnes Maze induce il rilascio di ormone dello stress (cioè, corticosterone) nei roditori 10. Tuttavia, i ratti navigare nel OFTM perché sono motivati a trovare una ricompensa alimentare e la formazione sono condotti con illuminazione ambientale fioca. Così, il OFTM è un compito appetitiva non aversive. I risultati di esperimenti che utilizzano un m stressanteAze paradigma di esaminare gli effetti delle manipolazioni, come droga, l'ormone, l'esercizio fisico, dieta o sui meccanismi di apprendimento e memoria può essere difficile da interpretare perché "stress", di per sé, può influenzare la funzione cognitiva 11.
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Protocollo
Questo protocollo è approvato dalla cura e l'uso degli animali Comitato Istituzionale di Christopher Newport University.
1. Costruzione dell'Apparato OFTM
- Costruire il muro di cinta (alta 40 cm e 183 cm di diametro) da tre pezzi di laminato bianco. Costruire il piano labirinto circolare (183 cm di diametro) da laminato nero e la colla di un tavolo di plastica. Fissare il muro di cinta al bordo del tavolo con viti e colla.
- Decorare la superficie interna del muro di cinta: Lasciare un quarto solido bianco; Vernice quarto nero solido; Vernice quarto con strisce nere; Vernice quarto con cerchi neri.
- Costruzione di quattro "torri di cibo" (8 cm x 8 cm x 20 cm; Figura 1A) tagliate da un bianco posto in PVC di forma quadrata. Colla un pezzo di laminato nero (8 cm x 8 cm) all'inizio di ogni torre. Fissarli al pavimento labirinto con colla pazzo 54 cm l'uno dall'altro.
- Costruire tre "pre-formazione trainoers "(5 cm, 10 cm e 15 cm di altezza, rispettivamente, Figura 1B) da un bianco posto in PVC di forma quadrata. Colla un pezzo di laminato nero (8 cm x 8 cm) all'inizio di ogni torre. Queste torri sono nastrate per terra labirinto solo durante la fase di pre-formazione (descritto di seguito).
- Incollare uno nero opaco cibo bicchiere di plastica con un coperchio a vite superiore (= un contenitore trasparente tallone plastica verniciata nera, alta 1,75 cm e 3,75 cm di diametro) alla parte superiore di ogni torre cibo. Praticare tre piccoli fori di ventilazione (3 mm di diametro) in ogni coperchio. I fori in modo che il topo non può individuare la torre cibo "corretto" con stimoli olfattivi. L'altezza delle torri di formazione assicura che il topo non può individuare la torre "corretto" con la coppa cibo senza cappuccio come un segnale visivo.
Figura 1. Fotografie del campo aperto Torre Maze (OFTM). (A) Il ratto è in grado di trovare e recuperare una ricompensa alimentare da sola ricompensa-esca "torre di formazione" durante l'acquisizione, così come tutte le successive di formazione e test. "Torri di pre-formazione" (B) Tre sono collocati nel centro dell'arena labirinto durante la pre-formazione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
2. Il OFTM Maze Camera
- Utilizzare una lampada con un 60 W lampadina (Lumen: 800) per illuminare debolmente la stanza labirinto. La lampada si trova a 3 km sopra il pavimento e 2 piedi al lato del labirinto, rivolto verso il soffitto. Il rumore bianco in background (~ 70 dB) utilizzando una macchina del suono.
- Montare una videocamera digitale al soffitto sopra il labirinto di trasmettere video a un computer. Appendere una cortina opaca per separare il labirinto dal monitoraggio del computerarea.
Manipolazione 3. Ratto, Food restrizione & Housing
- Chiedete a ogni sperimentatore gestire tutti i ratti per sette giorni (4 min al giorno) prima di pre-formazione.
- Mettere ratti su una dieta ristretta alimentare (1 ora di libera seno al giorno). Questa dieta assicura che i ratti saranno motivati a recuperare le ricompense durante l'allenamento, pur mantenendo un peso sano (~ 90% del peso senza alimentazione).
- Ratti doppio casa (se si utilizza femmine) per tutta la durata dell'esperimento. Ratti femmine alloggiato in coppia sono meno ansiosi di ratti femmine sistemati individualmente 12.
4. Procedure di pre-formazione
- Bait ogni tazza di cibo senza cappuccio sulle sette torri con una ricompensa alimentare (per esempio, un pezzo di frutta cereali) dentro.
- Mettere un topo nel labirinto in una posizione casuale finché non trova e consuma tutti e sette i premi in cibo prima di essere rimosso.
- Se il ratto non recupera tutte le ricompense alimentari entro 10min, quindi rimuoverlo dal labirinto e dare procedure di pre-formazione di nuovo il giorno successivo. Nota: alcuni ratti ci vorrà più tempo di altri per imparare inizialmente per recuperare le ricompense alimentari dalla cima delle torri.
- Se un ratto non recupera e consumare tutti i sette premi in cibo dalle torri entro i primi due giorni di pre-formazione, dare ulteriori 30 min sessioni nel OFTM finché non vengono recuperate le ricompense alimentari. In genere, il ratto troverà e consumare tutte le ricompense alimentari, dopo uno o due di questi 30 min sessioni.
5. Luogo di formazione e di risposta di formazione Procedure
- Assegnare ogni ratto due delle quattro sedi di partenza. Controbilanciare il seguente: il punto di rilascio posizione di partenza all'interno e tra ogni giorno di allenamento; il tipo di apprendimento (luogo vs risposta); la "corretta torre" per tutti i posto discenti; e il turn ogni risposta-discente è addestrato per fare (destra vs sinistra).
- All'inizio di ogniformazione giorno accendere la macchina di rumore e aprire il programma di registrazione video. Bait tutti e quattro torri e coprire tre delle quattro tazze di cibo, lasciando la ricompensa cibo sulla torre "corretto" a vista.
- Su ogni dato prova, avviare la registrazione (fare riferimento al manuale del produttore per le istruzioni), quindi inserire il topo nel labirinto nella sua posizione di partenza assegnata. Poi, vai dietro la tenda per osservare il comportamento del ratto su un monitor di un computer. Rimuovere il ratto dal labirinto subito dopo recupera la ricompensa o dopo 3 minuti sono passati e interrompere la registrazione del video.
- Per place-learning ratti, utilizzare sempre la stessa "corretta" torre cibo, e posizionare il ratto in una delle due posizioni di partenza. Un luogo-discente risolve il OFTM, trovando un punto specifico utilizzando indicazioni spaziali previste nel labirinto. Ad esempio, esca torre D (= la torre "corretto") e rilasciare il topo dalla posizione start '2' o '3217; (frecce continuo in figura 2A, a sinistra), o esca torre A e rilasciare un ratto dalla posizione start '1' o '4' (frecce tratteggiate in figura 2A, a sinistra).
- Per i ratti di risposta-learning, passare la torre cibo "corretto" a seconda della posizione di partenza. Response-studenti risolvono il OFTM imparando a fare una specifica svolta (ad esempio, spegnere sempre a destra), indipendentemente dalla sua posizione di partenza nel labirinto. Ad esempio, esche torre D e rilasciare il topo dalla posizione start '3', o esca la torre B e rilasciano lo stesso topo da una posizione di partenza '2' (frecce solidi in figura 2B, a sinistra). Per un diverso topo, esca la torre B e rilasciare il topo dalla posizione '1', o esca torre A e liberare quel ratto dalla posizione '4' (tratteggiata frecce nella figura 2B, a sinistra).
- Dare tutti i ratti di un totale di 48 prove di formazione in 12 giorni (quattro studi per da y).
Figura 2. Overhead Visualizzazione schematica posto- e risposta-Formazione e procedure di test. Questa figura mostra le posizioni di inizio e di cibo fedeltà per la formazione coperti studenti (A, a sinistra) e gli studenti di risposta (B, a sinistra), e anche l'inizio e la ricompensa luoghi utilizzati durante il test interruttore posizione di partenza per posto-studenti (A, Destra) e gli studenti di risposta (B, a destra). I numeri indicano posizione di partenza di un topo; quadrati grigi rappresentano torri alimentari; linee continue e tratteggiate indicano la torre cibo esca. Iniziano posizioni sono controbilanciati in ogni condizione di formazione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Dopo che tutti i topi esibirsi al loro livello asintotico (~ 80% di una corretta prima scelta risponde) effettuare un "Luogo di partenza interruttore di prova" per testare la persistenza del comportamento appreso.
- Controbilanciare posizioni iniziale romanzo (cioè, i luoghi di partenza che non sono stati precedentemente utilizzati per il ratto).
- Seguire le procedure per ogni processo di formazione di cui al punto 5 del protocollo con le nuove posizioni di partenza.
- Per un ratto luogo di apprendimento che in origine è stato rilasciato dalla posizione '2' o '3' e ha avuto la torre D come la torre "corretto", mettere il topo sia della nuova posizione di partenza '1' o '4', mentre ancora baiting torre D (Figura 2A, a destra).
- Per un ratto risposta-learning che è stato originariamente rilasciato dalla posizione '2' o '3' e imparato a girare a destra per ricevere la ricompensa (sulle torri Be D, rispettivamente), posizionare il ratto sia della nuova posizione di partenza '1' o '4' e esca o la torre A o C, rispettivamente, (che richiedono ancora il ratto di girare a destra per trovare la ricompensa cibo) Figura 2B, a destra.
- Amministrare tutti i ratti otto inizio interruttore posizione prove di laboratorio, in tutto due giorni (quattro prove al giorno).
Analisi 7. I dati
- Avere uno sperimentatore che non ha addestrato i topi e non sa il trattamento di ogni punteggio ratto prove videoregistrate contando il numero di risposte un topo fa per trovare la torre "corretto" per ciascuna prova (indicato dal topo allevamento fino oltre il tazza di cibo).
- Calcolare la percentuale di volte in cui un ratto trova il premio sulla sua prima scelta (% di prima scelta risposte corrette) all'interno di ogni giornata di formazione. Costruire curve usando la percentuale di risposte corrette prima scelta attraverso giornate di formazione di apprendimento. Utilizzare la percentuale di first scelta giusta risposta per l'analisi statistica.
- Calcolare il numero di prove ha preso il topo per raggiungere a priori criterio di gruppo per acquisire il compito (ad esempio, la prima scelta giusta rispondere in 8 su 10 prove consecutive). Escludere i ratti di analisi che non raggiungono il criterio a priori.
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Risultati
I risultati rappresentativi qui descritti sono stati precedentemente pubblicati nel Neurobiologia dell'apprendimento e della memoria, Elsevier 2. In questo esperimento il OFTM è stato utilizzato per testare gli effetti dei trattamenti estradiolo cronici e in bicicletta sul posto- e la risposta-learning in femmine ratti Sprague-Dawley (250-300 g; N = 48). C'erano due importanti motivi per cui la OFTM è stato utilizzato per condurre questo esperimento. In primo luogo, estradiolo ha dimostrato di indurre...
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Discussione
Numerosi paradigmi possono essere utilizzati per studiare l'apprendimento e la memoria nei roditori, e ognuno ha misure importanti che sperimentatori dovrebbero seguire. Nel OFTM, è importante che le condizioni labirinto (ad esempio, la posizione di labirinto, intra ed extra-spunti labirinto, scarsa illuminazione e lo sfondo rumorosità, orario giornaliero di formazione) sono mantenute costanti per tutta la durata dell'esperimento. È inoltre necessario ridurre al minimo lo stress in soggetti ratto per ga...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare la Christopher Newport University per aver finanziato la preparazione di questo manoscritto e l'Università del Vermont per aver finanziato gli esperimenti descritti nella sezione dei risultati rappresentativi.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Forniture per l'edilizia | |||
| Occhiali di sicurezza, trasparenti, non rivestiti | Grainger | 4EY97 | Utilizzato per la protezione generale degli occhi durante la costruzione di labirinti |
| Nastro adesivo, beige, 18 mm x 55 m | Grainger | 15F739 | Fornitura generale |
| Wiss Forbice multiuso | Home Depot | 37103278647 | |
| Tavolo pieghevole rotondo Lancaster da 6 piedi - Plastica granito bianco per impieghi gravosi - 29" | www.webstaurantstore.com | 384YCZ72RND | Utilizzato come base del labirinto |
| Foglio da banco in laminato in finitura opaca bianca (48 x 96 x 0,039) | Depot | 1573603504896 | Utilizzato come pareti per il labirinto |
| Foglio da appoggio in laminato con finitura nera opaca (48 x 96 x 0,039) | Home Depot | 1595603504896 | Utilizzato come pavimento del labirinto |
| Adesivo, spray, 24 oz, 17.6 oz Netto. 3M | Grainger | 3MA16 | Utilizzato per far aderire il pavimento in laminato al piano del tavolo e pezzi di laminato l'uno all'altro |
| 16.6 oz #90 hi-strength S | Lowe's | 193252 | Utilizzato per far aderire il pavimento in laminato al piano del tavolo |
| Superflex RTV, sigillante adesivo siliconico, Loctile | VWR | 300040-068 | Utilizzato per sigillare intorno al baze (tra il pavimento e le pareti del labirinto) |
| Sigillante industriale; 10.1 oz | Grainger | 4UH06 | Utilizzato per sigillare intorno al baze (tra il pavimento e le pareti del labirinto) |
| Nastro adesivo da pittore; Shurtape; 2 in x 60 yd | Grainger | 6FET7 | Utilizzato per contrassegnare i modelli visivi sulle pareti del labirinto |
| Mini / Trim vassoio di vernice | ACE Hardware 1365105 | Utilizzato per tenere la vernice... | |
| Mini rullo schiuma 4" 6 pk | ACE Hardware | 1494871 | utilizzato per dipingere modelli |
| Val Sample Set Nbase vernice | ACE Hardware | 1505031 | Utilizzato come vernice per motivi sulle pareti del labirinto |
| HP Paint Black | Walmart | 72450405005 | Utilizzato per dipingere motivi sulle pareti del labirinto |
| Brush | Walmart | 81773801110 | Utilizzato per dipingere motivi sulle pareti del labirinto |
| Duct Tape, 2 in x 60 yd, 10,5 mil. Black | Grainger | 15F767 | Utilizzato per avvolgere l'esterno del labirinto |
| 4x4 8 ft PT pino vinile-CTD post w / tappo | Home Depot | 40933070541 | Utilizzato per costruire torri per il labirinto |
| 20 grammi Pro Super Glue | Lowe's | 125870 | Utilizzato per incollare le cime delle torri, le torri sul pavimento del labirinto e le tazze di cibo sulle cime delle torri Contenitori |
| perline 9 - 1/2 | Michaels | 652695766978 | Utilizzato come tazze per il cibo in cima alle torri |
| Vernice spray, nero, 12 oz | Grainger | 6KP22 | Utilizzato per dipingere tazze e coperture per alimenti |
| preparazione della | |||
| ; 10 suoni | Home Depot | 204493600 | Utilizzato per il rumore di fondo |
| Lampada | Walmart | 5027698392 | Utilizzato per l'illuminazione fioca della stanza del labirinto |
| ES 14 W Lampadina a spirale DayLight 4 pk | Home Depot | 762148208433 | Utilizzato per l'illuminazione fioca della stanza del labirinto |
| Tenda da doccia | Walmart | 3429910901 | Utilizzato per la separazione tra il labirinto e lo sperimentatore |
| Bastone per tende | Letto Bagno & Oltre | 76598645104 | Utilizzato per la separazione tra il labirinto e lo sperimentatore |
| Froot Loops Cereal | Walmart | 3800039122 | Utilizzato come ricompensa |
| Apparecchiature | |||
| Registratore multimediale Video 3:4 | Noldus | NMR4-0200 | Utilizzato per registrare prove di allenamento |
| Telecamera GigE monocromatica | Noldus | XCFW-BG62 | Utilizzato per registrare prove di allenamento |
| Precision M4800 Laptop | Dell | N/A | Utilizzato per eseguire software video |
Riferimenti
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