Un compito di memoria di lavoro spaziale appetitivo per topi in un labirinto radiale semiautomatico a 8 bracci, che riduce l'associazione di memoria paurosa nel labirinto

La maggior parte degli esperimenti comportamentali per i roditori sono stati originariamente ideati per i ratti. A causa delle differenze comportamentali tra ratti e topi, a volte sono necessarie modifiche per i topi. Presentiamo un metodo per testare la memoria di lavoro spaziale nei topi, riducendo al minimo lo stress durante il compito di memoria di lavoro.

La maggior parte degli esperimenti comportamentali per i roditori sono originariamente concepiti per i ratti. Con i recenti vantaggi nell'ingegneria genetica, i ricercatori spesso eseguono esperimenti comportamentali con i topi, utilizzando protocolli stabiliti per i ratti. A causa delle differenze di comportamento tra ratti e topi, a volte è necessario modificare il protocollo per i topi. In questo video, descriviamo un protocollo per testare la memoria di lavoro spaziale nei topi. La memoria di lavoro è un processo cognitivo che può contenere una quantità limitata di informazioni per un breve periodo mentre viene manipolata e utilizzata nella pianificazione e nell'esecuzione di un compito mentale. È correlato alle misure dell'intelligenza fluida negli esseri umani ed è importante per l'apprendimento. Pertanto, la memoria di lavoro è un importante argomento di studio a sé stante.

[Istruttore] Installa nuove gabbie, utilizzando materiali di nidificazione standard per un nuovo esperimento. Metti nuova segatura da lettiera, tunnel di carta di carta, strisce di nidificazione di carta e blocco di legno per morsi nella nuova gabbia. Posizionare la tramoggia del cofano e chiudere il coperchio. Guida il mouse fino al tunnel della carta, fornito a mano nella gabbia domestica. Solleva delicatamente il topo dalla gabbia raggruppata utilizzando il tunnel della carta. Metti il mouse sulla mano e tienilo all'altezza del petto per diversi secondi. In alternativa, lascia che il mouse si arrampichi sulla tua mano. Non prendere mai i topi per la coda. Maneggiare gli animali con il minimo stress è essenziale per gli esperimenti comportamentali. Anche abituare i topi allo sperimentatore è importante. Cattura il mouse utilizzando lo stesso metodo di gestione. Metti il mouse sulla bilancia per il monitoraggio del peso corporeo e registra il suo peso corporeo. Dopo la pesatura, metti il topo nella nuova gabbia preparata in precedenza. Assicurati di non spaventare i topi muovendoti velocemente o emettendo grandi suoni mentre maneggi i topi. In caso contrario, i topi possono saltare dalla bilancia o dalla mano. Mettere i topi su quella restrizione di quantità per una settimana prima dell'esposizione all'apparato. Controlla la quantità di chow standard per renderli motivati a foraggiare il labirinto per ottenere ricompense alimentari, che è latte condensato diluito e zuccherato, durante l'esperimento. Metti due o tre grammi di cibo standard nella gabbia e mantieni il loro peso corporeo tra l'85 e il 90% del loro peso corporeo iniziale per tutta la durata dell'esperimento. Sempre in questa fase, fornire un millilitro di latte condensato diluito nel bicchierino di plastica presente nella gabbia di casa per abituare i topi ad esso. Osservali se lo mangiano per un po', assicurandoti che il topo non mostri neofobia alimentare. Porta lentamente i topi nella sala di test comportamentale sul carrello. Impostare quindi l'illuminazione della stanza, illuminando l'hub centrale in directory a 80 lux con lampadine a luce bianca calda e riprodurre il rumore bianco a 70 decibel, misurato all'hub centrale. Lasciare i topi indisturbati per cinque minuti prima di iniziare l'esperimento. Assuefazione, fase uno. Il controllo del labirinto è impostato per consentire al mouse di esplorare il labirinto con le porte azionate dal software di tracciamento del mouse. Questa fase consiste nell'abitare i topi ai movimenti della porta e ai loro suoni. Inizia la prova e la registrazione video facendo clic sul pulsante di avvio sul software, quindi porta il mouse nel labirinto e posiziona il mouse nell'hub centrale. Continua a osservare il comportamento del mouse. Non c'è alcuna ricompensa in cibo nel labirinto. Il topo può visitare qualsiasi braccio, e quante volte a suo piacimento. Le porte sono controllate senza disturbare i movimenti del mouse per 30 minuti. Continuare fino a 30 minuti. Dopo la prova, raccogli il topo in un braccio e rimettilo nella gabbia di casa. Pulisci il labirinto per il prossimo mouse. Fallo per ogni topo a turno per due giorni. Seconda fase dell'arbitrato. Il controllo del labirinto è impostato per consentire al topo di esplorare liberamente il labirinto senza porte azionate e trovare ricompense alimentari nei pozzetti del cibo all'estremità dei bracci. Questa fase incoraggia i topi a esplorare liberamente il labirinto per ottenere ricompense in cibo. Metti 70 microlitri della ricompensa in ogni pozzetto del cofano. Non darlo più nelle gabbie domestiche, dall'abitazione, fase due. Avvia una prova e la registrazione video facendo clic sul pulsante di avvio sul software, quindi porta il mouse nel labirinto. Osserva il comportamento del mouse. Durante questa fase, i topi si muovono lentamente, sembrano essere cauti e possono tornare al pozzo del cibo più volte. Continua fino a quando il mouse non entra in ciascun braccio almeno due volte o trascorrono 30 minuti. Dopo la prova, raccogli il topo in un braccio e rimettilo nella gabbia di casa. Pulisci il labirinto per il prossimo mouse. Fallo per ogni topo a turno due volte al giorno per due giorni. Terza fase dell'abitazione. Il controllo del labirinto è impostato per consentire al mouse di abituarsi alla combinazione delle fasi uno e due. I topi possono entrare in ogni braccio almeno una volta. Esche tutti i pozzetti di cibo con 70 microlitri della ricompensa. Avvia la prova e la registrazione video facendo clic sul pulsante di avvio sul software e poi porta il mouse nel labirinto. Osserva il comportamento del mouse. Continua fino a quando il mouse non entra in ciascun braccio almeno una volta o trascorrono 30 minuti. Dopo la prova, raccogli il topo in un braccio e rimettilo nella gabbia di casa. Pulisci il labirinto per il prossimo mouse. Fallo per ogni topo a turno, due volte al giorno per due giorni. Come puoi vedere in questo pannello, i topi visitano più braccia nel tempo. Il sesto giorno di abitazione, i topi entrano in ogni braccio almeno una volta entro sette-15 minuti e trascorrono un periodo di tempo simile in ciascun braccio, il che indica che gli animali sono abituati al labirinto e sono pronti per il compito. Questo compito di memoria di lavoro spaziale consiste in tre parti in una prova. I topi passano attraverso la corsa forzata, cinque secondi di confinamento nel mozzo centrale e poi una corsa libera. Nella corsa forzata, quattro braccia vengono scelte pseudo-casualmente e presentate al topo una per una. Durante la corsa libera, i topi devono ricordare quali bracci hanno visitato nella corsa forzata nella prova per la raccolta più efficiente delle restanti quattro ricompense. Il labirinto è impostato per seguire lo schema mostrato nella schermata precedente e ognuno deve passare attraverso lo stesso set di braccia forzate nella prova del round. I topi fanno sei prove al giorno per nove giorni Prima di iniziare una prova, adesca tutte le braccia con 40 microlitri della ricompensa. Posiziona la ricompensa in ogni pozzetto del cibo vicino all'hub centrale per rendere difficile per i topi vedere dall'hub centrale. Avvia una prova e una registrazione video facendo clic sul pulsante di avvio sul software. Porta il mouse al centro del labirinto senza stressare il mouse. La prova verrà avviata automaticamente dopo cinque secondi di confinamento nell'hub centrale. Durante i cinque secondi di reclusione, allontanati dal labirinto e siediti da qualche parte non troppo vicino al labirinto. Monitora il comportamento e annota la sequenza di visita del braccio per il punteggio fino a quando il mouse non raccoglie tutte le ricompense. Una volta che il topo ha raccolto tutte le ricompense nel labirinto, lascia che visiti quattro braccia extra. In questo modo, i topi non assoceranno l'essere intrappolati nell'hub centrale dove è importante che i topi decidano dove andare dopo. Inoltre, il completamento dell'attività di memoria di lavoro e l'essere catturati non saranno direttamente associati. Inoltre, rafforzerà il fatto che le ricompense non vengono reintegrate nelle armi visitate in precedenza. Nella parte posteriore del quarto braccio, lascia che il mouse si metta sulla tua mano mentre copra il braccio con l'altra mano e rimetti il mouse nella gabbia di casa. Prima di pulire il labirinto, tocca la gabbia di casa del prossimo topo per livellare il suo stato di eccitazione prima della prossima prova. Per pulire il labirinto, usa un pennello, un fazzoletto umido e un fazzoletto asciutto. Usa un pennello per rimuovere gli escrementi del topo. Pulire prima il labirinto con un fazzoletto asciutto per rimuovere eventuali tracce di latte condensato. Pulisci il pavimento del labirinto con un fazzoletto umido. Asciugare il labirinto con un fazzoletto asciutto e passare alla prova successiva. Il punteggio della percentuale di successo giornaliera viene calcolato come quattro diviso per il numero totale di voci del braccio e la percentuale di successo media raggiunge circa l'80% l'ultimo giorno dell'esperimento. Il punteggio del rapporto di prova perfetto è calcolato come un numero di prove perfette diviso per sei e raggiunto oltre il 60% l'ultimo giorno dell'esperimento. Seleziona l'analisi della velocità, della distanza e dell'accelerazione del mouse sul software e analizzale. Assicurarsi di escludere le quattro visite extra del braccio da tali analisi. Misura anche la durata delle quattro visite extra del braccio. La distanza dovrebbe accorciarsi con il tempo. La velocità e l'accelerazione dovrebbero essere piatte e la durata delle visite aggiuntive a quattro braccia dovrebbe allungarsi con il tempo se imparano bene il loro compito.

Quando si esegue questo esperimento, è fondamentale familiarizzare i topi con lo sperimentatore e abituare i topi all'ambiente della stanza sperimentale, il che nel complesso dovrebbe ridurre al minimo lo stress per i topi.

Questo protocollo è facile da usare e affidabile per la riproduzione dei dati. Poiché il labirinto è semi-automatizzato, questo protocollo non è laborioso ed è applicabile per l'imaging di laboratorio e l'elettrofisiologia. Questo protocollo è un potente strumento per studiare la memoria di lavoro spaziale.