Name: オープンフィールドタワー迷路に置き、レスポンス学習 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: 学ぶオープンフィールドタワー迷路を用いたラットの空間学習と行動神経科学における場所学習・レスポンス学習の神経メカニズム。非ストレス環境で学習速度と認知プロセスを評価する手法です。

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著者は、この原稿の準備に資金を提供してくれたクリストファー・ニューポート大学と、代表的な結果セクションで説明した実験に資金を提供してくれたバーモント大学に感謝したいと思います。

このプロトコルは、クリストファーニューポート大学の施設内動物管理使用委員会によって承認されています。 OFTM装置の1建設<ol><li>ホワイトラミネートの3枚から（高さ40cm 183センチ直径）境界壁を構築します。黒ラミネートから円形迷路の床（183センチメートル直径）を構築し、プラスチック製のテーブルトップにそれを接着。ネジと接着剤でテーブルの端に境界壁を固定します。 </li><li>境界壁の内側表面を飾る：白色固体四分の一を残します。四分の一ソリッドブラックペイント。ブラックストライプとの四分の一をペイント。黒丸で四分の一をペイントします。 </li><li>正方形の白いポリ塩化ビニールのポストからのカット、4つの「食の塔」（ 図1A 8センチメートルX 8センチメートル×20センチ）を作成。各塔の上に黒ラミネート（8センチメートル×8センチ）の部分を接着。 54センチメートル離間クレイジー接着剤で迷路の床に固定します。 </li><li> 3「事前トレーニングトウを構築ERS &quot;（5センチ、それぞれ10センチメートル＆高15センチメートル;図1B）正方形の白いPVCポストから。各塔の上に黒ラミネート（8センチメートル×8センチ）の部分を接着。これらの塔は、のみ（後述）事前トレーニングフェーズ中に迷路の床にテープで固定されています。 </li><li>各食品の塔の上に、スクリュートップの蓋（1.75センチ高3.75センチ直径黒く塗ら=透明なプラスチックビーズコンテナ）と1黒の不透明なプラスチック製の食品のカップを接着。各蓋に三つの小さな通気穴（直径3mm）をドリル。穴は、ラットが嗅覚を使って &quot;正しい&quot;食タワーを見つけることができないことを確認してください。訓練塔の高さは、ラットが視覚的合図としてキャップされていない食品のカップを使用して「正しい」タワーを見つけることができないことを保証します。 </li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53227/53227fig1.jpg" /> 図1。オープンフィールドタワー馬の写真ZE（OFTM）。 （A）は、ラットは、検索して取得中に一つだけの報酬-餌」訓練塔」から食品の報酬を取得するだけでなく、以降のすべてのトレーニングおよびテストすることができます。 （B）三「事前トレーニングの塔」がプレトレーニング中に迷路アリーナの中央に配置されている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53227/53227fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 2.ザ・OFTM迷路ルーム<ol><li>ぼんやり迷路部屋を照らすために：60 Wの電球（800ルーメン）でランプを使用してください。ランプは天井を向いて、迷路の側に床上3フィートと2フィートに位置しています。音マシンを使用してバックグラウンド（〜70デシベル）でホワイトノイズを再生します。 </li><li>コンピュータにビデオを送信するために迷路上の天井にデジタルビデオカメラをマウントします。コンピュータの監視から迷路を分離するために不透明なカーテンをハングエリア。 </li></ol> 3.ラットの取扱い、食事制限＆ハウジング<ol><li>各実験者が7日（1日4分）の前に予備訓練のために、すべてのラットを処理しています。 </li><li>食品制限食（1日自由給餌の1時間）にラットを置きます。この食事は健康的な体重（自由摂食体重の〜90％）を維持しながらラットは、トレーニング中に報酬を取得するために動機づけされることを保証します。 </li><li>実験期間を通して、ダブルハウスラット（メスを使用している場合）。ペア飼育雌ラットは、単一の飼育雌ラット12未満心配しています。 </li></ol> 4.事前のトレーニング手順<ol><li>食品の報酬（例えば、果物、穀物の一枚）の内部で7塔の各キャップされていない食品のカップを餌。 </li><li>それが見つかると、それが削除される前に、すべての7つの食品の報酬を消費するまで、ランダムな位置に迷路にラットを置きます。 <ol><li>ラットは、10内の食品の報酬をすべて取得していない場合分は、その後、迷路からそれを削除し、次の日、再び事前トレーニング手順を与えます。注：一部のラットは、最初に塔の上から食物報酬を取得するために学ぶために他のものよりも長くかかります。 </li><li>ラットが取得し、事前研修の最初の2日以内の塔から全7食品の報酬を消費しない場合は、食物報酬が取得されるまで、OFTMでそれをさらに30分間のセッションを与えます。一般的に、ラットは、1つまたは複数のこれらの30分のセッション2の後に、すべての食品の報酬を見つけ、消費します。 </li></ol></li></ol> 5.トレーニング＆レスポンストレーニング手順<ol><li>各ラットに、2〜4の開始位置を割り当てます。次のカウンターバランス：内および各訓練日の間に開始位置のリリースポイントを。 （応答対位）学習のタイプ。すべての場所の学習者のための「正しいタワー」。ターン各応答-学習者は（左対右）にするために訓練されます。 </li><li>各の開始時トレーニング日はノイズマシンをオンにし、映像記録プログラムを開きます。すべての4つの塔を餌と4食品カップのうち3をカバーし、露出した &quot;正しい&quot;塔の上に食べ物の報酬を残します。 </li><li>それぞれ与えられた裁判で、（手順については、製造元のマニュアルを参照してください）​​ビデオ録画を開始し、その割り当てられたスタート位置に迷路におけるラットを配置します。そして、コンピュータのモニタ上にラットの行動を観察するためにカーテンの後ろに行きます。それは報酬を取得した直後に迷路からラットを削除するか、3分が経過した後に、ビデオ録画を停止します。 <ol><li> 場所学習ラットの場合、常に同じ&quot;正しい&quot;食の塔を使用し、2つの開始位置の1つにラットを配置します。場所・学習者は、迷路内に設けられた空間手がかりを使用して特定の場所を見つけることによってOFTMを解決します。例えば、餌塔D（= &quot;正しい&quot;タワー）と開始位置からラットを解放「2」または「3217; 、またはベイトタワーA（固形左図2A、中の矢印）、スタート位置「1」または「4」（ 図2Aの破線の矢印、左）からラットをリリース。 </li><li> 応答学習ラットの場合は、開始位置に応じて、 &quot;正しい&quot;食タワーを切り替えます。レスポンス・学習者は、迷路にかかわらず、その開始位置の、（例えば、常に右折）特定のターンをするために学ぶことによってOFTMを解決します。例えば、餌塔Dと開始位置からラットを解放「3」、または餌塔Bと開始位置「2」（左図2Bの実線の矢印）から、同じラットをリリース。別のラット、餌タワーBのと場所からラットを解放&#39;1&#39;、または餌タワーAと場所から、ラットを解放「4」（左図2Bの破線の矢印）。 </li></ol></li><li>ダごとに4つの臨床試験（12日を越え、全てのラットに48訓練試行の合計を与えます<html> Y）。 </li></ol><img alt="図2" src="/files/ftp_upload/53227/53227fig2.jpg" /> 図2。オーバーヘッドプレースおよびレスポンス・トレーニングとテスト手順を概略的に示す。この図は、（B、左）訓練所-学習者（A、左）の開始と食品の報酬の場所と応答学習者を示し、またスタートと報酬場所-学習者（A、右）の開始位置スイッチテスト中に使用される場所と応答学習者（B、右）。数字は、ラットの開始位置を示します。グレーの四角は、食品タワーを表します。固体と破線は餌食品塔を指します。場所は各訓練条件内相殺されて起動します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53227/53227fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> E &quot;&gt; 6は、ロケーションスイッチの試験手順を開始<ol><li>すべてのラットは、その漸近レベル（応答正しい第一選択の〜80％）で実行した後学習行動の持続性をテストするために、「スタート場所の切り替えテスト」を実施しています。 </li><li>新規の開始位置（ すなわち 、以前にラットのために使用されていない開始位置）を相殺します。 </li><li>新しい開始位置とプロトコル部5で説明した各訓練試行のための手順に従ってください。 <ol><li>もともと「正しい」塔として塔Dは、位置「2」または「3」から解放されていたた場所ラーニングラットの場合は、しばらくまだ、新しい開始位置「1」または「4」のいずれかにラットを置きますタワーD（ 図2A、右）を苦しませます。 </li><li> 「2」もともとの場所から放出された応答ラーニングラットの場合、または「3」と塔Bに（報酬を受け取る権利をオンにすることを学びましたそれぞれDは、）、新しい開始位置「1」または「4」のいずれかにラットを配置しても食品の報酬を見つけるために右折するラットを必要とするいずれかのタワーAまたはC、それぞれを（餌） 図2B、右。 </li><li>すべてのラットを2日（1日4回の試行）全体の8開始位置スイッチテストトライアルを管理します。 </li></ol></li></ol> 7.データ解析<ol><li>ラットを訓練しておらず、ラットは、各試行の「正しい」タワーを見つけることができます応答の数をカウントすることにより、各ラットスコアビデオテーピング試験の治療を知らない実験者は（をかけて飼育ラットによって示されています食品カップ）。 </li><li>ラットは、各訓練日以内にその最初の選択（最初の選択が正しい応答の％）に報酬を見つけた時間の割合を計算します。訓練日を越え最初の選択肢正解のパーセントを使用して、学習曲線を構築します。 Fの割合を使用します統計分析のためのIRST選択肢正しい応答。 </li><li>それは、タスク（ すなわち 、最初の選択肢は、正しい連続した10件の試験のうち8で応答）を取得するアプリオリに設定基準に到達するために、ラットを取った試行回数を計算します。 アプリオリ基準に達していない解析からラットを除外します。 </li></ol>

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</ol>

著者らは開示するものは何もない。

多数のパラダイムは、齧歯類における学習および記憶を研究するために使用することができ、それぞれは実験者が従うべき重要なステップを有します。 OFTMでは、迷路の条件 （例えば、迷路の位置、内および外の迷路の手がかり、薄暗い照明、背景雑音レベル、トレーニングの毎日の時間）は、実験の期間を通して一定に保たれることが重要です。これは、OFTMで連続性能を確保するために、ラットの被験体における応力を最小限に抑えるためにも必要です。ストレスは、ペア収容しても前のトレーニングに実験者によって日常的取り扱いを通じにより雌ラットで最小限に抑えることができます。正確に（ すなわち 、ラットが正しいか正しくないの塔の選択を行ったときに）トレーニング中のラットのパフォーマンスを獲得し、テストするためには、ラットは、タワーとリアを「登る」しなければならないので、十分な高されている食品の塔を使用することが重要です食品カップの上に報酬を取得します。食品カップの蓋は、ラットには表示されませんそれまでタワーを「登ります」。ラットが選択食品塔は、従って、一義的であり、確実に実験者によって採点することができます。迷路の床を実験者がラットの...

オープンフィールドタワー迷路（OFTM）げっ歯類における空間学習の行動および神経生物学的メカニズムを調べるために使用することができます。重要なことは、OFTM、研究者は「場所ベース」と「応答ベースの「学習型の両方を研究することができます。 場所学習動物の間（例えば、食品の報酬は次の背の高いビーコンに位置しています）取り巻く環境の空間キューを使用して迷路をナビゲート。 応答学習動物が空間キューに対する相対的な位置に関係なく、特定のターン応答を行う時には（例えば、食品の報酬を見つけるために、左または右に曲がります）。これは、以前に応答学習と学習場所は、2つの異なるメモリシステム3,4およびそれらの神経機構をマッピングに依存している進行中の科学的追求2、5-7であったことが報告されています。 OFTMの設計は、以前に8を説明したものから適応されました。 オープンフィールドパラダイム（OFTMの成分）は、一般に、齧歯類9における不安を調べるために使用されます。オープンフィールドの中心に多くの時間を過ごす典型的なオープンフィールド不安テストラットの間に、境界付近に多くの時間を費やしたラットよりも低いストレスや不安レベルを持っています。 OFTMでは、ラットは、食品の報酬を見つけるため迷路の中心を入力する必要があります。したがって、OFTMで正しいナビゲーションはこれらのラットは、非ストレスであることを示しています。 OFTMを訓練不安の標準オープンフィールド試験とは異なり、ラットを長期間にわたって迷路に予め露出している間、事前訓練段階を必要とするため、ラットを訓練中に非ストレスされている理由の一つです。また、トレーニングは、一般的に明るく点灯しているオープンフィールドの不安を誘発する側面を削減、さらに薄暗い環境で発生他のいくつかの迷路に比べOFTMのもう一つの特徴は、学習を測定する方法です。使用した実験者モリス水迷路やバーンズ迷路は、通常、ラットがそのターゲット位置に到達するために移動速度および/またはパスの長さを分析することによって、学習測定します。これらの依存対策は、ラットの一般的な運動活動の変化などの非学習要因によって影響を受けることができます。しかし、OFTM措置は、ラットは、食品の報酬を見つけることができます第一選択正しい応答のパーセントを用いた学習。この依存尺度は、モータ性能の変化に対して脆弱ではないので、より正確に速度と距離の測定値よりも学習を評価します。それにもかかわらず、実験者はまた、ラットの速度を測定することができ、距離はビデオトラッキングソフトウェアを使用してOFTMに旅しました。 例えば、T-迷路、モリス水迷路とバーンズ迷路のような他の迷路のタイプは、プレースおよび応答学習を研究するために使用することができます。しかし、OFTMは、いくつかの注目すべき点でユニークです。 OFTMはチャンスperformancを持っているので、まず、OFTMは、T-迷路よりも高感度の行動アッセイでありますT迷路一方、25％のeは、50％の可能性性能を有します。第二に、ラットは、T-迷路で、次のいずれかの方法でオンにすることができますが、OFTMに移動するときの経路の可能性を無制限ました。第三に、（OFTMのような無制限のルートの可能性を持っている）モリス水迷路とバーンズ迷路タスクとは異なり、OFTMを用いた実験では、嫌悪状況をナビゲートするために、ラットを必要としません。ラットを水で泳いで脱出するモリス水迷路内を移動するmotived、彼らはオープン、明るい環境であることを避けるためにバーンズ迷路内を移動するために動機づけられているされています。これは、モリス水迷路またはバーンズ迷路への曝露は、げっ歯類10におけるストレスホルモン（ 例えば 、コルチコステロン）の放出を誘導することが実証されています。彼らは食糧報酬を見つけるために動機づけされ、訓練は薄暗い周囲の照明を用いて実施されているのでしかし、ラットはOFTMに移動します。したがって、OFTMは非嫌悪食欲作業です。ストレスの多いメートルを使用した実験からの結果「ストレス」は、単独で、認知機能11に影響を与える可能性があるため、AZEのパラダイムは、解釈が困難であることができ、このような学習および記憶メカニズムの薬剤、ホルモン、運動、または食事などの操作の影響を調べました。

<table><tbody><tr><td>OFTMの建設用品</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>安全メガネ、透明、コーティングされていない</td><td>グレイン</td><td>ジャー4EY97</td>迷<td>路建設中の一般的な目の保護に使用されます</td></tr><tr><td>マスキングテープ、ベージュ、18&#160;ミリメートルX 55&#160;m</td><td>グレインジャー</td><td>15F739</td><td>汎用</td></tr><tr><td>Wiss 万能シザー</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>37103278647</td><td>ジェネラル サプライ</td></tr><tr><td>ランカスター 6 フィート ラウンド フォールディング テーブル - ヘビーデューティ ホワイト グラナイト プラスチック - 29インチ&nbsp;</td><td>www.webstaurantstore.com</td><td>384YCZ72RND</td> 迷路ラミネートカウンタートップシート<td>のベースとして使用され</td></tr>、<tr><td>ホワイトマット仕上げ(48 x 96 x 0.039)</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>1573603504896</td> 迷<td>路</td></tr><tr><td>のラミネートカウンタートップシートの壁として使用されます ブラックマット仕上げ (48 x 96 x 0.039)</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>1595603504896</td><td>迷路の床として使用されます</td></tr>接着剤<tr><td>、スプレー、24&#160;オンス、17.6&#160;オンスネット。3M</td><td>Grainger</td><td>3MA16</td><td>テーブルトップにラミネートの床を接着し、ラミネート片を互いに</td></tr>接着するために使用されます <tr><td>16.6オンス#90 高強度 S</td><td>Lowe's</td><td>193252</td><td>ラミネートフロアをテーブルトップに接着するために使用されます</td></tr><tr><td>Superflex RTV、シリコーン接着シーラント、Loctile</td><td>VWR</td><td>300040-068</td><td>ベイズの周り(迷路の床と壁の間)をシールするために使用されます)</td></tr><tr><td>工業用シーラント; 10.1&#160;オンス</td><td>グレイン</td><td>ジャー4UH06</td>ベイズ<td>の周り(迷路の床と壁の間)をシールするために使用されます</td></tr><tr><td>画家のマスキングテープ。シュルテープ;2&#160;x 60&#160;yd</td><td>グレインジャー</td><td>6FET7</td><td>迷路の壁に視覚的なパターンをマークするために使用されます</td></tr><tr><td>ミニ/トリム ペイントトレイ</td><td>ACE ハードウェア</td><td>1365105</td><td>塗料を保持するために使用されます&nbsp;</td></tr><tr><td>フォームミニローラー4" 6&#160;pk</td><td>ACE ハードウェア</td><td>1494871</td><td>パターンの塗装に使用&nbsp;</td></tr><tr><td>ValサンプルセットNbaseペイント</td><td>ACEハードウェア</td><td>1505031</td><td>迷路の壁のパターンのペイントとして使用されます</td></tr>HP<tr><td>ペイントブラック</td><td>ウォルマート</td><td>72450405005</td><td>迷路の壁にパターンをペイントするために使用されます</td></tr>ブラシ<tr><td></td><td>ウォルマート</td><td>81773801110</td><td>迷路の壁にパターンをペイントするために使用されます</td></tr><tr><td>ダクトテープ、2&#160。x 60&#160;YD、10.5&#160;ミルブラック</td><td>グレイン</td><td>ジャー15F767</td>迷<td>路</td></tr><tr><td>4x4 8&#160の外側を包むために使用されます。ft PTパインビニール-CTDポストW /キャップ</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>40933070541</td><td>迷路の塔を建てるために使用されます</td></tr><tr><td>20グラム プロ スーパー グルー</td><td>Lowe's</td><td>125870</td><td>塔の頂上、迷路の床に塔を接着し、塔の頂上にフード カップを接着するために使用されます</td></tr><tr><td>ビーズ コンテナ 9 - 1/2</td><td>マイケルズ</td><td>652695766978</td><td>塔の上のフード カップとして使用されます</td></tr><tr><td>スプレー ペイント、ブラック、12&#160;オンス</td><td>グレイン</td><td>ジャー6KP22</td>は<td>、フードカップ&</td></tr><tr><td>カバールームprepration</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>コンエアーSU1Wサウンドマシンをペイントするために使用される;10サウンド</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>204493600</td><td>バックグラウンドノイズに使用されます</td></tr><tr><td>ランプ</td><td>ウォルマート</td><td>5027698392</td><td>迷路の部屋の薄暗い照明に使用されます</td></tr><tr><td>ES 14&#160;Wデイライトスパイラル電球4&#160;pk</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td>762148208433</td>迷<td>路の部屋の薄暗い照明に使用されます</td></tr><tr><td>シャワーカーテン</td><td>ウォルマート</td><td>3429910901</td><td>迷路と実験者との間の分離に使用されます</td></tr><tr><td>カーテンロッド</td><td>ベッドバス&ビヨンド76598645104</td><td></td><td>迷路と実験者の間の分離に使用</td></tr><tr><td>Froot Loops シリアル</td><td>ウォルマート</td><td>3800039122</td><td>報酬として使用</td></tr><tr><td>記録機器</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>メディアレコーダー 3:4ビデオ</td><td>ノルダス</td><td>NMR4-0200</td><td>トレーニングトライアルの記録に使用</td></tr><tr><td>モノクロGigEカメラ</td><td>ノルダス</td><td>XCFW-BG62</td><td>トレーニングトライアルの記録に使用</td></tr><tr><td>Precision M4800 Laptop</td><td>Dell</td><td>N/A</td><td>ビデオ ソフトウェアの実行に使用</td></tr></tbody></table>

オープンフィールドタワー迷路に置き、レスポンス学習

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

このプロトコルは、オープンフィールドタワー迷路（OFTM）パラダイムは、げっ歯類における空間学習を研究するために使用される方法について説明します。この迷路は、ラットが正常にオープンフィールドアリーナに移動するにはプレースまたは応答ラーニングを使用することを学ぶ方法を調べるために特に有用です。さらに、このプロトコルは、OFTMは、一般的にげっ歯類における空間学習を研究するために使用される他の行動迷路パラダイムとは異なる方法を説明します。この資料に記載さOFTMは、以前コール、クリッパートン、ウォルト（2007）により記載のものから適応されました。具体的には、OFTMは実験者が「ストレス」は交絡変数としての役割を果たしている可能性がある方法を検討することなく、げっ歯類で空間学習をテストするために作成されました。実験は、ストレスだけでかなり認知機能1に影響を与えることができることを示しました。代表的な結果のセクションでは、プレースとレスポンスのエストラジオール治療の効果を調べるためにOFTMを用いた実験からのデータが含まれています成人女性のSDラット2に-learning。今後の研究では、OFTMでプレースと応答学習における海馬と線条体の役割を調べるために設計されます。

ここで説明する代表的な結果は、以前に学習＆メモリ、エルゼビア2の神経生物学で公開されています。 （ - ; N = 48 300グラム250）この実験ではOFTMはプレースと応答ラーニング雌性Sprague-Dawleyラットでの慢性およびサイクリングエストラジオール治療の効果を試験しました。 OFTMはこの実験を行うために使用された理由を二つの重要な理由がありました。最初に、エストラジオールは、プレースおよび応答学習7の差動効果を誘導することが示されています。性腺ホルモンはストレスの多い状況13に暴露されたヒトの差動効果を有するため、第二に、それは、非ストレス環境下での学習に対するエストラジオールの効果を試験する必要がありました。エストラジオール（を10μg/ kg）またはビヒクル溶液（ピーナッツ油）のLipatova ら。（2014）実験卵巣摘出雌ラットに投与した毎日の皮下注射です。受信した「連続」状態のラット「車両」状態でエストラジオールとラットの毎日の注射は、車両ソリューションの毎日の注射を受けました。 「サイクリング」状態のラットは、エストラジ...

オープンフィールドタワー迷路（OFTM）は、ラットにおける空間学習（ 例えば 、プレースまたは応答ラーニング）の行動と神経機構を研究するために作成した迷路です。この迷路は、彼らの研​​究では空間学習を調査するために、非ストレスの迷路パラダイムを使用する実験者のために特に有用です。

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

この手順の全体的な目的は、ラットにオープンフィールドタワー迷路タスクの訓練を行うことです。まず迷路装置を構築し、次にラットのペアリング、飼育、およびハンドリングを行うことでこれを達成します。次に、ラットを迷路に慣れさせ、事前訓練を行います。最終ステップとして、反応訓練または場所訓練、およびテスト手順を実施します。最終的に、各ラットの初回選択における正答率を記録し、迷路における学習率と学習量を決定します。既存の迷路と比較した本手法の主な利点は、オープンフィールドタワー迷路が非嫌悪的な反復タスクであることです。したがって、潜在的な介在変数としてのストレスを排除することができます。この方法は、ホルモンが学習および記憶プロセスにどのような影響を与えるかなど、行動神経科学分野における重要な疑問を解決するのに役立ちます。ストレスがない状態において、本手法は成体ラットにおける学習と記憶の神経メカニズムに関する知見を提供することができます。また、マウスや異なる年齢のげっ歯類などの他のモデルシステムにも適用可能です。円形迷路を構築した後、内壁を4種類の異なる白黒パターンで装飾します。次に、4つの餌タワーを製作し、迷路の床に固定します。さらに、事前トレーニング用のタワーを3つ製作し、使用できるようにテープで固定します。事前トレーニングフェーズでは、各餌タワーの頂点に黒いプラスチック製の餌カップを接着し、各餌カップの蓋に3つの小さな穴を開けて換気できるようにします。最後に、迷路の部屋をほのかに照らすために60ワットの電球を吊るし、トレーニング前のセッションを後で解析するために記録できるよう、デジタルビデオカメラを天井に設置します。各実験者は、全個体のラットを1日あたり1回、合計7日間にわたって操作します。報酬を回収させる意欲を高めるため、ラットを1日1時間の自由摂食のみに制限した食事制限下に置きます。不安レベルを低く抑えるため、実験期間中、雌ラットは2匹ずつで飼育してください。事前トレーニングの手順を開始するために、7つのタワーにある蓋のない各フードカップに報酬となる餌を入れてください。準備ができたら、ラットを迷路の中のランダムな場所に配置し、7つすべての報酬を見つけて消費するまで探索させてください。ラットが10分以内にすべての餌の報酬を回収しなかった場合は、迷路から取り出し、翌日にこの手順を繰り返します。最初の2日間で7つすべての餌の報酬を回収し消費しなかったラットについては、餌の報酬が回収されるまで、30分間のセッションをさらに追加します。まず、各ラットを4つのスタート位置のうち2つに割り当てます。学習の開始位置の種類、場所学習者（place learners）にとっての正解タワー、および反応学習者（response learners）にとっての正解の方向をカウンターバランスさせます。各トレーニング日の開始時に、ノイズマシンをオンにし、ビデオ録画プログラムを起動して、4つのタワーすべてに誘引物を置き、4つのフードカップのうち3つを覆い、正解タワーにあるフード報酬だけを露出させます。準備が整ったら、ビデオ録画を開始し、ラットを割り当てられた開始位置に配置して迷路に入れます。カーテンの背後に移動し、ラットが報酬を回収した直後の行動をコンピューターモニターで観察します。または、3分後にラットを取り出し、ビデオ録画を停止します。学習には、特定の場所を見つけることで迷路を攻略することが必要です。空間的手がかりを用いるため、常に同じ正しい餌タワーを使用し、ラットを2か所の開始位置のいずれかに配置します。例えば、反応学習を行うラットの場合、タワーDに餌を置き、開始位置2または3からラットを放します。開始位置に応じて正しい餌タワーを切り替えます。反応学習者は、迷路内の開始位置に関係なく、特定の方向に曲がることを学習することで迷路を攻略します。例えば、ベイトタワーDを用いて開始地点3からラットを放つか、あるいはベイトタワーBを用いて同じラットを開始地点2から放ち、1日4回、12日間にわたって計48回のトレーニング試行を行います。すべてのラットが漸近レベルに達した後、学習された行動の持続性を検証するために開始地点切り替えテストを実施します。最初に、新しいカウンターバランスを実施します。各ラットのスタート位置を設定してください。その後、先に実演した各トレーニング試行の手順に従い、新しいスタート位置で操作を行います。もともと場所2または3から放された場所学習ラットについては、タワーDに報酬を配置したまま、新しい開始位置である1または4のいずれかにラットを置きます。右折を学習し、もともと場所2または3から放された学習ラットについては、新しい開始位置である1または4のいずれかにラットを置き、それぞれタワーAまたはCのいずれかに報酬を配置します。8回投与する。開始位置の切り替えテスト試行を、1日4回ずつ2日間にわたって実施する。処置群について盲検化された、別の実験者がビデオ録画された試行をスコア判定することとする。まず、各試行でラットが正しいタワーを見つけるまでに行った回数を記録します。次に、各トレーニング日において、ラットが1回目の選択で報酬を見つけた確率を算出します。トレーニング日ごとのこのパーセンテージを用いて、学習曲線を作成します。最後に、試行を通じたパフォーマンスが事前に設定した基準に達しなかったラットを解析から除外します。エストラジオールのサイクル補充を行ったラットは、場所学習における獲得基準に達するまでの試行回数が少なくなりました。反応学習の速度は治療群間で同様でしたが、場所訓練におけるパフォーマンスレベルは、すべての治療群において訓練試行を通じて向上しました。しかしながら、エストラジオールをサイクル投与したラットは、正解の第一選択率が高くなっており、また、すべての治療群において反応訓練を通じて全体的なパフォーマンスも向上しました。この場合、治療の種類は反応学習の速度に有意な影響を及ぼしませんでした。開始位置を変更した後は、治療に関わらず学習者に初期的な障害が見られました。しかしながら、溶媒投与群とエストラジオール投与群のラットとの間のパフォーマンスの差は拡大しました。2回目のトライアルブロックにおいて、元のスタート位置でその後訓練を受けたところ、すべてのラットがPrewittテストレベルまで回復しました。スタート位置を変更したテストを行った際、反応学習者は能力が低下していました。しかし、ペア比較により、エストラジオール投与群のラットのパフォーマンスはPrewittレベルまで回復したことが明らかになりました。2回目の試行ブロックにおいて、元のスタート地点で再度テストを行ったところ、すべてのラットがPrewittテストと同等のパフォーマンスレベルに戻りました。この手順を行う際は、実験期間中、迷路の条件を一定に保つこと、およびラットの取り扱い時にストレスを与えないようにすることが重要です。本手順に続いて、定位固定手術や薬剤投与などの他の手法を行うことで、反応学習および場所学習の獲得、発現、保持に重要な脳領域を特定させることができます。このビデオを視聴することで、オープンフィールドタワー迷路を用いた成体ラットの訓練およびテスト方法について十分に理解できるはずです。

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Research

JoVE Journal

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行動

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アクティブ・プレイス・アホベージョン(APA)テストは、マウスにとって効果的で汎用性が高く、反復可能な空間学習課題です

学ぶオープンフィールドタワー迷路を用いたラットの空間学習と行動神経科学における場所学習・レスポンス学習の神経メカニズム。非ストレス環境で学習速度と認知プロセスを評価する手法です。

オープンフィールドタワー迷路に置き、レスポンス学習

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