空間的な学習とバーンズ迷路と乙女の苦痛のパラダイムを用いたマウスの向社会的行動の分析
2018年11月17日
このプロトコルは、バーンズ迷路を使用して記憶・学習能を測定します。新たな乙女の苦痛パラダイムは、自発運動量とマウスにおける向社会的行動を評価するために使用されます。
この方法は、遺伝子変異または環境変数が社会的行動に影響を与えるか、または記憶の有無の取得と保持に影響を与えるかどうかについての行動神経科学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。これらの技術の主な利点は、両方の研究は、単に最小限の金融投資で構築することができ、どちらのプロトコルも極端またはストレスの多い刺激を経験する動物を必要としないです.ダムゼル・イン・遭難法は、マウスの社会的行動に関する洞察を提供することができるが、他の哺乳類モデル生物の共感尺度としても使用することができる。
バーンズ迷路試験手順を開始する前に、水と70%エタノールで迷路成分のすべてを洗浄してください。コンポーネントが乾燥したら、迷路を組み立て、テスト期間中に使用するターゲットホールに各マウスをランダムに割り当てます。穴は迷路の底に1〜20のラベルを付けることができますか、迷路の外から見えない迷路の周囲の外側に。
トレーニングテストを開始するには、割り当てられた穴ディスクを23 x 11センチメートルのブラックボックスに置き換え、ゴムバンドとフックを使用して迷路にしっかりと箱を取り付けます。次に、カップの下のバーンズ迷路の中央にマウスを置き、マウスを30秒間順応させます。順応期間の終わりに、ビデオ録画を開始し、光と超音波ノイズメーカーをオンにします。
動物の最初の方位を偏らないように、文字列機構を介してカップを持ち上げ、観察カーテンの後ろでタイマーを開始します。迷路の図を使用して紙の上で動物の動きを追跡し、図を使用してマウスの検索戦略を分析し、ターゲットの反対側の象限で探索された穴の数を決定します。マウスがターゲットホールに入ったら、重い不透明なバインダーで穴を覆い、超音波ノイズメーカーをオフにします。
マウスが5分後にターゲットに入っていない場合は、動物をターゲットホールに集めます。次に、マウスを1分間邪魔されずにターゲットボックスに残し、超音波ノイズをオフにします。その後、そのケージに動物を返します。
すべてのマウスをテストしたら、手動で記録を確認してマウスの全体的な動きを追跡し、ターゲットが見つかる前後に探索された誤った穴の数、およびターゲットホールから最初の穴までの穴数、および注目すべきグルーミング動作を決定します。遭難テストでの探索的行動Damselのために、閉鎖された空のストレスチャンバーを共感アリーナの中央に置き、中断されたカメラで記録を開始します。アリーナの左下隅にあるカップの下にオスのマウスを30秒間そっと置きます。
その後、文字列機構を介してカップを取り外し、記録中に視界から離れるように注意して10分間マウスを探索できるようにします。探検期間の終わりに、マウスをアリーナからホールディングケージに5分間移動させ、録音を停止して保存します。苦痛テストの社会的応答性のDamselのために、穏やかに手動でメスのマウスを拘束し、拘束室にマウスを下げる。
マウスの後ろのチャンバーの開いた端を閉じ、マウスが回転できないことを確認します。中断されたカメラで記録を開始し、アリーナの中央に拘束室を内部に配置します。動物が視界から外れたままの世話をして10分間順応できるようにします。
その後、保持エリアから男性のマウスを10秒間共感アリーナに戻し、男性マウスにさらに5分間を入れてアリーナを探索し、視界から離れるように注意を払います。探索期間の終了時に、ビデオ ファイルを停止して保存し、両方のマウスをケージに戻します。その後、トウモロコシの寝具を交換し、70%エタノールでアリーナとストレスチャンバーの両方を消毒します。
データを分析するには、適切なトラッキングソフトウェアでビデオファイルを開き、透明なシートを画面に配置します。マーカーでアリーナの広場を概説し、9つの等しいコンパートメントにアリーナ広場を分割します。最初の探索的測定の最初の5分間のビデオデータを確認し、交差したコンパートメントの数、アリーナの中央広場で費やされた時間、掘削とグルーミングのエピソードの数、およびマウスが空の中心拘束室に触れた回数を記録します。
その後、男性がアリーナに再導入された直後の社会的応答性測定の5分間のビデオデータを見直し、閉じ込められた女性が最初の探索的措置と同じデータを記録するが、男性のマウスが閉じ込められた女性のマウスで鼻に触れた回数の追跡を追加する。バーンズ迷路が訓練した新生児が単一の長期試験で成人として実行されるとき、エタノール注入されたマウスは、生理液注入された対照動物よりも標的穴がどこにあるかを覚えるのが難しい。エタノール処理マウスはまた、ターゲットとは反対の象限の有意に多くの穴を探索し、正しい一般的な容量位置を覚えておらず、穴が見つかるまでリング状の方法で穴を開けるためにシーケンシャルホールを使用しなかったことを示している。
苦痛モデルのダムゼルでは、古いマウスは若いマウスよりも多くの正方形を横切る。しかし、閉じ込められた女性の存在下では、両方の年齢の雄のマウスはアリーナを探索する時間を減らします。少年男性は、閉じ込められた女性に対する不安や社会的行動を示唆するよりも、閉じ込められた女性のマウスの前でアリーナでの時間を掘る時間が多くなります。
対照的に、雄のマウスは閉じ込められた女性を含むチューブに触れ、閉じ込められた女性の接触を少年よりも成人として有意に頻繁に開始する。この手順を試みる際には、試験の間と試験内で条件を一定に保ち、環境変数がスタディの結果を混乱させないようにすることを忘れないでください。これらの行動アッセイの最初の使用に続いて、同じ動物は、長期的な記憶と社会的行動の可能な変化に関する質問に答えるために、開発中に様々な時点で再テストすることができます。
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概要
このプロトコルは、バーンズ迷路を使用して空間学習と記憶を測定します。新しいDamsel-in-Distressパラダイムを用いて、マウスの運動活動と親社会的行動を評価します。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 行動神経科学
- 空間記憶
- 親社会的行動
背景
- 研究は遺伝子変異または環境変数が社会的行動に与える影響を調査します。
- 空間記憶の獲得と保持を探ります。
- Damsel-in-Distress法は、マウスの親社会的行動への洞察を提供します。
- この方法は他の哺乳類モデルにおける共感の測定としても役立ちます。
研究目的
- 遺伝的および環境的要因が行動に与える影響を評価すること。
- マウスの運動活動と親社会的行動を評価すること。
- バーンズ迷路を用いて空間学習と記憶を測定すること。
使用された方法
- 空間記憶評価のためのバーンズ迷路テスト手順。
- 親社会的行動を評価するためのDamsel-in-Distressパラダイム。
- 使用前に水と70%エタノールで迷路部品を清掃すること。
- テスト中にマウスをターゲットホールにランダムに割り当てること。
主要な結果
- 遺伝的/環境的要因と社会的行動の関係に関する洞察。
- Damsel-in-Distress法の有効性の実証。
- マウスにおける空間学習と記憶の成功的な測定。
- 低コストの非ストレステストプロトコルの確立。
結論
- これらのプロトコルは行動神経科学に関する貴重な洞察を提供します。
- 極端な刺激なしに社会的行動を研究することができます。
- これらの方法は様々な哺乳類モデルで適用することができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Behavioral assays that measure spatial learning and prosocial responses provide early-stage mechanistic insights for neuropsychiatric target validation. The Barnes maze and Damsel-in-Distress paradigms offer low-cost, non-stressful methods to interrogate genetic and environmental influences on cognition and social behavior. These tools support predictive confidence in preclinical models by enabling longitudinal tracking of behavioral phenotypes across development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogate how developmental ethanol exposure impacts spatial memory acquisition and retention in adult mice.
- Scientific Value: Assess prosocial behavior and anxiety-related responses in male mice exposed to a trapped female conspecific.
- Operational Value: Enable hypothesis testing without food restriction or extreme stressors, reducing confounding variables in behavioral readouts.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Quantify spatial search strategies and incorrect hole exploration to detect memory deficits following developmental insults.
- Scientific Value: Measure locomotor activity, social responsiveness, and digging/grooming episodes as indicators of prosocial and emotional states.
- Operational Value: Construct assays from common lab supplies with minimal financial investment, supporting scalable screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Detect developmental ethanol-induced spatial memory impairments that persist into adulthood, modeling fetal alcohol spectrum disorder phenotypes.
- Scientific Value: Observe age-dependent differences in prosocial behavior, where adult males initiate contact with trapped females more frequently than juveniles.
- Operational Value: Retest the same animals across developmental timepoints to evaluate long-term memory and social behavior changes, supporting longitudinal study designs.
Pipeline & Workflow Integration
The Barnes maze and Damsel-in-Distress paradigms function as discovery-stage behavioral readouts that inform target validation and lead identification efforts in neuropsychiatric drug development.
- Discovery Biology: Test how genetic mutations or environmental variables affect spatial memory and social behavior, supporting mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses.
- Screening: Provide standardized, reproducible assays for quantifying escape latency, hole exploration, and social interaction metrics.
- Analytics: Generate quantitative outputs such as incorrect hole explorations, time in center square, and nose-touch frequency to enable group comparisons.
- Translational Research: Model developmental insult effects on cognition and social behavior, aligning with preclinical validity for neuropsychiatric indications.
- Enterprise Reuse: Deploy as reusable behavioral platforms across multiple projects studying cognition, emotion, and social domains.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through measurable changes in spatial learning and prosocial responses.
- Operational Value: Low-cost, easily assembled protocols using standard lab equipment, reducing technical barriers to adoption.
- Strategic Value: Enable early go/no-go decisions by identifying behavioral phenotypes that predict clinical relevance.
- Portfolio Impact: Support risk-adjusted prioritization of compounds targeting cognitive or social dysfunction domains.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and video-based tracking methodologies.
- Depends on consistent environmental conditions and proper cleaning of maze components with water and 70% ethanol.
- Necessitates standardized training for scoring search strategies, social interactions, and locomotor activity.
- Involves adaptation considerations when translating mouse behaviors to other mammalian models or disease contexts.
- Limited by the need for manual video review and tracking software for accurate data analysis, though automation potential exists.
