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방법 논문

오픈 필드 타워 미로를 취하게하고 응답 학습

10.1K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/53227

⸱

2015년 10월 28일

 ,  ,  , 
1Department of Psychology, Christopher Newport University, 2Department of Psychological Science, University of Vermont

이 논문에서

요약

오픈 필드 타워 미로 (OFTM)은 쥐 공간 학습 (예를 들어, 장소 - 또는 응답 학습)의 행동 및 신경 메커니즘을 연구하기 위해 만든 미로이다. 이 미로는 자신의 연구에서 공간 학습을 조사하기 위해 비 스트레스 미로 패러다임을 사용하려는 실험자에 특히 유용합니다.

초록

이 프로토콜은 오픈 필드 타워 미로 (OFTM) 패러다임은 설치류에서 공간 학습을 연구하는 데 사용되는 방법에 대해 설명합니다. 이 미로 쥐가 성공적으로 오픈 필드 경기장에서 탐색 할 장소 - 또는 응답 학습을 사용하는 방법을 배우게하는 방법을 조사에 특히 유용합니다. OFTM 일반적으로 설치류에서 공간 학습을 연구하는 데 사용되는 다른 행동 미로 패러다임 어떻게 다른지 또한이 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 문서에서 설명하는 OFTM는 이전에 콜, 클리퍼, 월트 (2007)에 의해 기술 된 하나에서 적응했다. 특히, OFTM는 혼란 변수로 역할을 할 수있는 방법을 "스트레스"고려하지 않고 실험 쥐에서 공간 학습을 테스트하기 위해 만들어졌습니다. 실험 응력 형 상당히인지 기능에 영향을 미칠 수있는 한 것으로 나타났다. 대표적인 결과 부는 장소 - 에스트라 디올 및 응답에 대한 처리의 효과를 조사하기 OFTM을 실험에서 사용 된 데이터를 포함성인 여성 스프 라그 돌리 쥐 2 -Learning. 앞으로의 연구는 OFTM의 장소 - 응답 - 학습 해마 및 선조체의 역할을 조사하기 위해 설계 될 것이다.

서론

오픈 필드 타워 미로 (OFTM)는 설치류의 공간 학습의 행동 및 신경 생물학적 메커니즘을 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 중요한 것은, OFTM 연구원은 "위치 기반"과 "응답 기반의"학습 유형을 모두 공부 할 수 있습니다. 시 장소 학습 동물은 주변 환경 (예를 들면, 음식 보상이 옆에 키가 큰 비콘에 위치)에서 공간 큐를 사용하여 미로를 통해 이동합니다. 응답 학습 동물이 공간 큐에 상대적인 위치에 관계없이 특정 차례 응답을 만드는 동안 (예를 들어, 음식 보상을 찾을 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전을). 이것은 이전에 응답하여 학습 및 학습 장소 두 개의 다른 메모리 시스템 (3), (4) 및 그들의 신경 매핑 메커니즘에 의존 지속적인 추구 과학 2, 5-7되었음을보고되었다. OFTM의 디자인은 하나에서 적응되었다 이전에 8을 설명했다.

열린필드 패러다임 (OFTM의 구성 요소)는 일반적으로 설치류 9 불안을 조사하는 데 사용됩니다. 오픈 필드의 중앙에 더 많은 시간을 보내고 전형적인 오픈 필드 불안 테스트 쥐 경계 근처에 더 많은 시간을 보내고 쥐보다 스트레스와 불안 수준이 중. OFTM에서 쥐가 음식 보상을 찾기 위해 미로의 중심을 입력해야합니다. 따라서, OFTM의 정확한 탐색이 쥐가 아닌 스트레스 있음을 나타냅니다. OFTM 훈련 불안 표준 오픈 필드 테스트 달리 래트가 장시간 미로에 미리 노출되는 동안의 사전 - 트레이닝 단계가 필요하기 때문에 쥐를 훈련 동안 비 스트레스 하나의 이유이다. 또한, 교육은 더 일반적으로 밝은 조명이 오픈 필드의 불안 유도 측면을 감소 조명이 어두운 환경에서 발생

다른 미로 비교 OFTM의 또 다른 고유 한 특징은, 학습을 측정하는 방법이다. 를 사용하여 실험자모리스 물 미로 반스 미로는 전형적 쥐가 목표 위치에 도달하는 주행 속도 및 / 또는 경로 길이를 분석함으로써 학습을 측정한다. 이러한 종속 조치 이러한 쥐의 일반적인 운동 활성에서의 변화와 같은 비 학습 요인에 의해 영향을받을 수있다. 그러나, 첫 번째 선택이 올바른 응답의 쥐를 백분율을 사용하여 학습 OFTM 조치 음식 보상을 찾을 수 있습니다. 이 종속 측정은 모터 성능 때문에, 더 정확하게 속도와 거리 측정보다 학습 평가합니다 변화에 취약하지 않습니다. 그럼에도 불구하고, 실험자는 또한 쥐의 속도 및 거리가 비디오 추적 소프트웨어를 이용하여 여행 OFTM에 측정 할 수있다.

이러한 T - 미로와 같은 다른 미로 유형, 모리스 물 미로와 반스 미로는 장소 - 응답 학습을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나, OFTM 몇 가지 주목할만한 방법으로 고유합니다. OFTM 기회 performanc을 가지고 있기 때문에 먼저, OFTM는 T - 미로보다 더 민감한 행동 분석입니다T - 미로 반면, 25 %의 전자는 50 %의 확률 성능을 가지고있다. 둘째, 래트만을 T-미로의 두 가지 방법 중 하나를 설정할 수 있지만 OFTM에서 탐색 될 때 경로를 제한없는 가능성이있다. 셋째, (OFTM 같은 제한 경로 가능성이) 모리스 물 미로와 반스 미로 작업과는 달리, OFTM를 사용하여 실험을 혐오 상황을 탐색하기 위해 쥐를 필요로하지 않습니다. 쥐가 물에서 수영을 탈출 모리스 물 미로를 탐색 할 motived 그리고 그들은 오픈, 밝은 조명 환경에있는 피하기 위해 반스 미로에서 탐색 동기. 그것은 모리스 물 미로에 그 노출을 입증되었거나 반스 미로는 설치류 10에서 스트레스 호르몬 (즉, 코르티 코스 테론)의 방출을 유도한다. 그들은 음식 보상을 찾기 위해 동기 부여 및 교육이 어두운 주변 조명으로 수행되기 때문에, 쥐 OFTM로 이동합니다. 따라서 OFTM 비 혐오 appetitive 작업이다. 스트레스 M을 사용하는 실험의 결과"스트레스"는, 그 자체로,인지 기능 (11)에 영향을 미칠 수 있기 때문에 AZE 패러다임은 해석하기가 어려울 수있다 그러한 학습 및 기억기구에 약물, 호르몬, 운동이나식이 요법 등의 조작의 효과를 조사한다.

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프로토콜

이 프로토콜은 크리스토퍼 뉴 포트 대학의 기관 동물 케어 및 사용위원회에 의해 승인됩니다.

OFTM 장치의 1. 건설

  1. 흰색 라미네이트의 세 가지에서 (40cm 높이 183cm 직경)의 경계 벽을 구축합니다. 검은 라미네이트의 원형 미로 층 (183cm 직경) 구축 및 플라스틱 테이블 상단에 접착제. 나사와 접착제와 테이블의 가장자리에 경계 벽을 고정합니다.
  2. 경계 벽의 내부 표면을 장식 : 흰색 사분의 고체를; 사분의 검은 색 페인트; 검은 줄무늬와 1/4 페인트; 검은 원으로 1/4 페인트.
  3. 4 개의 "음식 타워"를 구축 (8cm X 8cm X 20cm도 1A) 사각형 모양의 흰색 PVC 포스트에서 잘라. 각 타워의 상단에 검은 라미네이트 (8cm X 8cm)의 조각을 접착제. 54cm 떨어져 서로 미친 접착제 미로 바닥에 고정합니다.
  4. 세 "사전 교육 견인 구축ERS "(5cm, 각각 10cm 및 높이 15cm도 1B) 사각형 모양의 흰색 PVC 포스트에서. 각 타워의 상단에 검은 라미네이트 (8cm X 8cm)의 조각을 접착제. 이들 탑은 미리 트레이닝 단계 (후술) 중에 미로 바닥에 녹화된다.
  5. 나사 상단 뚜껑 하나의 검은 불투명 한 플라스틱 음식 컵 접착제 (= 검은 그린 투명한 플라스틱 구슬 용기, 1.75 cm 높이 3.75 cm 직경) 각 식품 타워의 상단에. 각각의 뚜껑에 세 개의 작은 통풍구 (3 mm 직경)를 드릴. 구멍은 쥐가 후각 신호를 사용하여 "올바른"음식 타워를 찾을 수 있는지 확인합니다. 훈련 타워 높이 쥐 시각적으로 캡핑 음식물 컵을 사용하여 "올바른"타워를 찾을 수 없다는 것을 보장한다.

figure-protocol-1
그림 1. 오픈 필드 타워 엄마의 사진ZE (OFTM). (A) 쥐가 발견하고 수집하는 동안 단 하나의 보상 - 미끼 "교육 타워 '에서 음식 보상을 검색 할뿐만 아니라, 이후의 모든 교육 및 테스트 할 수 있습니다. (B) 세 "사전 교육 타워"가 사전에 훈련하는 동안 미로 경기장의 중앙에 배치됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. OFTM 미로 룸

  1. 어렴풋이 미로의 방을 조명 : 60 W 전구 (800 루멘)과 램프를 사용합니다. 램프는 천장을 향하도록, 미로의 측면에 바닥에서 3피트 2 피트에 위치해 있습니다. 사운드 시스템을 사용하여 배경 (~ 70dB)에서 백색 잡음을 재생합니다.
  2. 컴퓨터에 동영상을 전송하는 미로 상기 천장에 디지털 비디오 카메라를 탑재. 컴퓨터 모니터에서 미로를 분리하는 불투명 한 커튼을 끊지역.

3. 쥐 취급, 식품 제한 및 주택

  1. 각각의 실험은 칠일 (1 일 4 분) 이전하는 사전 교육에 대한 모든 쥐를 처리 할 수​​ 있습니다.
  2. 음식 제한식이 요법 (하루 무료 수유 1 시간)에 쥐를 놓습니다. 이 다이어트는 건강한 체중을 유지하면서 쥐, 훈련 기간 동안 보상을 검색 할 동기를 부여 할 것을 보장 (~ 무료 수유 무게의 90 %).
  3. 실험 기간에 걸쳐 두 번 집 쥐 (경우에 사용하는 여성). 쌍 - 보관 암컷 쥐 단일 보관 암컷 쥐 12보다 걱정입니다.

4. 사전 교육 절차

  1. 내부의 음식 보상 (예를 들어, 과일 시리얼의 한 조각)와 일곱 타워에 각각의 상한선 음식 컵을 미끼.
  2. 그것을 발견하고 그것을 제거하기 전에 모든 일곱 음식 보상을 소모 할 때까지 임의의 위치에 미로에 쥐를 놓습니다.
    1. 쥐 (10) 내 식품 보상을 모두 검색하지 않는 경우분 후 미로에서 제거하고 다음날 다시 사전 훈련 과정을 제공한다. 주 : 다른 사람이 처음에 타워의 상단에서 음식 보상을 검색하는 법을 배워야하는 것보다 어떤 쥐가 오래 걸릴 수 있습니다.
    2. 쥐 검색 및 사전 교육의 첫 두 일 이내에 타워에서 일곱 음식 보상을 소비하지 않는 경우 식품 보상이 검색 될 때까지, OFTM에 추가적인 30 분 세션을 제공합니다. 일반적으로, 쥐가 발견하고 하나이 30 분 세션이 후 모든 음식 보상을 소모합니다.

5. 훈련 및 대응 훈련 절차

  1. 각 쥐​​ 네 시작 위치의 두 가지를 할당합니다. 다음 상쇄 : 내의 각각의 훈련 일 사이에 시작 위치 릴리스 포인트; (응답 VS 장소) 학습의 유형; 모든 장소 학습자에 대해 "올바른 타워"; 턴은 각 응답 - 학습자가 (오른쪽에서 왼쪽으로 대) 수 있도록 훈련한다.
  2. 각각의 시작교육 일 소음 기계의 전원을 켜고 녹화 프로그램을 엽니 다. 노출 "올바른"타워의 음식 보상을 떠나, 네 개의 타워를 미끼 4 개의 음식 컵 중 세 가지를 다룹니다.
  3. 각각의 주어진 재판 (자세한 사항은 제조업체의 사용 설명서를 참조) 비디오 녹화를 시작, 다음 할당 시작 위치에있는 미로에서 쥐를 놓습니다. 그리고, 컴퓨터 모니터에 쥐의 행동을 관찰하기 위해 커튼 뒤에서 간다. 는 보상을 검색 후 즉시 미로에서 쥐를 제거 또는 3 분은 통과 한 후 비디오 녹화를 중지합니다.
    1. 장소 학습 쥐를 들어, 항상 같은 "올바른"음식 타워를 사용하고, 두 시작 위치 중 하나에 쥐를 놓습니다. 장소 학습자 미로에 제공된 공간 큐를 이용하여 특정 위치를 찾음으로써 OFTM를 해결한다. 예를 들어, 미끼 타워 D (= "올바른"타워)와 '3'2 '시작 위치에서 쥐를 해제하거나(217); 또는 미끼 타워 (고체 왼쪽 그림 2A에서 화살표) 및 시작 위치에 '1'또는 '4'(그림 2A에서 점선 화살표, 왼쪽)에서 쥐를 놓습니다.
    2. 응답 학습 쥐를 들어, 시작 위치에 따라 "올바른"음식 타워를 전환합니다. 응답 학습자는 미로에 관계없이 시작 위치 (예를 들면, 항상 우회전) 특정 회전을 학습하여 OFTM를 해결한다. 예를 들어, 미끼 타워 D 및 시작 위치에서 쥐를 해제 '3', 또는 미끼 타워 B 및 해제 그 시작 위치에서 같은 쥐 '2'(왼쪽 그림 2b에 실선 화살표). 다른 쥐, 미끼 타워 (B)과 '1', 또는 미끼 타워 위치에서 쥐를 해제 위치에서 그 쥐를 해제 '4'(점선도 2b에 화살표, 왼쪽).
  4. 다 당 네 개의 시험 (12 일에 걸쳐 모든 쥐에게 48 교육 시험의 총을 줘 Y).

figure-protocol-2
그림 2. 오버 헤드 도식 상영 장소 - 및 대응 훈련 및 시험 절차.이 그림은 또한 교육 장소 학습자 (왼쪽) 및 응답 학습자 (B, 왼쪽), 그리고 시작과 보상의 시작 및 음식 보상 위치를 보여줍니다 (오른쪽) 장소 학습자의 시작 위치 스위치 테스트 동안 사용 위치 및 응답 학습자 (오른쪽 B). 숫자는 쥐의 시작 위치를 나타내는; 회색 사각형 음식 타워를 나타냅니다; 견고하고, 점선은 유혹 음식 타워를 가리 킵니다. 위치는 각각의 훈련 조건 내에서 카운터 있습니다 시작합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

전자 "> 6. 위치 스위치 테스트 절차를 시작합니다

  1. 모든 쥐가 자신의 점근 적 수준에서 수행 한 후 (~ 응답 올바른 첫 번째 선택의 80 %)이 "시작 위치 테스트를 전환"학습 된 행동의 지속성을 테스트하기 위해 실시한다.
  2. 신규 한 개시 사항을 상쇄 (즉, 이전에 래트 사용하지 않은 스타트 위치).
  3. 새로운 시작 위치와 프로토콜 부 (5)에 설명 된 각각의 훈련 재판의 절차를 따르십시오.
    1. 원래는 "올바른"타워로 타워 D를 위치 '2'또는 '3'에서 공개하고 있었다 장소 학습 쥐를 들어, 동안 여전히, 새로운 시작 위치 '1'또는 '4'중 하나에서 쥐를 배치 유혹 타워 D (오른쪽 그림 2A).
    2. 원래 위치 '2'또는 '3'에서 발표와 B (보상을받을 타워에 권리를 설정하는 학습 된 반응 학습 쥐의 경우각각 D는) 새로운 시작 위치 '1'또는 '4'중 하나에서 쥐를 놓고 여전히 음식 보상을 찾기 위해 우회전하기 위해 쥐를 필요로 하나 타워 또는 C, 각각을 (미끼) 그림 2B, 맞다.
    3. 이일에 걸쳐 모든 쥐 여덟 시작 위치 스위치 테스트 시험 (하루에 네 개의 시험)을 관리합니다.

7. 데이터 분석

  1. 쥐를 훈련하지 않았으며 쥐가 각 시험의 "올바른"타워를 찾을 수 있습니다 응답 수를 계산하여 각 쥐 점수 비디오 테이프 시험의 치료를 모르는 실험은 (이상 양육 쥐에 의해 표명 식품 컵).
  2. 쥐가 각 훈련 일 이내에 그 첫 번째 선택 (첫 번째 선택이 올바른 응답의 %)에 보상을 찾아 시간의 비율을 계산합니다. 교육 일에 걸쳐 첫 번째 선택이 올바른 응답의 비율을 사용하여 곡선을 학습 구축합니다. F의 비율을 사용하여통계 분석을위한 IRST 선택 정답.
  3. 시험의 수를 계산이 (10 명 중 8 연속 시험에 응답 올바른 즉, 첫 번째 선택) 작업을 취득 할 수있는 사전 설정 한 기준에 도달하기 위해 쥐를했다. 선험적 기준에 도달하지 않는 분석에서 쥐를 제외합니다.

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결과

여기에 설명 된 대표적인 결과는 이전에 학습 및 메모리, 엘스 비어 (2)의 신경 생물학에 발표되었다. 이 실험에서 OFTM은 장소 - 응답 학습 암컷 흰쥐에 만성 및 자전거 에스트라 디올 치료의 효과를 테스트하는 데 사용되었다 (2백50-3백g을, N = 48). OFTM이 실험을 수행하는 데 사용 된 이유는 두 가지 중요한 이유가 있었다. 우선, 에스트라 디올 및이 장소 - 7 응답 학습 차등 효과를 유도하는 것으로 나타났다. 성선 호르몬 스트레스 상황 (13)에 노출 된 인간 차동 효과를 가지고 있기 때문에 두 번째로, 그것은 비 스트레스 환경에서 학습 에스트라 디올의 효과를 시험 할 필요가 있었다. 에스트라 디올 (10 μg의 / kg) 또는 차량 용액 (땅콩 기름)의 Lipatova 보낸 외. (2014) 실험 난소 암 쥐 투여 하였다 매일 피하 주사합니다. "연속"상태에서 쥐가 수신"자동차"상태에서 에스트라...

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토론

다수의 패러다임은 설치류에서 학습 및 기억을 조사하기 위해 사용될 수 있으며, 각각은 실험자 따라야 중요한 단계가있다. OFTM에서는 미로 조건 (예를 들어, 인트라 - 미로, 및 추가 미로 큐, 희미한 조명 및 배경 잡음 레벨의 위치는, 훈련 매일 시간)은 실험 기간에 걸쳐 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 그것은 OFTM 지속적인 성능을 보장하기 위해 쥐 주제에 스트레스를 최소화 할 필요가있다. 응력 쌍들을 수납하고​​ 또한 종래 훈련 실험자에 의해 취급 루틴 관통하여 암컷 쥐에서 최소로 유지 될 수있다. 정확하게 훈련 도중 및 테스트 쥐의 성능 점수를하기 위해 (즉, 쥐가 올바른 또는 잘못된 타워 선택을 할 때),이 쥐 타워와 후면 "올라"해야하므로 충분히 키가 음식 타워를 사용하는 것이 중요합니다 식품 잔 이상의 보상을 검색 할 수 있습니다. 식품 컵의 뚜껑은 쥐가 볼 수없는이 탑을 "올라"까지. 쥐가 선택한 음식 타워 따라서, 모호하고 확실 실험자에 ...

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공개 사항

저자는 공개할 것이 없습니다.

감사의 글

저자는 이 원고를 준비하는 데 자금을 지원해 준 크리스토퍼 뉴포트 대학(Christopher Newport University)과 대표 결과 섹션에 설명된 실험에 자금을 지원한 버몬트 대학(University of Vermont)에 감사를 표합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
OFTM 건설 용품
안전 안경, 투명, 코팅되지 않은Grainger4EY97미로 건설 중 일반적인 눈 보호에 사용됩니다
마스킹 테이프, 베이지, 18  mm x 55  mGrainger15F739일반 공급
Wiss 다목적 시저홈 디포 37103278647일반 공급
Lancaster 6피트 라운드 접이식 테이블 - 헤비 듀티 화이트 그라나이트 플라스틱 - 29" www.webstaurantstore.com384YCZ72RND
화이트 매트 마감 (48 x 96 x 0.039)의 미로 라미네이트 카운터탑 시트Home Depot 1573603504896미로의 벽으로 사용
라미네이트 카운터탑 시트, 블랙 매트 마감 (48 x 96 x 0.039)홈 디포 1595603504896미로의 바닥으로 사용
접착제, 스프레이, 24  온스, 17.6  오즈 네트. 3MGrainger3MA16라미네이트 바닥을 테이블 상판에 부착하고 라미네이트 조각들을 서로 접착하는 데 사용됩니다
16.6 oz #90 고강도 SLowe's193252라미네이트 바닥을 테이블 상판에 부착하는 데 사용됩니다
Superflex RTV, 실리콘 접착 밀봉제, LoctileVWR300040-068베이즈 주변을 밀봉하는 데 사용됩니다 (미로의 바닥과 벽 사이)
산업용 실란트; 10.1  ozGrainger4UH06베이즈 주위를 밀봉하는 데 사용됩니다 (미로의 바닥과 벽 사이)
화가의 마스킹 테이프; 슈르테이프; 2  x 60 에서; ydGrainger6FET7미로 벽에 시각적 패턴을 표시하는 데 사용됩니다
Mini/Trim 페인트 트레이ACE 하드웨어1365105페인트를 보관하는 데 사용됩니다 
거품 미니 롤러 4" 6  pkACE 하드웨어1494871패턴 페인팅에 사용됩니다 
Val Sample Set Nbase 페인트ACE 하드웨어1505031미로의 벽에 패턴을 칠하는 데 사용됩니다
HP Paint BlackWalmart72450405005미로의 벽에 패턴을 칠하는 데 사용됩니다
브러시Walmart81773801110미로의 벽에 패턴을 칠하는 데 사용됩니다
덕트 테이프, 2  x 60 에서; yd, 10.5  mil. BlackGrainger15F767미로 외부를 감싸는 데 사용
4x4 8  ft PT 소나무 비닐-CTD 포스트 W/캡홈 디포 40933070541미로를 위한 탑을 세우는 데 사용됩니다
20 그램 프로 슈퍼 글루Lowe's125870타워 탑, 타워를 미로의 바닥에 붙이고, 음식 컵을 타워 탑에 붙이는 데 사용됩니다.
비드 컨테이너 9 - 1/2Michaels652695766978타워 위에 음식 컵으로 사용됩니다.
스프레이 페인트, 검정, 12  ozGrainger6KP22음식 컵을 칠하는 데 사용되며
룸 준비
Conair SU1W 사운드 머신; 10 사운드홈 디포 204493600배경 소음에 사용
램프월마트5027698392미로 방의 희미한 조명에 사용
ES 14  W DayLight 나선형 전구 4  pk홈 디포 762148208433미로 방의 희미한 조명에 사용
샤워 커튼월마트3429910901미로와 실험자
커튼 막대침대 목욕 & Beyond76598645104미로와 실험자를 분리하는 데 사용됨
Froot Loops 시리얼월마트3800039122보상으로 사용됨
기록 장비
미디어 레코더 3:4 비디오NoldusNMR4-0200훈련 시험을 기록하는 데 사용됨
흑백 GigE 카메라NoldusXCFW-BG62훈련 시험을 기록하는 데 사용됨
Precision M4800 노트북DellN/A비디오 소프트웨어를 실행하는 데 사용됩니다
. 의 기반으로 사용됨 . . . . .

참고문헌

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