오픈 필드 타워 미로를 취하게하고 응답 학습

본 절차의 전체적인 목표는 쥐를 오픈 필드 타워 미로 과제(open field tower Maze Task)에 훈련시키는 것입니다. 이는 먼저 미로 장치를 구축함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 쥐를 짝지어 사육하고 핸들링하는 것입니다.

다음으로 쥐를 미로에 적응시키고 사전 훈련을 실시합니다. 마지막 단계는 반응 또는 장소 훈련 및 테스트 절차를 수행하는 것입니다. 최종적으로, 각 쥐의 첫 번째 선택 정답률을 기록하여 미로에서의 학습 속도와 정도를 결정합니다.

기존 미로들에 비해 이 기법이 갖는 주요 장점은 오픈 필드 타워 미로(open field tower maze)가 혐오적이지 않은 반복 과제라는 점입니다. 따라서 잠재적인 매개 변수인 스트레스 요인이 제거됩니다. 이 방법은 호르몬이 학습 및 기억 과정에 어떤 영향을 미치는지와 같이 행동 신경과학 분야의 핵심적인 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

스트레스가 없는 상태에서, 이 방법은 성체 쥐의 학습 및 기억에 관한 신경학적 메커니즘에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다. 또한 생쥐나 다른 연령대의 설치류와 같은 다른 모델 시스템에도 적용할 수 있습니다. 원형 미로를 제작한 후, 내부 표면을 네 가지의 서로 다른 흑백 패턴으로 꾸며줍니다.

다음으로, 4개의 먹이 타워를 제작하여 미로 바닥에 고정합니다. 또한, 사전 훈련용 타워 3개를 제작하여 사용할 수 있도록 테이프로 고정합니다. 사전 훈련 단계에서는 각 먹이 타워 상단에 검은색 플라스틱 먹이 컵을 접착제로 붙이고, 각 먹이 컵 위에는 3개의 작은 구멍이 뚫려 통풍이 되는 나사형 뚜껑을 덮습니다.

마지막으로, 60W 전구를 매달아 미로실을 어둡게 조명하고, 훈련 전 분석을 위해 세션을 기록할 디지털 비디오 카메라를 천장에 장착합니다. 각 실험자는 총 7일 동안 매일 모든 쥐의 수행 능력을 관리해야 합니다. 쥐가 보상을 찾도록 동기를 부여하기 위해, 하루 한 시간의 자유 급식만 허용하는 식이 제한 식단을 적용합니다.

불안 수준을 낮추기 위해 실험 기간 내내 암컷 쥐를 두 마리씩 함께 사육하십시오. 사전 훈련 절차를 시작하려면, 7개 타워의 덮개가 없는 각 먹이 컵에 먹이 보상을 넣으십시오. 준비가 되면 쥐를 미로 내 임의의 위치에 넣고, 쥐가 7개의 먹이 보상을 모두 찾아 섭취할 때까지 탐색하게 하십시오.

만약 쥐가 10분 이내에 모든 먹이 보상을 회수하지 못하면, 미로에서 꺼내어 다음 날 이 절차를 반복합니다. 첫 이틀 동안 쥐가 7개의 먹이 보상을 모두 회수하여 섭취하지 못하는 경우, 먹이 보상을 모두 회수할 때까지 30분 세션을 추가로 제공합니다. 먼저, 각 쥐를 4개의 시작 위치 중 2곳에 배정합니다.

학습의 시작 위치 유형, 장소 학습자의 정답 타워, 반응 학습자의 정답 회전 방향을 균형 배치(counterbalance)하십시오. 매 훈련일 시작 시, 소음 발생기를 켜고 비디오 녹화 프로그램을 실행한 뒤, 4개의 타워 모두에 미끼를 넣고 그중 3개의 먹이 컵을 덮어 정답 타워의 먹이 보상만 노출되도록 합니다. 준비가 되면 비디오 녹화를 시작하고 쥐를 지정된 시작 위치의 미로에 넣으십시오.

보상을 회수한 직후 컴퓨터 모니터를 통해 쥐의 행동을 관찰하기 위해 커튼 뒤로 이동합니다. 또는 3분 후에 쥐를 꺼내고 비디오 녹화를 중단합니다. 학습을 위해서는 특정 위치를 찾아 미로를 해결해야 합니다.

공간적 단서를 활용하여 항상 동일한 정답 먹이 타워를 사용하고, 쥐를 두 곳의 시작 위치 중 한 곳에 배치하십시오. 예를 들어, 반응 학습군 쥐의 경우 타워 D에 먹이를 두고 시작 위치 2 또는 3에서 쥐를 풀어줍니다. 시작 위치에 따라 정답 먹이 타워를 변경하십시오. 반응 학습자들은 미로 내 시작 위치와 관계없이 특정 방향으로 회전하는 법을 익힘으로써 미로를 해결합니다.

예를 들어, 미끼 타워 D를 설정하고 시작 위치 3에서 쥐를 방사하거나, 미끼 타워 B를 설정하고 동일한 쥐를 시작 위치 2에서 방사합니다. 12일 동안 하루 4회씩 총 48회의 훈련 시행을 실시합니다. 모든 쥐가 점근적 수준의 수행 능력을 보이면, 학습된 행동의 지속성을 확인하기 위해 시작 위치 전환 테스트를 수행합니다.

먼저 새로운 조건으로 상쇄 균형(counterbalance)을 맞춥니다. 각 쥐의 시작 위치를 설정하십시오. 그 다음, 앞서 시연된 각 훈련 시행 절차를 새로운 시작 위치에서 동일하게 수행하십시오.

원래 2번 또는 3번 위치에서 방출된 장소 학습 쥐의 경우, 쥐를 새로운 시작 위치인 1번 또는 4번 중 하나에 두고 타워 D에 반응을 유도하기 위해 미끼를 놓습니다. 오른쪽으로 회전하는 법을 학습하고 원래 2번 또는 3번 위치에서 방출된 학습 쥐의 경우, 쥐를 새로운 시작 위치인 1번 또는 4번 중 하나에 두고 각각 타워 A 또는 C에 미끼를 놓습니다.

8회를 실시하십시오. 위치 전환 테스트 시험을 이틀에 걸쳐 하루 4회씩 시작하십시오. 처치 그룹을 알지 못하는 새로운 실험자가 비디오 녹화된 시험 내용을 채점해야 합니다.

먼저 각 시행에서 쥐가 올바른 타워를 찾기 위해 시도한 횟수를 측정합니다. 다음으로, 각 훈련일 내에서 쥐가 첫 번째 선택에서 보상을 찾을 확률을 계산합니다. 훈련일에 따른 이 백분율을 사용하여 학습 곡선을 작성합니다.

마지막으로, 시도 전반에 걸친 수행 능력이 미리 설정된 기준치에 도달하지 못한 쥐는 분석에서 제외합니다. 주기적 에스트라디올 대체 요법을 받은 쥐는 장소 학습 과정에서 습득 기준에 도달하는 데 필요한 시도 횟수가 더 적었습니다. 반응 학습 속도는 처리군 간에 유사했으나, 모든 처리군에서 장소 훈련 시도 전반에 걸쳐 수행 수준이 향상되었습니다.

그러나 주기적인 에스트라디올 처리를 받은 쥐는 첫 번째 선택에서 정답을 맞힌 비율이 더 높았으며, 전체적인 수행 능력 또한 모든 처리군에서 반응 훈련 전반에 걸쳐 증가했습니다. 이 경우, 처리 유형이 반응 학습 속도에 미치는 유의미한 영향은 없었습니다. 시작 위치를 변경한 후에는 처리 유형과 관계없이 학습자들의 수행 능력이 초기에 저하되었습니다.

그러나 대조군 처리 쥐와 에스트라디올 처리 쥐 사이의 수행 능력 차이는 더 커졌습니다. 두 번째 시험 블록에서 모든 쥐는 이후 원래의 시작 위치에서 훈련받았을 때 Prewitt 테스트 수준으로 회복되었습니다. 반응 학습자들은 시작 위치 변경 테스트를 받았을 때 손상을 보였습니다. 하지만 쌍별 비교 결과, 에스트라디올 처리 쥐의 수행 능력은 Prewitt 수준으로 회복된 것으로 나타났습니다.

두 번째 시행 블록에서, 모든 쥐를 원래의 시작 위치에서 다시 테스트했을 때 Prewitt 테스트 수준의 수행 능력을 회복하였습니다. 이 절차를 수행할 때, 실험 기간 내내 메이즈 조건을 일정하게 유지하고 쥐를 다룰 때 스트레스를 주지 않도록 주의하는 것이 중요합니다.

이 절차 이후, 반응 및 장소 학습의 습득, 표현 및 유지에 중요한 뇌 영역을 식별하기 위해 정위 수술 및 약물 투여와 같은 다른 방법들을 수행할 수 있습니다. 이 영상을 시청한 후, 성체 쥐를 오픈 필드 타워 미로에서 훈련시키고 테스트하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.