Name: 재구성 가능한 미로 시스템을 활용하여 설치류에서 공간 탐색 테스트의 재현성 향상 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-02T14:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 41 s
Description: 학습하세요 재구성 가능한 미로 시스템을 활용한 설치류 공간 탐색 테스트 방법을. 표준화된 부품으로 다양한 미로 형태를 신속하게 구성하여 행동 표현형 연구와 신경과학 실험의 재현성을 높일 수 있습니다.

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이 작업은 일본 과학 진흥 협회의 지원을 받았으며 Kakenhi는 ST에 16H06543 및 21H05296을 부여합니다.

모든 시술은 도시샤대학 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 체중이 300-350g인 24주에서 28주(행동 훈련 시작 시) 사이의 수컷 Long-Evans 쥐 3마리를 본 연구에 사용했습니다. 쥐는 20 h light / 25 h dark 일정에 따라 홈 케이지 (23 cm x 12 cm x 08 cm)에 개별적으로 수용되었으며, 조명 기간은 08:00 am에 시작되었습니다. 동물들은 상업적 공급원으로부터 입수하였다 ( 재료의 표 참조).
1. 미로 시스템 구성 요소
알림: 미로 시스템(모든 구성 요소 포함, 단계 1.1-1.5)( 재료 표 참조)은 구리 메쉬(쥐의 경우 4m x 5m, 쥐의 경우 1.8m × 3.0m)로 덮인 차폐실에 장착해야 합니다. 미로는 바닥에서 고정 된 높이 (쥐의 경우 55cm, 쥐의 경우 34cm)로 들어 올려야합니다.
<ol><li>펀칭 보드<ol><li>알루미늄 펀칭 보드를 방패 방 바닥에 놓습니다 (펀칭 보드의 치수 : 쥐의 경우 360cm x 480cm x 1.2cm, 마우스의 경우 160cm x 160cm x 1.2cm) (그림 1F, G). 알림: 실험자는 보드 위에 설 수 있습니다.</li>
		<li>펀칭 보드에 동일한 간격의 구멍 그리드(쥐와 생쥐 모두, 구멍 간격 25mm 및 구멍 직경 6mm)를 장착합니다(그림 2C). 알림: 이 구멍을 통해 반복 가능성이 높은 미로를 배치할 수 있습니다(그림 2D).</li>
	</ol></li>
	<li>베이스 플레이트가 있는 타워<ol><li>고정 된 높이의 통로를 형성하기 위해 알루미늄으로 만든베이스 플레이트가있는 타워를 개발하십시오 (타워의 줄기 부분의 치수는 쥐의 경우 55cm × 6cm × 2cm, 생쥐의 경우 34cm × 1.3cm × 1.3cm입니다) (그림 1A).</li>
		<li>베이스 플레이트를 사용하여 미로 부분의 위치를 고정합니다 (베이스 플레이트의 치수는 쥐의 경우 18cm × 11cm × 0.5cm, 마우스의 경우 12cm × 7cm × 0.3cm입니다).</li>
		<li>펀칭 보드에 동일한 간격의 구멍 그리드를 연결하기 위해 베이스 플레이트에 돌출부를 장착합니다(돌출 직경은 6mm).</li>
		<li>구멍을 사용하여 바닥판이 있는 타워가 장착된 피더, 이동식 벽 및 트레드밀( 재료 표 참조)과 같은 구성 요소를 연결합니다. 참고: 쥐의 경우 바닥판에는 펀칭 보드의 구멍에 삽입된 4개의 돌출부(길이 8mm)(그림 1F)가 있습니다. 마우스의 경우 베이스 플레이트가 너무 가벼워서 경로를 지지할 수 없었기 때문에 볼트를 구멍에 삽입했습니다(볼트 길이는 14mm)(그림 1G).</li>
	</ol></li>
	<li>미로 경로 참고: 시판되는 경로(쥐의 경우 49cm × 10cm, 마우스의 경우 39cm× 5cm)는 폴리염화비닐(쥐의 경우 5mm, 마우스의 경우 3mm의 두께)로 만들어졌습니다( 재료 표 참조).<ol><li>타워의 상부에 통로를 배치하여 미로의 가장 작은 부분을 구성합니다(그림 1B).</li>
		<li>통로의 바닥면의 치수에 맞게 타워의 상부를 설계합니다(타워 상부의 치수는 쥐의 경우 48cm × 8cm × 1cm, 쥐의 경우 21.9cm × 3.9cm × 0.3cm). 타워로 가는 통로를 고정하려면 타워를 맨 위에 놓습니다.</li>
		<li>동물이 떨어지는 것을 방지하기 위해 폴리 염화 비닐로 만든 측면 장벽을 제공하십시오 (쥐의 경우 45mm, 쥐의 경우 30mm). 알림: 한쪽 측면 장벽만 제거된 부품과 같이 다양한 방법으로 경로를 연결하는 데 여러 패턴을 사용할 수 있습니다. 경로 부품의 3D 모델을 사용할 수 있으며(https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeParts) 3D 프린터를 사용하여 인쇄할 수 있습니다(재료 표 참조).</li>
	</ol></li>
	<li>동반 부품 참고: 행동 실험에 필요한 부분은 경로에 공통 베이스 플레이트를 부착하여 구현할 수 있습니다.<ol><li>보상 부위를 변경하기 위해 경로 측면에 피더를 배치합니다(그림 1C). 알림: 모이통을 찌르는 동물은 차단 센서에 의해 감지됩니다( 재료 표 참조).</li>
		<li>통로 사이의 틈에 움직일 수 있는 벽을 배치하여 동물이 이동 방향을 안내하도록 합니다(그림 1D). 참고: 쥐의 경우 이동식 벽을 올릴 때 벽의 높이는 바닥에서 90cm, 통로의 측면 장벽에서 29.5cm입니다. 이동식 벽을 낮추면 벽의 높이는 바닥에서 54cm, 통로의 측면 장벽에서 -5.5cm입니다. 생쥐의 경우, 이동식 벽이 올라갈 때, 벽의 높이는 바닥에서 55cm, 통로의 측면 장벽에서 17cm입니다. 이동식 벽을 낮추면 벽의 높이는 바닥에서 35cm, 통로의 측면 장벽에서 -3cm입니다.</li>
		<li>고정된 위치에서 달리기 지연을 강제하는 경로가 있는 트레드밀을 배치합니다(그림 1E).</li>
	</ol></li>
	<li>컨트롤 박스 알림: 컨트롤 박스(그림 1H)를 통해 각 부품을 자동으로 제어합니다(재료 표 참조).<ol><li>마이크로 컨트롤러를 사용하여 컨트롤 박스를 통해 트레드밀과 피더에서 신호를 수신합니다. 알림: 피더의 차단 센서와 트레드밀 회전 수를 감지할 수 있습니다.</li>
		<li>마이크로 컨트롤러를 사용하여 컨트롤 박스를 통해 설정된 작업 일정에 따라 트레드밀, 피더 및 이동식 벽 액추에이터에 활성화 신호를 보냅니다. 펠릿의 분배 및 폐기, 이동식 벽의 상승 및 하강을 개별적으로 제어합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 재구성 가능한 미로에서 설치류의 특수 탐색 평가
참고: 재구성 가능한 미로(1단계에서 개발)를 사용하여 동물 행동 실험을 수행했습니다.
<ol><li>미로 건설의 예 참고: 지연 교대 작업 실험에 사용된 쥐를 위한 T자형 미로를 조립하는 방법의 예가 그림 3에 나와 있습니다.<ol><li>베이스 플레이트가 있는 타워를 펀칭 보드에 삽입하여 T자형 프레임워크를 형성합니다(그림 3A).</li>
		<li>타워의 상부에 통로를 부착합니다(그림 3B).</li>
		<li>지연된 영역의 경로를 트레드밀로 교체합니다(그림 3C). 알림: 트레드밀은 높이와 길이가 같은 통로로 교체할 수 있습니다.</li>
		<li>미로의 각 가장자리에 피더를 부착합니다(그림 3D).</li>
		<li>움직일 수 있는 벽을 왼쪽 및 오른쪽 가지에 부착합니다(그림 3E). 알림: 동물의 발과 꼬리가 섹션 사이의 틈에 걸리지 않도록 하십시오. 
		 </li>
	</ol></li>
	<li>마리<ol><li>쥐의 체중이 300g에서 350g 사이를 유지하는지 확인하고 낮 동안 모든 행동 실험을 수행하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>작업 실행<ol><li>컨트롤 박스, 마이크로 컨트롤러 및 PC를 시작하고 연결합니다.</li>
		<li>작업 일정을 설정하고 실험에 필요한 매개 변수를 수신하는 프로그램을 작성하십시오.</li>
		<li>마이크로 컨트롤러에 프로그램을 작성하고 작업을 실행합니다. 참고: 마이크로 컨트롤러 보드를 사용하여 C로 작성된 작업 일정 설정의 예는 공용 리포지토리(https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeExample)에서 사용할 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>행동 실험<ol><li>원하는 미로 모양을 구성합니다(2.1단계).</li>
		<li>집 새장에서 쥐를 옮기고 미로의 임의의 위치에 놓습니다.</li>
		<li>쥐가 10분 동안 구성된 미로를 자유롭게 탐색하여 습관화할 수 있도록 합니다.</li>
		<li>트레드밀23,24로 지연된 교대 작업을 수행하는 프로그램을 설정합니다. 알림: 실험에 필요한 매개변수는 프로그램 설정(예: 포킹 횟수, 실험 시간, 트레드밀 속도 등)에 따라 자동으로 얻을 수 있습니다.</li>
		<li>필요한 경우 미로의 모양을 변경합니다.</li>
		<li>쥐를 미로의 임의의 위치에 놓고 지연된 교대 작업의 훈련 또는 테스트를 실행합니다. 참고: 본 연구에서는 지연 시간과 테스트 세션(5초 지연 시간)이 점진적으로 증가하면서 교육 세션을 수행했습니다.</li>
		<li>각 작업 후에 쥐를 집 새장으로 되돌려 보내십시오.</li>
		<li>각 쥐 후에 70% 에탄올로 미로를 철저히 닦고 미로를 다시 사용하기 전에 최소 5분을 기다리십시오. 알림: 통로의 일부를 타워에서 분리하여 냄새와 먼지를 완전히 닦아낼 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 행동 수행 및 데이터 분석
<ol><li>동물 궤적<ol><li>천장에 장착된 디지털 비디오 카메라로 지연된 교대 작업 중 동물의 행동을 기록합니다( 재료 표 참조). 알림: 카메라를 천장에 배치함으로써 실험자는 작업 중에 미로를 돌아다니는 동물의 움직임을 지속적으로 기록할 수 있습니다.</li>
		<li>마커리스 포즈 추정 소프트웨어(25 )( 재료의 표 참조)를 사용하여 50 프레임/s로 캡처된 이미지를 기반으로 달리는 궤적을 추적한다.</li>
	</ol></li>
</ol>

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</ol>

S.T.는 재구성 가능한 미로에 관한 심사 중인 일본 특허 출원 공보(제7137179호, 출원인: 도시샤 대학)의 발명가입니다. F.S., K.I., H.A. 및 Y.T.는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

재구성 가능한 미로를 통해 단일 환경에서 다양한 미로 작업을 수행할 수 있었습니다. 바닥에 균등하게 배치된 구멍과 베이스 플레이트가 있는 타워로 조정된 연동 시스템은 높은 수준의 반복성과 재현성을 보장했습니다. 또한 구조를 쉽게 탈부착할 수 있으며 원하는 미로 모양을 즉시 구성할 수 있어 효율적이고 유연하며 확장 가능한 시스템으로 기능할 수 있습니다.
재구성 가능한 미로를 통해 동물들은 빠르게 학습할 수 있었습니다. 기존의 미로 실험 환경에서는 경로의 길이와 모양을 재구성하기 어려울 수 있으며 여러 미로를 결합하는 테스트를 수행하는 데 시간이 많이 걸립니다. 이 연구에서 입증된 바와 같이, 재구성 가능한 미로는 복잡한 행동 테스트의 수정 후 훈련이 하루 만에 효율적으로 수행되는 단계별 방식으로 미로 확장을 가능하게 합니다(그림 6A, B). 또한 실험자가 쉽게 수정할 수 있습니다. 이 연구에서, 미로 조립 시간은 여러 번의 시도에서 측정되었고, 실험자들은 약 1 내지 2분 내에 일관되게 재구성을 완료하였다(도 6A).
이 미로 시스템의 가장 큰 장점은 미로의 모양을 미세 조정할 수 있다는 것입니다. 바닥은 펀칭 보드 구멍으로 채워져 있기 때문에 기존의 미로 시스템으로는 달성하기 어려운 유연한 미로 실험을 수행 할 수 있습니다. 이 연구에서 수행된 지연된 교대 작업에서, 쥐는 지연을 시작하고 찌르기에 의해 지연 영역을 빠져나갔다(그림 5A). 여기에서했던 것처럼 두 개의 피더를 근처에 배치하는 것은 고정 된 기하학을 가진 기존의 미로 시스템에서는 어렵습니다. 또한 이 미로 시스템은 균형 잡힌 수정을 가능하게 합니다. 예를 들어, 피더 B의 위치는 반대쪽에서 쉽게 교체할 수 있습니다(그림 5A). 이 이점은 또한 실험실 전체에 미로 구성을 복제할 수 있습니다. 지연된 교대 작업에는 8자 미로, Y 미로 및 W 미로26,29,30을 포함하여 여러 미로가 사용됩니다. 보상 영역, 지연 영역 및 지연 방법도 연구23,31에 따라 다릅니다. 재구성 가능한 미로를 사용하면 이러한 모든 미로를 단일 물리적 환경에서 만들고 다른 실험실에서 재현할 수 있습니다. 이 시스템이 널리 보급되면 실험실 간의 미로 작업의 표준화로 이어질 수 있습니다.
재구성 가능한 미로는 공간 내비게이션(22)을 지원하는 신경 상관관계를 조사하는 전기생리학적 다중단위 기록을 지원한다. 공간 탐색에 필수적인 역할을 하는 것으로 여겨지는 해마 형성에 있어서, 특정 위치(32)를 통과하거나 외부 환경(33)의 경계에 접근할 때 발화하는 세포와 같은 여러 유형의 세포가 공간 정보를 인코딩하는 것으로 보고되었다. 이들 세포 유형은 먼 랜드마크(16,17,18)의 변화에 따라 발사 활동을 변화시킨다. 이 시스템은 재구성 가능한 미로가 동일한 환경을 유지하면서 미로의 모양만 변경할 수 있기 때문에 공간 탐색 실험 중에 신경 활동을 기록하는 데 이상적입니다. 재구성 가능한 미로는 신경 활동 실험과 관련된 사양인 엄격한 외부 환경 제어를 유지합니다.
재구성 가능한 미로는 미로 실험을 위한 최적의 환경을 제공하지만 몇 가지 주의 사항이 있습니다. 첫째, 미로는 펀칭 보드의 구멍에 부품을 끼워 넣어 구성되므로 각도를 유연하게 변경할 수 없습니다. 원형 미로(그림 4E)는 이 문제를 어느 정도 극복하지만 미로의 안정성을 보장하면서 경로에 곡선과 각도를 추가하는 데는 한계가 있습니다. 또한, 모리스 수중 미로(34), 반스 미로(35)와 같은 일부 고전적 미로와 허니컴 미로(36, 37)와 같이 최근에 개발된 미로는 재구성 가능한 미로의 일부를 조합하여 구성하기가 어렵다. 앞으로의 노력은 적응력을 높이고 더 많은 인지 실험을 다루기 위해 이러한 미로 유형을 재구성 가능한 미로와 병합하는 방법론을 탐색하는 데 중점을 두어야 합니다.

공간 내비게이션은 동물이 목표 목표에 적합한 경로를 식별하는 기본적인 능력입니다. 의사 결정, 학습 및 기억과 같은 다양한인지 과정은 탐색 중에 필요합니다. 이러한 프로세스를 활용하면 목표에 대한 최단 경로를 결정할 때 경험적 학습이 가능합니다. 미로 테스트는 공간 탐색의 행동 및 생리학적 메커니즘을 조사하는 데 사용됩니다1. 예를 들어, T자형 미로(2,3), 플러스자형 미로4, 방사형 팔 미로(5,6), 8자형 미로(8자형 미로)는 의사결정8 및 불안9과 같은 인지변수를 포함한 공간 탐색행동을 평가한다.
각 미로 모양은 장점과 단점을 가지고 있으며, 특정 학습 및 기억을 평가하기 위해 여러 미로 작업을 사용하는 다면적 실험이 필요합니다10,11. 예를 들어, 동물이 학습할 필요 없이 왼팔과 오른팔 사이를 선택하는 자발적인 교대 과제는 T자형 및 Y자형 미로(12)로 평가할 수 있는 전형적인 공간 작업 기억 과제이다. 머리 방향과 외부 신호를 사용하는 플러스 자형 및 방사형 암 미로는 목표 지향적 탐색 능력을 결정하는 데 사용된다(13). 선택과 귀환 경로를 구분하는 8자형 미로와 수정된 T자형 미로는 궤적(14,15)으로 내비게이션 기능을 분석하여 공간 작업 기억 작업을 평가하는 데 사용됩니다.
한 실험에서 여러 개의 미로를 사용할 때 미로 간의 일관성을 유지하는 것은 어려울 수 있습니다. 설치류는 항해를 위해 시각적 단서를 사용하는 것으로 생각된다16,17,18; 후각 19,20 및 체성 감각 21 양식은 공간 인지에도 사용될 수 있으며 탐색 능력에 기여할 수 있습니다. 일련의 미로 실험이 다른 공간, 레이아웃, 치수 및 재료를 사용하여 수행되는 경우 이러한 변수는 설치류의 탐색 전략에 영향을 미칠 수 있습니다. 공간 내비게이션 연구에는 이러한 변수를 가능한 가장 엄격하게 제어해야 합니다. 그러나 다양한 모양에 대해 표준화된 미로 장치를 유지하거나 각 실험에 대해 미로를 재건하는 것은 비용이 많이 들 수 있습니다. 이러한 어려움은 동일한 실험실 내에서 일련의 실험을 체계적으로 수행하는 방법을 방해합니다.
이전에 확립된 미로 구조들에서 구성된 한계들을 퇴치하기 위해, 단일의 물리적 환경(22 )에서 다양한 형상들로 구성될 수 있는 미로 시스템이 여기에 설명된다. "재구성 가능한 미로"는 표준화된 부품을 결합하여 반복 가능하고 재현 가능하며 유연하고 확장 가능한 테스트 환경을 제공합니다. 이 기사에서는 설치류의 공간 탐색을 평가하기 위해 재구성 가능한 미로의 기능에 대해 설명합니다.

<table><tbody><tr><td>3D 프린터</td><td>Stratasys Ltd.</td><td>uPrint</td><td></td></tr><tr><td>Arduino Mega 2560 R3</td><td>Elegoo</td><td>JP-EL-CB-002</td><td></td></tr><tr><td>카메라</td><td>Basler</td><td>acA640-750uc</td><td></td></tr><tr><td>컨트롤 박스</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMM-IF</td><td></td></tr><tr><td>DeepLabCut</td><td>Mathis 연구소 로잔 스위스 연방 공과 대학</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>피더 유닛</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FM-PD</td><td></td></tr><tr><td>생쥐를 위한 무료 미로 시스템</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FM-M1</td><td></td></tr><tr><td>쥐를 위한 무료 미로 시스템</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FM-R1</td><td></td></tr><tr><td>Long-Evans Rat</td><td>Shimizu 실험실 용품, Co. LTD.&nbsp;</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>Matlab2020b</td><td></td></tr><tr><td>마우스용 이동식 벽</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMM-DM</td><td></td></tr><tr><td>쥐를위한 움직일 수있는 벽</td><td>O ' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMR-DM</td><td></td></tr><tr>마우스 O'<td>를 위한 경로 및 타워</td><td> 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMM-SS</td><td></td></tr><tr><td>쥐를 위한 통로 그리고 탑</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMR-SS</td><td></td></tr><tr><td>펠릿 디스펜서</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>PD-020D/PD-010D</td><td></td></tr><tr><td>쥐용 포토빔 센서 유닛</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMR-PS</td><td></td></tr><tr>마우스 O'<td>용 펀칭 보드</td><td> 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMM-ST</td><td></td></tr><tr><td>쥐용 펀칭 보드</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMR-ST</td><td></td></tr><tr><td>쥐용 러닝머신</td><td>O' 하라 & 주식회사 / 주식회사 아무자</td><td>FMR-TM</td><td></td></tr></tbody></table>

재구성 가능한 미로 시스템을 활용하여 설치류에서 공간 탐색 테스트의 재현성 향상

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

여러 미로 모양은 공간 탐색 성능 및 행동 표현형을 테스트하는 데 사용됩니다. 전통적으로 각 실험에는 고유한 미로 모양이 필요하므로 서로 다른 구성의 여러 개의 개별 미로가 필요합니다. 미로 지오메트리는 확장성과 재현성을 수용하기 위해 단일 환경에서 재구성할 수 없습니다. 재구성 가능한 미로는 한계를 해결하는 고유한 접근 방식으로, 반복 가능한 방식으로 미로 경로를 빠르고 유연하게 구성할 수 있습니다. 연동 경로로 구성되며 피더, 트레드밀, 이동식 벽 및 차단 센서를 포함합니다. 현재 프로토콜은 재구성 가능한 미로가 T자형, 플러스자형, W자형 및 8자형 미로를 포함하여 기존 미로를 복제할 수 있는 방법을 설명합니다. 처음에는 T 자형 미로가 단일 실험실 내부에 건설 된 후 수정되었습니다. 여기에 설명된 빠르고 확장 가능한 프로토콜은 단계적으로 구성 요소 및 행동 훈련 단계를 추가하여 달성되는 재구성 가능한 미로의 유연성을 보여줍니다. 재구성 가능한 미로는 공간 탐색 동작의 여러 측면의 성능을 체계적이고 정확하게 평가합니다.

재구성 가능한 미로의 일부는 이전 연구 3,4,7,26,27에서 설명한 표준 미로 구성을 사용했습니다. 여기서, 선형 트랙, T자형, W자형 및 8자형 미로가 동일한 물리적 환경에서 재구성되었다(그림 4A-D). 재구성 가능한 미로가 점진적이고 빠른 확장을 통해 원하는 행동 테스트를 원활하게 구현할 수 있음을 입증하기 위해 대표적인 결과에 사용된 프로토콜에는 4가지 훈련 단계가 포함되었습니다(그림 5A).
단계 I 및 II에서는 피더 A를 찌른 후 피더 R을 찌르면 보상을 받았습니다. 단계 III과 IV에서는 피더 A와 B를 순서대로 찔러서 피더 R을 찔러서 보상을 받았습니다. IV 단계에서 피더 A를 찌르면 트레드밀의 회전이 시작되었고 피더 B는 5초 동안 강제 주행한 후에만 접근할 수 있었습니다. 테스트 단계(지연된 교대 작업)에서 절차는 IV단계와 유사했지만 피더 R은 T자형 미로의 양쪽 가장자리에서 팔에 있었고 쥐는 이전 단계에서 반대쪽 피더를 찔러 보상을 받았습니다. 쥐는 연장 경로의 길이와 모양 및 변화하는 피더 위치에 반응하여 이동할 수 있었습니다(그림 5B). 모든 단계는 30건의 시험에서 수행되었으며, 각 시험은 쥐가 피더 R에 도달한 사례로 정의되었습니다. 각 단계에서 30번의 시도를 완료한 3마리의 쥐가 소비한 작업 기간은 그림 6A에 나와 있습니다. 반복 측정 ANOVA는 쥐의 작업 완료 시간이 단계마다 다르다는 것을 확인했습니다(NS (4, 8) = 16.98, p &lt; 0.05, Greenhouse-Geisser 보정28). 쥐는 경로 길이와 보상 조건의 변화에 유연하게 적응할 수 있었습니다. 다음날 실시된 테스트 단계에서 모든 쥐는 3일 이내에 점근적으로 높은 비율의 정답 응답에 접근했습니다(그림 6B).
여러 실험자들이 이러한 단계적 미로 확장이 빠르게 수행될 수 있음을 확인하기 위해 미로를 구성했습니다(그림 6C). 본 글에서는 미로 건설 시간을 실제적으로 측정하기 위해 이전 보고서(22 )의 통로의 모핑 시간에 부속 부품(트레드밀, 피더)의 시간을 추가하였다. 지연 교대 작업(그림 5A)에 대한 절차를 사용하여 5명의 실험자가 미로를 2상 모양에서 테스트 위상 모양으로 변경했습니다. 시간은 세 번째 시험에서 67.80 ± 3.03초(평균 ± SE)로 수렴했습니다. 이 테스트에는 이 미로 시스템을 몇 년 동안 사용한 실험자와 거의 사용하지 않은 실험자가 포함되었습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig01.jpg"> 그림 1: 재구성 가능한 미로의 요소. (AE) 바닥판과 쥐를 위한 해당 부품이 있는 타워. (에프, 지) 베이스 플레이트의 고정 방법은 쥐와 생쥐에 따라 다릅니다. 화살표는 돌출부(흰색)와 볼트(파란색)를 나타냅니다. (H) 완전 자동화된 작업을 위해 컨트롤러를 통한 신호 입력/출력. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig02.jpg"> 그림 2: 펀칭 보드와 베이스 플레이트 연결 (A) 베이스 플레이트, 펀칭 보드 및 돌출부의 클로즈업 사진의 측면도. (B) 베이스 플레이트와 펀칭 보드의 평면도와 구멍의 클로즈업 사진. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig03.jpg"> 그림 3: 지연된 교대 작업을 위한 T자형 미로 조립 과정. (A-E) 위에서 찍은 재구성 가능한 미로의 이미지. 조립 과정의 이미지는 왼쪽에서 오른쪽으로 순서입니다. 빨간색 화살표는 새로 조립된 트레드밀(C), 피더(D) 및 이동식 벽(E)의 위치를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig04.jpg"> 그림 4: 단일 환경의 여러 미로 모양 재구성 가능한 미로의 이미지입니다. (A-D) 쥐에 대한 재구성 가능한 미로 테스트. 통로 부분은 (A)에서 빨간색으로 둘러싸인 통로 부분의 위치를 참조하여 단일 환경에서 여러 모양으로 재구성되었습니다. (전자) 마우스에 대한 재구성 가능한 미로 테스트. 이 미로는 어느 위치에나 모이통(빨간색 화살표)과 이동식 벽(녹색 화살표)을 배치했습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig05.jpg"> 그림 5: 쥐의 미로 확장 및 궤적 . (A) 미로 모양은 지연된 교대 작업의 훈련 및 테스트 단계에서 점진적으로 변경됩니다. 작업에 사용되는 피더 유형은 색상 상자로 표시됩니다. (B) 대표적인 쥐의 달리기 궤적. 각 궤적은 (A)의 위상에 해당합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64754/64754fig06.jpg"> 그림 6: 미로 실험의 성능. (A-B) 훈련 시작부터 테스트 종료까지 4일 동안의 행동 수행. (A) 각 훈련 단계 및 테스트 단계의 첫날에 대한 작업 완료 시간(n = 3). (B) 지연 교대 테스트에서 정답 응답 비율(평균 ± SE). 점선은 확률 수준을 나타냅니다. SE: 평균의 표준 오차. (C) 재구성 가능한 미로 조립 시간. 선형 트랙은 T 자형 미로 (상단)로 수정되었습니다. 수정에는 통로(흰색 사각형), 피더(검은색 사각형) 및 러닝머신(녹색 사각형)의 추가가 포함되었습니다. 5명의 실험자가 각각 3번의 실험을 수행했습니다(아래). 테스트 전에 전문가 사용자(실험자 1)는 예로 한 번의 시도를 수행했습니다. 모든 시험은 같은 날에 수행되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64754/64754fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

현재 프로토콜은 설치류의 공간 탐색 및 행동 표현형을 테스트하기 위한 고유한 시스템인 재구성 가능한 미로를 설명합니다. 이 미로 시스템의 적응성은 단일 물리적 환경에서 다양한 실험을 실행할 수 있습니다. 구조적 재배열의 용이성은 신뢰할 수 있고 재현 가능한 실험 결과를 생성합니다.

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...

이 프로토콜은 유연한 미로 실험 환경을 제공하며 실험자가 단일 공간에서 여러 미로 작업을 수행할 수 있도록 합니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 표준화된 부품을 결합하여 원하는 미로 모양을 즉시 구성할 수 있다는 것입니다. 또한, 그 시스템은 쉽게 분해 및 재현 될 수 있으며,이 방법은 항해의 행동 및 생리 학적 메커니즘 연구에 기여합니다.또한 형질전환 및 녹아웃 동물의 행동 이상을 스크리닝하기 위해 시험 기관에서 유용합니다. 시작하려면 베이스 플레이트가 있는 타워를 펀칭 보드에 삽입하여 미로의 T자형 프레임워크를 형성합니다. 타워의 상부에 통로를 부착하고 지연된 지역의 통로를 러닝 머신으로 교체하십시오.미로의 각 가장자리에 피더를 부착한 다음 움직일 수 있는 벽을 왼쪽과 오른쪽 가지에 부착합니다. 작업 실행을 위해 컨트롤 박스, 마이크로 컨트롤러 및 PC를 시작하고 연결합니다. 마이크로 컨트롤러에서 작업 일정을 설정하고 실험에 필요한 매개 변수를 수신하는 프로그램을 작성한 다음 작업을 실행합니다. 원하는 미로 모양을 만들고, 새장에서 쥐를 옮기고, 미로의 임의의 위치에 놓습니다.쥐가 10분 동안 건설된 미로를 자유롭게 탐색하여 익숙해지도록 합니다. 트레드밀로 지연된 교대 작업을 수행하는 프로그램을 설정하고 필요한 경우 미로의 모양을 변경합니다. 쥐를 미로의 임의의 위치에 놓고 지연된 교대 작업의 훈련 또는 테스트를 실행합니다.각 작업 후에 쥐를 홈 케이지로 돌려 보내고 각 쥐 후에 70 % 에탄올로 미로를 철저히 닦습니다. 미로를 다시 사용하기 전에 최소 5분 동안 기다리십시오. 동물 궤적의 경우 천장에 장착된 디지털 비디오 카메라로 지연된 교대 작업 중 동물의 행동을 기록합니다.마지막으로, 초당 50프레임으로 캡처된 이미지를 기반으로 마커 없는 포즈 추정 소프트웨어를 사용하여 달리기 궤적을 추적합니다. 쥐에 대한 재구성 가능한 미로 테스트의 이미지가 이 그림에 나와 있습니다. 통로 부분은 단일 환경에서 여러 모양으로 재구성되었습니다.여기에 표시된 이미지는 마우스에 대한 재구성 가능한 미로 테스트를 나타냅니다. 이 미로는 어느 위치에나 모이통과 움직일 수 있는 벽과 함께 배치되었습니다. 미로 모양은 지연된 교대 작업의 훈련 및 테스트 단계에서 점진적으로 변경됩니다.작업에 사용되는 피더 유형은 색상 상자로 표시됩니다. 대표적인 쥐의 달리기 궤적이 여기에 나와 있습니다. 이 그래픽 이미지는 훈련 시작부터 테스트 종료까지 4일 동안 쥐의 행동 수행을 나타냅니다.각 학습 단계의 작업 완료 시간과 테스트 단계의 첫날이 여기에 표시됩니다. 지연 교대 테스트에서 정답 응답의 백분율이 이 그림에 나와 있습니다. 점선은 확률 수준을 나타냅니다.재구성 가능한 미로 조립 시간이 이 그림에 나와 있습니다. 선형 트랙은 통로, 피더 및 러닝 머신이 추가 된 T 자형 미로로 수정되었습니다. 5명의 실험자가 각각 3번의 실험을 수행했으며 모든 실험은 같은 날에 수행되었습니다.구멍이 있는 바닥에 미로 부분을 올바르게 배치하는 것이 중요합니다. 베이스 플레이트를 사용하여 레이아웃을 결정함으로써 높은 재현성으로 미로 실험을 수행 할 수 있습니다.

utilizing-reconfigurable-maze-system-to-enhance-reproducibility

Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

레쉴리 III의 미로가 자극 aversive 또는 Visual 단서에 의존하지 않는 경로 학습 작업입니다. 그것은 따라서 특히 노화 생쥐의하거나 어디에 스트레스가 고려, 학습 및 메모리를 평가하기위한 매우 매력적인 옵션입니다.

마우스에 레쉴리 III 메이즈를 사용하여 낮은 스트레스 루트 학습

이 문서에서는 생쥐의 학습과 기억 기능을 평가하기 위해 수정된 자동화 기기를 이용한 T-미로 검사의 프로토콜을 제공합니다.

T-미로 강제 교대 및 근무와 마우스의 레퍼런스 메모리를 평가하기위한 왼쪽 오른쪽 차별 작업

이 비디오는 마우스로 Barnes Maze를 사용하는 방법을 보여줍니다. Barnes Maze 테스트 절차는 연구자들이 반복적인 실험을 통해 실험실 동물의 공간 학습 및 기억을 평가하는 데 사용합니다.

Barnes Maze : 실험실 동물의 공간 학습 및 기억을 평가하는 방법

마른 땅 반스 미로 널리 응답 약간 혐오 자극에 공간 탐색 능력을 측정하는 데 사용됩니다. 연속 일 동안 대조군의 성능 (탈출 케이지를 찾습니다 예를 들어 지연 시간) 일반 학습과 기억을 나타내는 향상. 쥐와 생쥐의 차이는 여기에 자세히 설명되어 있습니다 장치 및 방법의 변경을 필요로.

크고 작은 설치류 모델 바네스 미로 테스트 전략

이 프로토콜의 목표는 설치류의 공간 인지를 조사하는 것입니다. double-H water maze는 새로운 테스트로, 학습, 통합 및 기억의 다양한 구성 요소와 기억 시스템의 상호 작용을 설명하는 데 특히 유용합니다.

더블 H 미로 : 설치류의 강력한 행동 학습에 대한 테스트 및 메모리

이 논문은 공간 기억과 학습을 평가하는 데 사용되는 표준 설치류 패러다임인 Barnes 미로를 작은 편평 파충류에 사용하기 위해 수정한 것을 설명합니다.

작은 Squamate 파충류에서 공간 학습 및 메모리 평가

이 프로토콜 분석 결과 행동, 반 즈 미로 테스트에 따라, 어떻게 본능적 인 방어 연구 작업 공간 환경 지식에 의해 수정 됩니다.

생쥐의 본능적 인 방어 하는 동안 공간 메모리의 역할을 조사에 대 한 행동 분석 결과

이 프로토콜은 공간 학습 및 반 즈 미로 사용 하 여 메모리를 측정 합니다. 새로운 계 집 아이-에서-조 난 패러다임 쥐에서 prosocial 동작과 운동 활동을 평가 하는 데 사용 됩니다.

공간 학습 및 반 즈 미로 계 집 아이-에서-조 난 패러다임을 사용 하 여 마우스 Prosocial 동작 분석

여기에서 우리는 설치류를 위해 설계된 해마 의존 공간 학습 패러다임인 활성 장소 회피 테스트를 위한 프로토콜을 제시합니다. 주요 매개변수를 변경하면 처리 전후 또는 시간이 지남에 따라 동물을 다시 테스트할 수 있습니다.

APA(Active Place Avoidance) 테스트는 생쥐를 위한 효과적이고 다재다능하며 반복 가능한 공간 학습 과제입니다.

설치류에 대한 대부분의 행동 실험은 원래 쥐를 위해 고안되었습니다. 쥐와 생쥐의 행동 차이로 인해 때때로 생쥐에 대한 수정이 필요합니다. 우리는 생쥐의 공간 작업 기억을 테스트하여 작업 기억 작업 중 스트레스를 최소화하는 방법을 제시합니다.

반자동 8팔 방사형 미로에서 마우스를 위한 식욕을 유발하는 공간 작업 기억 작업, 미로에서 두려운 기억 연관성 감소

학습하세요 재구성 가능한 미로 시스템을 활용한 설치류 공간 탐색 테스트 방법을. 표준화된 부품으로 다양한 미로 형태를 신속하게 구성하여 행동 표현형 연구와 신경과학 실험의 재현성을 높일 수 있습니다.

재구성 가능한 미로 시스템을 활용하여 설치류에서 공간 탐색 테스트의 재현성 향상

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