Er is een protocol beschikbaar om een Open Field Maze te gebruiken voor het meten van algemene activiteit, angst en emotionaliteit in een laboratoriummuismodel.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het gebruik van het open veld Labyrint aan Locomotorische en angst-achtig gedrag in Muizen Meet
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Diermodellen zijn onmisbaar gebleken voor onderzoekers die proberen vragen te beantwoorden over de mechanismen van gedrag. De Open Field Maze is een van de meest gebruikte platforms om gedragingen in diermodellen te meten. Het is een snelle en relatief eenvoudige test die een verscheidenheid aan gedragsinformatie biedt, variërend van algemene loopvermogen tot gegevens over de emotionaliteit van het onderwerp-dier. Wat betreft knaagdiermodellen, staat de procedure de studie toe van verschillende stammen van muizen of ratten, zowel laboratorium gefokt als wild gevangen. De techniek leent zich ook gemakkelijk voor het onderzoek van verschillende farmacologische verbindingen voor anxiolytische of anxiogeen effecten. Hier wordt een protocol voor het gebruik van de open field maze gedetailleerd om muisgedrag te beschrijven en een eenvoudige analyse van algemeen locomotief vermogen en angstgerelateerde emotionele gedragingen tussen twee stammen van C57BL/6 muizen wordt uitgevoerd. In het kort, met behulp van het beschreven protocol laten we zien dat Wild Type muizen significant minder angstgerelateerd gedrag vertoonden dan leeftijd-gematchte Knock Out muizen, terwijl beide stammen een vergelijkbaar loopvermogen vertoonden.
Inleiding
De Open Field Maze (OFM) werd oorspronkelijk ontwikkeld in 1934 als een test om emotionaliteit bij knaagdieren te meten1. Het heeft de status verworven van een van de meest gebruikte maatstaven voor gedrag in de dierenpsychologie2. Het biedt een eenvoudige en redelijk snelle beoordeling van goed gedefinieerde gedragingen zonder dat het proefdier training nodig heeft en met weinig tot geen gespecialiseerde training voor de mens die de test toedient. Deze kenmerken hebben geleid tot wijdverbreid gebruik van de open veldlabyrint in onderzoek uitgebreid tot andere diersoorten zoals kalveren, varkens, konijnen, primaten, honingbijen en kreeften3. Een deel van zijn populariteit komt voort uit het feit dat de psychologische en fysiologische concepten die ten grondslag liggen aan de tests over het algemeen eenvoudig en goed begrepen zijn. Bijvoorbeeld, er is verondersteld dat evolutionaire krachten hebben geselecteerd voor een gemeenschappelijke reactie bij dieren zodat de meeste soorten angst-gemedieerde angst- of vluchtreacties vertonen op specifieke stimuli. Knaagdieren bijvoorbeeld, tonen duidelijke aversie voor grote, fel verlichte, open en onbekende omgevingen4. We kunnen aannemen dat ze fylogenistisch geconditioneerd zijn om dit soort omgevingen als gevaarlijk te zien. Al deze kenmerken zijn opgenomen in het open veldlabyrint en vormen de basis voor het gebruik ervan in gedragsparadigma-tests.
Een open veldlabyrint bestaat uit een met muren omsloten gebied dat voldoende hoog is om te voorkomen dat het proefdier ontsnapt. Typische labyrintverkeningen zijn cirkelvormig of vierkant met een oppervlakte die groot genoeg is, gebaseerd op de grootte van het geteste proefdier, om een gevoel van openheid in het midden van het labyrint op te roepen. Er kunnen een aantal variabelen worden genoteerd in het open veldlabyrint, waarbij de meeste parameters verschillende soorten motorische activiteit omvatten2. Beweging is het meest bestudeerde gedrag, maar er kunnen ook andere zoals latentie of rechtopstaan worden gemeten. Meestal wordt het gedrag van knaagdieren geanalyseerd in een kale labyrint. Echter, de toevoeging van objecten, hetzij een of meerdere, aan de labyrintvloer, voegt de mogelijkheid toe om te zien hoe het proefdier interactie heeft met nieuwe aanvullende stimuli2. Relevante parameters wanneer objecten worden gepresenteerd zijn typisch het aantal benaderingen van een object of in sommige gevallen, voorkeur of aversie voor het ene object boven het andere.
Veel gedragstests van angst zijn gebaseerd op de lichaamsactiviteit en locomotie van het proefdier5. Het interpreteren van gedragstests voor emotionaliteit terwijl niet-emotionele verstorende factoren, zoals motorische activiteit, worden gescheiden, is onderwerp van intense debat6,7. Zoals de OFM oorspronkelijk werd beschreven, kunnen twee maatstaven voor emotionaliteit worden afgeleid, locomotorische activiteit en fecale boli-afzettingen of defecatie1. Echter, deze twee maatstaven zijn in sommige studies ongerelateerd gebleken, wat de conclusie ondersteunt dat emotionaliteit bij knaagdieren multidimensionaal is5. Ongeacht, verschillen in de literatuur over deze maatstaven en emotionaliteit of angst in muismodellen kunnen worden toegeschreven aan verschillen in analysecriteria of verschillen in testprocedures. Studies hebben conclusievelijk resultaten van OFM-analyse gelinkt aan andere maatstaven van angst bij vergelijking van muismodellen8.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
OPMERKING: Alle procedures hier uitgevoerd werden door IACUC (Office of Research Compliance) ingediend bij en goedgekeurd en werden uitgevoerd na NIH richtlijnen. Muizen gebruikt in de gedrags-testen paradigma waren naïef en niet gebruikt voor andere tests. De C57BL / 6 Wild Type en Knock Out muizen gebruikt in dit protocol zijn eerder beschreven 9 en de hier gepresenteerde gegevens zijn afkomstig uit dat manuscript.
1. Voorbereiding van de testkamer en Open Gebied Apparatus
- Gebruik een treinstel open veld maze (OSM) bestaande uit vier kamers activiteit werd gebruikt voor deze analyse (figuur 1). Elke kamer gemeten 50 cm (lengte) x 50 cm (breedte) x 38 cm (hoogte) en is gemaakt van witte hoge dichtheid en niet-poreuze kunststof.
- Textuur van de vloeren van het doolhof voor tractie tijdens het lopen terwijl doolhof muren waren glad. Maze kwadranten waren helemaal leeg voor deze test. Als tegenprestatie voor de rest van dit protocol, één kwadrant van de bovenbeschreven doolhof wordt gebruikt om de OSM tonen.
- Veeg de kamer met een 95% ethanol voorafgaand aan het gebruik en voor de daaropvolgende tests om elke geur aanwijzingen achtergelaten door de vorige onderwerp muis te verwijderen.
- Laat de ethanol volledig voor de test muizen verdampen. Dit kan 5-10 minuten tussen elke testsessie nemen.
- Voor deze analyse, gebruik maken van de SMART Video Tracking software van Panlab / Harvard Apparatus om op te nemen en te evalueren muisbewegingen.
OPMERKING: commerciële videotracking camera en software kunnen worden gebruikt om de proefpersoon te volgen en de resultaten van het open veld doolhof evalueren. Het is zeer belangrijk voor de eindgebruiker om te begrijpen hoe kalibreren en start de software voor elke individuele onderzoek. Ongeacht de videocamera en tracking software gebruikt, worden de beste resultaten verkregen wanneer de camera en software goed gekalibreerd volgens de aanwijzingen van de fabrikant. - Voer de test invt standaard verlichte kamer kan bevatten het doolhof apparaat en de computer nodig om de software te draaien. Suspendeer de videocamera boven de doolhof hetzij door het aan het plafond of met behulp van een verhoogde steun systeem waarmee de cameralens het gehele doolhof gebied (figuur 2) te zien.
- Zoals het menselijk beheerder van de test, moet u voldoende ruimte in de kamer hebben totaal niet-waarneembare door de proefpersonen in het doolhof te zijn, zodat er geen gedrag van de muizen te beïnvloeden.
2. Voorbereiden van de Software om activiteit te meten
- Open de Video tracking software.
- Zodra de software is geopend, verplaatst u de cursor naar de optie "Single-tracering" onder het tabblad "Data Acquisition" en enkele klik om deze optie te openen.
- Selecteer de optie "Static Background" aan de onderzijde van het scherm.
- Na het kiezen van "statische achtergrond" is gekozenn, moet de software om een beeld van het doolhof voorafgaand aan toevoeging van de proefpersonen. Om dit te doen, de cursor naar de "Foto" knop aan de onderkant van het scherm en enkele klik.
OPMERKING: De software zal een foto van het scenario zonder de proefpersoon die zal worden afgetrokken van het beeld genomen tijdens het volgen proces. Dit resulteert in slechts de beweging van het onderwerp wordt geanalyseerd door de software. - Bevestigen dat de achtergrond afbeelding hierboven genomen volledig is verwijderd door de software voor het bijhouden door het bewegen van de cursor naar de "Test" knop aan de onderkant van het scherm en een keer te klikken. Een stevige witte veld zal worden weergegeven als de achtergrondafbeelding volledig verwijderd uit het bijhouden van de afbeelding. Als de lichtomstandigheden veranderen of het doolhof wordt per ongeluk verplaatst, zal je zwarte "schaduwen" op dit gebied te zien met vermelding van de twee beelden niet perfect samenvallen. Om dit te verhelpen, herhaalt step 2.4 hierboven.
- Na bevestiging achtergrond instellingen voor de optie Timing aan de manier waarop de tijd wordt gecontroleerd tijdens de overname configureren. Om dit te doen, de cursor naar het tabblad "Configuration" en klik eenmaal op de rubriek "Timings". Gebruik het nieuw geopende venster om experimentele parameters in te voeren.
- Voor dit protocol, koos voor de "Geprogrammeerde tijd" optie als 10 min bijhouden periode. Stel de "latentietijd" tot 5 seconden om de gebruiker tijd laat om de muis te plaatsen in het centrum van de doolhof en weg vóór het begin van het volgen te bewegen. Voer de "Acquisitietijd" van 10 min gedurende de duur van de test. Stel de "stop-functie" op "Wanneer geprogrammeerde tijd (10 min) is voorbij", die automatisch schakelt u de camera en de tracking-functie van de software uit te schakelen.
- Beweeg de cursor naar de knop "Sluiten" nadat alle timings zijn ingesteld om het venster te sluiten. U bent nu klaar om de test te startening procedure.
3. Beheer van het open veld Test
OPMERKING: De software die in dit protocol maakt het volgen van maximaal 16 individuele muizen tegelijk. Voor het gemak van uitvoering en zoals hierboven vermeld, het protocol hier wordt voor een muis met één kwadrant van het OSM. Voor de apparatuur in gebruik voor dit protocol, kan een maximum van 4 individuele muizen worden gevolgd met behulp van elk kwadrant van het doolhof. Als het gebruik van een multi-behuizing doolhof, na het plaatsen van het eerste onderwerp muis in zijn gedefinieerd kwadrant, plaatst u de resterende muizen in hun respectievelijke doolhof kwadrant voor het bijhouden van de analyse. Voor de toepassing van dit protocol zullen verdere instructie specifiek voor één kwadrant van de doolhof.
- Breng de muizen in hun kooien uit hun behuizing kamer in de testkamer. Laat de muizen te wennen aan de procedure ruimte minste 30 min voor de test begint.
- Verwijder een enkele mOuse van de kooi door zachtjes te grijpen zijn staart en plaats de muis in het midden van het open veld doolhof terwijl gelijktijdig activeren van de SMART-software door enkel te klikken op de knop Start om te beginnen met het volgen van bewegingen van de muis. Het is normaal dat de muis om onmiddellijk naar de periferie muren van het doolhof en de timing van de release te verplaatsen en het bijhouden van het vastleggen van de muis zou moeten samenvallen met deze beweging vast te leggen.
- Laat en ononderbroken beweging van het subject muis gedurende de respectievelijke kwadrant van het labyrint voor een periode van 10 minuten gedurende welke tijd het tracking software beweging nemen (figuur 3).
- Aan het einde van de testperiode, halen het onderwerp muis voorzichtig, te verwijderen uit het doolhof en terug te sturen naar zijn kooi.
- Vóór het reinigen van de doolhof visueel tellen de fecale pellets boli in de doolhof handmatig noteer de nummers voor verdere analyse.
- Verwijder alle fecale pellets en veeg alle spots van urineren. Spuit de vloer en de muren van het doolhof kwadrant met 95% ethanol en veeg met een schone papieren handdoek. Laat de ethanol oplossing vastlijmen testen van andere muizen.
- Herhaal de procedure met de volgende muis.
4. Meting en analyse van het gedrag tijdens het testen Procedure
OPMERKING: Voor het meten, zijn drie aspecten van open veld gedrag gemakkelijk gekarakteriseerd met behulp van dit protocol (zie bespreking). Een korte instructie over hoe u toegang tot deze metingen in de video-tracking software volgt.
- Vanuit het hoofdscherm van de SMART-software, de cursor naar de "Zones" tab en enkele klik "Definitie" om de Zone-editor te openen.
- Volg de gedetailleerde instructies in de handleiding van de SMART-software de gebruiker te definiëren, zones of roosters om overlay op de tracking paden. Hier werd de software gebruikt om een 5 x 5 raster van 10 cm vierkantjes over de bodem van het doolhof (definieer Figuur 4). Zorg ervoor dat u de zone file gecreëerd opslaan voorafgaand aan het sluiten van de Zone Editor.
- Vanuit het hoofdscherm van de SMART-software, de cursor naar het tabblad "Analysis" en enkele klik om het venster Data Analysis openen.
- Beweeg de cursor naar het tabblad "File" en open de Zone-bestand hierboven gemaakt.
- Beweeg de cursor naar het tabblad "Configuratie" en open de "Track Analysis" optie. Dit zal het venster "Single-onderwerp analyse configuratie" te openen.
- Beweeg de cursor naar het tabblad "Standaard" en verplaats de parameter "Reisde afstand" van de Parameters vak Beschikbare (linkerkant) om de parameters doos inbegrepen (rechts).
- Beweeg de cursor naar het tabblad "Zones Transitions" en verplaats alle nodige parameters om de parameters doos meegeleverd als hierboven.
- Zorg ervoor dat de "Full Track" doos wordt gecontroleerd aan de onderkant van het venster.
- Move de cursor naar de OK-knop en de single-subject analyse configuratie venster te sluiten.
OPMERKING: Afhankelijk van de analyse die u wilt uitvoeren, kan veel andere opties gekozen worden in dit venster naar de mijne gegevens uit de analyse. Lees de gebruiksaanwijzing van uw specifieke programma de gedetailleerde gebruikershandleiding om te bepalen welke parameters zijn het meest belangrijk voor de analyse van uw gegevens.
- Onder het tabblad Bestand in de linkerbovenhoek van het programmavenster, opent u de Single onderwerp spoor raam en plaats een vinkje naast alle tracks wordt geanalyseerd. Beweeg de cursor naar het Vinkje knop aan de bovenkant van het venster en klik om het venster Track Explorer sluiten.
- Beweeg de cursor naar de "Go" knop in het venster Data Analyse en enkele klik op de analyse van de track data te starten.
- Analyse van gegevens kan uitgevoerd als ASCII-tekstbestanden of het kan direct worden geëxporteerd naar een Excel-spreadsheet. Gebruik de uitgang instrumenten van het softwareprogramma dat u gebruikt om de output van de data voor uw eigen gebruik.
OPMERKING: Totale afgelegde afstand en de tijd doorgebracht in de aangegeven zones uitgestuurd naar aanleiding van de data-analyse hierboven beschreven stappen. Nogmaals wordt benadrukt dat de stappen om deze metingen hier vertegenwoordigd zal verschillen afhankelijk van de gebruiker gebruikte software te bereiken. Maar de data zelf en de interpretatie van de resultaten moeten vergelijkbaar onafhankelijk van de software programma gebruikt zijn. Het is ook vermeldenswaard dat testbeheerder vooroordeel is verwijderd van dit protocol als alle verzamelde wordt gekwantificeerd gegevens gemeten door de software en niet de beheerder gegevens. Er is dus geen kwalificeerbare element om de verzamelde gegevens beschreven.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het gemiddelde aantal individuen per stam van muizen getest in de meeste gevallen ongeveer 20 voldoende statistische relevantie genereren. Echter, dit aantal in het traject van 8-30 afhankelijk van de beschikbaarheid muis. Afhankelijk van de meting of vergelijkingen nodig, is het ook gunstig leeftijd gematchte proefpersonen gebruiken.
De eerste en misschien wel belangrijkste specifieke parameter te meten in het open veld Maze is totale ambulante afstand. Terwijl de maateenheid is niet releva...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het open veld Maze is een van de meest gebruikte platforms in dierlijke gedragsonderzoek. Een aantal belangrijke conventionele en ethologische parameters 2,4 kunnen worden verzameld en tijdens de uitvoering van de OFM geanalyseerd. Deze gegevens maken het mogelijk de onderzoeker om gedrag, variërend van algemene bewegingsactiviteit om angst-gerelateerde emotionele gedrag 8 meten. Echter, het gebruik van OSM is niet zonder gebreken. Een verwarrende kwestie is de brede waaier van statische variabelen...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door het National Institute of Health (NIH-2RO1NS033661) en door de Alabama Agricultural Experiment Station (HATCH ALA021-1-09017).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Multi Unit Open Field Test | San Diego Instruments, Inc. | White 7001-0354 | Elk willekeurig enkele of meervoudige open veldlabyrint kan worden gebruikt |
| SMART DT Tracking Software | PanLab/Harvard Apparatus | 76-0695 | Elke trackingsoftware kan worden gebruikt met dit protocol |
| Sony 990x Video Camera Recorder | Sony | CCD-TRV328 | Elke geschikte videocamera kan worden aangesloten op de computer voor het opnemen van trackingprofielen. |
Referenties
- Hall, C. S. Emotional behavior in the rat: defecation and urination as measures of individual differences in emotionality. J. Comp. Psychol. 18, 385-403 (1934).
- Walsh, R. N., Cummins, R. A. The open field test: a critical review. Psychol. Bull. 83, 482-504 (1976).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur. J. of Pharm. 463, 3-33 (2003).
- Choleris, E., Thomas, A. W., Kavaliers, M., Prato, F. S. A detailed ethological analysis of the mouse open field test: effects of diazepam, chlordiazpoxide and an extremely low frequency pulsed magnetic field. Neurosci. Biobehav. Rev. 25, 235-260 (2001).
- Ramos, A. Animal Models of anxiety: do I need multiple tests. TIPS. 29, 493-498 (2008).
- Archer, J. Tests for emotionality in rats and mice: a review. Anim. Behav. 21, 205-235 (1973).
- Gray, J. A. Emotionality in male and female rodents: a reply to Archer. Brit. J. Psych. 70, 425-440 (1979).
- Carola, V., D’Olimpio, F., Brunamonti, E., Mangia, F., Renzi, P. Evaluation of the elevated plus-maze and open-field tests for the assessment of anxiety-related behavior in inbred mice. Behav. Brain Res. 134, 49-57 (2002).
- Ramesh Babu, J., Seibenhener, M. L., Peng, J., Strom, A. L., Kemppainen, R., Cox, N., Zhu, H., Wooten, M. C., Diaz-Meco, M. T., Moscat, J., Wooten, M. W. Genetic inactivation of p62 leads to accumulation of hyperphosphorylated tau and neurodegeneration. J. Neurochem. 106, 107-120 (2008).
- Simon, P., Dupuis, R., Costentin, J. Thigmotaxis as an index of anxiety in mice: influence of dopaminergic transmissions. Behav. Brain Res. 61, 59-64 (1994).
- Denenberg, V. H. Open-field behavior in the rat: what does it mean. Ann. N.Y. Acad. Sci. 159, 852-859 (1969).
- Stanford, S. C. The open field test: reinventing the wheel. J. Psychopharm. 21, 134-135 (2007).
- Ennaceur, A. Tests of unconditional anxiety – pitfalls and disappointments. J. Phys. Behav. 135, 55-71 (2014).
- Borta, A., Schwarting, R. K. Inhibitory avoidance, pain reactivity, and plus-maze behavior in Wistar rats with high versus low rearing activity. J. Phys. Behav. 84, 387-396 (2005).
- Costall, B., Jones, B. J., Kelly, M. E., Naylor, R. J., Tomkins, D. M. Exploration of mice in a black and white test box: validation as a model of anxiety. Pharmacol. Biochem. Behav. 32, 777-785 (1989).
- Bouwknecht, J. A., Paylor, R. Pitfalls in the interpretation of genetic and pharmacological effects on anxiety-like behavior in rodents. Behav. Pharm. 19, 385-402 (2008).
- Webster, D. G., Baumgardner, D. J., Dewsbury, D. A. Open field behavior in eight taxa of muriod rodents. Bull. Psychonom. Soc. 13, 90-92 (1979).
- Wilson, R. C., Vacek, T., Lanier, D. L., Dewsbury, D. A. Open field behavior in muroid rodents. Behav. Biol. 17, 495-506 (1976).
- Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice: experimental designs and evaluation of general health, sensory functions, motor abilities and specific behavioral tests. Brain Res. 835, 18-26 (1999).
- Simon, P., Dupuis, R., Costentin, J. Thigmotaxis as an index of anxiety in mice. influence of dopaminergic transmissions. Behav. Brain Res. 61, 59-64 (1994).
- Miller, B. H., Schultz, L. E., Gulati, A., Su, A. I., Pletcher, M. T. Phenotypic characterization of a genetically diverse panel of mice for behavioral despair and anxiety. PLoS One. 5, e14458(2010).
- Tannenbaum, B., Anisman, H. Impact of chronic intermittent challenges in stressor-susceptible and resilient strains of mice. Biol. Psych. 53, 292-303 (2003).
- Lister, R. G. Ethologically-based animal models of anxiety disorders. Pharmacol. Ther. 46, 321-340 (1990).
- Kulesskaya, N., Voikar, V. Assessment of mouse anxiety-like behavior in the light-dark box and open-field arena: role of equipment and procedure. Phys. Behav. 133, 30-38 (2014).
- Han, H., Du, W., Zhou, B., Zhang, W., Xu, G., Niu, R., Sun, Z. Effects of chronic fluoride exposure on object recognition memory and mRNA expression of SNARE complex in hippocampus of male mice. Biol. Trace Elem. Res. 158, 58-64 (2014).
- Barrow, P., Leconte, I. The influence of body weight on open field and swimming maze performance during the post-weaning period in the rat. Lab. Animals. 30, 22-27 (1996).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
