Methodenartikel

Een gedragstaak die het 'alledaagse geheugen' modelleert in een evenementenarena om allocentrische representaties voor knaagdieren te bevorderen

DOI:

10.3791/63152

3 februari 2022

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het doel van dit geoptimaliseerde 'everyday memory'-protocol in een evenementenarena was om een stabiele thuisbasis te gebruiken die het gebruik van allocentrische ruimtelijke representaties aanmoedigt. Dit diermodel biedt een effectieve proeftuin voor toekomstig onderzoek naar de vorming en het bewaren van gebeurtenisherinneringen met behulp van gedrags- en fysiologische technieken.

Samenvatting

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De evenementenarena biedt een optimaal platform om leren en geheugen te onderzoeken. De eetlust van het dagelijkse geheugen die in dit artikel wordt beschreven, biedt een robuust protocol voor het onderzoek naar episodisch en ruimtelijk geheugen bij knaagdieren, dat specifiek de allocentrische geheugenrepresentatie bevordert. Ratten worden getraind om voedsel te vinden en te graven tijdens de coderingsfase en na een vertraging krijgen ratten de keuze om de beloningsvoedselpellet op de juiste locatie te vinden. Er zijn twee belangrijke elementen die het gebruik van een allocentrische strategie in dit protocol bevorderen: 1) ratten starten vanaf verschillende startlocaties binnen en tussen de sessies, 2) er wordt een stabiele thuisbasis ingezet waar ratten hun voedsel moeten dragen om te eten. Door middel van deze aanpassingen moedigen we de knaagdieren effectief aan om allocentrische ruimtelijke representaties te gebruiken om de taak uit te voeren. Bovendien biedt de taak een goed paradigma voor experimenteel ontwerp binnen de proefpersoon en stelt het onderzoekers in staat om verschillende omstandigheden te manipuleren om de variabiliteit te verminderen. Gebruikt in combinatie met gedrags- en fysiologische technieken, biedt het resulterende knaagdiermodel een effectief testbed voor toekomstig onderzoek naar geheugenvorming en -retentie.

Inleiding

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om de neurobiologie van leren en geheugen te onderzoeken, zijn invasieve technieken nodig, die over het algemeen niet haalbaar zijn bij mensen. Zo worden er al meer dan een eeuw gedragsprotocollen ontworpen voor proefdieren om verschillende vormen van menselijk geheugen te modelleren. Het ontwerp en de keuze van zowel de taak als het apparaat staan centraal in het succes van effectieve modellen van het menselijk geheugen. Er zijn talloze paradigma's ontwikkeld met uiteenlopende complexiteit, variërend van eenvoudige klassieke en instrumentele conditioneringsprotocollen 1,2,3 tot doolhoven zoals het T-doolhof4, radiaal armdoolhof5, Barnes-doolhof6, waterdoolhof7 en het kaasplankdoolhof8. Maar hoewel deze taken facetten van associatief leren en ruimtelijke navigatie omvatten, kunnen ze niet eenduidig worden gebruikt om de geheugenrepresentatie van momentane gebeurtenissen (d.w.z. episodisch-achtig geheugen) te bestuderen. En hoewel nieuwe objectherkenning9 en permutaties van deze spontane geheugentaak, zoals objectplaatsgeheugen10, waardevolle inzichten hebben opgeleverd in het herkenningsgeheugen, testen ze geen expliciete herinnering aan gebeurtenissen. Om aan deze vraag te voldoen, is de evenementenarena speciaal ontwikkeld, en het gebruik ervan heeft onderzoek mogelijk gemaakt naar langdurige, gepaarde geheugencodering en -recall 11,12,13, evenals de codering en het oproepen van discrete gebeurtenissen die plaatsvinden in een vertrouwde ruimte 14,15,16,17,18. Dit laatste thema staat centraal in dit handschrift.

De evenementenarena is een groot, vierkant, open veld waar evenementen plaatsvinden voor knaagdieren. De grootte van de arena kan worden geschaald om plaats te bieden aan ratten of muizen, en knaagdieren worden aangemoedigd om binnen te gaan en te verkennen. Een typisch voorbeeld van een evenement dat plaatsvindt in de arena is het vinden en ophalen van voedsel uit een zandput op een specifieke locatie. De evenementenarena is ontworpen voor dergelijke smakelijke taken, waarbij ratten of muizen worden getraind om voedsel te zoeken, te vinden en op te graven. Het speelt in op hun natuurlijke neiging om voedsel terug te brengen naar een donkere omgeving, die in dit geval naast de arena ligt, waar ze het vervolgens eten. Na een minimale training om naar voedsel te graven, nemen knaagdieren deze taak op natuurlijke wijze op zich en presteren ze goed in de coderingsproef en in de terugroepkeuzeproef, die de coderingsproeven volgt na een korte vertraging van 30 minuten. In een keuzeproef zijn er meerdere zandputten (d.w.z. locaties om te graven) beschikbaar, maar slechts één wordt beloond.

Binnen de evenementenarena kunnen verschillende taken worden uitgevoerd (bijv. ruimtelijk geheugen, episodisch geheugen en paired-associate learning). Gezien de interesse in het ontwikkelen van effectieve modellen van episodisch-achtig geheugen, werd het volgende protocol ontwikkeld, waarin de locatie waar voedsel te vinden is dagelijks wordt gewijzigd. Bij deze taak moeten knaagdieren onthouden waar het graven naar en het succesvol ophalen van een voedselbeloning het meest recent plaatsvond in de evenementenarena. Het hieronder beschreven protocol omvat een coderingsproef waarbij ratten elke dag op een nieuwe plaats naar een zandput zoeken, na een vertraging gevolgd door een terugroepkeuzeproef, waarbij de recent gecodeerde zandputlocatie wordt beloond, terwijl de andere, alternatieve zandputten op verschillende locaties geen toegankelijk voedsel bevatten. Het is niet handig om te onthouden waar het eten op een vorige dag was: de juiste locatie moet elke dag worden gecodeerd en onthouden, in ieder geval voor een tijdje. Daarom hebben we de term 'alledaags geheugen' geïntroduceerd om de vorm van het geheugen vast te leggen die in deze taak is gemodelleerd en die we als mensen dagelijks gebruiken. Een menselijk voorbeeld van het alledaagse geheugen is het onthouden waar men zijn auto bij het winkelcentrum heeft geparkeerd (Figuur 1A) of zijn bril in huis heeft neergezet. In dit protocol zijn alle signalen binnen en buiten de arena allemaal stabiel, net als in de omgeving van ons dagelijks leven (d.w.z. huizen, kantoren, parkeerplaatsen, enz.). Knaagdieren moeten zich dus herinneren waar iets het meest recent is gebeurd in een vertrouwde omgeving (Figuur 1B). De taak is analoog aan, maar een verbetering ten opzichte van, de delayed-matching-to-place (DMP) taak in het waterdoolhof19. Omdat het een eetlusttaak is, maakt het gebruik van het natuurlijke gedrag van knaagdieren om naar voedsel te zoeken20, in plaats van hun verlangen om uit het water te ontsnappen. Echter, net als in het waterdoolhof7, zijn er geen lokale aanwijzingen die onderscheid maken tussen juiste en onjuiste locaties; Dieren moeten terugroepen in plaats van herkenning gebruiken om de juiste locatie van de zandput te lokaliseren na verschillende geheugenvertragingen.

figure-introduction-1
Figuur 1: Dagelijks geheugen. (A) Menselijk dagelijks geheugen. Schema met een groene auto die op een parkeerplaats geparkeerd staat. Na een vertraging probeert de chauffeur zich precies te herinneren waar ze haar auto heeft geparkeerd. (B) Dierlijk alledaags geheugen. Schema van een rat die een pellet graaft en ophaalt uit een zandput op een locatie binnen het evenemententerrein. Na een vertraging krijgt de rat een keuzeproef met meerdere onjuiste zandpotten (grijs) en één correcte zandbak (groen). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De evenementenarena is al met succes gebruikt in onderzoeken naar het 'alledaagse geheugen'. Dit zijn herinneringen die elke dag automatisch worden gecodeerd, in het langetermijngeheugen worden bewaard, maar vaak na relatief korte tijdsperioden worden vergeten. Bast et al.14 vertoonden een monotoon vertragingsafhankelijk gebeurtenisgeheugen, dat varieert van een uitstekend geheugen na korte intervallen tot kansniveau na 24 uur. Het behoud van het geheugen kan echter met succes worden verbeterd door nieuwigheid na de codering of, met meerdere coderingsproeven, met een grotere proefafstand15,17.

De evenementenarena is veelzijdig en relatief niet-stressvol; Er worden geen aversieve stimuli gebruikt. De grootte van de arena en de taken die erin worden ondergebracht, kunnen worden aangepast voor zowel ratten14,15 als muizen16. Als taak op het land is het ook vatbaar voor fysiologische registratie en calciumbeeldvormingsstudies, in tegenstelling tot het waterdoolhof21. Bovendien, in overeenstemming met de principes van de 3V's (reductie, verfijning, vervanging), vereisen studies die gebruik maken van de evenementenarena minder dieren om statistische power te verkrijgen, aangezien experimentele ontwerpen binnen de proefpersoon haalbaar zijn (waarbij elk dier dient als zijn eigen controle voor farmacologische interventies, optogenetische stimulaties, enz.) en er geen aversieve stimulatie nodig is voor motivatie. Hoewel de initiële training meer tijd kost en over meer sessies plaatsvindt dan bij bijvoorbeeld nieuwigheidsherkenningstaken, kunnen manipulaties zoals drugs-, voertuigcontrole of optogenetische stimulatie, zodra dieren een stabiel, asymptotisch niveau van taakuitvoering bereiken, worden afgewisseld met een relatief klein aantal aanvullende trainingssessies17. Bovendien komen verschillende facetten van representatie onder directe experimentele controle in de evenementenarena, zoals de aard van de ruimtelijke representatie die wordt gebruikt bij het oplossen van de taak.

De kwestie van representatie betreft het mentale kader dat ratten gebruiken bij het onthouden van waar recente gebeurtenissen plaatsvinden18. Weten ze nog waar het eten zich bevindt, of weten ze alleen hoe ze bij het eten moeten komen? Ratten kunnen allocentrische (kaartachtige) of egocentrische (lichaamsgerichte) ruimtelijke representaties gebruiken om een eetlusttaak in de arena op te lossen18. Om de ruimtelijke strategie van elke proefpersoon bij het uitvoeren van de taak te controleren en te identificeren, zijn er echter verschillende trainingsprotocollen die in staat zijn om selectief het gebruik van slechts één ruimtelijke representatie te bevorderen. Gewoonlijk wordt een egocentrische representatie gebruikt wanneer ratten hun voedselbeloning terugbrengen naar dezelfde locatie van waaruit ze de proef van de dag zijn begonnen, waardoor er verschillende mogelijkheden zijn om de beloningslocatie te onthouden tijdens heen en weer rennen. Deze ruimtelijke strategie kan worden toegepast ongeacht of de startlocatie van dag tot dag wordt gewijzigd of constant wordt gehouden. Daarentegen heeft een allocentrische vertegenwoordiging de voorkeur wanneer ratten voedselbeloning moeten dragen naar een vaste thuislocatie aan de zijkant van de arena, die anders is dan de wisselende startlocaties. Er zijn tal van voordelen van allocentrische representaties met betrekking tot de opslagcapaciteit van de hersenen.

In dit artikel hebben we het thuisbasisprotocol geschetst, dat het gebruik van alleen een allocentrische vertegenwoordiging aanmoedigt. We hebben representatieve resultaten voor deze taak geleverd, die duidelijk de voordelen illustreren van het gebruik van dit knaagdiermodel van 'alledaags geheugen' bij het onderzoek naar leren en geheugen en benadrukken hoe allocentrische representaties van episodisch-achtig ruimtelijk geheugen kunnen worden bevorderd.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De methoden die in dit artikel worden beschreven, zijn goedgekeurd door de ethische toetsingscommissie van de Universiteit van Edinburgh; ze voldoen aan de UK Animals (Scientific Procedures) Act 1986 en de Richtlijn van de Raad van de Europese Gemeenschappen van 24 november 1986 (86/609/EEG) wetgeving betreffende het houden van proefdieren en het gebruik ervan in wetenschappelijke experimenten.

OPMERKING: Het experimentele onderwerp van het hieronder beschreven protocol is Lister-hooded rats, maar het kan worden aangepast voor andere knaagdierstammen.

1. Omgaan met dieren, huisvesting en voedselcontrole

  1. Wacht 1 week voor mannelijke ratten met een Lister-kap om zich na aankomst te vestigen. Behandel ze gedurende deze tijd dagelijks door ze zachtjes te aaien en te kietelen in hun kooien. Als ze eenmaal gesetteld zijn, begin je ze elke dag ongeveer 5 minuten op te halen.
  2. Noteer het gewicht van elke rat bij aankomst en elke 2-3 dagen per week. Pas hun voedselinname aan, zodat het gewicht van elke rat geleidelijk wordt verminderd tot ongeveer 85%-90% van hun lichaamsgewicht voor vrije voeding; Dit kan worden geschat aan de hand van een vastgestelde groeicurve voor vrij etende ratten. Houd de ratten gedurende het hele experiment binnen dit voedselbeperkte gewichtsbereik.
  3. Verblijf de ratten in een lichtcyclus van 12 uur (licht aan)/12 uur (licht uit) en voer alle experimenten uit tijdens de lichtfase (7-19 uur).

2. Opstelling van het apparaat

  1. Experimentele ruimtes, controlekamers en evenementenarena
    1. Experimentele en controlekamers zijn ofwel een kamer die in twee delen is gescheiden of twee aangrenzende kamers die zijn gescheiden door een gordijn of deur en zijn vereist voor dit experiment.
      OPMERKING: Deze scheiding voorkomt dat de onderzoekers de dieren beïnvloeden of verstoren terwijl ze deze complexe gedragstaak uitvoeren en leren.
    2. Wijd een kamer aan de evenementenarena, de statische omgevingssignalen en de experimentele procedures (d.w.z. de experimentele ruimte) en gebruik de andere kamer om de prestaties van de ratten door de onderzoekers vast te leggen (d.w.z. de controlekamer).
      OPMERKING: Een evenementenarena is een vierkant open veld waar associaties tussen evenementen en plaatsen kunnen worden bestudeerd (Figuur 2A). De naam 'evenementenarena' is afgeleid van het feit dat dit apparaat een arena is (d.w.z. een open maar beperkte ruimte) waarin 'gebeurtenissen' plaatsvinden (bijv. het opgraven van begraven voedselpellets in zandputten; Figuur 2B)17,18. Om overbelasting en letsel (d.w.z. rugbelasting) van de onderzoeker te voorkomen, wordt de arena boven de vloer (~1 m) geplaatst.
    3. Bouw met transparant plexiglas een vierkante (160 cm x 160 cm) arena. De vloer van de arena bestaat uit een raster van 7 x 7 van 49 beweegbare witte plexiglastegels (20 cm x 20 cm; Figuur 2A,B). Pas vijf extra tegels aan met een centraal gat (6 cm diameter): deze houden de zandbakken in de arena. De vijf locaties van deze gewijzigde tegels zijn gerangschikt in de configuratie die wordt beschreven in de sandwell-kaart van elke sessie.
      OPMERKING: De configuratie van de vijf locaties van de zandput verandert bij elke nieuwe sessie (zie stap 4.2).
    4. Plaats de evenementenarena in de daarvoor bestemde experimentele ruimte. Stel de aanwijzingen in de arena in: plaats twee kenmerkende oriëntatiepunten met verschillende tactiele oppervlakken (bijv. een gelijmde stapel golfballen (30 cm (h) x 11 cm (b) x 11 cm (l)) en een zwarte waterfles (22 cm (h) x 9 cm (d))) op twee locaties in de arena: rij 4, kolom 2 en rij 4, kolom 6 (Figuur 2C).
    5. Houd de objecten die worden gebruikt voor de aanwijzingen in de arena en hun positie constant tijdens het experiment, maar maak ze dagelijks schoon met 70% ethanol.
    6. Stel de 3D-aanwijzingen buiten de arena in: plaats onderscheidende oriëntatiepunten (bijv. bolvormige lantaarn met patroon (40 cm (d)); rode sterlantaarn (60 cm (b)); blauwe lantaarn (70 cm (h) x 35 cm (b))) en patronen rond de omtrek van de evenementenarena - die in het midden van de experimentele ruimte is geplaatst (Figuur 2D).
    7. Houd de objecten die worden gebruikt voor de aanwijzingen buiten de arena en hun positie constant tijdens het experiment.
  2. Zwarte dozen
    1. Om de dieren toegang te geven tot de arena, bouwt u vier identieke zwarte dozen van zwart plexiglas (lengte: 30 cm, breedte: 25 cm, hoogte: 35 cm per doos; Figuur 2E). Elke zwarte doos moet een op afstand bedienbare schuifdeur hebben op een oppervlak over één lengte. Dit geeft de onderzoeker controle over de toegang van de ratten tot de arena.
      LET OP: Het zwarte plexiglas zorgt voor een donker interieur, wat de voorkeur heeft van de ratten boven de lichte omgeving van de evenementenarena in het open veld.
    2. Plaats deze zwarte dozen halverwege elk van de vier muren van de arena. Deze zwarte dozen worden geïdentificeerd aan de hand van hun locatie ten opzichte van de bovenkant van de live videofeed - vastgelegd door de camera en ontvangen door de computers in de controlekamer - met behulp van de windstreken Noord (boven), Oost (rechts), Zuid (onder) en West (links) van de evenementenarena.
    3. Laat ratten de arena betreden vanuit een van de drie zwarte dozen, die startbox wordt genoemd (bijv. Oost, Zuid en West; Figuur 2A, oranje rechthoeken). Gebruik de resterende zwarte doos (bijv. Noord; Figuur 2A, blauwe rechthoek) als een thuisbasis, die de ratten zullen betreden om de voedselbeloning (d.w.z. pellets) te eten die ze uit de arena halen.
      OPMERKING: Elke black box-locatie (d.w.z. Noord, Oost, Zuid, West) kan worden aangewezen als de thuisbasis, maar deze moet gedurende het hele experiment constant worden gehouden: de stabiliteit van de locatie is van cruciaal belang voor het succesvol aanmoedigen van allocentrische ruimtelijke representaties.
    4. Plaats in de startboxen en de thuisbasis twee kleine, transparante, platte putten, één voor water en één voor voedselpellets (in het geval van de thuisbasis wordt dit alleen gebruikt als beloning in de gewenningsfase) en plaats zaagsel in elke startbox en de thuisbasis.
  3. Zandpotten
    1. Gebruik transparant acrylplastic, met een binnendiameter (d) van 6 cm en een totale diepte (h) van 6 cm om zandpotten te maken die worden gebruikt om de voedselbeloning te verbergen die de ratten ophalen (d.w.z. lokaliseren, opgraven en meenemen naar de thuisbasis om te eten). Plaats een bolvormige, geperforeerde plastic kom op 4 cm van de bovenkant. Plaats de zandpotten in de aangepaste tegels in de arena.
      OPMERKING: De plastic kom creëert een toegankelijk deel (6 cm (d) x 4 cm (h)) voor beloonde pellets, waar de ratten toegang toe hebben, en een ontoegankelijk gedeelte (6 cm (d) x 2 cm (h)), waar de ratten geen toegang toe hebben (Figuur 3A,B).
    2. Plaats in de beloonde zandpotten, voor zowel coderings- als recall-keuzeproeven, vier pellets van 0,5 g in het toegankelijke gedeelte en acht voedselpellets in het ontoegankelijke gedeelte (Figuur 3C). Plaats in de zandputten zonder beloning twaalf pellets in het ontoegankelijke gedeelte (Figuur 3C).
      LET OP: Zowel de beloonde als de niet-beloonde zandpotten bevatten in totaal 12 pellets en zijn gevuld met speciaal geprepareerd zand, dat de pellets in de zandpotten verbergt.
    3. Vul zandpotten met een mengsel van zand en masalapoeder (2,5 g masala/2,5 kg zand) om eventuele geurtjes van de voedselkorrels te maskeren. Bereid het zand/masala-mengsel aan het begin van elke sessie vers voor (Figuur 3D).
      OPMERKING: Stappen 2.3.2 en 2.3.3 zijn ontworpen om alle olfactorische artefacten die uit de zandbakken komen te maskeren tijdens coderings- en keuzeproeven. Dit zorgt ervoor dat de zoektocht van de ratten naar de juiste locatie van de zandput en de daaruit voortvloeiende taakuitvoering uitsluitend wordt geleid door hun geheugen aan de locatie waar voedsel werd opgegraven, en niet door een geursignaal dat afkomstig is van de beloonde zandput, die de aanwezigheid van voedselbeloning zou kunnen onthullen.
    4. Tijdens een sondeproef, die het geheugen van de ratten test voor de locatie van de enkele zandput die eerder is beloond (d.w.z. voedselpellets bevatten), maakt u alle vijf zandpotten die in de arena aanwezig zijn als niet-beloond (d.w.z. er zijn geen voedselpellets beschikbaar in het toegankelijke gedeelte); inclusief de juiste locatie van de zandbak.
      LET OP: Alle zandpotten die in de arena aanwezig zijn, bevatten hetzelfde aantal pellets (n = 12) in hun ontoegankelijke gedeelte.
  4. Algemene set-up en software
    1. Houd de verlichting van de experimentele ruimte op een gematigd helderheidsniveau met behulp van halogeenlampen aan de muur (115-125 lux) en houd een kamertemperatuur tussen 19 en 23 °C aan.
    2. Installeer een camera met een aan lading gekoppeld apparaat boven de evenementenarena in de experimentele ruimte om de bewegingen en het gedrag van de rat vast te leggen en te monitoren (Figuur 4A). De camera biedt een live feed naar de aangrenzende controlekamer voor zowel aangepaste video-opname als de aangepaste computersoftware (ontwikkeld door P. A. Spooner, Universiteit van Edinburgh).
    3. Volg de bewegingen van de ratten met behulp van de aangepaste computersoftware die wordt gebruikt om de ratten te timen (Figuur 4B). Dit programma bestuurt de deur van elke zwarte doos, waardoor de onderzoekers op afstand de toegang van de ratten van en naar de arena kunnen beheren vanuit hun aangrenzende controlekamer. Registreer de latentie van elk dier om de juiste zandput te vinden en de tijd die wordt besteed aan het graven bij elke zandput tijdens een keuze- en sondeproef.

figure-protocol-1
Figuur 2: De evenementenarena en cues. (A) Schema van de evenementenarena (afkortingen: N= Noord, E= Oost, S= Zuid, W= West). (B) De evenementenarena met aanwijzingen binnen en buiten de arena. (C) De twee 3D-cues in de arena (van links naar rechts): golfbalstapel en cilindrische zwarte fles. (D) Verschillende 3D-aanwijzingen buiten de arena (van links naar rechts): bolvormige lantaarn met patroon; rode ster lantaarn; blauwe lantaarn. (E) Een van de vier zwarte dozen bevindt zich halverwege de muur van elke evenementenarena. Drie van deze zwarte dozen dienen als startdozen, die bij de start van elke proef een startpositie bieden voor de ratten. De vierde zwarte doos is een thuisbasis waar ratten de voedselbeloning consumeren die ze uit de arena halen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-2
Figuur 3: Zandbakken. (A) Schema van een lege zandput met de toegankelijke en ontoegankelijke secties gelabeld. (B) Een lege zandput met een toegankelijk gedeelte en een ontoegankelijk gedeelte. (C) Schema ter illustratie van de pelletopstelling in een beloonde (links) en niet-beloonde (rechts) zandput. Zowel de beloonde als de niet-beloonde zandputten bevatten in totaal 12 korrels en zijn gevuld met speciaal geprepareerd zand, dat de korrels in de zandputten verbergt'. (D) Reeks foto's van de voorbereiding van een beloonde zandput, inclusief de juiste plaatsing van de pellets in het toegankelijke gedeelte (stap 1-4). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-3
Figuur 4: De experimentele opstelling van de evenementenarena. (A) Schema van de experimentele opstelling van de experimentele en controlekamers. (B) Screenshot van een live feed van de experimentele ruimte die wordt bekeken via de aangepaste computersoftware. De aangepaste computersoftware stelt de onderzoekers in staat om de startboxdeuren op afstand te bedienen en biedt andere metingen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Protocol voor gewenning

OPMERKING: Tijdens de gewenning worden de ratten getraind om naar zandputten te zoeken, te graven naar een voedselbeloning en de evenementenarena te verkennen.

  1. Leren graven naar een voedselbeloning
    1. Plaats een kleine bak gevuld met zand in een individuele kooi. Voeg voor de eerste sessie (d.w.z. H1) drie voerkorrels van 0,5 g toe net onder het zandoppervlak en plaats er een voerkorrel op. Plaats vervolgens alle vier de pellets onder het oppervlak (Figuur 5).
    2. Plaats elke rat in de individuele kooi met één zandbak en ververs de zandbak voor elke rat. Laat de rat in de individuele kooi totdat hij graaft en met succes alle vier de pellets uit de zandput haalt.
  2. Gewenning Sessie 1
    1. Plaats een rat 30 s in een van de startboxen (bijv. Zuid) en doe een pellet (0,5 g) in de kleine, platte put van de thuisbasis (bijv. Noord) die bedoeld is voor voedsel. De geplaatste voedselkorrel fungeert als beloning en moedigt ratten aan om naar de thuisbasis te gaan om te eten.
    2. Open de deur van de startbox (bijv. Zuid). Sluit de deur wanneer de rat de startbox verlaat, de arena betreedt en deze nieuwe omgeving begint te verkennen.
    3. Als de rat de startbox niet binnen 5 minuten verlaat, grijp dan op een van de twee manieren in. Moedig de rat aan om de arena te betreden door een penseel net buiten de deur van de startbox te houden. Zodra de rat geïnteresseerd is, verplaats je de borstel verder de arena in en laat je de rat hem volgen. Zodra de rat in de arena is en op veilige afstand van de startboxdeur, sluit je de startboxdeur.
    4. Je kunt ook de rat uit de startbox halen, de startboxdeur sluiten en de rat in de arena plaatsen, direct buiten de startboxdeur van waaruit hij zou zijn binnengekomen. Als een rat niet gemotiveerd is en de taak niet goed uitvoert (bijv. de startbox zonder hulp verlaten, effectief graven, enz.), controleer dan het gewicht van de rat en bereken het gewicht van de vrije voeding (%).
      OPMERKING: Als het gewicht van de vrije voeding ruim boven de 85% ligt, heeft de rat mogelijk geen honger; In dit geval kan de totale dagelijkse hoeveelheid voedsel (g) verdere beperking vereisen.
    5. Nadat de rat de arena 10 minuten heeft verkend, open je de deur van de noordelijke zwarte doos (d.w.z. de thuisbasis). Als de rat niet binnen 5 minuten na het openen van de deur binnenkomt, haal de rat dan uit de arena, sluit de deur van de noordelijke zwarte doos en plaats de rat op de thuisbasis.
    6. Nadat de rat klaar is met het eten van de pellet die aan het begin van de sessie in de thuisbasis is geplaatst, zet je de rat terug in zijn thuiskooi.
  3. Gewenning Sessie 2
    1. Plaats een zandbak, met alle vier de voedselpellets (0,5 g/pellet) begraven onder het oppervlak van het zand, in de evenementenarena. Verander de locatie van deze beloonde zandput elke sessie hierna.
      OPMERKING: Met grote voedselpellets (0,5 g) zullen de ratten er de voorkeur aan geven deze naar een omgeving te brengen die zij veilig achten (d.w.z. een donkere omgeving) om ze op te eten22.
    2. Plaats een keu-pellet in de platte put, bestemd voor voedsel, in de gekozen startbox (d.w.z. East), gevolgd door een rat.
    3. Wanneer de rat klaar is met het eten van de keu-pellet - na ongeveer 45 seconden - opent u de startboxdeur (bijv. East).
    4. Sluit de deur van de startbox zodra de rat de arena betreedt en zich op veilige afstand van de deur bevindt. Als de rat niet uit de startbox komt, raadpleeg dan de stappen 3.2.3-3.2.4.
    5. Laat de rat in de zandbak op zoek gaan naar de eerste korrel. Om de voedselbeloning met succes binnen te halen, moet hij graven in de enige zandput die nu in de arena aanwezig is.
    6. Zodra de rat de eerste pellet heeft opgehaald, opent u de deur van de thuisbasis (d.w.z. Noord). De rat zou dan de thuisbasis moeten lokaliseren en binnengaan om zijn beloning op te eten. Als de rat de pellet in de arena begint te eten, leid hem dan voorzichtig terug naar de thuisbasis om de pellet op te eten.
      OPMERKING: Dit is van cruciaal belang, aangezien elke rat moet worden aangemoedigd om in de thuisbasis te eten; Zonder de juiste training hebben ze de neiging om terug te keren naar de startbox van de proef, van waaruit ze de arena binnenkwamen, om te eten.
    7. Nadat de rat de eerste pellet op de thuisbasis heeft opgemaakt, laat je hem de thuisbasis verlaten en ga je de arena weer binnen om de tweede pellet op te halen.
    8. Bij het ophalen van de tweede pellet, laat de rat de thuisbasis opnieuw vinden om de voedselbeloning op te eten. Zodra de rat de thuisbasis binnenkomt, sluit je de deur van de noordelijke zwarte doos.
    9. Nadat de rat klaar is met het eten van de tweede pellet in de thuisbasis, verwijder je deze voorzichtig van de thuisbasis en breng je de rat terug naar zijn thuiskooi.
  4. Sessies 3-7
    1. Herhaal wensessie 2 (stappen 3.3.1-3.3.9) vijf keer en begraaf de pellets in de zandbak bij elke sessie dieper (Figuur 5). Moedig tegen het einde van de gewenning alle ratten aan om snel naar de beloonde zandput in de arena te rennen, achtereenvolgens de beschikbare voedselpellets te verzamelen en ze terug te dragen naar de thuisbasis om te eten.

figure-protocol-4
Figuur 5: De opzet van gewenningssessies. Van de linkerkolom naar de rechterkolom: de gewenningssessie (H1-H7); de startbox die voor elke sessie wordt gebruikt (bijv. H1: Startbox Zuid (SB)); de locatie waar ratten hun voedselbeloning moeten eten (d.w.z. de thuisbasis in het noorden); de positie van de toegankelijke pellets in de beloonde zandput (zowel in geschreven als geïllustreerde vorm; p = pellet), die op de aangewezen zandputlocatie van elke sessie wordt geplaatst; de positie van de pellets in de vlakke zandput in de enkele kooi (zowel in geschreven als geïllustreerde vorm), die tot doel heeft het graafgedrag te bevorderen en de associatie van de ratten tussen het graven in een zandput en het ontvangen van een voedselbeloning te versterken. De laatste twee kolommen verwijzen naar zandputten in de enkele kooien (buiten de arena). Afkorting: N.v.t.= niet van toepassing Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

4. Belangrijkste trainingsprotocol

OPMERKING: Elke hoofdtrainingssessie bestaat uit twee geheugencoderingsproeven (E1, E2) gevolgd, na een korte vertraging (~30 min), door één terugroepkeuzeproef (C1). Tijdens alle proeven moeten ratten achtereenvolgens twee pellets uit de beloonde zandput halen. Na het lokaliseren van elke pellet, moeten de ratten de thuisbasis lokaliseren en betreden om deze voedselbeloning te eten. De locatie van de juiste (d.w.z. beloonde) zandput wordt gecompenseerd over sessies voor alle ratten (Figuur 5).

  1. Compenserende maatregelen
    1. Tegenwicht zorgvuldig de volgorde van de locaties van de zandput en de volgorde van de startbox die over de sessies wordt gebruikt (Figuur 6). Bereid voor elke sessie de locatiekaart voor (Figuur 6A); bepaal de juiste locatie van de zandput voor elke rat, die met name in de loop van de sessies moet veranderen (Figuur 6B); en maak de tegenbalans (figuur 6B,C) en het registratieblad (aanvullende figuur 1).
    2. Produceer drie zandbaksets, met vijf zandpotten per set (Figuur 6C). Elke set vereist vijf zandputten omdat er vijf zandbaklocaties (één goed en vier onjuist) in de arena worden gebruikt tijdens elke terugroepkeuzeproef, en er zijn drie zandbaksets nodig zodat de zandpotten die voor elke proef worden gebruikt, binnen elke sessie kunnen worden afgewisseld.
    3. Gebruik tijdens elke sessie een zandbakset voor de coderingsproeven van een rat (Figuur 6B,C; Codering 1: Set 1, well A; Codering 2: Set 1, put B) en een andere, andere zandbakset (Figuur 6B,C; Terugroepkeuze: Set 2, Goed C) voor hun terugroepkeuzeproef.
    4. Gebruik binnen elke sessie een andere combinatie van zandbaksets voor elke rat (Figuur 6B,C), en wissel in verschillende sessies de combinaties van zandbaksets af die voor elke rat zijn gebruikt.
  2. Proefversies voor codering
    1. Plaats een beloonde zandput op de juiste locatie volgens de locatiekaart en de tegenbalans (Figuur 7). Gebruik nooit de cue-locaties in de arena, de middelste tegel of de drie tegels direct voor de vier startboxen als zandputlocatie.
    2. Plaats een pelletje, gevolgd door een rat, in de startbox (bijv. East) die is aangewezen voor het coderen van proef 1 (E1); De pellet zal fungeren als een aanwijzing voor de taak. Geef de rat voldoende tijd (~30 s) om deze keukorrel te eten voordat hij met de proef begint.
    3. Druk op de Start-knop op het scherm om de proefversie op te nemen op het interne video-opnamesysteem.
      OPMERKING: Het is belangrijk om een overzicht bij te houden van de coderingsproeven van de ratten voor (1) onderzoekstransparantie (d.w.z. ruw bewijs van de taakuitvoering van elk dier), (2) herscoren, en (3) toekomstige referentie (d.w.z. om de gegevens voor andere prestatiemetingen te verkennen en te verzamelen).
    4. Open de deur van de startbox op afstand met behulp van de aangepaste computersoftware (Figuur 4B).
    5. Start de timer in de aangepaste computersoftware wanneer de rat de arena betreedt en sluit de deur van de startbox.
    6. Geef de rat 200 s om de juiste zandbak te zoeken, te graven en zijn eerste pellet op te halen. Als de rat na 200 s nog steeds niet de juiste zandbak of zijn eerste pellet heeft gevonden, haal dan een van de pellets onder het zand vandaan en plaats deze erop. Als de rat er niet in slaagt de juiste zandput te bezoeken en deze korrel na nog eens 200 s op te halen, gebruik dan een borstel om hem voorzichtig naar de juiste zandput te leiden.
    7. Zodra de voedselbeloning is gevonden, moet de rat deze naar de thuisbasis dragen (bijv. North black box) en eenmaal binnen eten. Als de rat de thuisbasis niet vindt en betreedt, en in plaats daarvan ervoor kiest om zijn eerste pellet in de arena te eten, haal de rat dan snel uit de arena en plaats hem in de thuisbasis.
    8. Nadat je zijn eerste pellet in de thuisbasis hebt gegeten, laat je de rat de arena betreden vanaf de thuisbasis en zoek je zijn tweede pellet uit de juiste zandput.
    9. Nadat je de tweede pellet hebt opgehaald, laat je de rat de thuisbasis lokaliseren en betreden om hem op te eten.
    10. Sluit de deur van de thuisbasis zodra de rat veilig binnen is en geef hem voldoende tijd om de tweede korrel op te eten.
    11. Stop de opname van de aangepaste video-opname en timer op de aangepaste computersoftware. Druk op de stopknop op het scherm op de aangepaste video-opnamesoftware. Klik vervolgens op de stopknop op de timer op het scherm van de aangepaste computersoftware.
    12. Terwijl de rat aan het eten is, veeg je de arenavloer af met een doek gedrenkt in 70% ethanoloplossing. Doe dit tussen elke proefperiode door.
    13. Bereid de juiste zandbak voor op het coderen van proef 2 (E2) en plaats deze op de juiste locatie in de evenementenarena.
    14. Pak de rat van de thuisbasis en stop hem in de startbox (bijv. West) die is aangewezen voor E2.
      OPMERKING: Het gebruik van een alternatieve startbox is van cruciaal belang voor de effectieve aanmoediging van de ratten om alleen een allocentrische ruimtelijke oplossing te gebruiken om de taak uit te voeren, aangezien de ratten niet kunnen vertrouwen op een statisch gezichtspunt van de arena of hun vorige pad kunnen volgen om met succes de juiste zandbak te vinden. In plaats daarvan moeten ze aandacht besteden aan de signalen binnen en buiten de arena, die allocentrische codering bevorderen.
    15. Herhaal de stappen 4.3.2 tot en met 4.3.12 en breng de rat terug naar zijn thuiskooi.
  3. Keuzeproef terugroepen
    OPMERKING: De terugroepkeuzeproef van elke rat wordt 30-40 minuten na de tweede coderingsproef (E2) uitgevoerd en biedt de ratten een arena met vijf zandpotten.
    1. Plaats de beloonde zandput op de juiste locatie die is toegewezen voor de sessie, terwijl de vier niet-beloonde zandpotten worden geplaatst op de vier onjuiste locaties die zijn toegewezen voor de sessie en rat in kwestie (Figuur 8A). De locatiekaart van de zandput voor de vijf zandpotten in de terugroepkeuzeproef wordt voor elke sessie gewijzigd en gecompenseerd over de sessies.
    2. Zet de zandbak met daarin vier toegankelijke korrels op de juiste plek. Plaats vier extra zandpotten - elk zonder beloning en zonder pellets in het toegankelijke gedeelte - op de verkeerde locaties die zijn ingesteld op de locatiekaart van de zandput van de sessie.
    3. Plaats de keu-pellet en rat in de startbox voor de terugroepkeuzeproef (bijv. Zuid). Zorg ervoor dat deze startlocatie (bijv. C1: West) verschilt van de locatie die in de twee coderingsproeven wordt gebruikt (bijv. E1: Oost, E2: Zuid).
    4. Begin met het opnemen van de proefversie met behulp van het interne video-opnamesysteem.
      OPMERKING: Het is belangrijk om een overzicht bij te houden van de terugroepkeuzeproeven van de ratten voor (1) onderzoekstransparantie (d.w.z. ruw bewijs van de taakuitvoering van elk dier, dat kan worden ingediend als onderdeel van het aanvullende materiaal van een paper), (2) opnieuw scoren, en (3) toekomstige referentie (d.w.z. om de gegevens voor andere prestatiemetingen te verkennen en te verzamelen).
    5. Selecteer in de aangepaste computersoftware de timers die overeenkomen met de zandpotten (zandbaktimers) die voor deze specifieke sessie moeten worden gebruikt (Afbeelding 4B).
    6. Zodra de rat de keu-pellet (~30 s) heeft opgegeten, opent u de deur met behulp van de aangepaste computersoftware. Wanneer de rat de startbox verlaat, sluit u de startboxdeur en start u de timer op de aangepaste computersoftware.
    7. Wanneer de rat in een zandbak graaft, klikt u op de Sandwell-pictogrammen op het scherm om de tijd vast te leggen die in elke zandput is doorgebracht. Ga door met het registreren van de graaftijd van de rat in elke bezochte zandput tot het einde van de terugroepkeuzeproef.
    8. Laat de rat dan de thuisbasis lokaliseren en betreden om deze voedselbeloning op te eten.
    9. Gebruik dezelfde procedure als die voor de coderingsproeven (zie stap 4.2) voor het ophalen van de tweede pellet uit de juiste zandbak in de terugroepkeuzeproef.
    10. Klik niet en noteer de graaftijd van de rat in elke zandput die hij heeft bezocht tijdens zijn zoektocht naar de tweede pellet. Noteer alleen de volgorde van de zandputten (met behulp van het nummer 1-5 dat aan elke zandputlocatie is toegewezen) voordat de rat met succes de beloonde zandput lokaliseert en zijn tweede pellet ophaalt. Dit vereist concentratie.

figure-protocol-5
Figuur 6: Representatief tegenwicht. (A) Schema dat illustreert hoe de locatiekaart van de zandput en de juiste locatie van de zandput die de ratten tegenkomen (bijv. Rat 1) verandert gedurende de sessies. (B) Voorbeeld van een contragewichttabel voor één sessie (bijv. Sessie 1). Voor elke proef binnen een enkele sessie wordt een andere startbox gebruikt (d.w.z. coderingsproef 1 (E1) gestart vanuit de startbox Zuid (SB)), maar hun volgorde van gebruik was voor elk dier hetzelfde (bijv. Rat 1-3). De zandpotten die voor de juiste locatie werden gebruikt (bijv. locatie 2, 4, 3) en de bijbehorende sets, die volledig werden gebruikt tijdens de recall-keuzeproef, werden gecompenseerd over de proeven van elke sessie (bijv. codering 1, codering 2, recall-keuze) en de dieren die de taak uitvoerden (bijv. Rat 1-3). (C) Tabel met een overzicht van de zandputsets die binnen en tussen sessies worden uitgebalanceerd. Er zijn in totaal 15 zandputten en drie sets (set 1-3) zandbakken, elk met vijf putten (A-E). Elke rat gebruikt verschillende putjes in elke coderings- en recall-keuzeproef. Bijvoorbeeld, zoals vermeld in Figuur 6B, zal Rat 1 Sandwell 1A gebruiken in coderingsproef 1, Sandwell 1B in coderingsproef 2 en Sandwell 2C in de terugroepkeuzeproef. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

5. Terugroepsondetest

  1. Gebruik dezelfde opstelling als die voor een terugroepkeuzeproef, behalve dat er geen toegankelijke pellets zijn in een van de vijf zandpotten, inclusief de eerder beloonde, juiste zandputlocatie van de sessie (Figuur 8A,B).
    OPMERKING: Net als in de terugroepkeuzeproef zijn alle vijf zandpotten beschikbaar tijdens de sondetest en zijn de ratten vrij om in elke zandput(ten) te graven die ze kiezen; geen van de zandpotten bevat echter een toegankelijke voedselbeloning - in plaats daarvan zijn alle 12 pellets aanwezig in het ontoegankelijke gedeelte van elke zandput (Figuur 3C).
  2. Plaats de vijf zandpotten die geen toegankelijke pellets bevatten in de arena op de locaties die zijn aangegeven in de zandputkaart van de sessie (Figuur 8).
  3. Zet de rat in de startbox met een keupellet. Gebruik de startpositie die niet wordt gebruikt in een van de twee coderingsproeven van dezelfde sessie.
  4. Stel de zandputtimers op de aangepaste computersoftware in zodat ze overeenkomen met de zandpotkaart van de sessie (Figuur 4B). Zorg ervoor dat de zandprijstimers die op de aangepaste computersoftware zijn ingesteld, correct overeenkomen met de zandbakkaart van de sessie.
  5. Begin met het opnemen van de sondeproef in het interne video-opnamesysteem.
    OPMERKING: Het is belangrijk om een overzicht bij te houden van de terugroepsondeproeven van de ratten voor (1) onderzoekstransparantie (d.w.z. ruw bewijs van de taakuitvoering van elk dier, dat kan worden ingediend als onderdeel van het aanvullende materiaal van een paper), (2) opnieuw scoren, en (3) toekomstige referentie (d.w.z. om de gegevens voor andere prestatiemetingen te onderzoeken en te verzamelen).
  6. Zodra de rat de pellet heeft opgegeten, opent u de deur van de startbox op afstand met behulp van de aangepaste computersoftware (Figuur 4B).
  7. Zodra de rat de arena is binnengekomen en zich op veilige afstand van de deur bevindt, sluit u de deur van de startbox en start u de timer in de aangepaste computersoftware.
  8. Noteer de graaftijd en latentie van de rat naar elk van de zandputten die tijdens de 120 s-sondeproef zijn bezocht, door op elke bezochte zandput te klikken en vast te houden zolang de rat blijft graven. Het aftellen van 120 s begint wanneer de rat in de eerste zandput graaft.
  9. Registreer de graaftijden en latenties op 60 s en 120 s door een screenshot te maken van de aangepaste computersoftware op de 60 s en 120 s tijdmarkering.
  10. Nadat de 120 s-sondeproef is afgelopen, plaatst u drie korrels in de juiste zandbak (d.w.z. de locatie van de beloonde zandput in de coderingsproef) om geheugenverlies te voorkomen. De rat moet twee van deze drie pellets ophalen. Zodra een pellet is opgehaald, moet de rat de thuisbasis lokaliseren en betreden om deze op te eten.
  11. Druk op de stopknop op het scherm op de aangepaste computersoftware na de 120 s-sondetest. Wis de bestandsnaam en noteer alleen de latentie van de rat om de eerste en tweede pellet op te halen die op de nu beloonde, juiste sandwell-locatie zijn geplaatst.
    OPMERKING: Voorkeursgraven op de juiste locatie wordt gebruikt als een index van het geheugen: een goed geheugen voor de dagelijkse gebeurtenis, ervaren in de coderingsproeven (d.w.z. het tegenkomen van de juiste zandputlocatie van de sessie), wordt aangegeven door een grotere tijd besteed aan graven op de juiste locatie dan de gemiddelde tijd die wordt besteed aan graven op de verkeerde locaties.
  12. Plan aan het begin van de training een recall-sondetest om te controleren of de prestaties op kansniveau zijn. Plan daarna sondetests met specifieke tussenpozen (bijv. elke zesde sessie), of plan alleen wanneer de ratten een stabiele taakuitvoering bereiken: om een sondetest te rechtvaardigen, moet hun gemiddelde prestatie-index (%) 60% of hoger zijn gedurende drie opeenvolgende sessies. De gemiddelde prestatie-index wordt gedefinieerd in stap 7.3.1.

6. Niet-coderende controletest

OPMERKING: Een niet-coderingsproef is een controlemaatregel die wordt gebruikt om te bepalen of de ratten olfactorische artefacten gebruiken, in plaats van hun geheugen van de juiste locatie van de zandput, om de taak uit te voeren. Zoals de naam al doet vermoeden, betekent de 'niet-coderingscontroletest' dat er geen coderingsproeven zijn uitgevoerd voorafgaand aan de terugroepkeuzeproef; Alleen de terugroepkeuzestudie wordt uitgevoerd. De verwachting is dat zonder toestemming om de locatie van de alledaagse geheugengebeurtenis te coderen, de prestaties van de ratten in de keuzeproef op kansniveau zullen zijn. Als dit niet het geval is en de ratten goed presteren in de niet-coderende controletest, kan een nieuw ontwerp van de zandpotten en hun toegankelijke en ontoegankelijke compartimenten nodig zijn.

  1. Voer een terugroepkeuzeproef uit zoals beschreven in sectie 4.3 (stappen 4.3.1 tot 4.3.10).

7. Prestatiemeting

OPMERKING: Er worden verschillende parameters gemeten en in aanvullende figuur 1 ziet u een voorbeeldgegevensblad.

  1. Keuze uit zandpotten
    OPMERKING: Keuze wordt gedefinieerd als het aantal zandpotten waarin ratten graven, tot en met de juiste zandpot, tijdens de terugroepkeuze en terugroepsondeproeven. De maximaal mogelijke waarde van de keuze is 5, aangezien er in totaal vijf zandpotten zijn.
    1. Bepaal tijdens elke proef van het experiment (terugroepkeuzeproef en terugroepsondetest) het aantal keuzes dat een rat maakt: of hij zijn voorpoot(en) op of in een zandbak plaatst. Als een rat voorbij is gerend, of alleen maar snel heeft gesnuffeld in de buurt van een zandput, wordt dit niet als een keuze beschouwd.
    2. In zeldzame gevallen, wanneer het moeilijk is om aan de hand van de videomonitoren te zien of de ratten een keuze maken (zoals hierboven gedefinieerd), controleer dan aan het einde van de proef of er sporen van graven zijn: dat wil zeggen als het zand rond de zandput(ten) is verplaatst. Als er bewijs is van graven, hoe klein ook, beschouw dit dan als een keuze. Pauzeren bij een zandput en niet graven wordt slechts als een bezoek beschouwd en mag niet als een keuze worden beschouwd.
  2. Fouten
    OPMERKING: Fout wordt gedefinieerd als het aantal onjuiste zandpotten (niet-beloond) dat ratten bezoeken voordat ze de juiste zandput hebben gevonden. Keuze wordt gedefinieerd als het aantal zandpotten waarin ratten graven, tot en met de juiste zandpot, tijdens de terugroepkeuze en terugroepsondeproeven. Het maximale aantal fouten is vier, aangezien er in totaal vijf zandbakken zijn.
    1. Bereken de fout met behulp van de volgende formule:
      Fout = (Keuze - 1)
    2. Wanneer een rat de verkeerde zandbak opnieuw bezoekt, tel dit dan niet als een nieuwe fout, want het maximale aantal fouten is vier omdat er in totaal vijf zandpotten zijn.
  3. Prestatie-index (PI)
    OPMERKING: De prestatie-index wordt gedefinieerd als het aantal fouten dat is gemaakt voordat de ratten de juiste zandbak hebben gevonden in een terugroepkeuzeproef. Met vijf zandpotten kunnen tot vier fouten optreden. Het kansniveau tussen vijf zandputten is dus twee fouten (d.w.z. 50%).
    1. Bereken de prestatie-index met behulp van de volgende formule:
      figure-protocol-6
    2. Wanneer een rat de verkeerde zandbak opnieuw bezoekt, tel dit dan niet als een nieuwe fout, want het maximale aantal fouten is vier omdat er in totaal vijf zandpotten zijn.
  4. Wachttijd
    OPMERKING: Latentie wordt gedefinieerd als de tijd die verstrijkt voordat het graven begint bij de juiste zandput(ten).
    1. Meet de latentie vanaf het moment dat de rat de startbox verlaat totdat hij de juiste zandput bereikt. Bewaak en registreer latentie met behulp van de aangepaste computersoftware.
  5. Graaf tijd
    1. Meet de graaftijd van de ratten in elke zandput (zowel de juiste als de onjuiste zandbakken) in de terugroepsondeproef.
      OPMERKING: Een goed geheugen voor de dagelijkse gebeurtenis wordt bepaald door het graven van de ratten in de juiste zandbak (n = 1) voor een groter deel van de 120 s-sondeproef dan de gemiddelde tijd die ze besteden aan het graven in de verkeerde zandbakken (n = 4).
    2. Bereken de juiste en onjuiste met behulp van de volgende formules:
      figure-protocol-7
      figure-protocol-8

8. Vermijden van onbedoelde vooringenomenheid

OPMERKING: De volgende controlemaatregelen zijn in het hele protocol geïmplementeerd om de reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid van deze dagelijkse geheugentaak te garanderen.

  1. Tegenwicht bieden aan de locaties van zandputten over sessies. Dit voorkomt dat er een beloningsbias ontstaat naar een specifieke kant van de evenementenarena.
  2. Tegenwicht bieden aan de zandbaksets, evenals de zandpotten in deze sets die in de juiste positie worden gebruikt, over sessies en ratten binnen elke sessie. Dit ontmoedigt de ratten om te proberen eventuele restgeurproeven te volgen die zijn overgebleven van de proeven van de voorgaande rat(en).
  3. Veeg de vloer van de evenementenarena tussen elke proef af met een doek gedrenkt in 70% ethanoloplossing; Dit voorkomt dat het pad van een of meer eerdere rat(ten) de latere taakuitvoering beïnvloedt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit stabiele thuisbasisprotocol is gebruikt om ratten met succes te trainen om deze dagelijkse geheugentaak te leren met behulp van allocentrische representaties. Er zijn twee belangrijke elementen in dit protocol. Ten eerste beginnen dieren vanuit verschillende zwarte dozen (bijv. Oost, Zuid en West) binnen en tussen sessies (Figuur 7A). Er zijn twee coderingsproeven en één terugroepkeuzeproef per sessie (of sondeproef in plaats van de keuzeproef in sommige...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mensen coderen automatisch afzonderlijke gebeurtenissen in het dagelijks leven. We herinneren ons gemakkelijk sommige gebeurtenissen en vergeten andere. Het episodisch-achtige alledaagse geheugenprotocol dat hierboven is beschreven, biedt een robuuste methode voor onderzoekers die dit type geheugen (episodisch geheugen) bij knaagdieren willen onderzoeken. Omdat de taak bestaat uit het dagelijks vinden en ophalen van voedselpellets van een bepaalde locatie, wordt het natuurlijke instinct ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen belangenconflict om bekend te maken.

Dankbetuigingen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door Medical Research Council Programme Grants, de European Research Council (ERC-2010-AdG-268800-NEUROSCHEMA), Wellcome Trust Advanced Investigator Grant (207481/Z/17/Z).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
CameraCCTVFirstN/A
Event ArenaUniversity of Edinburgh (designed and built in house)University of Edinburgh (designed and built in house)Event arena voor dagelijkse geheugentaken
Lister-hooded ratsCharles River UK603
Multitimer LabviewUniversity of Edinburgh (designed and built in house)University of Edinburgh (designed and built in house)
Pneumatics, frames, screws of event arenaRS Components Ltd.University of Edinburgh (P. Spooner)Hulpmiddelen voor het bouwen van event arena
SandwellsAdam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)University of Edinburgh (P. Spooner)Sandwells voor arena
StartboxesAdam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk)University of Edinburgh (P. Spooner)
Video recordingWindows 10 computers with OBS software, Blackmagic Decklink Mini Recorder cardsN/A

Referenties

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pavlov, I. P. The work of digestive glands. Bristol Medico-Chirurgical Journal. 21 (80), 158-159 (1903).
  2. Thorndike, E. L. Animal intelligence: An experimental study of the associative processes in animals. Psychological Review. 5 (5), 551-553 (1898).
  3. Dickinson, A., Mackintosh, N. J. Reinforcer specificity in the enhancement of conditioning by posttrial surprise. Journal of Experimental Psychology: Animal Behaviour Processes. 5 (2), 162-177 (1979).
  4. Tolman, E. C., Gleitman, H. Studies in spatial learning: VII. Place and response learning under different degrees of motivation. Journal of Experimental Psychology. 39 (5), 653-659 (1949).
  5. Olton, D. S., Samuelson, R. J., Wagner, A. R. Remembrance of places passed: Spatial memory in rats. Journal of Experimental Psychology: Animal Behaviour Processes. 2 (2), 97-116 (1976).
  6. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 93 (1), 74-104 (1979).
  7. Morris, R. G. M., Garrud, P., Rawlins, J. N. P., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297 (5868), 681-683 (1982).
  8. Kesner, R. P., Farnsworth, G., Kametani, H. Role of parietal cortex and hippocampus in representing spatial information. Cerebral Cortex. 1 (5), 367-373 (1991).
  9. Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats. 1: Behavioural data. Behavioural Brain Research. 31 (1), 47-59 (1988).
  10. Ennaceur, A., Neave, N., Aggleton, J. P. Spontaneous object recognition and object location memory in rats: the effects of lesions in the cingulate cortices, the medial prefrontal cortex, the cingulum bundle and the fornix. Experimental Brain Research. 113 (3), 509-519 (1997).
  11. Day, M., Langston, R. F., Morris, R. G. M. Glutamate-receptor-mediated encoding and retrieval of paired-associate learning. Nature. 424 (6945), 205-209 (2003).
  12. Tse, D., et al. Schemas and memory consolidation. Science (American Association for the Advancement of Science). 316 (5821), 76-82 (2007).
  13. Bethus, I., Tse, D., Morris, R. G. M. Dopamine and memory: modulation of the persistence of memory for novel hippocampal NMDA receptor-dependent paired associates. The Journal of Neuroscience. 30 (5), 1610-1618 (2010).
  14. Bast, T., da Silva, B. M., Morris, R. G. M. Distinct contributions of hippocampal NMDA and AMPA receptors to encoding and retrieval of one-trial place memory. The Journal of Neuroscience. 25 (25), 5845-5856 (2005).
  15. Wang, S. -H., Redondo, R. L., Morris, R. G. M. of synaptic tagging and capture to the persistence of long-term potentiation and everyday spatial memory. Proceeding of the National Academy of Sciences. 107 (45), 19537-19542 (2010).
  16. Takeuchi, T., et al. Locus coeruleus and dopaminergic consolidation of everyday memory. Nature. 537 (7620), 357-362 (2016).
  17. Nonaka, M., et al. Everyday memory: towards a translationally effective method of modelling the encoding, forgetting and enhancement of memory. The European Journal of Neuroscience. 46 (4), 1937-1953 (2017).
  18. Broadbent, N., et al. A stable home-base promotes allocentric memory representations of episodic-like everyday spatial memory. The European Journal of Neuroscience. 51 (7), 1539-1558 (2020).
  19. Steele, R. J., Morris, R. G. M. Delay-dependent impairment of a matching-to-place task with chronic and intrahippocampal infusion of NMDA-antagonist D-AP5. Hippocampus. 9 (2), 118-136 (1999).
  20. Whishaw, I. Q., Coles, B. L. K., Bellerive, C. H. M. Food carrying: a new method for naturalistic studies of spontaneous and forced alternation. Journal of Neuroscience Methods. 61 (1), 139-143 (1995).
  21. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12 (2), 239-260 (1981).
  22. Whishaw, I. Q., Nicholson, L., Oddie, S. D. Food-pellet size directs hoarding in rats. Bulletin of the Psychonomic Society. 27 (1), 57-59 (1989).
  23. Dix, S. L., Aggleton, J. P. Extending the spontaneous preference test of recognition: Evidence of object-location and object-context recognition. Behavioural Brain Research. 99 (2), 191-200 (1999).
  24. Langston, R. F., Wood, E. R. Associative recognition and the hippocampus: differential effects of hippocampal lesions on object-place, object-context and object-place-context memory. Hippocampus. 20 (10), 1139-1153 (2010).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Alledaagse GeheugentaakAllocentrische RepresentatieGeheugen bij KnaagdierenEpisodisch GeheugenRuimtelijk GeheugenGeheugenvormingWithin Subject DesignGeheugenretentie
Video binnenkort beschikbaar

Gerelateerde artikelen