Methodenartikel

Een appetijtieve ruimtelijke werkgeheugentaak voor muizen in een semi-geautomatiseerd 8-armig radiaal doolhof, waardoor angstige geheugenassociatie in het doolhof wordt verminderd

DOI:

10.3791/66456

⸱

29 juli 2025

 ,  ,  , 
1The Wolfson Institute for Biomedical Research, University College London, 2Gerald Choa Neuroscience Institute, The Chinese University of Hong Kong

In dit artikel

Samenvatting

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

De meeste gedragsexperimenten voor knaagdieren zijn oorspronkelijk bedacht voor ratten. Vanwege de gedragsverschillen tussen ratten en muizen zijn soms aanpassingen nodig voor muizen. We presenteren een methode om het ruimtelijk werkgeheugen bij muizen te testen, waardoor de stress tijdens de werkgeheugentaak wordt geminimaliseerd.

Samenvatting

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

Dit methodedocument beschrijft een protocol om het ruimtelijk werkgeheugen bij muizen te testen met behulp van een semi-automatisch radiaal 8-armig doolhof (RAM). Het RAM is een gedeeltelijk gesloten apparaat met 8 horizontale, gelijk verdeelde armen die uitstralen vanuit een centrale hub, van waaruit de toegang tot elke arm afzonderlijk kan worden geregeld door servogestuurde gemotoriseerde deuren. Dieren beginnen in de centrale hub en mogen het doolhof verkennen voor een voedselbeloning aan het einde van elke arm of geselecteerde arm. De RAM-taak was oorspronkelijk ontworpen voor ratten, maar we hebben het protocol aangepast voor bijvoorbeeld muizen door meer gewenningsstappen op te nemen. In ons protocol worden alle armen in eerste instantie gelokt met gezoete gecondenseerde melk en worden muizen achtereenvolgens toegelaten in vier pseudo-willekeurig geselecteerde armen om de beloningen te verzamelen ("gedwongen run") voordat ze alle deuren samen openen om de muizen vrij te laten rennen en de resterende vier beloningen te vinden ("free run"). Er wordt een vertraging van 5 s geïntroduceerd tussen de geforceerde en vrije runs om het werkgeheugen uit te dagen; Een fout wordt geregistreerd als de muis tijdens de vrije run in een eerder bezochte arm komt. De taak is voltooid wanneer alle beloningen zijn teruggevonden. Na 6 dagen gewenning en 9 dagen doolhoftraining behalen mannelijke C57BL/6-muizen regelmatig ≥ dagelijkse slagingsscore van 80%, gedefinieerd als 4/(4+E), waarbij E het aantal fouten is. Deze semi-geautomatiseerde taak kan in principe worden gecombineerd met in vivo monitoringmethoden zoals elektrofysiologie, meervoudige fotonmicroscopie of calciumbeeldvorming.

Inleiding

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

Werkgeheugen1 is een cognitief proces dat een beperkte hoeveelheid informatie voor een korte periode kan vasthouden, terwijl het wordt gemanipuleerd en gebruikt bij het plannen en uitvoeren van een mentale taak, zoals het onthouden van een telefoonnummer of een route voor een bestemming vanaf een andere locatie. Het is nauw verwant aan vloeibare intelligentie, het vermogen om snel te redeneren en abstract te denken. Er wordt aangenomen dat training van het werkgeheugen de vloeibare intelligentie kan verbeteren2. Het werkgeheugen is daarom cruciaal voor onderzoek.

De meeste populaire gedragsexperimenten voor knaagdieren werden oorspronkelijk bedacht voor ratten in de jaren 1980, en onderzoekers passen die protocollen tegenwoordig vaak toe op muizen. Er zijn echter consistente gedragsverschillen tussen ratten en muizen 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 . Vooral angstmanagement is een belangrijke factor die de resultaten van de experimenten kan beïnvloeden, aangezien muizen vatbaarder zijn voor stress in vergelijking met ratten 3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19. Daarom is het belangrijk om rekening te houden met de verschillen bij het toepassen van die protocollen op muizen. In ons protocol hebben we geprobeerd de stressfactoren tijdens de werkgeheugentaak in het doolhof van de radiale arm te minimaliseren. Dit werd gedaan door de deursluitingen zorgvuldig te timen met behulp van de muisvolg- en doolhofcontrolesoftware. Ook werd voorkomen dat muizen aan het einde van de sessie in de centrale hub vingen. Door deze aanpak konden de muizen hun volgende arm kiezen zonder de locatie te associëren met de angst om gepakt te worden. Het uitstellen van het vangen van de muizen tot nadat alle beloningen in het doolhof waren verzameld, zorgde ervoor dat de laatste beloning niet gekoppeld was aan de ervaring van het vangen.

Het land radiale arm doolhof (RAM) is een populair en veelgebruikt apparaat om ruimtelijk en niet-ruimtelijk leren en geheugen te beoordelen, en om het werk- en referentiegeheugen bij knaagdieren te testen. Het is een van de meest populaire apparaten voor ruimtelijk leren en geheugen bij muizen 20,21,22. RAM maakt gebruik van de natuurlijke neiging van knaagdieren om het doolhof te verkennen, nieuwigheden te vinden en ruimtelijke informatie te leren op een trial-and-error-basis, naast foerageren. Deze neiging kan worden versterkt door hun dieet te beperken en hen te belonen met voorkeursvoedsel in het doolhof. Tegenwoordig worden verschillende varianten van het RAM-apparaat gebruikt, bijvoorbeeld met 6, 8, 12 of 16 armen en een gedeeltelijk gesloten of open/verhoogd apparaat 23,24,25. De meeste hedendaagse protocollen zijn gebaseerd op die van Olton et al.20,26, maar gebruiken eenvoudigere (6- of 8-armige) doolhoven 9,24,27,28,29. Het testen van het werkgeheugen in een radiaal armdoolhof (6 of 8 armen) is krachtiger dan het T-doolhof (2 armen) omdat dieren meer armopties hebben om te verkennen.

Het oorspronkelijke RAM is ontworpen door Olton en Samuelson20 om ruimtelijk leren en geheugen bij ratten te beoordelen met behulp van voedselaas voor positieve bekrachtiging, in tegenstelling tot waterdoolhoven zoals het Morris-waterdoolhof en het 8-armige radiale waterdoolhof die negatieve bekrachtiging gebruiken, dwz wateronderdompeling 20,30,31,32. Olton en Samuelson20ontdekten dat ratten uitstekende herinneringen hebben aan plaatsen als ze door het RAM gaan. Ze toonden aan dat de hippocampus betrokken is bij ruimtelijke informatieverwerking. Ze introduceerden daarom het concept van een dubbel geheugensysteem, bestaande uit werk- en referentiegeheugen, bij knaagdieren. Dit dubbele geheugensysteem was al eerder gesuggereerd door Honig36 op basis van experimenten met duiven. Olton et al. ontdekten dat de hippocampusfunctie essentieel is voor het werkgeheugen. Dit werd bereikt door laesies te maken in het entorinale gebied, het lichaam van de fimbria-fornix, anterieur van de hippocampus, septum of postcommissurale fornix om elk van de belangrijkste extrinsieke vezelverbindingen van de hippocampusformatie te verstoren 26,33,34,35. Fornix-fimbria laesies hadden geen invloed op het referentiegeheugen26.

In moderne protocollen zijn dieren gewend aan de omgeving door ze gedurende 10-15 opeenvolgende dagen 3 opeenvolgende dagen vrij het doolhof te laten verkennen, gevolgd door doolhoftraining gedurende 1-3 weken met een voorkeursvoer aan het einde van alle armen of vast geselecteerde armen, het testen van het werkgeheugen, of werkgeheugen en referentiegeheugen in hetzelfde experiment, respectievelijk 9,29,37.

Vaak worden deze protocollen niet volledig beschreven en worden de gedragsverschillen tussen ratten en muizen niet goed overwogen. Hier presenteren we ons protocol en onze ervaring in detail, vooral hoe je kunt voorkomen dat angstige ervaringen worden geassocieerd met plaatsen en timing op basis van verschillen in angstbeheersing tussen ratten en muizen. Dit protocol is bedoeld voor onderzoekers die het ruimtelijk werkgeheugen willen bestuderen en dit willen toepassen op elektrofysiologie, real-time beeldvorming en histologie met behulp van muizen.

Protocol

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

Alle muizenexperimenten waren vooraf goedgekeurd door het Ethisch Comité van de UCL en geautoriseerd onder de Animals (Scientific Procedures) Act 1986 en de daaropvolgende wetgeving van de Britse regering.

1. Voorbereiding van programma's voor de geautomatiseerde doolhofbesturing op een softwaretoepassing

OPMERKING: Het geautomatiseerde doolhof met radiale armen, zoals weergegeven in Figuur 1A-C, en de kamerindeling in Figuur 1D zijn gebruikt.

  1. Bereid een experimentele workflow voor het sluiten van deuren voor, zoals beschreven in afbeelding 2.
  2. Stel het begin van de gewenningsfase 1 (Figuur 2A) in op een softwaretoepassing. Volg hiervoor de onderstaande stappen.
    1. Stel het begin van de proefversie en video-opnamen in en sluit alle armen op de software. 5 S nadat de software de muis in de centrale hub van het doolhof heeft herkend, begint hij te volgen en opent hij alle deuren.
    2. Wanneer de muis in een arm gaat en zich op 4 cm afstand bevindt van de dichtstbijzijnde deur van de centrale naafdeuren, sluit u alle deuren. Open vervolgens, direct na het sluiten van alle deuren, de deur van de arm die de muis heeft geselecteerd.
    3. Zodra de muis terugkeert naar de centrale hub, sluit u de deur en beperkt u deze gedurende 5 s tot de centrale hub. Herhaal dit gedurende 30 minuten.
    4. Stop de video-opname en -tracking wanneer er 30 minuten zijn verstreken en de muis keert terug naar de centrale hub.
      OPMERKING: Laat de muis het doolhof naar believen verkennen.
  3. Gewenningsfase 2 (Figuur 2B)
    1. Stel de start van de proef en de video-opname in de bijbehorende software in en sluit alle deuren.
    2. 5 s Nadat de software de muis in de centrale hub van het doolhof heeft herkend, begint u met volgen en opent u alle deuren.
    3. Beëindig de proefperiode als de muis ten minste twee keer of na 30 minuten in elke arm stapt en vervolgens terugkeert naar de centrale naaf. Laat de muis het doolhof naar believen verkennen.
  4. Gewenningsfase 3 (Figuur 2C)
    LET OP: Deze fase is de combinatie van fase 1 en 2.
    1. Stel de software in om de proefversie en video-opname te starten en alle deuren te sluiten.
    2. Stel de software in om de doolhofdeuren te bedienen 5 s nadat de software de muis in de centrale hub heeft herkend. Stel het begin van de tracking op dit punt in en open alle deuren.
    3. Sluit alle deuren wanneer de muis in een arm gaat en zich op 4 cm afstand bevindt van de dichtstbijzijnde deur van de centrale naafdeuren. Open vervolgens de deur van de arm.
    4. Sluit de deur wanneer de muis volledig in de centrale hub is en sluit de muis gedurende 3 s op in de centrale hub. Herhaal deze reeks gedurende 30 minuten of totdat de muis minstens één keer in elke arm komt.
    5. Stel het einde van de proefperiode in nadat aan de voorwaarde is voldaan en wanneer de muis de centrale hub volledig ingaat.
      OPMERKING: Laat de muis het doolhof naar believen verkennen.
  5. Werkgeheugentaak (Figuur 2D, E)
    1. Stel de software in om de proefversie en opname te starten en sluit alle deuren.
    2. 5 s Nadat de software de muis in de centrale hub herkent, stelt u de software in om de tracking te starten.
    3. Start de fase van geforceerde uitvoering. Presenteer pseudo-willekeurig gekozen 4 armen één voor één aan de muis.
    4. Wanneer de muis de eerste arm binnengaat en zich op 3 cm afstand van de centrale naaf bevindt, zorg er dan voor dat de deur sluit en deze gedurende 15 seconden in de arm houdt.
    5. Laat de deur open en laat de muis teruggaan naar de centrale hub.
    6. Sluit de deur en open vervolgens de tweede arm.
    7. Herhaal dit tot de vierde arm.
    8. Wanneer de muis na de vierde arm van de geforceerde run-fase terugkeert naar de centrale hub, beperkt u deze gedurende 5 s tot de centrale hub.
    9. Laat alle deuren opengaan en start de vrije uitloopfase.
    10. Beëindig de proefperiode wanneer de muis terugkeert naar de centrale hub nadat hij alle beloningen heeft verzameld of alle armen minstens één keer heeft ingevoerd.

2. Thuiskooien voorbereiden voor individuele huisvesting

  1. Zet nieuwe kooien op met behulp van standaard nestmateriaal voor een nieuw experiment.
    1. Plaats nieuw beddengoed, zaagsel, een papieren iglo, een papieren tunnel, papieren neststroken en een houten bijtblok in nieuwe kooien voor elke muis voor het experiment.
    2. Plaats de voedseltrechter en sluit het deksel.
      OPMERKING: Muizen kunnen de onderdelen voor ventilatie beschadigen als ze zich zonder de voedseltrechter bevinden.

3. Hanteren, wegen en dieetbeperking in de dierenhouderij (dag -7 tot dag 0)

  1. Leid de muis voorzichtig met de hand naar de papiertunnel die in de huiskooi is meegeleverd.
  2. Til de muis met de hand uit de gegroepeerde kooi met behulp van de papiertunnel 38,39,40 en houd hem enkele seconden op borsthoogte. U kunt de muis ook vrijwillig op de hand laten klimmen.
    OPMERKING: Het omgaan met dieren met minimale stress is essentieel voor gedragsexperimenten. Pak ze nooit bij de staart op, dat is stressvol voor muizen. Het is ook belangrijk om muizen te laten wennen aan de onderzoeker. Muizen moeten goed gewend en ontspannen zijn, anders zullen ze later niet goed leren in het doolhof.
  3. Houd de muis altijd op dezelfde manier vast. Leg de muis op de weegschaal om het lichaamsgewicht te controleren en registreer het lichaamsgewicht.
    OPMERKING: Belast de muizen niet met snelle lichaamsbewegingen of door harde geluiden te maken. Het is beter om dit in een rustige omgeving te doen. Anders kunnen ze van de schaal of de hand van de onderzoeker springen. Als de muizen gestrest zijn, kunnen ze ook dichtgeknepen ogen vertonen, piepen en in de hand van de onderzoeker bijten41,42.
  4. Plaats de muis na het wegen in de nieuwe kooi die eerder is voorbereid.
  5. Zet muizen een week lang op een dieet met een beperkte hoeveelheid voorafgaand aan de blootstelling aan het doolhof van de radiale arm. Dit motiveert hen om in het doolhof te zoeken naar voedselbeloningen. De voedselbeloning tijdens het experiment is verdunde gezoete gecondenseerde melk.
  6. Doe 2 ~ 3 g standaard voer in de kooi en houd het lichaamsgewicht gedurende het hele experiment tussen 85 ~ 90% van het startgewicht.
    OPMERKING: C57BL/6 muizen eten elke dag 3-4 g standaard voer43.
  7. Let op de nachtelijke daling van het lichaamsgewicht als richtlijn om de hoeveelheid voedsel die de volgende dag moet worden gegeven te standaardiseren. Geef vanaf dat moment een voldoende dagelijkse hoeveelheid standaard voer om 85-90% van hun startlichaamsgewicht tijdens het experiment te behouden.
    LET OP: Deze dieren moeten langzaam afvallen. Houd hun lichaamsgewicht en gezichtsuitdrukkingen in de gaten om stress te voorkomen.
  8. Voorzie 1 ml verdunde gecondenseerde melk (beloning; gezoete gecondenseerde melk : water = 1 : 1) in een klein plastic bekertje in de huiskooi om de muizen te laten wennen tot het einde van de gewenningsfase 1. Zorg ervoor dat muizen de beloning opeten. Verander het beloningsvoer als de muizenstam neofobie vertoont in het gepresenteerde voedsel.
    LET OP: Geef vanaf gewenningsfase 2 de beloning niet in de thuiskooi. Als het lichaamsgewicht van een muis onder de 80% van het startgewicht daalt, moet deze worden geëuthanaseerd volgens de IACUC en landspecifieke richtlijnen. Als een muis bij de eerste controle van het lichaamsgewicht niet in het normale lichaamsgewichtbereik valt voor de muislijn die wordt gebruikt (20-30 g op 8-12 weken oud), mag deze niet in het cohort worden overwogen om te voorkomen dat het later moeilijk wordt om het lichaamsgewicht binnen het vereiste bereik te houden.

4. Muizen naar de testruimte brengen

  1. Gebruik een trolley om muizen langzaam naar de gedragstestruimte te brengen.
  2. Laat de muizen 5 minuten ongestoord op de trolley staan.

5. Opstelling van de kamer

  1. Stel de ruimteverlichting die de centrale hub indirect verlicht, in op 80 lux met warmwitte gloeilampen, en speel witte ruis af met 70 dB gemeten op de centrale hub. OPMERKING: Het is bekend dat blootstelling aan witte ruis met matige intensiteit ertoe leidt dat ratten beter presteren in een geometrisch complex doolhof44,45. Witte ruis lijkt meer te doen dan alleen het onvermijdelijke geluid in de omgeving te maskeren; 70 dB witte ruis verhoogt de opname van choline in verschillende hersengebieden van ratten, waaronder de prefrontale cortex, hypothalamus en hippocampus (maar niet in het striatum)46 en het is bekend dat de prestaties van het RAM-werkgeheugen afhangen van de integriteit van cholinerge routes tussen de hippocampus, frontale cortex en voorhersenen32,47. Het is ook bekend dat dieren zowel distale als proximale visuele signalen gebruiken om nauwkeurig in hun omgeving te navigeren. Muizen zijn echter meer afhankelijk van distale visuele signalen dan van proximale signalen om te navigeren tijdens ruimtelijk leren48. In dit experiment werden proximale signalen gedrukt op een klein stukje papier geïntroduceerd op de achterwanden van alle armen van het 8-armige RAM, maar ze verminderden het daisy-chaining-gedrag niet. Geometrisch asymmetrische distale visuele aanwijzingen (op het plafond en de muren van de kamer) daarentegen verminderden daisy-chaining en waren essentieel voor ruimtelijke navigatie in het RAM.

6. Gewenningsfase 1 - Niet-beloond (Dag 1 - 2)

LET OP: Er worden geen beloningen gelokt in het doolhof. Deze fase is om muizen te laten wennen aan de doolhofdeuren en hun geluiden.

  1. Start de muistracking en video-opname door op de Start-knop op de software te klikken en de muis naar het doolhof te brengen zonder het te stressen. Doe dit door langzaam te bewegen en de hoogte langzaam te veranderen terwijl de muis in de hand van de onderzoeker is. Plaats de muis in de centrale hub.
    OPMERKING: Als muizen op de hand van de onderzoeker schudden, vertraag dan de bewegingen. Het is een teken van bang zijn. Muizen bewegen zich tijdens de opsluitingsperiode van 5 s in de centrale hub voordat ze aan de geforceerde runfase beginnen. Ze kunnen naar elke kant kijken wanneer ze in de centrale naaf worden geplaatst.
  2. Blijf het gedrag van de muis in de gaten houden op de pc-monitor die ver van het doolhof of onder de doolhofmuur is geplaatst. Als de muis uit het doolhof probeert te ontsnappen door op de muur te klimmen, sta dan gewoon op uit de stoel om het bestaan van de onderzoeker te laten zien en loop ernaartoe, terwijl je hun prestaties in de gaten houdt. In het ergste geval duw je de muis terug in het doolhof.
    OPMERKING: Normaal gesproken gaan muizen terug naar het doolhof nadat ze het wrijvingsgeluid van de kleding van de onderzoeker hebben gehoord als ze het naderen. Dit moet snel gebeuren. Als de onderzoeker dit blijft doen, blijven de muizen na de gewenningsfase 1 tot en met 3 in het doolhof. Als muizen uit het doolhof blijven springen, is het raadzaam om ze te verwijderen uit verdere experimenten en analyses.
  3. Verzamel na de proef de muis uit een arm van het doolhof door de muis vrijwillig op de hand van de onderzoeker te laten klimmen terwijl de andere hand de arm bedekt om te voorkomen dat deze van het doolhof springt.
  4. Borstel de uitwerpselen van muizen af en veeg het doolhof af met droog weefsel om eventuele sporen van de beloningen te verwijderen. Veeg vervolgens af met een natte tissue en droog het doolhof af met een droge tissue (ongeveer 2 minuten).
  5. Doe dit twee dagen lang voor elke muis om de beurt.
    OPMERKING: Na 30 minuten hebben muizen misschien nog niet alle 8 de armen van het doolhof bezocht. Dit is normaal en is geen probleem. Muizen hebben de neiging om armen te bezoeken in een onsystematisch, niet-sequentieel patroon en voorzichtig te bewegen, waarbij ze ongelijke tijden in elke arm doorbrengen. Muizen kunnen in dit stadium op de muren van het doolhof klimmen en/of uit het doolhof springen. Als dit gebeurt (bijv. als de muis op de muren probeert te klimmen), voorkom dit dan door ervoor te zorgen dat de onderzoeker de muis bewust maakt van zijn/haar aanwezigheid door het doolhof te naderen en wat lawaai te maken, zoals ritselen van kleding. Daarom kan een zorgvuldige observatie van het gedrag van de muis in het RAM-geheugen en snelle actie nodig zijn. Na een paar herhalingen van deze procedure blijven muizen in het doolhof. Als de muis ondanks alles tijdens het wennen niet in het RAM blijft, verwijder deze dan uit de analyse.

7. Gewenningsfase 2 - Beloond (Dag 3 - 4)

OPMERKING: Deze fase is bedoeld om muizen aan te moedigen het doolhof vrij te verkennen op zoek naar voedselbeloningen.

  1. Doe 70 μL van de voedselbeloning in elk voedselputje in elke arm.
  2. Start de muistracking en video-opname door op de Start-knop op de software te klikken en vervolgens de muis op de centrale hub van het doolhof te plaatsen, zoals uitgelegd in 6.1.
  3. Blijf het gedrag van de muis op de pc-monitor vanaf een afstand in de gaten houden en noteer het indien nodig, bijvoorbeeld door op de muur te klimmen of van het doolhof te springen. Beëindig de proef wanneer de muis ten minste twee keer of 30 minuten in elke arm is gekomen.
  4. Verzamel na de proef de muis uit het doolhof in een arm door de muis vrijwillig op de hand van de onderzoeker te laten klimmen terwijl de andere hand de arm bedekt om te voorkomen dat deze van het doolhof springt.
  5. Maak het doolhof schoon zoals beschreven in 6.4 (gewenningsfase 1; ongeveer 2 min).
  6. Doe dit voor elke muis om de beurt twee keer per dag gedurende twee dagen.
    OPMERKING: In dit stadium kunnen muizen serieschakelingsgedrag vertonen, maar het is niet nodig om je zorgen te maken omdat de extra 4 arm-invoer in de werkgeheugentaak deze beweging kunnen ontmoedigen. In deze stap kunnen muizen in de arm stoppen zonder de beloning te consumeren. Op dag 4 zouden muizen meer getraind moeten zijn dan op dag 3, maar ze kunnen nog steeds in het midden van de arm stoppen.

8. Gewenning fase 3 - Beloond (Dag 5 - 6)

OPMERKING: Deze fase is om muizen te laten wennen aan de omgeving van de combinatie van fase 1 en 2.

  1. Aas al het voedsel goed met 70 μL van de beloning.
  2. Start de muistracking en video-opname door op de startknop van de software te klikken en de muis op de centrale hub van het doolhof te plaatsen.
  3. Blijf het gedrag van de muis op de pc-monitor vanaf een verre plaats in de gaten houden, totdat de muis ten minste één keer in elke arm komt of er 30 minuten zijn verstreken. Als de muis uit het doolhof probeert te ontsnappen, handel dan snel zoals vermeld in gewenningsfase 1 (6.2).
  4. Verwijder na de proef de muis uit het doolhof door hem vrijwillig op de hand van de onderzoeker te laten klimmen, terwijl de andere hand de arm bedekt om te voorkomen dat hij van het doolhof springt.
  5. Maak het doolhof schoon zoals beschreven in 6.4 (gewenningsfase 1) (ongeveer 2 min).
  6. Doe dit voor elke muis twee keer per dag gedurende twee dagen.
    OPMERKING: In dit stadium is het het beste om muizen die uit het doolhof proberen te ontsnappen uit de analyse te verwijderen.

9. Werkgeheugentaak - Beloond (Dag 7 - Dag 15)

  1. Aas alle armen met 40 μL van de beloning. Plaats de beloning in elk voedselputje dicht bij de centrale naaf om het voor muizen moeilijk te maken om vanaf de centrale naaf te zien.
  2. Start het volgen en opnemen van de muis door op de startknop van de software te klikken en plaats vervolgens de muis op de centrale hub van het doolhof zonder deze te belasten.
  3. Tijdens de 5 s opsluiting in de centrale hub, loop weg en ga ergens uit de buurt van het doolhof zitten. Houd het gedrag van de muis in de gaten en noteer de volgorde van de arm die de muis in het doolhof bezoekt (zie Aanvullend bestand 1).
  4. Stop met het registreren van de volgorde van de armbezoeken wanneer de muis alle acht voedselbeloningen verzamelt, wat het einde is van de werkgeheugentaak, en laat hem dan vier extra armen bezoeken.
    OPMERKING: Door dit te doen, kunnen muizen wat meer tijd hebben voordat ze worden gevangen, waardoor muizen zich kunnen concentreren op de werkgeheugentaak. Deze stap stelt muizen ook in staat om het feit te versterken dat beloningen niet worden aangevuld als ze eenmaal zijn verzameld.
  5. Na de vier extra armbezoeken verwijdert u de muis aan het einde van het laatste armbezoek uit het doolhof door hem op de hand te laten klimmen terwijl u de arm met de andere hand bedekt.
    OPMERKING: Door geen muizen in de centrale naaf te vangen, zullen muizen het vangen niet associëren met de centrale naaf, waar muizen beslissen naar welke arm ze vervolgens gaan. Zodra muizen vertrouwd raken met de taak, inclusief de extra armbezoeken, kunnen ze zich vrij bewegen in de buurt van het laatste voedsel of wat tijd doorbrengen in de centrale hub. Ze moeten de 4 extra armbezoeken echter binnen 3 minuten afronden. Als ze het niet binnen 5 minuten opeten, breng ze dan terug naar de thuiskooi.
  6. Selecteer de volgende kooi om het opwindingsniveau aan te passen door op de kooi te tikken voor de volgende proef.
  7. Maak het doolhof schoon zoals beschreven in 6.4 (gewenningsfase 1) (ongeveer 2 min).
  8. Ga verder met de volgende muis en herhaal dit 6 keer voor elke muis om de beurt gedurende 9 dagen.
    OPMERKING: De gemiddelde duur van de vier extra armbezoeken zou in latere proeven langer moeten worden, omdat muizen leren herkennen wanneer er geen verdere beloningen beschikbaar zijn of dat er geen nieuwe, niet-bezochte armen zijn om in te gaan.

10. Puntentelling

  1. Bereken "dagelijkse slagingspercentagescore" (%) = 4 (doelpunten) / (totaal invoernummer arm [4+Fouten]) x 100.
    LET OP: Na de gedwongen run zijn er nog maar vier armen gevuld met de beloning, de doelpunten. Als ze een arm invoeren die de muis in de geforceerde run heeft bezocht, tel dit dan als één fout, evenals herhaalde armen in de vrije run.
  2. Bereken de "perfecte proefratio-score" (%) in 6 onderzoeken = [(aantal perfecte proeven) / 6 ] x 100
    OPMERKING: Een perfecte score betekent dat er geen werkgeheugenfout is.
  3. Selecteer snelheid, afstand en versnelling van de muis in de software voor analyse en bereken de gemiddelden voor elke dag. Zorg ervoor dat de vier extra armbezoeken niet worden meegenomen in deze analyses. Meet ook de duur van de vier extra armbezoeken door de muisvolgvideo's na het experiment te bekijken.
    OPMERKING: Muizen kunnen direct na het betreden van een arm snelle bochten maken. Tel en scoor dit niet als een invoer, want het is een snelle foutcorrectie, wat betekent dat het werkgeheugen geldig is49. Als de muis echter het middelpunt van de arm overschrijdt of langer dan 3 s in de arm blijft, tel dan en scoor de invoer. Dagelijkse slagingspercentages geven de leercurves van muizen aan, en perfecte proefratio-scores geven de efficiëntie van het werkgeheugen aan.

11. Statistieken

  1. Als u het verschil tussen de controle- en een knock-outmuislijn bestudeert, zoals gedaan in de vorige publicatie50, voer dan de statistieken uit zoals hieronder beschreven.
    1. Vergelijk de resulterende gegevens van de controle- en experimentele groepen met behulp van herhaalde metingen in twee richtingen ANOVA met een post-hocanalyse (bijv. Bonferroni-test) [waarbij elke proefpersoon op 9 verschillende tijdstippen wordt gemeten].
    2. Als u groepen vergelijkt, test dan minimaal 10 en bij voorkeur ~20 muizen in elke groep. Waar het effect van genmanipulatie, het maken van laesies of medicamenteuze behandeling duidelijk is, kunnen de steekproefgroottes kleiner zijn om te concluderen.

Resultaten

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

Dit protocol werd gebruikt in onze vorige publicatie, waarin we vroegen of nieuwe oligodendrocyten en myelinescheden nodig zijn voor het uitvoeren van taken in het ruimtelijk werkgeheugen met behulp van MyRF cKO-muizen en decontrolegroep 50. We ontdekten dat de prestaties van de werkgeheugentaak waren verbeterd bij de controlemuizen, maar niet bij MyRF cKO-muizen. De werkgeheugentaak stimuleerde en bevorderde de proliferatie en differentiatie van oligodendrocyten (OPC's) en de myelinisatie van oligodendrocyten (OL) in de hersengebieden die verband houden met de verwerking van het werkgeheugen bij wildtype muizen. We voerden ook de T-doolhof beloonde afwisselingstaak uit om het ruimtelijk werkgeheugen te beoordelen. Deze taak werd uitgevoerd om werkgeheugendeficiëntie op te sporen bij MyRF cKO-muizen. Er werden echter geen significante verschillen waargenomen in de histologische analyse tussen de muisgroep die de T-doolhof beloonde afwisselingstaak had en de controlegroep voor de thuiskooi. Daarom concludeerden we dat het hier gepresenteerde protocol effectiever is dan de door T-doolhof beloonde afwisselingstaak voor het bestuderen van het werkgeheugen.

Elke muis had 6 proeven van de werkgeheugentaak per dag die in totaal een uur duurden. Dit protocol stond dus maximaal 8 muizen in een cohort toe. In de vroege dagen van de gewenning brachten muizen ongelijke tijd door in de doolhofarmen en hun bewegingen waren traag. Ze bleven lange tijd aan het einde van de armen. Tot het einde van dag 5 van de gewenning in het doolhof brachten ze variabele tijden door in de doolhofarmen en konden ze terugkeren naar de centrale hub zonder de beloningen aan te raken (Figuur 3A). Op de zesde dag gingen de dieren echter minstens één keer binnen 8-15 minuten in elke arm en brachten ze een vergelijkbare periode door in elke arm, wat aangaf dat de dieren gewend waren aan het doolhof en klaar waren voor de taak (Figuur 3A, dag 6 onderste rij en Figuur 3B).

Tijdens de gewenningsfase stonden ze vaak op hun achterpoten en keken ze omhoog vanuit de armen of de centrale naaf. Soortgelijk gedrag werd waargenomen tijdens de werkgeheugentaak, maar ze gingen niet noodzakelijkerwijs in dezelfde richting rond (bijv. 2 -> 3-> 5 -> 8 [met de klok mee] of 8 -> 5 -> 3 ->2 [tegen de klok in]). Ze kunnen van richting veranderen (bijv. 5 -> 4 -> 6 -> 1). Individuele muizen hadden geen duidelijke gemeenschappelijke neiging om de armvolgorde te kiezen. Muizen hebben de neiging om iets meer tijd te besteden aan het selecteren van de laatste beloonde arm dan aan de eerste beloonde arm in de vrije loop. Dit kwam waarschijnlijk omdat ze vier opties hadden om uit te kiezen bij de eerste keuze in de vrije loop, en slechts één optie voor de laatste beloning. De eerste arm in de geforceerde run-fase werd ten minste 50 (15+15+15+5) s voor het begin van de vrije run aan muizen gepresenteerd. Deze werkgeheugentaak was dus niet erg eenvoudig uit te voeren zonder werkgeheugenfouten. Aanvullende video 1 toont een muis die een perfecte test ondergaat op dag 8 van de training voor werkgeheugentaken.

Met behulp van beide scoresystemen ontdekten we dat hun prestaties de eerste 3 dagen van de 9-daagse RAM-testperiode bijna gelijk waren, maar daarna aanzienlijk verbeterden (Figuur 4A, B). Na 6 dagen gewenning en 9 dagen doolhoftraining behaalden mannelijke C57BL/6-muizen vanaf dag 8 regelmatig ≥ dagelijkse slagingsscore van 80%, gedefinieerd als 4/(4+E), waarbij E het aantal fouten is. De gemiddelde afstand die in de vrije runs werd afgelegd, werd in de loop van de tijd korter, maar de gemiddelde snelheid en acceleratie waren redelijk constant van dag tot dag (Figuur 4C-F). Muizen hebben mogelijk een angstherinnering ontwikkeld dat ze werden betrapt tijdens de vier extra armbezoeken, wat een van de redenen zou kunnen zijn waarom muizen tegen het einde van het experiment meer tijd doorbrachten (Figuur 4G).

In dit protocol duurden de gewenningsstappen 6 dagen, wat kon leiden tot het aanpassen van de biologische klok voor het experiment, zelfs als de licht/donker-cyclus niet werd omgekeerd in een dierenfaciliteit.

figure-results-1
Figuur 1: RAM-specificaties en -functies. (A) Uitzicht op het doolhof vanaf de aan het plafond gemonteerde CCD en vanaf de zijkant, en de afmetingen. (B) De voedselput is 1,5 cm onder de bodem van het doolhof verzonken, zodat muizen de inhoud niet op >10 cm afstand kunnen zien. (C) Doolhof arena instelling. De centrale naaf en arm 1-8 worden getoond. (D) Schema van de experimentele ruimte en de externe visuele aanwijzingen met een foto van de kamer. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2: Stroomschema's van de doolhofcontroleprogramma's. (A) Gewenningsfase 1 (dag 1 en 2). (B) Gewenningsfase 2 (dag 3 en 4). (C) Gewenningsfase 3 (dag 5 en 6). (D) Werkgeheugentaak (dagen 7-15). (E) Schema van het werkgeheugentaakparadigma. Muizen gingen door de pseudo-willekeurig gekozen vier geforceerde run-armen, werden 5 seconden opgesloten in de centrale hub en gingen toen voor de vrije run om de resterende beloningen te verzamelen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3: Heatmaps en vogelnestkaarten tijdens de 6-daagse gewenning. (A) Heatmaps van muizentrajecten tijdens gewenningsdagen 1-6, voor drie muizen. Gedurende gewenningsdagen 3-6 ondergingen muizen twee proeven per dag; De bovenste heatmaps tonen de eerste proeven en de onderste tonen de tweede proeven. (B) Vogelnestkaarten voor gewenningsdag 6. De bovenste drie tonen de eerste proeven en de onderste drie tonen de tweede proeven van muizen 1, 2 en 3. De onderste tabel geeft de duur van de proeven voor dezelfde drie muizen weer. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-4
Figuur 4: De RAM-werkgeheugentaak. (A) Gemiddelde dagelijkse slagingspercentages (%) berekend door [4/(aantal arm-ingangen tijdens de vrije run) x 100]. Scores van 6 proeven werden gemiddeld voor de dag. (B) Perfecte proefscores gedurende de 9 dagen van de taak. (C) Individuele afgelegde afstanden en het gemiddelde. (D) Individuele loopsnelheden van de muizen in de taak en het gemiddelde. (E) Individuele versnellingen van de muizen en het gemiddelde. (F) Individuele vertragingen van de muizen en het gemiddelde. (G) Individuele en gemiddelde duur van de extra 4 armbezoeken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Aanvullende video 1: De muis ondergaat een perfecte test op dag 8 van de training voor werkgeheugentaken. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Aanvullend bestand 1: Voorbeeld opnameblad. Noteer de volgorde van de armbezoeken terwijl u naar het gedrag van de muis kijkt. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussie

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

Het trainen en testen van het werkgeheugen in het RAM geheugen
Werkgeheugen is een cognitief proces dat een beperkte hoeveelheid informatie voor een korte tijd kan vasthouden, terwijl het wordt gemanipuleerd en gebruikt bij de planning en uitvoering van een mentale taak. Voorbeelden hiervan zijn het onthouden van de toegangscode voor een deur op een externe locatie of het onthouden van het pad naar een specifieke bestemming. De dubbele N-back-taak en de ruimtelijke spanwijdtetaak zijn veelgebruikte visueel-ruimtelijke werkgeheugentaken waarbij menselijke proefpersonen wordt gevraagd de locatie, identiteit en temporele volgorde van de stimuli te onthouden. Takeuchi et al. ontdekten dat de hoeveelheid training in succesvolle werkgeheugentaken bij mensen, waaronder de dubbele N-back-taak, correleert met de verhoogde fractionele anisotropie in het voorste deel van het lichaam van het corpus callosum in hun studie met behulp van MRI51. In onze eerdere studie50, met behulp van het protocol dat in dit artikel wordt beschreven, ontdekten we dat myeliniserende oligodendrocyten toenamen in het voorste corpus callosum en andere hersengebieden waarvan wordt gedacht dat ze betrokken zijn bij de verwerking van het werkgeheugen, waaronder de cortex cingularis anterior, waarvan wordt aangenomen dat deze betrokken is bij aandacht. De toename van oligodendrocyten correleert nauw met de uitvoering van hun werkgeheugen, wat consistent is met de studie bij mensen door Takeuchi et al 50,51,52. Het is echter nog steeds nodig om te onderzoeken of er overeenkomsten zijn in psychologische processen tussen mensen en muizen (bijv. elektrofysiologie). Werkgeheugen hangt nauw samen met aandacht. Het correleert met metingen van 'vloeibare intelligentie' bij mensen en is belangrijk voor het leren, dus belangrijk om te bestuderen. Olton en Samuelson beschreven een 8-armige radiale doolhof (RAM) taak voor het trainen en beoordelen van ruimtelijk geheugen bij ratten20. In het vrije keuze-experiment voorzagen ze alle doolhofarmen van 0,1 g rattenvoer, dat tijdens de test niet werd aangevuld. Er werden dus slechts acht beloningen behaald in één test. Alle armen waren open en ratten hadden tijdens het experiment direct toegang tot alle armen. Omdat voedselbeloningen niet werden aangevuld, moesten ratten het werkgeheugen gebruiken om te voorkomen dat ze eerder bezochte armen opnieuw bezochten, om zoveel mogelijk beloningen terug te krijgen voor het einde van de taak. Elke rat werd aan het begin in de centrale naaf geplaatst en mocht naar believen elke arm binnengaan, om de voedselbeloning terug te krijgen totdat er 16 armkeuzes waren gemaakt of er 10 minuten waren verstreken. Olton et al. telden het aantal verschillende wapenratten dat werd bezocht binnen de eerste 8 keuzes en ontdekten dat alle ratten binnen 10 dagen gemiddeld meer dan 7 verschillende armen kozen20. We probeerden een soortgelijk protocol met muizen en ontdekten dat muizen, in tegenstelling tot ratten, een paar dagen in serie schakelden en daarna hun strategie niet veranderden, wat het doel van het beoordelen van hun werkgeheugen omzeilde. De muis werd daarom opgesloten in de centrale naaf tussen armbezoeken, in de hoop dat opsluiting in de centrale naaf het daisy-chaining-gedrag zou voorkomen.

Olton et al. sloten ratten 1 minuut of 15 s op in de centrale naaf om elke reeks keuzes te verstoren. Dit weerhield hen ervan hun gebruikelijke neiging aan te nemen om continu door het doolhof te gaan, met de klok mee of tegen de klok in20,53. Als de keuze van een arm willekeurig, even waarschijnlijk en volledig onafhankelijk van eerdere keuzes is, is het experiment een voorbeeld van het klassieke 'bezettingsprobleem'20, dus de waarschijnlijkheden p(n,8) van het selecteren van n verschillende armen binnen de eerste acht opeenvolgende armbezoeken zijn: p(1,8)=4,8x10-7, p(2,8)=4,2x10-4, p(3,8)=0,019, p(4,8)=0,17, p(5,8)=0,42, p(6,8)=0,32, p(7,8)=0,067, p(8,8)=0,0024. Uit deze waarschijnlijkheden kan men afleiden dat de gemiddelde kanskans om verschillende armen te kiezen 5,3 is (verwachtingswaarde = figure-discussion-1 = 5,25; 5,3/8= 66%) op 8. Olton et al. rapporteerden dat de ratten gedurende een trainingsperiode van 10 dagen gemiddeld 5,7/8 verschillende armen (71%; bereik: 4,2-6,6) binnenkwamen gedurende dag 1-5, oplopend tot 7,6/8 verschillende armen (95%; bereik: 7,2-8,0) gedurende dag 6-10-20, wat significant hoger is dan kans. Dit gaf aan dat ratten het werkgeheugen gebruikten om voedselarme armen te vermijden. We probeerden een vergelijkbare aanpak met muizen, waarbij we ze 5 seconden tussen armbezoeken in de centrale hub beperkten. Muizen hadden een gemiddelde van 5,7/8 verschillende armen per proef met 8 armen gedurende dag 1-5 (71%; bereik: 5,2-5,8; elf C57BL/6 muizen) en 5,9/8 armen gedurende dag 6-10 (74%; bereik: 5,7-6,5; elf C57BL/6 muizen). Daarom waren muizen niet in staat om te leren, of leerden ze heel langzaam, om hun prestaties bij het vinden van beloningen significant boven het kansniveau te verbeteren tijdens de 10 dagen van het experiment. Daarom werden de bovenstaande protocollen als ongeschikt beschouwd voor muizen, en werd in plaats daarvan gekozen voor een 'forced run/free run'-paradigma, vergelijkbaar met dat beschreven voor ratten door Sasaki et al.27

In het protocol van Sasaki et al.27 werden alle armen aan het begin van het experiment met aas bedekt, werden beloningen niet aangevuld en werd elke rat aanvankelijk beperkt tot de centrale hub van een open verhoogde 8-arm RAM. Ze werden vervolgens losgelaten in elk van de 4 vooraf geselecteerde armen, één arm per keer, zonder ze op te sluiten in de armen en de centrale hub tussen armbezoeken (de 'gedwongen run'). Na het4e armbezoek ging de rat terug naar de centrale hub en werden alle deuren onmiddellijk geopend om de rat in staat te stellen alle armen naar believen te bezoeken (de 'free run'). Om alle resterende voedselbeloningen op de meest efficiënte manier te verzamelen tijdens de vrije uitloop, moeten dieren alle wapens die ze al hebben bezocht in de gedwongen of vrije uitloop onthouden en vermijden. We gebruikten een zeer vergelijkbare aanpak (Figuur 2E) met muizen. Tien minuten gewenningsperioden aan het begin van elke dag RAM-training in Sasaki et al.27 werd vervangen door een enkele gewenningsperiode van 6 dagen voorafgaand aan de training. Een andere wijziging die werd aangebracht, was dat muizen aan het einde van elke proef vier extra armbezoeken konden afleggen zodra alle beloningen waren teruggevonden. Dit was bedoeld om het feit te versterken dat beloningen niet worden aangevuld in eerder bezochte wapens. Omdat muizen leren om "spijt te vermijden"54,55, zou het ook kunnen ontmoedigen om in serie te schakelen in de volgende proef, omdat dergelijk gedrag niet beloond zou worden tijdens de vier extra armbezoeken onmiddellijk voorafgaand aan het starten van de volgende proef. Een andere reden voor de extra bezoeken aan de vier armen was om te voorkomen dat de muizen een succesvol herstel van alle beloningen zouden associëren met de mogelijk angstige ervaring om aan het einde van de taak door de onderzoeker te worden betrapt. Muizen hebben mogelijk een angstgeheugen ontwikkeld toen ze werden betrapt tijdens de vier extra armbezoeken, wat een van de redenen zou kunnen zijn waarom ze tegen het einde van het experiment meer tijd doorbrachten (Figuur 4G). Inderdaad, muizen braken het daisy chaining-gedrag tijdens de extra bezoeken aan vier armen, als ze het in de proef deden. Bovendien werden muizen tijdens de geforceerde run 15 s in elke arm opgesloten en vervolgens 5 s in de centrale naaf voordat ze alle deuren openden om de vrije run te starten. Zonder de muis in de centrale naaf te beperken, hadden muizen de neiging om door te lussen zoals hierboven beschreven.

Voor de geforceerde run hebben we gekozen uit een set van vijf 4-armige pseudowillekeurige sequenties die 3 of minder aangrenzende armen bevatten. Dit waren (1,3,5,7), (2,4,5,8), (1,4,5,7), (2,3,4,7), (1,2,5,6), en hun variaties van verschillende armorders en rotaties, waarbij de armen werden genummerd van 1-8 met de klok mee vanaf de bovenkant (Figuur 1C). Elke muis in een cohort onderging zes proeven (één proef = geforceerde run +5 s opsluiting in de centrale naaf + vrije run) per dag tijdens de 9-daagse post-gewenningsfase van de RAM-test. Als een muis tijdens de vrije run slechts vier armbezoeken bracht om alle vier de beloningen terug te krijgen die overbleven na de gedwongen run, werd dit een "perfecte proef" genoemd. Hun prestaties tijdens de 9 dagen training werden gekwantificeerd aan de hand van de "dagelijkse slagingsscore", berekend als 4/(4+E), waarbij E het aantal fouten tijdens de vrije run is of het percentage proeven dat "perfecte proeven" waren (d.w.z. E=0). Als een muis bijvoorbeeld 7 armbezoeken nodig had om de 4 resterende beloningen tijdens de vrije run op te halen, dan zou de "dagelijkse slagingspercentagescore" 4/7 = 0,57 of 57% zijn en zou een perfecte proef 100% scoren op deze schaal; Als een muis op de dag 5 perfecte proeven zou doen, zou de perfecte proefratioscore 5/6 = 83,3% zijn.

De dagelijkse slagingsscores die werden behaald door daisy chaining werden handmatig berekend voor elk van de 4-armige geforceerde runpatronen die werden gebruikt (vorige paragraaf), ervan uitgaande dat muizen hun vrije run willekeurig beginnen in een van de 8 armen van het RAM-geheugen. De gemiddelde score over veel proeven die kunnen worden bereikt door daisy-chaining ligt tussen 53% en 56% voor de individuele geforceerde armpatronen, of ~55% algemene armpatronen. De kans op het behalen van een perfecte score (100%) door daisy-chaining is nul, en die door willekeurige armbezoeken is <1% (4/8 x 3/7 x 2/7 x 1/7 = 0,87%), ervan uitgaande dat muizen nooit meer terugkeren naar de arm die ze net hebben verlaten. Daarom konden de gemiddelde dagelijkse slagingspercentagescores (>80%) en het percentage perfecte proefscores (>60%) dat onze muizen bereikten in de laatste 2 dagen van de 9-daagse testperiode (Figuur 4A,B) alleen consistent worden bereikt met behulp van een op werkgeheugen gebaseerde strategie.

Muizen die bekend waren met de taak hadden de neiging om rond te hangen bij de laatste voedselput, of in de centrale hub, zodra ze alle beloningen hadden geconsumeerd, en ze hadden ook de neiging om meer tijd te besteden aan de extra vier armbezoeken aan het einde van de taak (Figuur 4G), wat suggereert dat ze de "regel" hadden geleerd dat elke arm één en slechts één beloning bevatte, En ook dat ze konden bijhouden dat ze alle beschikbare wapens hadden bezocht. Voor muizen met een andere genetische achtergrond dan die hier wordt gebruikt (C57BL/6), kunnen de resultaten variëren omdat genetische achtergrond van belang is in gedragsexperimenten 56,57,58. In onze vorige studie50 echter, met muizen met een gemengde C57BL/6, CBA, 129P2-achtergrond maar teruggekruist met C57BL/6J-muizen, bleek dat hun werkgeheugentaakprestaties sterk waren verbeterd met behulp van het hier beschreven protocol, waarbij minder muizen hun toevlucht namen tot daisy-chaining tijdens de vrije run. Koike et al.59 rapporteerden dat alle 129 ingeteelde substammen van muizen een Disc-1-deletiepolymorfisme dragen dat bestaat uit een deletie van 25 bp in exon 6 van Disc-1 die een frameshift en afkapping van het DISC-1-eiwit veroorzaakt, wat de functionaliteit ervan beïnvloedt 60,61. Deze mutatie veroorzaakte een verminderde van het werkgeheugen wanneer deze werd bestudeerd met T-maze vertraagde afwisselingstaak59, een andere appetitief gemotiveerde win-shift doolhoftaak, wat mogelijk verklaart waarom de controlemuizen die in onze vorige studie50 werden gebruikt, iets lagere werkgeheugenscores hadden dan de ingeteelde C57BL/6-muizen. We gebruiken altijd muizen die binnen het normale lichaamsgewichtbereik vallen voor hun leeftijd en stam om problemen te voorkomen bij het handhaven van hun gewicht tussen 85% en 90%. De worpgrootte kan het ruimtelijk geheugen en angstachtig gedrag beïnvloeden vanwege overvoeding in het vroege leven bij een stam die NMRI62 wordt genoemd. Een kleine worpgrootte veroorzaakt overvoeding en een verhoogd lichaamsgewicht bij zowel de NMRI- als de C57BL/6-muizenstam. De twee stammen losten ruimtelijke leertaken echter anders op. Hoewel C57BL/6-muizen geen verschillen vertoonden tussen de kleine en controleworpgrootte, vertoonden NMRI-muizen een significante stoornis in de leerfase met de Morris-waterdoolhoftest (MWM) en een lichte stoornis met de spontane afwisselingstaak van het Y-doolhof, hoewel deze niet significant was. Bovendien verminderde de kleine worpgrootte significant de eiwitniveaus van hippocampale hersenafgeleide neurotrofe factor (BDNF) en verhoogde het eiwitgehalte van hippocampale interleukine-1b (IL-1b) na MWM- en Y-doolhoftesten in de NMRI-stam. Deze veranderingen werden echter niet waargenomen bij de C57BL/6-stam. De NMRI-stam van muizen vertoonde een significante toename van angstachtig gedrag en door stress geïnduceerde corticosteronspiegels wanneer deze in kleine worpen werden grootgebracht. Daarentegen leidden kleine worpgroottes voor de C57BL/6-stam tot een vermindering van zowel angstachtig gedrag als corticosteronspiegels. Daarom is het belangrijk om bij het ontwerpen van gedragsexperimenten rekening te houden met de worpgrootte van de muizenstam.

Gedragsverschillen tussen ratten en muizen
De meeste cognitieve taken zijn oorspronkelijk ontworpen voor ratten. Ook ruimtelijk leren/geheugen is uitgebreid bestudeerd bij ratten. Vanwege het voordeel van de huidige transgene en genoommodificatietechnologieën voor muizen, passen onderzoekers vaak protocollen toe die zijn ontworpen voor ratten op muizen. Er zijn echter consistente gedragsverschillen tussen ratten en muizen 3,4,5,6,7. Ze hebben bijvoorbeeld voorkeursverschillen (sociale voorkeur bij ratten en voedselvoorkeur bij muizen)3 en gebruiken verschillende strategieën om verschillende doolhoftaken (water- of landdoolhoven) uit te voeren4. Ook hebben muizen de neiging om er langer over te doen om goede ruimtelijke leerscores te behalen in 8-arm RAM 4,8,9, wat een van de redenen is dat muizen over het algemeen als inferieur aan ratten worden beschouwd bij ruimtelijke leertaken.

Ratten en muizen verschillen ook in algemeen gedrag/karakter, inclusief hun reacties op stress of angstmanagement 3,4,5,6,7,10. Eerdere studies vonden bijvoorbeeld een slecht leren over het uitsterven van angst bij adolescente muizen 11,12,13,14, maar niet bij ratten 15,16,17,18. Bovendien zijn muizen vatbaarder voor stress en houden ze er niet van om gehanteerd te worden in vergelijking met ratten, die, als ze bekend zijn met hanteren, er blijkbaar van genieten om gekieteld te worden door de geleider en proberen te communiceren met handlers voor meer kietelen19. Daarom is angstmanagement een belangrijke factor om rekening mee te houden bij het bestuderen van muizengedrag. Bovendien hebben Borrow et al.63 gemeld dat chronische variabele stress het oxytocine-mRNA verlaagt en het soma-volume van oxytocine-neuronen in de paraventriculaire kern verhoogt. Bovendien hebben recente studies aangetoond dat tunnelbehandeling stress kan verminderen en de prestaties in gedragsexperimenten kan verbeteren 38,39,40. Daarom is het belangrijk om muizen niet te belasten tijdens of voor gedragsexperimenten.

Muizen houden er niet van om in de open lucht te worden blootgesteld, bijvoorbeeld in de open veldtest of het verhoogde doolhof, en geven de voorkeur aan meer afgesloten en donkerdere plaatsen64,65. In de context van het RAM-geheugen is de centrale hub de meest open ruimte, en van daaruit beslissen muizen welke arm ze vervolgens bezoeken. Als ze angstig zijn in de centrale hub, kunnen ze worden afgeleid van de taak en zullen ze ondermaats presteren. Om deze reden hebben we besloten om muizen te vangen in een van de radiale armen (zie proceduregedeelte), niet in de centrale naaf, zodat ze de naaf niet associëren met een angstige ervaring.

Bij het verkennen van het 8-armige RAM op zoek naar voedselbeloningen, hebben ratten die uit een bepaalde arm komen de neiging om in een rechte hoek te draaien voor hun volgende armbezoek, de tussenliggende arm over te slaan en zelden de armen opeenvolgend te bezoeken (wat we "daisy-chaining" noemen); Dat wil zeggen, ratten hebben de neiging om te bezoeken in de volgorde 1,3,5,7 niet 1,2,3,4 20,53,66. Muizen daarentegen passen vaak een daisy-chaining-strategie toe, mogelijk vanwege hun lichaamsgrootte en flexibiliteit. De daisy-chaining-strategie is een redelijk kosteneffectieve manier voor muizen om de voedselbeloningen terug te krijgen, maar het is een aanzienlijk nadeel voor de onderzoeker die het ruimtelijke werkgeheugen probeert te testen, omdat het het doel van het experiment omzeilt67. Blootstelling aan stress kan echter het leervermogen beïnvloeden en de leerstrategie veranderen68. Aangezien de daisy-chaining-benadering op stress kan duiden, is het belangrijk ervoor te zorgen dat de muizen niet gestrest blijven. We beschrijven ons huidige protocol als stressvrij voor muizen tijdens de werkgeheugentaak, omdat muizen de daisy-chaining-strategie niet gebruiken.

Het is bekend dat muizen meer vertrouwen op distale visuele signalen dan op proximale visuele signalen bij het navigeren door het doolhof 48,69,70. We ontdekten dat het opnemen van extra proximale visuele aanwijzingen die op stukjes papier werden gedrukt en op de achterwanden van alle armen werden geplaatst, dergelijk gedrag niet verminderde, wat consistent is met de bewering van Olton et al. voor ratten20. Het plaatsen van bakens bij de doelarmen als een intradoolhofsignaal hielp muizen echter meer dan extramaze aanwijzingen bij het oplossen van de taak van het 6-armige radiale doolhof, referentiegeheugen en werkgeheugentesten in één experiment71. Bovendien vertonen verschillende muizenstammen verschillende visuele vaardigheden72, maar hun visueel-ruimtelijke leervermogen en geheugen getest in het Barnes-doolhof weerspiegelden niet noodzakelijkerwijs hun visuele vermogen, wat suggereert dat muizen met slechte visuele vaardigheden, zoals BALB/c, kunnen vertrouwen op verschillende hersenprocessen. Experimentatoren moeten dus overwegen welke aanwijzingen ze willen gebruiken om het beste bij hun experimenten te passen.

Vermindering van angst bij muizen tijdens het hanteren
Het is bekend dat het omgaan met stress dieren fysiologisch en gedragsmatig beïnvloedt 73,74,75,76,77. Sandi et al toonden ook aan dat ruimtelijke geheugenstoornis veroorzaakt door acute stress geassocieerd is met verminderde expressie van neurale celadhesiemolecuul (NCAM) in de hippocampus en prefrontale cortex door ratten te testen in een hippocampusafhankelijke waterdoolhoftaak met een vrouwelijke kat als stressfactor tussen de laatste leerproef en de sondetest78, wat suggereert dat de hippocampus en de prefrontale cortex kwetsbaar zijn voor hoge niveaus van stress. Daarom is het belangrijk om stress/angst bij proefdieren te verminderen om onverklaarbare variaties binnen en tussen dierstudies te voorkomen. Vooral werkgeheugentaken vereisen dat dieren zich concentreren tijdens de taak, dus onnodige afleiding moet worden vermeden. Gepubliceerde protocollen voor het testen van het werkgeheugen bij ratten, of werkgeheugen en referentiegeheugen samen, bevatten vaak geen belangrijke details zoals hoe, wanneer en waar onderzoekers de dieren aan het einde van de taak uit het doolhof verwijderen. Omdat muizen minder sociaal zijn dan ratten met de handler en vatbaarder zijn voor stress, zijn dergelijke details belangrijker voor experimenten met muizen. Knaagdieren kunnen episodisch geheugen ontwikkelen, een vorm van expliciet langetermijngeheugen dat het geheugen van tijden, locaties en bijbehorende emoties omvat 79,80,81. Daarom hebben we ervoor gekozen om muizen niet onmiddellijk uit het doolhof te verwijderen nadat ze alle voedselbeloningen in het RAM hadden verzameld, maar in plaats daarvan toe te staan dat ze vier opeenvolgende armbezoeken afleggen zonder voedselbeloningen te verdienen. Dit werd gedaan om te voorkomen dat de muizen een succesvol herstel van alle beloningen zouden associëren met de mogelijk angstige ervaring om betrapt te worden door de onderzoeker, wat belangrijk is, vooral voor het vroege stadium van het leren in het RAM. Bovendien kunnen de extra vier niet-beloonde armbezoeken het feit versterken dat voedselbeloningen niet worden aangevuld met armen die de muizen eerder hebben bezocht. Als de behandeling niet te stressvol is voor muizen, hebben ze vaker interactie met de onderzoeker38. Om stress te voorkomen, tilt u de muis aan het begin van het RAM-experiment uit zijn thuiskooi met behulp van een papieren buis in de thuiskooi die is meegeleverd toen ze werden gescheiden van de gegroepeerde kooi voor experiment38, of laat u de muis vrijwillig op de hand van de onderzoeker klimmen, wanneer u ze vóór het experiment in hun thuiskooi hanteert en wanneer u ze van hun thuiskooi naar het doolhof brengt. Als je de muizen aan het einde van een experiment uit het doolhof haalt, jaag ze dan niet op in het doolhof, maar blokkeer in plaats daarvan de ingang van de doolhofarm met één hand en laat de muizen er vrijwillig op klimmen, terwijl je met de andere hand de doolhofarm bedekt om te voorkomen dat de muis uit het doolhof springt. Dit vermindert de stress van achtervolgd worden in het doolhof of gevangen worden door de staart. Mannelijke onderzoekers zijn soms meer stressinducerend dan vrouwelijke onderzoekers, wat muizen betreft82. Door echter aandacht te besteden aan de hier beschreven stressverlagende stappen, bleek dat mannelijke onderzoekers de RAM-tests zonder grote problemen konden uitvoeren. Het is dus belangrijker om met muizen om te gaan.

Sekseverschillen
Alleen mannelijke muizen worden gebruikt in de experimenten die hier worden gerapporteerd vanwege de verschillende effecten van seks op cognitie, leren en geheugen die worden waargenomen bij verschillende soorten (knaagdieren en mensen), en omdat de reacties op stresscoping verschillen tussen mannetjes en vrouwtjes 63,83,84,85,86,87. Bij het interpreteren van resultaten verkregen met knaagdieren voor mogelijke voordelen voor mensen, is het echter belangrijk om beide geslachten te bestuderen. Richtlijnen van NIH en andere financieringsraden suggereren ook het gebruik van zowel mannelijke als vrouwelijke dieren.

Voordelen van het protocol
Ons semi-geautomatiseerde 8-armige radiale doolhof is een gesloten doolhof met ondoorzichtige witte acrylwanden maar zonder deksels (zie Figuur 1A voor afmetingen). Tijdens het navigeren door het doolhof kunnen muizen de onderzoeker niet zien, wat een afleiding kan zijn in doolhoven met transparante wanden of open, verhoogde armen, maar ze kunnen distale extradoolaire visuele aanwijzingen boven het doolhof zien (zie figuur 1). Bovendien is dit protocol in principe van toepassing op real-time in vivo beeldvorming en elektrofysiologie, omdat er geen bedrading boven het doolhof is en muizen de taak efficiënt kunnen leren.

Toekomstige richtingen
Het huidige protocol duurt 15 dagen vanaf de gewenning tot het einde van de werkgeheugentaak. In het weekend voerden we het protocol uit zonder pauzes; Een weekendje weg na de 6-daagse gewenning zou echter geen significante invloed moeten hebben op de volgende 9-daagse werkgeheugentaak. Een weekendpauze nemen tijdens de 9-daagse werkgeheugentaak kan het leren bij muizen vertragen. Het hebben van twee onderzoekers die goed getraind zijn in het omgaan met muizen kan dus helpen de stress van de onderzoekers te verminderen zonder het leren van de muizen te vertragen. Volgens Figuur 4A, B, zijn de eerste drie dagen cruciaal, omdat muizen na dag vier gemiddeld meer dan één perfecte proef behalen. Daarom is het raadzaam om pauzes tijdens de eerste drie dagen te vermijden. Als de werkgeheugentaak te gemakkelijk is voor de muizen van uw interesse, kan het nodig zijn om de opsluitingstijd na gedwongen runs te verlengen. Deze moeten worden aangepast voor individuele gevallen.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Dankbetuigingen

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

We danken onze collega's van het Wolfson Institute for Biomedical Research voor nuttige discussies en David Bannerman (Universiteit van Oxford) voor advies over muizengedrag en voor het beoordelen van een vroege versie van het artikel. We danken Matthew Grist ook voor de technische en administratieve ondersteuning. Dit onderzoek werd gefinancierd door de Wellcome Trust [108726/Z/15/Z en 214286/Z/18/Z] en het Gerald Choa Neuroscience Institute [PJ8425013].

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Arterientang of kniptangElkeN/AVoor het snijden van de standaardvoer
C57BL/6J muizenJackson laboratorium0006642~3 maanden oud
Gecondenseerde melk (Carnation)NestleN/AGebruikt als beloning in de taak
Gedestilleerd waterElkeN/AVoor het schoonmaken en verdunnen van de gecondenseerde melk
EthovisionXT13 NoldusN/AControle van de dorens van het labyrint en het volgen van muizen
--Multiple body point moduleNoldusN/AVoor Multiple body point tracking
-- Trial & Hardware Control ModuleNoldusN/AVoor Trial & Hardware Control
-- I/O boxNoldusN/AControle van de dorens van het labyrint
Extramaze visuele hintsElkeN/AVoor het in kaart brengen van het labyrint door muizen
Hoge resolutie cameraTracksysN/AVoor het volgen en filmen van muizen
VerfkwastElkeN/AVoor schoonmaken
PapiertunnelElkeN/AVoor het omgaan met muizen
Papieren igloElkeN/AVoor het nestelen
Papieren nestelstrepenElkeN/AVoor het nestelen
Pipetteman P1000 GilsonF144059MVoor het verstrekken van verdunde gecondenseerde melk naar de thuiskooi
Pipettip P1000ElkeElke
Pipetteman P200GilsonF144058MVoor het lokken van het labyrint
Pipettip P200ElkeElke
Radiaal armlabyrintTracksysN/AOp maat gemaakt
KamerlampenElkeN/AVoor gelijkmatige verlichting in het labyrint
Kleine plastic bekerElkeN/AVoor het verstrekken van verdunde gecondenseerde melk naar de thuiskooi
Luidsprekers voor witte ruisElkeN/AVoor het afspelen van witte ruis
StandaardvoerElkeN/AVoor dieetbeperking
WeefselpapierElkeN/AVoor schoonmaken
Verifocal lensTracksysN/A5-50 mm, handmatige focus, handmatige iris
Houten beetblokElkeN/AVoor het nestelen
50 ml centrifugeerbuisjeFalconFalcon™ 352070Voor het mengen van de gecondenseerde melk met gedestilleerd water (1:1)

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Baddeley, A. Working memory. Science. 255 (5044), 556-559 (1992).
  2. Wang, L., Sheng, A., Chang, L., Zhou, R. Improving fluid intelligence of children through working memory training: The role of inhibition control. Front Psychol. 13, 1025036(2022).
  3. Reppucci, J. C., Brown, L. A., Chambers, A. Q., Veenema, A. H. Wistar rats and C57BL/6 mice differ in their motivation to seek social interaction versus food in the Social versus Food Preference Test. Physiol Behav. 227, 113162(2020).
  4. Whishaw, I. Q., Tomie, J. Of mice and mazes: similarities between mice and rats on dry land but not water mazes. Physiol Behav. 60 (5), 1191-1197 (1996).
  5. Cressant, A., Besson, M., Suarez, S., Cormier, A., Granon, S. Spatial learning in Long-Evans Hooded rats and C57BL/6J mice: different strategies for different performance. Behav Brain Res. 177 (1), 22-29 (2007).
  6. Hok, V., Poucet, B., Duvelle, E., Save, E., Sargolini, F. Spatial cognition in mice and rats: similarities and differences in brain and behavior. Wiley Interdiscip Rev Cogn Sci. 7 (6), 406-421 (2016).
  7. Bisby, M. A., Stylianakis, A. A., Baker, K. D., Richardson, R. Fear extinction learning and retention during adolescence in rats and mice: A systematic review. Neurosci Biobehav Rev. , 1264-1274 (2021).
  8. Mizuno, M., Yamada, K., Olariu, A., Nawa, H., Nabeshima, T. Involvement of brain-derived neurotrophic factor in spatial memory formation and maintenance in a radial arm maze test in rats. J Neurosci. 20 (18), 7116-7121 (2000).
  9. Rai, R., Singh, H. K., Prasad, S. A special extract of Bacopa monnieri (CDRI-08) restores learning and memory by upregulating expression of the NMDA receptor subunit GluN2B in the brain of scopolamine-induced amnesic mice. Evid Based Complement Alternat Med. 2015, 254303(2015).
  10. Ellenbroek, B., Youn, J. Rodent models in neuroscience research: is it a rat race. Dis Model Mech. 9 (10), 1079-1087 (2016).
  11. Hefner, K., Holmes, A. Ontogeny of fear-, anxiety- and depression-related behavior across adolescence in C57BL/6J mice. Behav Brain Res. 176 (2), 210-215 (2007).
  12. Pattwell, S. S., et al. Altered fear learning across development in both mouse and human. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (40), 16318-16323 (2012).
  13. Pattwell, S. S., et al. Dynamic changes in neural circuitry during adolescence are associated with persistent attenuation of fear memories. Nat Commun. 7, 11475(2016).
  14. Riddle, M. C., et al. Caloric restriction enhances fear extinction learning in mice. Neuropsychopharmacology. 38 (6), 930-937 (2013).
  15. Cruz, E., Lopez, A. V., Porter, J. T. Spontaneous recovery of fear reverses extinction-induced excitability of infralimbic neurons. PLoS One. 9 (8), e103596(2014).
  16. Barbayannis, G., et al. Differential effects of stress on fear learning and activation of the amygdala in pre-adolescent and adult male rats. Neuroscience. 360, 210-219 (2017).
  17. Chen, C. V., Chaby, L. E., Nazeer, S., Liberzon, I. Effects of trauma in adulthood and adolescence on fear extinction and extinction retention: advancing animal models of posttraumatic stress disorder. Front Behav Neurosci. 12, 247(2018).
  18. Schipper, P., et al. Impaired fear extinction recall in serotonin transporter knockout rats is transiently alleviated during adolescence. Brain Sci. 9 (5), 9050118(2019).
  19. Ishiyama, S., Brecht, M. Neural correlates of ticklishness in the rat somatosensory cortex. Science. 354 (6313), 757-760 (2016).
  20. Olton, D. S., Samuelson, R. J. Remembrance of places passed - spatial memory in rats. J Exp Psychol Anim Behav Process. 2 (2), (1976).
  21. Kraemer, P. J., Gilbert, M. E., Innis, N. K. The influence of cue type and configuration upon radial-maze performance in the rat. Animal Learning & Behavior. 11, 373-380 (1983).
  22. Wenk, G. L. Assessment of spatial memory using the radial arm maze and Morris water maze. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8 (Unit 8 5A), (2004).
  23. Harper, D. N., Dalrymple-Alford, J. C., McLean, A. P. Production of a serial position effect in rats using a 12-arm radial maze. J Neurosci Methods. 44 (2-3), 197-207 (1992).
  24. Schmitt, W. B., Deacon, R. M., Seeburg, P. H., Rawlins, J. N., Bannerman, D. M. A within-subjects, within-task demonstration of intact spatial reference memory and impaired spatial working memory in glutamate receptor-A-deficient mice. J Neurosci. 23 (9), 3953-3959 (2003).
  25. Brown, M. F. The effects of maze-arm length on performance in the radial-arm maze. Animal Learning & Behavior. 18, 13-22 (1990).
  26. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17 (6), 669-682 (1979).
  27. Sasaki, T., et al. Dentate network activity is necessary for spatial working memory by supporting CA3 sharp-wave ripple generation and prospective firing of CA3 neurons. Nat Neurosci. 21 (2), 258-269 (2018).
  28. Jew, K., et al. Selective memory and behavioral alterations after ambient ultrafine particulate matter exposure in aged 3xTgAD Alzheimer's disease mice. Part Fibre Toxicol. 16 (1), 45(2019).
  29. Harvey, R. E., Thompson, S. M., Sanchez, L. M., Yoder, R. M., Clark, B. J. Post-training inactivation of the anterior thalamic nuclei impairs spatial performance on the radial arm maze. Front Neurosci. 11, 94(2017).
  30. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12 (2), (1981).
  31. Buresova, O., Bures, J., Oitzl, M. S., Zahalka, A. Radial maze in the water tank: an aversively motivated spatial working memory task. Physiol Behav. 34 (6), 1003-1005 (1985).
  32. Buresova, O., Bolhuis, J. J., Bures, J. Differential effects of cholinergic blockade on performance of rats in the water tank navigation task and in a radial water maze. Behav Neurosci. 100 (4), 476-482 (1986).
  33. Olton, D. S., Walker, J. A., Gage, F. H. Hippocampal connections and spatial discrimination. Brain Res. 139 (2), 295-308 (1978).
  34. Olton, D. S., Werz, M. A. Hippocampal function and behavior: spatial discrimination and response inhibition. Physiol Behav. 20 (5), 597-605 (1978).
  35. Olton, D. S., Branch, M., Best, P. J. Spatial correlates of hippocampal unit activity. Exp Neurol. 58 (3), 387-409 (1978).
  36. Honig, W. K. Studies of Working Memory in the Pigeon. 38, 1 edn, (1978).
  37. Brolese, G., Lunardi, P., Lopes, F., Gonçalves, C. -A. Chapter 2 - Prenatal Alcohol Exposure and Neuroglial Changes in Neurochemistry and Behavior in Animal Models. , Academic Press. 11-22 (2017).
  38. Gouveia, K., Hurst, J. L. Reducing mouse anxiety during handling: Effect of experience with handling tunnels. PLoS One. 8 (6), e66401(2013).
  39. Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling. Sci Rep. 7, 44999(2017).
  40. Gouveia, K., Hurst, J. L. Improving the practicality of using non-aversive handling methods to reduce background stress and anxiety in laboratory mice. Sci Rep. 9 (1), 20305(2019).
  41. Ebbesen, C. L., Froemke, R. C. Body language signals for rodent social communication. Curr Opin Neurobiol. 68, 91-106 (2021).
  42. Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7 (6), 447-449 (2010).
  43. Tordoff, M. G., Pilchak, D. M., Williams, J. A., McDaniel, A. H., Bachmanov, A. A. The maintenance diets of C57BL/6J and 129X1/SvJ mice influence their taste solution preferences: implications for large-scale phenotyping projects. J Nutr. 132 (8), 2288-2297 (2002).
  44. Prior, H. Effects of the acoustic environment on learning in rats. Physiol Behav. 87 (1), 162-165 (2006).
  45. Prior, H., Schwegler, H., Ducker, G. Dissociation of spatial reference memory, spatial working memory, and hippocampal mossy fiber distribution in two rat strains differing in emotionality. Behav Brain Res. 87 (2), 183-194 (1997).
  46. Lai, H. Acute exposure to noise affects sodium-dependent high-affinity choline uptake in the central nervous system of the rat. Pharmacol Biochem Behav. 28 (2), 147-151 (1987).
  47. Granon, S., Poucet, B., Thinus-Blanc, C., Changeux, J. P., Vidal, C. Nicotinic and muscarinic receptors in the rat prefrontal cortex: differential roles in working memory, response selection and effortful processing. Psychopharmacology (Berl). 119 (2), 139-144 (1995).
  48. Hebert, M., Bulla, J., Vivien, D., Agin, V. Are distal and proximal visual cues equally important during spatial learning in mice? a pilot study of overshadowing in the spatial domain. Front Behav Neurosci. 11, 109(2017).
  49. Yamamoto, J., Suh, J., Takeuchi, D., Tonegawa, S. Successful execution of working memory linked to synchronized high-frequency gamma oscillations. Cell. 157 (4), 845-857 (2014).
  50. Shimizu, T., et al. Oligodendrocyte dynamics dictate cognitive performance outcomes of working memory training in mice. Nat Commun. 14 (1), 6499(2023).
  51. Takeuchi, H., et al. Training of working memory impacts structural connectivity. J Neurosci. 30 (9), 3297-3303 (2010).
  52. Wu, D., et al. Persistent neuronal activity in anterior cingulate cortex correlates with sustained attention in rats regardless of sensory modality. Sci Rep. 7, 43101(2017).
  53. David, S., Olton, C. C., Ann Werz Mary, Spatial memory and radial arm maze performance of rats. Learning and Motivation. 8 (3), 289-314 (1977).
  54. Steiner, A. P., Redish, A. D. Behavioral and neurophysiological correlates of regret in rat decision-making on a neuroeconomic task. Nat Neurosci. 17 (7), 995-1002 (2014).
  55. Sweis, B. M., Thomas, M. J., Redish, A. D. Mice learn to avoid regret. PLoS Biol. 16 (6), e2005853(2018).
  56. Sultana, R., Ogundele, O. M., Lee, C. C. Contrasting characteristic behaviours among common laboratory mouse strains. R Soc Open Sci. 6 (6), 190574(2019).
  57. Marchette, R. C. N., Bicca, M. A., Santos, E., de Lima, T. C. M. Distinctive stress sensitivity and anxiety-like behavior in female mice: Strain differences matter. Neurobiol Stress. 9, 55-63 (2018).
  58. Brooks, S. P., Pask, T., Jones, L., Dunnett, S. B. Behavioural profiles of inbred mouse strains used as transgenic backgrounds. I: motor tests. Genes Brain Behav. 3 (4), 206-215 (2004).
  59. Koike, H., Arguello, P. A., Kvajo, M., Karayiorgou, M., Gogos, J. A. Disc1 is mutated in the 129S6/SvEv strain and modulates working memory in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 103 (10), 3693-3697 (2006).
  60. Gomez-Sintes, R., Kvajo, M., Gogos, J. A., Lucas, J. J. Mice with a naturally occurring DISC1 mutation display a broad spectrum of behaviors associated to psychiatric disorders. Front Behav Neurosci. 8, 253(2014).
  61. Clapcote, S. J., Roder, J. C. Deletion polymorphism of Disc1 is common to all 129 mouse substrains: implications for gene-targeting studies of brain function. Genetics. 173 (4), 2407-2410 (2006).
  62. Salari, A. A., Samadi, H., Homberg, J. R., Kosari-Nasab, M. Small litter size impairs spatial memory and increases anxiety- like behavior in a strain-dependent manner in male mice. Sci Rep. 8 (1), 11281(2018).
  63. Borrow, A. P., Bales, N. J., Stover, S. A., Handa, R. J. Chronic Variable Stress Induces Sex-Specific Alterations in Social Behavior and Neuropeptide Expression in the Mouse. Endocrinology. 159 (7), 2803-2814 (2018).
  64. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat Protoc. 2 (2), 322-328 (2007).
  65. Võikar, V., Stanford, S. C. The Open Field Test. 190, Humana. New York, NY. 9-29 (2023).
  66. Haga, Y. Effects of food deprivation and food reward on the behavior of rats in the radial-arm maze. Jpn. Psychol. Res. 37 (4), 252-257 (1995).
  67. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Assessing spatial learning and memory in rodents. ILAR J. 55 (2), 310-332 (2014).
  68. Schwabe, L. Stress and the engagement of multiple memory systems: integration of animal and human studies. Hippocampus. 23 (11), 1035-1043 (2013).
  69. Bannerman, D. M., et al. Dissecting spatial knowledge from spatial choice by hippocampal NMDA receptor deletion. Nat Neurosci. 15 (8), 1153-1159 (2012).
  70. Bannerman, D. M., et al. Hippocampal synaptic plasticity, spatial memory and anxiety. Nat Rev Neurosci. 15 (3), 181-192 (2014).
  71. Yoder, R. M., Kirby, S. L. Otoconia-deficient mice show selective spatial deficits. Hippocampus. 24 (10), 1169-1177 (2014).
  72. Wong, A. A., Brown, R. E. Visual detection, pattern discrimination and visual acuity in 14 strains of mice. Genes Brain Behav. 5 (5), 389-403 (2006).
  73. Meaney, M. J., et al. Early environmental regulation of forebrain glucocorticoid receptor gene expression: implications for adrenocortical responses to stress. Dev Neurosci. 18 (1-2), 49-72 (1996).
  74. Nunez, J. F., Ferre, P., Escorihuela, R. M., Tobena, A., Fernandez-Teruel, A. Effects of postnatal handling of rats on emotional, HPA-axis, and prolactin reactivity to novelty and conflict. Physiol Behav. 60 (5), 1355-1359 (1996).
  75. Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. Laboratory routines cause animal stress. Contemp Top Lab Anim Sci. 43 (6), 42-51 (2004).
  76. Meijer, M. K., Sommer, R., Spruijt, B. M., van Zutphen, L. F., Baumans, V. Influence of environmental enrichment and handling on the acute stress response in individually housed mice. Lab Anim. 41 (2), 161-173 (2007).
  77. Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiol Behav. 150, 31-37 (2015).
  78. Sandi, C., et al. Acute stress-induced impairment of spatial memory is associated with decreased expression of neural cell adhesion molecule in the hippocampus and prefrontal cortex. Biol Psychiatry. 57 (8), 856-864 (2005).
  79. Tulving, E. Organization of Memory. Tulving, E., Donaldson, W. , Academic Press. (1972).
  80. Panoz-Brown, D., et al. Rats Remember Items in Context Using Episodic Memory. Curr Biol. 26 (20), 2821-2826 (2016).
  81. Fellini, L., Morellini, F. Mice create what-where-when hippocampus-dependent memories of unique experiences. J Neurosci. 33 (3), 1038-1043 (2013).
  82. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nat Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  83. Pawluski, J. L., Kokras, N., Charlier, T. D., Dalla, C. Sex matters in neuroscience and neuropsychopharmacology. Eur J Neurosci. 52 (1), 2423-2428 (2020).
  84. Gogos, A., Sbisa, A., Witkamp, D., van den Buuse, M. Sex differences in the effect of maternal immune activation on cognitive and psychosis-like behaviour in Long Evans rats. Eur J Neurosci. 52 (1), 2614-2626 (2020).
  85. Espinosa-Garcia, C., et al. Sex differences in the performance of cognitive tasks in a murine model of metabolic syndrome. Eur J Neurosci. 52 (1), 2724-2736 (2020).
  86. Conner, M. R., Adeyemi, O. M., Anderson, B. J., Kritzer, M. F. Domain-specific contributions of biological sex and sex hormones to what, where and when components of episodic-like memory in adult rats. Eur J Neurosci. 52 (1), 2705-2723 (2020).
  87. Sensini, F., et al. The impact of handling technique and handling frequency on laboratory mouse welfare is sex-specific. Sci Rep. 10 (1), 17281(2020).

Herprints en machtigingen

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

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Radiaalarmdoolhofmuisgedragsemi geautomatiseerd doolhofvoedselbeloningsmotivatiegedragshabituatiegeforceerd loop protocolvrij loop protocolintegratie van elektrofysiologie

Gerelateerde artikelen