Een objectieve en reproduceerbare Test van olfactorische leren en discriminatie in muizen

Het algemene doel van dit gedragsprotocol is om muizen te trainen zodat ze de ene geur associëren met een beloning en een andere geur met een straf. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen op het gebied van neurowetenschap, zoals leren, synaptische plasticiteit en sensorische discriminatie. Het grote voordeel van deze techniek is dat muizen, eenmaal getraind, binnen enkele uren honderden proeven uitvoeren voor een robuuste statistische bemonstering.

De implicaties van deze techniek reiken tot therapie of diagnose van neurodegeneratieve ziekten, omdat de ernst van reukstoornissen voorspellend is voor latere cognitieve achteruitgang bij mensen. Hoewel deze methode inzicht kan geven in reukzin, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, zoals visie of gehoor. Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, omdat de eerste stappen voor zowel het instellen van de gedragskamer als het gebruik van de software moeilijk te leren zijn vanwege verschillende aansluitingen en trainingsstappen.

Begin met het samenstellen van een muizenkamer met kamervloer. Houd de trainingsbox in een gebied met weinig verkeer en dim licht om afleiding te voorkomen. Boor vervolgens elk waterpoortje met een klein gaatje bovenop, om een naald van 18 gauge water in het poortje te kunnen uitdelen.

Vul een glazen flacon met geurstoffen opgelost in minerale olie en draai de dop stevig vast. Verbind vervolgens een naald van 18 gauge met de siliconen slang. Prik de dop van de glazen flacon en verbind het andere uiteinde van de siliconen slang met de inlaat van de geurpoortjes.

Plaats vervolgens elke siliconen buis in een geurklep. Verbind de vacuümlijn met de geurpoorten. Bevestig twee 10 milliliter spuiten aan een metalen houderstang en verbind de slang met de spuiten.

Verbind vervolgens de andere kant van de slang met een naald van 18 gauge. Plaats de naald in het geboorde gat van de neusprikporiënt op de muizenkamer en verbind het andere uiteinde van de slang met de waterklep. Vul de twee 10 milliliter spuiten met drinkwater voor knaagdieren.

Verbind vervolgens een luchtstroommeter met de luchtinlaat en houd de luchtstroom op drie tot vijf liter per minuut. Verbind de twee waterkleppen, twee geurkleppen, twee waterpoortjes, geurpoortje en stroom met het USB-interfacesysteem. En tenslotte, verbind de USB-interfacebox met stroom.

Pas vervolgens de vacuümzuiging aan om kruisbesmetting van geuren tussen proeven te voorkomen, en gebruik geurspecifieke slangen om geurstoffenflessen met de kamer te verbinden. Om de muizen voor te bereiden op training, begin met waterrestrictie van 40 milliliter per kilogram per dag. Weeg de muizen dagelijks om ervoor te zorgen dat ze boven de 80%van het basisgewicht zijn, en houd alle omgevingsfactoren constant tijdens het hele protocol, inclusief temperatuur, lawaai en zwerfgeuren.

Maak de kooi schoon voordat elke muis erin wordt overgebracht. Spuit en veeg de kamer af met 70%ethanol om afleiding door muisgeur te minimaliseren. Voor training in fase één, configureer de gedragsbox met een waterpoortje in het midden en met alle zijpoortjes ontoegankelijk.

Plaats een muis in de kamer en sluit deze. Begin vervolgens met het trainingsprogramma in fase één. Beschouw deze fase als voltooid wanneer de muis 100 proeven binnen 60 minuten voltooit.

Verwijder de muis uit de kamer na 60 minuten, of wanneer 100 proeven zijn voltooid. Voor training in fase twee, configureer deze en elke volgende fase met twee waterpoortjes aan de zijkanten en het geurpoortje in het midden. Plaats een muis in de kamer en sluit deze.

Begin vervolgens met het trainingsprogramma in fase twee. Beschouw deze fase als voltooid wanneer er minimaal 40 proeven in 60 minuten worden uitgevoerd, met minimaal 25%van de waterbeloningen binnen vijf seconden na het neusprikken in het middenpoortje. Verwijder de muis zodra deze fase is voltooid.

Voor training in fase drie, verbind de S-plus geur met de geurverdelingscontroller. Plaats een muis in de kamer en sluit deze. Begin vervolgens met het trainingsprogramma in fase drie.

Beschouw deze fase als voltooid wanneer er meer dan 60 beloningen binnen 60 minuten zijn, en verwijder de muis zodra de fase is voltooid. Voor training in fase vier-A, stel de boxconfiguratie gelijk aan die van de vorige fase drie. Verbind vervolgens zowel de S-plus als de S-minus geur met de geurverdelingscontroller.

Plaats een muis in de kamer en sluit deze. Begin vervolgens met het trainingsprogramma in fase vier-A. Nadat de muis 40 proeven heeft voltooid, schakel het programma om de geuren willekeurig te leveren.

Verwijder de muis zodra de fase is voltooid. Voor training in fase vier-B, maak deze fase identiek aan fase vier-A. De tijdelijke straf voor het proberen een waterbeloning te krijgen na een S-minus geur is echter vier seconden.

Verbind zowel de S-plus als de S-minus geur met de geurverdelingscontroller. Plaats een muis in de kamer. Sluit de muizenkamer en begin met het trainingsprogramma in fase vier-B.

Beschouw deze fase als voltooid wanneer er meer dan 100 proeven binnen 60 minuten zijn, met een nauwkeurigheid van meer dan 85% Voor go/no-go test, stel de boxconfiguratie gelijk aan die van de vorige fase vier-B. Verbind zowel de S-plus als de S-minus geur met de geurverdelingscontroller. Plaats vervolgens een muis in de kamer.

Begin met het go/no-go trainingsprogramma en stel vervolgens de muis die de olfactorische leertaak heeft geleerd bloot aan nieuwe paren chemisch vergelijkbare geuren. Zodra de muizen de olfactorische leertaak hebben geleerd, kunnen ze nieuwe geurparen associëren met beloning en straf. Deze getrainde muizen beginnen normaal gesproken met ongeveer 50%nauwkeurigheid op de go/no-go taak.

Het percentage correct kan worden uitgezet per proefblok als een leercurve voor nieuwe geurparen. Binnen 10 blokprovingen kunnen muizen in staat zijn om correct te discrimineren tussen geuren, met een nauwkeurigheid van meer dan 85%. Dit laat zien dat ons protocol met succes wildtype muizen heeft getraind om de ene geur te associëren