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

De meeste gedragsexperimenten voor knaagdieren zijn oorspronkelijk bedacht voor ratten. Met recente voordelen op het gebied van genetische manipulatie voeren onderzoekers vaak gedragsexperimenten uit met muizen, met behulp van protocollen die zijn opgesteld voor ratten. Vanwege de gedragsverschillen tussen ratten en muizen moet je soms het protocol voor muizen aanpassen. In deze video beschrijven we een protocol om het ruimtelijke werkgeheugen bij muizen te testen. 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. Het correleert met metingen van vloeibare intelligentie bij mensen en is belangrijk voor het leren. Daarom is het werkgeheugen op zichzelf een belangrijk onderwerp voor studie.

[Docent] Zet nieuwe kooien op, met behulp van standaard nestmateriaal voor een nieuw experiment. Leg nieuw strooisel, papierpapiertunnel, papieren neststroken en houten bijtblok in de nieuwe kooi. Plaats de hoesbunker en sluit het deksel. Leid de muis naar de papiertunnel, die met de hand in de huiskooi wordt geleverd. Til de muis voorzichtig uit de gegroepeerde kooi met behulp van de papiertunnel. Leg de muis op je hand en houd hem enkele seconden op borsthoogte. Je kunt de muis ook op je hand laten klimmen. Pak muizen nooit bij hun staart op. Het omgaan met dieren met minimale stress is essentieel voor gedragsexperimenten. Het is ook belangrijk om muizen te laten wennen aan de onderzoeker. Vang de muis met dezelfde verwerkingsmethode. Leg de muis op de weegschaal om het lichaamsgewicht te controleren en registreer het lichaamsgewicht. Plaats de muis na het wegen in de nieuwe kooi die eerder is voorbereid. Zorg ervoor dat je muizen niet bang maakt door snel te bewegen of grote geluiden te maken tijdens het hanteren van muizen. Anders kunnen muizen van de schaal of hand springen. Zet muizen een week lang op die hoeveelheidsbeperking voorafgaand aan blootstelling aan het apparaat. Beheers de hoeveelheid standaard voer om ze gemotiveerd te maken om tijdens het experiment het doolhof af te struinen op zoek naar voedselbeloningen, namelijk verdunde, gezoete gecondenseerde melk. Doe twee tot drie gram standaard voer in de kooi en houd hun lichaamsgewicht tijdens het experiment tussen 85 en 90% van hun startlichaamsgewicht. Geef in dit stadium ook een milliliter verdunde gecondenseerde melk in de kleine plastic beker in de huiskooi om muizen eraan te laten wennen. Observeer ze als ze het een tijdje eten en zorg ervoor dat de muis geen voedselneofobie vertoont. Breng de muizen langzaam op de trolley naar de gedragstestruimte. Stel vervolgens de verlichting van de kamer in, verlicht de centrale hub in de directory op 80 lux met warmwitte gloeilampen en speel witte ruis af op 70 decibel, gemeten op de centrale hub. Laat de muizen vijf minuten met rust voordat u met het experiment begint. Gewenning, fase één. De doolhofbesturing is zo ingesteld dat de muis het doolhof kan verkennen met deuren die worden bediend door de muisvolgsoftware. Deze fase is om muizen te laten leven voor de deurbewegingen en hun geluiden. Start uw proefperiode en de video-opname door op de startknop op de software te klikken en breng vervolgens de muis naar het doolhof en plaats de muis in de centrale hub. Blijf het gedrag van de muis in de gaten houden. Er is geen voedselbeloning in het doolhof. De muis kan elke arm bezoeken, en hoe vaak ook naar eigen goeddunken. Deuren worden gedurende 30 minuten bediend zonder de bewegingen van de muis te verstoren. Ga door tot er 30 minuten zijn verstreken. Verzamel na de proef de muis in een arm en plaats hem terug in de thuiskooi. Maak het doolhof schoon voor de volgende muis. Doe dit twee dagen lang voor elke muis om de beurt. Arbitrage fase twee. De doolhofbesturing is zo ingesteld dat de muis het doolhof vrij kan verkennen zonder dat er deuren worden bediend, en voedselbeloningen kan vinden in de voedselputten aan het einde van de armen. Deze fase moedigt de muizen aan om het doolhof vrij te verkennen op zoek naar voedselbeloningen. Plaats 70 microliter van de beloning in elke afzuigkap. Geef het niet meer in de huiskooien, vanuit bewoning, fase twee. Start een proefversie en de video-opname door op de startknop op de software te klikken en breng vervolgens de muis naar het doolhof. Let op het gedrag van de muis. Tijdens deze fase bewegen muizen langzaam, lijken ze voorzichtig te zijn en kunnen ze meerdere keren teruggaan naar het voedsel. Ga door totdat de muis minstens twee of 30 minuten in elke arm komt. Verzamel na de proef de muis in een arm en plaats hem terug in de thuiskooi. Maak het doolhof schoon voor de volgende muis. Doe dit voor elke muis om de beurt twee keer per dag gedurende twee dagen. Bewoning fase drie. De doolhofbesturing is zo ingesteld dat de muis gewend raakt aan de combinatie van fase één en twee. Muizen mogen minstens één keer in elke arm komen. Aas al het voedsel goed met 70 microliter van de beloning. Start de proefversie en de video-opname door op de startknop op de software te klikken en breng vervolgens de muis naar het doolhof. Let op het gedrag van de muis. Ga door totdat de muis minstens één keer in elke arm komt of er 30 minuten zijn verstreken. Verzamel na de proef de muis in een arm en plaats hem terug in de thuiskooi. Maak het doolhof schoon voor de volgende muis. Doe dit voor elke muis om de beurt, twee keer per dag gedurende twee dagen. Zoals je in dit paneel kunt zien, bezoeken muizen in de loop van de tijd meer armen. Op dag zes van bewoning gaan muizen minstens één keer binnen zeven tot 15 minuten elke arm binnen en brengen ze een vergelijkbare periode door in elke arm, wat aangeeft dat dieren gewend zijn aan het doolhof en klaar zijn voor de taak. Deze ruimtelijke werkgeheugentaak bestaat uit drie delen in één proef. Muizen gaan door de gedwongen run, vijf seconden opsluiting in de centrale naaf en dan een vrije run. In de geforceerde run worden vier armen pseudo-willekeurig gekozen en één voor één aan de muis gepresenteerd. Tijdens de vrije run moeten muizen onthouden welke armen ze hebben bezocht in de geforceerde run in de proef voor de meest efficiënte verzameling van de resterende vier beloningen. Het doolhof is ingesteld om het schema te volgen dat in het vorige scherm werd getoond, en elk moet door dezelfde set geforceerde armen gaan in de proef van de ronde. Muizen doen negen dagen lang zes proeven per dag Voordat u met een proef begint, aas alle armen met 40 microliter 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. Start een proefversie en een video-opname door op de startknop in de software te klikken. Breng de muis naar de centrale naaf van het doolhof zonder de muis te belasten. De proef wordt automatisch gestart na vijf seconden opsluiting in de centrale hub. Loop tijdens de opsluiting van vijf seconden weg van het doolhof en ga ergens zitten niet te dicht bij het doolhof. Houd het gedrag in de gaten en noteer de volgorde van het armbezoek om te scoren totdat de muis alle beloningen heeft verzameld. Zodra de muis alle beloningen in het doolhof heeft verzameld, laat je hem vier extra armen bezoeken. Door dit te doen, zullen muizen niet associëren dat ze worden gevangen in de centrale hub waar het belangrijk is voor muizen om te beslissen waar ze heen gaan. Ook zal het voltooien van de werkgeheugentaak en betrapt worden niet direct met elkaar in verband worden gebracht. Bovendien zal het het feit versterken dat beloningen niet worden aangevuld in eerder bezochte armen. Laat aan de achterkant van de vierde arm de muis op je hand zitten terwijl je de arm met de andere hand bedekt, en plaats de muis terug in de thuiskooi. Voordat je het doolhof schoonmaakt, tik je op de thuiskooi van de volgende muis om hun opwindingstoestand te nivelleren voor de volgende proef. Gebruik een penseel, een natte tissue en twee droge tissues om het doolhof schoon te maken. Gebruik een penseel om muizenuitwerpselen te verwijderen. Veeg het doolhof eerst af met een droge tissue om eventuele sporen van gecondenseerde melk te verwijderen. Veeg de doolhofbodem af met een natte tissue. Droog het doolhof af met droog weefsel en ga verder met de volgende proef. De dagelijkse slagingspercentagescore wordt berekend als vier gedeeld door het totale aantal arminvoeringen, en het gemiddelde slagingspercentage bereikt ongeveer 80% op de laatste dag van het experiment. De perfecte proefratio-score wordt berekend als een aantal perfecte proeven gedeeld door zes en bereikt meer dan 60% op de laatste dag van het experiment. Selecteer analyse van snelheid, afstand en versnelling van de muis op de software en analyseer ze. Zorg ervoor dat de vier extra armbezoeken worden uitgesloten van die analyse. Meet ook de duur van de vier extra armbezoeken. De afstand zou in de loop van de tijd korter moeten worden. Snelheid en versnelling moeten vlak zijn, en de duur van de extra bezoeken aan de vier armen zou na verloop van tijd langer moeten worden als ze hun taak goed leren.

Bij het uitvoeren van dit experiment is het van cruciaal belang om de muizen vertrouwd te maken met de experimentator en de muizen te laten wennen aan de experimentele ruimteomgeving, wat de stress voor de muizen tot een minimum zou moeten beperken.

Dit protocol is gebruiksvriendelijk en betrouwbaar voor het reproduceren van gegevens. Omdat het doolhof semi-geautomatiseerd is, is dit protocol niet arbeidsintensief en is het van toepassing op laboratoriumbeeldvorming en elektrofysiologie. Dit protocol is een krachtig hulpmiddel om het ruimtelijke werkgeheugen te bestuderen.