Labirynt Barnesa na suchym lądzie jest powszechnie używany do mierzenia zdolności nawigacji przestrzennej w odpowiedzi na łagodnie awersyjne bodźce. W ciągu kolejnych dni poprawia się wydajność (np. opóźnienie w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej) osób z grupy kontrolnej, co wskazuje na normalne uczenie się i pamięć. Różnice między szczurami a myszami wymagają zmian w aparaturze i metodologii, które zostały szczegółowo opisane tutaj.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Strategie testowania labiryntu Barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Przestrzenne uczenie się i pamięć gryzoni laboratoryjnych jest często oceniane za pomocą zdolności nawigacyjnych w labiryntach, z których najpopularniejsze to labirynty wodne i suche (Barnes). Uważa się, że lepsza wydajność w porównaniu z sesjami lub próbami odzwierciedla uczenie się i zapamiętywanie lokalizacji klatki ewakuacyjnej/platformy. Uważany za mniej stresujący niż labirynty wodne, labirynt Barnesa jest stosunkowo prostą konstrukcją okrągłej platformy z kilkoma otworami równomiernie rozmieszczonymi na krawędzi obwodu. Wszystkie otwory, z wyjątkiem jednej, mają fałszywe dno lub ślepe zakończenie, podczas gdy jeden prowadzi do klatki ewakuacyjnej. Łagodnie awersyjne bodźce (np. jasne światła górne) dają motywację do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Opóźnienie w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej można zmierzyć podczas sesji; Jednak dodatkowe punkty końcowe zwykle wymagają nagrywania wideo. Na podstawie tych nagrań wideo użycie oprogramowania do automatycznego śledzenia może wygenerować różne punkty końcowe, które są podobne do tych wytwarzanych w labiryntach wodnych (np. przebyta odległość, prędkość/prędkość, czas spędzony w odpowiednim kwadrancie, czas spędzony w ruchu/odpoczynku oraz potwierdzenie opóźnienia). Rodzaj strategii wyszukiwania (np. losowa, seryjna lub bezpośrednia) można również skategoryzować. Budowa labiryntu Barnesa i metodologie testowania mogą się różnić w przypadku małych gryzoni, takich jak myszy, i dużych gryzoni, takich jak szczury. Na przykład, podczas gdy wskazówki poza labiryntem są skuteczne dla szczurów, mniejsze dzikie gryzonie mogą wymagać wskazówek wewnątrz labiryntu z wizualną barierą wokół labiryntu. Należy zidentyfikować odpowiednie bodźce, które motywują gryzonia do zlokalizowania klatki ucieczki. Zarówno labirynty Barnesa, jak i labirynty wodne mogą być czasochłonne, ponieważ zazwyczaj wymagane jest 4-7 prób testowych w celu wykrycia poprawy wydajności uczenia się i pamięci (np. krótsze opóźnienia lub długości ścieżek w celu zlokalizowania platformy ewakuacyjnej lub klatki) i/lub różnic między grupami eksperymentalnymi. Mimo to labirynt Barnesa jest szeroko stosowaną oceną behawioralną mierzącą zdolności nawigacji przestrzennej i ich potencjalne zakłócenie przez manipulacje genetyczne, neurobehawioralne lub ekspozycję na narkotyki / toksyny.
Wprowadzenie
Uczenie się przestrzenne i pamięć u gryzoni laboratoryjnych zostało najpierw ocenione na szczurach pozbawionych jedzenia, które poruszały się po labiryncie alejek, aby znaleźć wzmacniacz żywności1. Kilkadziesiąt lat później zaproponowano system pamięci odniesień przestrzennych2. W przeciwieństwie do pamięci roboczej, która odnosi się do pamięci w sesji testowej lub próbie, pamięć referencyjna odnosi się do pamięci w sesjach testowych lub próbach i jest ściślej związana z pamięcią długotrwałą.
Kilka typów labiryntów zostało opracowanych jako nieinwazyjne oceny tego zależnego od hipokampa przestrzennego uczenia się i pam....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Procedura labiryntu Barnesa dla małych gryzoni
- Włącz górne światła nad labiryntem i umieść znaki "Nie wchodzić" na zewnątrz drzwi laboratorium.
- Przynieś myszy w ich normalnych klatkach domowych do pokoju testowego około 30 minut przed rozpoczęciem pierwszej próby, aby umożliwić przyzwyczajenie. Jeśli w pomieszczeniu panuje cisza, włączenie białego szumu może nie być konieczne, w przeciwnym razie można rozważyć ten środek ostrożności.
- Skonfiguruj program śledzenia.
- Delikatnie wyjmij pierwszą mysz z domowej klatki i umieść ją w wysokim, zakrytym plastikowym pudełku. Umieść jego ewakuacyjną (czysty dom) klatkę polipropylenową ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
mature seksualnie samce myszy jeleniowych są zależne od zwiększonej zdolności do nawigacji przestrzennej w celu zlokalizowania potencjalnych partnerek do rozrodu, które są szeroko rozproszone w środowisku. Zarówno prenatalna, jak i dorosła ekspozycja na testosteron są niezbędne do organizowania i aktywowania tego późniejszego zachowania samców53. W związku z tym przypuszczano, że wczesna ekspozycja na związki zaburzające gospodarkę hormonalną może zakłócić tę cechę u samców w późniejszym wieku. Aby sprawdzić t.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Krytyczne etapy procedur testowania labiryntu Barnesa obejmują: 1) zapewnienie odpowiedniego, łagodnie awersyjnego bodźca, aby zmotywować zwierzę do zlokalizowania klatki ucieczki, 2) zapewnienie utrzymania jednolitych warunków we wszystkich próbach na zwierzętach (np. czas testu, personel testujący, zewnętrzna kontrola hałasu i inne bodźce, które mogą wpływać na wydajność), 3) jeśli próby są nagrywane na wideo, optymalizacja i zapewnienie prawidłowego nagrywania wideo i tworzenia kopii zapasowych plików oraz 4.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Ten dokument został sprawdzony zgodnie z polityką Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) i zatwierdzony do publikacji. Zatwierdzenie nie oznacza, że treść musi odzwierciedlać stanowisko lub opinie FDA, ani wzmianka o nazwach handlowych lub produktach komercyjnych nie stanowi poparcia lub rekomendacji do stosowania. Ustalenia i wnioski zawarte w tym raporcie są ustaleniami i wnioskami autorów i niekoniecznie reprezentują poglądy FDA. Autorzy nie mają sprzecznych interesów i nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy dziękują Panu Eldinowi Jašarevićowi, Panu Scottowi Williamsowi, Panu Rogerowi W. Meissenowi, Sarah A. Johnson, Dr. R. Michaelowi Robertsowi, Dr. Markowi R. Ellersieckowi i Dr. Davidowi C. Geary'emu z University of Missouri, oraz Panu C. Delbertowi Law i personelowi opieki nad zwierzętami w National Center for Toxicological Research/FDA. Praca ta była wspierana przez NIH Challenge Grant to Grant to CSR (RC1 ES018195), Mizzou Advantage Grant dla (CSR i DCG), nagrodę wydziału University of Missouri College of Veterinary Medicine (CSR) oraz protokół E7318 w National Center for Toxicological Research/FDA.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| UWAGA: Te przedmioty, które są przeznaczone tylko dla małych gryzoni, są pogrubione. Te elementy, które są przeznaczone tylko dla dużych gryzoni, są pisane kursywą. Elementy, które nie są pogrubione ani kursywą, są przeznaczone dla obu. | |||
| Platforma Barnes Maze z 12 lub 20 otworami ewakuacyjnymi co 30&. W przypadku szczurów każdy otwór ma średnicę 10,5 cm i 4 cm od górnej krawędzi labiryntu. Do użytku z automatycznymi programami śledzenia potrzebna jest góra dla białych gryzoni lub biała górna dla gryzoni pigmentowanych. W przypadku myszy i szczurów ten okrągły wierzchołek ma odpowiednio 95 i 122 cm średnicy. | US Plastics Corp,, OH | 42625 | To jest wierzchołek labiryntu Barnesa i powierzchnia, na której umieszcza się gryzonia. Może być zbudowany z różnych materiałów (np. pleksi), ale do prac zaburzających gospodarkę hormonalną optymalny jest materiał polipropylenowy wolny od BPA. Jeden z otworów prowadzi do klatki ewakuacyjnej; Wszystkie inne otwory są ślepe lub z fałszywym dnem. W przypadku labiryntu dla szczurów małe zjeżdżalnie na spodzie platformy labiryntu umożliwiają wsunięcie klatki ewakuacyjnej i fałszywych dna. |
| < mocny>2 cala Korek do rur polipropylenowych (24) 2 cale 90° Czarne kolanko polipropylenowe (12) 2 cale x 6 cali Złączka rurowa z polipropylenu (1) | US Plastics Corp,, OH | 30724 32086 30712 | Są one niezbędne tylko dla małego gryzonia (np. myszy) Barnes Maze. Te adaptacje to albo ślepe rurki/kolanka, albo jedna z rurek jest podłączona do złączki rurowej, która następnie prowadzi do klatki ewakuacyjnej. |
| Fałszywe dna dla szczura Barnes Maze | Zostały wykonane na zamówienie z tworzywa ABS i formowane próżniowo dla aparatu labiryntu dla szczurów. | ||
| >Okrągła aluminiowa ściana/bariera (50 cm wysokości) wokół labiryntu | Ace Hardware, Columbia, MO | W przypadku małych gryzoni (np. , myszy) bariera ta zapobiega ich wypadnięciu z labiryntu; aparat szczura na ogół tego nie wymaga. Ściana może nie być potrzebna dla myszy laboratoryjnych, które są stosunkowo oswojone. | |
| Stojak nośny do szczytu platformy labiryntu | US Plastics Corp,, OH | 42625 | Stojak podtrzymuje górną część platformy labiryntu tak, że jest ona uniesiona nad podłogą (zwykle 70-100 cm), aby zmotywować gryzonia do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Stojak może być wykonany z dowolnego materiału. |
| Klimatyzator dźwięku SleepMate z białym szumem, Marpac, Rocky Point, NC | 980A | Szum tła może być używany do blokowania peryferyjnych sygnałów akustycznych, które mogą zmylić testy Barnes Maze w próbach i na zwierzętach | |
| Oprawy oświetleniowe i żarówki o mocy 300-500 W zamknięte w aluminiowych obudowach. Na przykład przenośne halogenowe lampy robocze Utilitech 500 W. | Ace Hardware lub Lowes | Jasne światła zapewniają lekko awersyjny bodziec, który motywuje gryzonia do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Światła są zazwyczaj zawieszone ~150 cm nad szczytem labiryntu. | |
| Klatka ewakuacyjna. W przypadku małych gryzoni może to być klatka polipropylenowa (27,8 cm x 7,5 cm x 13 cm). | Ancare, Bellmore, NY | N40 PP | Klatka ucieczki dla szczurów została tutaj zbudowana na zamówienie i ma rampę prowadzącą do klatki ewakuacyjnej. |
| Nieprzezroczysta tuba (tylko dla szczurów) (średnica 27 cm; wysokość 23 cm) z kawałkiem grubego kartonu do przykrycia góry. | Rurkę umieszcza się w środku labiryntu, a szczura umieszcza się w tubie od góry, która jest pokryta kartonem. Uchwyt na zewnątrz rurki umożliwia łatwiejsze podnoszenie rury, co następnie rozpoczyna próbę. Rura może być wykonana z dowolnego materiału, ale powinna być nieprzezroczysta. | ||
| Kamera wideo o wysokiej rozdzielczości (np. , cyfrowa kamera wideo Panasonic) | Panasonic, Secaucus, NJ | ICV19458 | Kamera wideo jest umieszczona nad głową i rejestruje próby do późniejszej analizy. |
| Wskazówki geometryczne poza labiryntem lub wewnątrz labiryntu wykonane z wysokiej jakości tektury papieru budowlanego | w każdym sklepie z artykułami biurowymi, takimi jak Staples | Te wizualne wskazówki orientują zwierzę w środowisku labiryntu, dostarczając wskazówek co do przestrzennego położenia klatki ewakuacyjnej; u szczurów dobrze sprawdzają się wskazówki dotyczące dodatkowego labiryntu na ścianach, podczas gdy u małych gryzoni, które wymagają ściany wokół labiryntu, Muszą być używane wskazówki wewnątrz labiryntu. | |
| kurtyna otaczająca labirynt (tylko małe gryzonie) | każdy sklep z tkaninami i rękodziełem, taki jak Jo-Ann Fabrics | zasłona jest używana u małych gryzoni (zwłaszcza dzikich gatunków, np. Peromyscus), aby utrzymać uwagę w granicach labiryntu. | |
| 70% etanolu | Fisher Scientific | BP2818-4 | Po każdej próbie górna część labiryntu i klatka ewakuacyjna są czyszczone w celu wyeliminowania potencjalnych sygnałów zapachowych dla kolejno badanych gryzoni. |
| Oprogramowanie śledzące, takie jak Ethovision, oraz komputer z odpowiednią kartą graficzną i znaczną (1 TB lub więcej) przestrzenią dysku twardego. Alternatywnie, filmy mogą być nagrywane bezpośrednio na komputer w celu późniejszej analizy za pomocą programu takiego jak Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.). | Noldus (Leesburg, VA) | Oprogramowanie śledzące jest wymagane do analizy prób pod kątem opóźnień w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej, prędkości, przebytej odległości, czasu spędzonego na odpoczynku, czasu spędzonego na poruszaniu się, czasu spędzonego w prawidłowych i nieprawidłowych kwadrantach, czasu spędzonego wokół otworu ewakuacyjnego, liczby błędów lub wejść do nieprawidłowych otworów oraz ogólnej strategii wyszukiwania zastosowanej w celu znalezienia klatki ewakuacyjnej. | |
| Zewnętrzne dyski twarde, takie jak Seagate lub WD, z co najmniej 1-2 TB pamięci | Każdy sklep z artykułami biurowymi, taki jak Staples. | Kopie zapasowe nagrań wideo powinny być tworzone w co najmniej jednej oddzielnej lokalizacji. | |
| Program do nagrywania wideo, np. program WinTV | Hauppauge Computer Works, Inc., Hauppauge, NY | Jeśli oprogramowanie śledzące nie jest dostępne w czasie testów, próby powinny zostać nagrane na wideo do późniejszej analizy |
Bibliografia
- Tolman, E., Gleitman, H. Studies in spatial learning: place and response learning under different degrees of motivation. J. Exp. Psychol. 39, 653-659 (1949).
- Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
