Artykuł metodologiczny

Zmodyfikowana tablica z otworami - pomiar zachowania, funkcji poznawczych i interakcji społecznych u myszy i szczurów

DOI:

10.3791/52529

8 kwietnia 2015

W tym artykule

Podsumowanie

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

Ten protokół opisuje zmodyfikowaną tablicę do dołków, która jest zestawem testów behawioralnych, który zawiera cechy otwartego pola i tradycyjnej tablicy do dołków. Układ ten umożliwia analizę różnicową nieuwarunkowanych zachowań małych ssaków laboratoryjnych, a także analizę zdolności poznawczych.

Streszczenie

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

Ten protokół opisuje zmodyfikowaną tablicę z otworami (mHB), która łączy w sobie cechy tradycyjnej tablicy z otworami i otwartego pola i jest przeznaczona do pomiaru wielu wymiarów bezwarunkowego zachowania u małych ssaków laboratoryjnych (np. myszy, szczury, ryjówki drzewne i małe naczelne). Ten paradygmat jest cenną alternatywą dla stosowania baterii testów behawioralnych, ponieważ w jednym teście można zbadać szerokie spektrum behawioralne profilu behawioralnego zwierzęcia.

Urządzenie składa się z pudełka, reprezentującego 'chroniony' obszar, oddzielonego od przedziału grupowego. Płytka, na której małe cylindry są ułożone naprzemiennie w trzech liniach, jest umieszczona na środku pudełka, reprezentując "niechroniony" obszar ustawienia. Zdolności poznawcze zwierząt można zmierzyć, zarzucając kilka cylindrów na deskę i mierząc pamięć roboczą i referencyjną. Inne nieuwarunkowane zachowania, takie jak zachowania związane z aktywnością, lękiem i zachowaniami społecznymi, można zaobserwować przy użyciu tego paradygmatu. Elastyczność behawioralną i zdolność do przyzwyczajenia się do nowego środowiska można dodatkowo zaobserwować, poddając zwierzęta wielu próbom w mHB, ujawniając wgląd w zdolności adaptacyjne zwierząt.

Ze względu na efekty kolejności testowania w baterii testów behawioralnych, do każdego indywidualnego eksperymentu powinny być używane zwierzęta naiwne. Poprzez testowanie wielu wymiarów behawioralnych w jednym paradygmacie, a tym samym obejście tego problemu, liczba wykorzystywanych zwierząt doświadczalnych jest zmniejszona. Ponadto, unikając izolacji społecznej podczas testów i bez konieczności pozbawiania zwierząt pożywienia, mHB reprezentuje behawioralny system testowy, wywołujący, jeśli w ogóle, bardzo niski poziom stresu.

Wprowadzenie

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

Zmodyfikowana tablica z otworami (mHB) służy do oceny wielu wymiarów nieuwarunkowanego zachowania, głównie u myszy i szczurów1. Wiele szeroko stosowanych testów mierzy pojedynczy parametr behawioralny, który nie obejmuje w pełni całego fenotypu wymiaru behawioralnego. MHB został opracowany w oparciu o koncepcję, że gryzonie mogą pokazać swój bogaty repertuar behawioralny tylko w bogatym środowisku testowym2 , a tym samym pozwala na złożone obserwacje etologiczne.

Konfiguracja zawiera cechy tradycyjnej tablicy z otworami i testu na otwartym polu, co skutkuje pojedynczym złożonym paradygmatem, który przezwycięża wady baterii testowej (np. w zmniejszeniu liczby wykorzystywanych zwierząt1,3,4, obejściu możliwych skutków kolejności testu5 oraz zmniejszeniu efektu czasowego i kosztów6). W przeciwieństwie do większości testów behawioralnych (np. Hånell & Marklund, 2014)7, zaletą mHB jest to, że zwierzęta nie muszą być pozbawione pożywienia, aby zwiększyć motywację do rozwiązania zadania. Dodatkowo, izolację społeczną można obejść podczas badań, umieszczając członków grupy zwierzęcia doświadczalnego w (grupowym) przedziale oddzielonym od przedziału badawczego przezroczystą perforowaną przegrodą, umożliwiającą kontakt wzrokowy, słuchowy i węchowy8,9.

mHB został (farmakologicznie) potwierdzony zarówno dla myszy, jak i szczurów1,6. Można mierzyć szeroki zakres zachowań, takich jak zachowania unikające, ocena ryzyka, pobudzenie, eksploracja, aktywność lokomotoryczna, przyzwyczajenie, powinowactwo społeczne i poznanie2,8-10. Dodatkowo mHB można połączyć z testem zahamowania przyjmowania pokarmu, a także testem rozpoznawania nowych obiektów10,11. Wreszcie, mHB może być również wykorzystany do przeprowadzania eksperymentów stresu społecznego poprzez testowanie zwierząt społecznie pokonanych podczas umieszczania dominującego osobnika w przedziale grupowym12,13. Ten protokół dla myszy i szczurów zawiera przegląd wielu zastosowań mHB.

Protokół

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

UWAGA: Eksperymenty zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Eksperymentów na Zwierzętach Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Utrechcie i Uniwersytetu w Utrechcie w Holandii. Ponadto doświadczenia na zwierzętach były prowadzone zgodnie z zasadami opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi i odnoszą się do Wytycznych dotyczących opieki i wykorzystania ssaków w neuronauce i badaniach behawioralnych. 25

1. Konfiguracja eksperymentalna

UWAGA: Standardowy aparat mHB składa się z szarego pudełka doświadczalnego z PVC (100 x 50 x 50 cm) oddzielonego od dodatkowej komory (50 x 50 x 50 cm), w której członkowie grupy zwierzęcia doświadczalnego mogą być umieszczeni podczas okresu testowania przezroczystą, perforowaną przegrodą1. Jeśli obecność członków grupy jest niepożądana lub jeśli badane są zwierzęta trzymane indywidualnie, zastąp przezroczystą przegrodę przegrodą wykonaną z szarego PVC (Rysunek 1; patrz także Ohl i wsp. (2001)1). MHB (z różnymi pomiarami) stosowany do testów poznawczych jest opisany w sekcji 5 protokołu.

  1. Umieść tablicę (60 x 20 x 0,5 cm; wykonaną z szarego PVC) na środku pudełka.
    UWAGA: Tablica może zawierać 20 cylindrów (ᴓ 1,5 cm)14 rozmieszczonych naprzemiennie w dwóch liniach lub 23 cylindry (ᴓ 3 cm)8 rozmieszczonych w trzech wierszach.
  2. Podziel obszar wokół planszy czarnymi liniami na 10 prostokątów (20 x 15 cm) i 2 kwadraty (20 x 20 cm).
  3. Umieść światło sceniczne nad tablicą, aby stworzyć większy kontrast w natężeniu światła między tablicą (reprezentującą obszar niechroniony porównywalny ze środkiem otwartego pola lub jasnym przedziałem w teście przejścia między światłem a ciemnością) a ramką (obszarem chronionym) w celu zwiększenia awersyjnego charakteru tablicy4,8.
  4. Trzymaj zwierzęta w 12-godzinnym odwróconym cyklu dnia i nocy (np. światła wyłączają się o 7:00 i włączają o 19:00).
    UWAGA: Jednak mHB może być również stosowany w konwencjonalnym harmonogramie światła (patrz dyskusja na temat potencjalnych niedociągnięć)1,6.
  5. Wykonaj testy behawioralne w najbardziej aktywnej fazie zwierząt (np. między 10:00 a 14:00)4,15.
  6. Utrzymuj okres przyzwyczajenia wynoszący 2 tygodnie po przybyciu zwierząt do obiektów. W tym okresie ta sama osoba przeprowadzająca eksperyment behawioralny powinna zajmować się zwierzętami cztery razy w tygodniu i uwzględnić wszystkie procedury obchodzenia się ze zwierzętami, które należy wykonać podczas rzeczywistych testów. Ze zwierzętami należy obchodzić się wyłącznie w porze dnia, w której zwierzęta będą później poddawane badaniom.
  7. Nagraj eksperymenty w celu przechowywania danych na wideo, a w celu optymalizacji wyników i zmniejszenia zmienności między obserwatorami, przećwicz ocenę behawioralną, korzystając z nagrania wideo z poprzednich eksperymentów2. Upewnij się, że wszystkie działania i procedury wykonywane przez obserwatora są ustandaryzowane.

2. Testy behawioralne – bez obecności kolegów z grupy

  1. Przeprowadzaj testy behawioralne w pomieszczeniu, w którym zwierzęta są regularnie trzymane (aby uniknąć możliwych skutków transportu do miejsca testów) i zainstaluj cały sprzęt testowy przed przybyciem zwierząt do obiektów (aby przyzwyczaić zwierzęta do obecności sprzętu).
  2. Podnieś zwierzę za podstawę ogona z jego domowej klatki i umieść je bezpośrednio w mHB.
  3. Umieść każde zwierzę w aparacie w tym samym rogu zwróconym przodem do ściany (jak pokazano na rysunku 1).
  4. Pozwól zwierzęciu swobodnie eksplorować mHB przez pewien czas (często 5 minut1,6,16-18).
  5. Poproś doświadczonego obserwatora o ocenę parametrów behawioralnych na żywo za pomocą oprogramowania do oceny behawioralnej. Należy użyć parametrów podanych w tabeli 1.
    UWAGA: Niektóre parametry behawioralne (np. zachowanie motoryczne i eksploracyjne) mogą być oceniane automatycznie, jak np. omówione przez Henry'ego i in. (2010)19 po niezbędnym dostosowaniu mHB.
  6. Po każdej próbie należy czyścić aparaturę wodą z kranu i ręcznikiem papierowym, aby uniknąć błędu systematycznego opartego na sygnałach węchowych.
    UWAGA: Należy pamiętać o możliwych skutkach kolejności przeprowadzania badań w przypadku badania zwierząt trzymanych społecznie17,20.

3. Testy behawioralne - w obecności kolegów z grupy

  1. W przypadku trzymania grupowego należy zmierzyć interakcję ze zwierzęciem doświadczalnym i jego współlokatorami podczas badania.
    1. Umieścić członków grupy w przedziale grupowym przed badaniem zwierzęcia doświadczalnego, aby umożliwić przyzwyczajenie się (głównie 10-30 min1,12).
      UWAGA: Testowanie w warunkach stresu społecznego jest możliwe poprzez umieszczenie dominującego współwięźnia w klatce w przedziale grupowym podczas testowania społecznie pokonanego osobnika13.
    2. Umieścić zwierzę doświadczalne w komorze badawczej i pozwolić mu swobodnie badać mHB, jak opisano w sekcji 2.
      UWAGA: Należy pamiętać o możliwych skutkach kolejności przeprowadzania badań w przypadku badania zwierząt trzymanych społecznie17,20.
    3. Poproś doświadczonego obserwatora o ocenę parametrów behawioralnych na żywo za pomocą oprogramowania do oceny behawioralnej. Należy użyć parametrów wymienionych w tabeli 1.
    4. Po każdej próbie należy czyścić aparaturę wodą z kranu i ręcznikiem papierowym, aby uniknąć uprzedzeń opartych na sygnałach węchowych.

4. Rozpoznawanie nowych obiektów i hamowanie przyjmowania pokarmu

  1. Zapoznaj zwierzęta z przedmiotem (na przykład kostką do gry lub granulką jedzenia) w ich domowej klatce na 2 dni przed eksperymentem.
  2. Umieść zaznajomiony przedmiot w aparacie w odległości 2 cm od nowego przedmiotu (na przykład bełtu lub nieznanego jedzenia) w rogu naprzeciwko punktu początkowego.
  3. Zmierz czas, w którym zwierzę zbliża się do nowego i znajomego przedmiotu/jedzenia. Należy użyć parametrów podanych w tabeli 1.
  4. Po każdej próbie należy czyścić aparaturę wodą z kranu i ręcznikiem papierowym, aby uniknąć uprzedzeń opartych na sygnałach węchowych.

5. Testy kognitywne

  1. Umieść mniejszą tablicę (35 x 22 x 1 cm) z 10 cylindrami na środku pudełka (Rysunek 1) do testowania szczurów3,22. Zmniejsz rozmiar pudełka do 50 x 50 cm do testowania myszy21, wkładając przegrodę wykonaną z szarego PVC.
  2. Powąchaj wszystkie cylindry o smaku, do którego przyciągane są zwierzęta (np. wanilia) i przynętę z nagrodą (np. kawałkiem migdała, bardzo smaczną nagrodą dla myszy i szczurów) pod siatką, aby zwierzęta nie mogły jej usunąć.
  3. Obudź cylindry (często trzy) z kolorowym pierścieniem (kontrastującym z szarym PCV) i zanęć je wyjmowaną nagrodą (np. 0,05 g kawałka migdała).
  4. Zapoznawaj zwierzęta z nagrodą codziennie przez 2 dni przed eksperymentem w ich domowej klatce, oferując ją pęsetą i upewniając się, że zwierzęta ją zjedzą.
  5. Poproś doświadczonego obserwatora o ocenę parametrów behawioralnych na żywo za pomocą oprogramowania do oceny behawioralnej. Zmierz parametry wymienione w Tabeli 2 oprócz parametrów behawioralnych wymienionych w sekcji 2 (Tabela 1), z wyjątkiem parametrów związanych z rozpoznawaniem obiektów lub hamowaniem przyjmowania pokarmu.
  6. Etap 1: Z każdym zwierzęciem wykonuj cztery próby dziennie ze stałymi odstępami między próbami (np. 30-60 min), aż do osiągnięcia stałego czasu na zakończenie próby (tj. gdy wszystkie trzy kawałki migdałów zostaną zebrane).
  7. Etap 2: Zbierz i zwab trzy różne cylindry i umieść zwierzęta w zestawie na cztery próby, aby przetestować zdolność uczenia się w odwrotnym kierunku.
  8. Po każdej próbie należy czyścić aparaturę wodą z kranu i ręcznikiem papierowym, aby uniknąć uprzedzeń opartych na sygnałach węchowych.

Wyniki

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

Duża liczba parametrów, które można zmierzyć w mHB, sprawia, że układ ten jest szczególnie odpowiedni do pomiaru licznych wymiarów behawioralnych. Przykładem jest identyfikacja adaptacji behawioralnej do nowego środowiska poprzez wielokrotną ekspozycję na test. Salomons et al. (2010) badali habituację dwóch linii myszy inbredalnych (BALB/cJ i 129P3/J) w mHB w dwóch różnych warunkach oświetlenia (światło czerwone: kontrast między pudełkiem a platformą: 45 lux vs. światło białe: kontrast między pudełkiem a platformą: 115 lux (patrz również sekcja protokołu 1.3))4. Myszy BALC/cJ wykazują zmniejszającą się (habituacyjną) latencję do pierwszego wejścia na platformę (patrz Tabela 1) w warunkach światła czerwonego, co przedstawiono na Rysunku 2A. W przeciwieństwie do nich, myszy 129P3/J nie wykazują oznak habituacji w kolejnych próbach. Rysunek 2B przedstawia eksperyment w warunkach światła białego. Myszy BALB/cJ ponownie wykazują zmniejszającą się latencję do pierwszego wejścia na platformę w kolejnych próbach, choć zwierzęta te wykazują wolniejszy wzorzec habituacji w porównaniu z warunkami światła czerwonego. Myszy 129P3/J wykazują nie tylko ponownie upośledzoną habituację, ale także tendencję do sensytyzacji w warunkach światła białego. Podobnie, w badaniu Salomons (2012) myszy 129P2/OlaHsd wykazały upośledzoną elastyczność behawioralną w odpowiedzi na nowość w porównaniu z myszami BALB/cOlaHsd23. Różnica w zdolności do habituacji staje się zatem wyraźna między dwiema liniami myszy inbredalnych podczas testowania w mHB4.

Kognitywną wersję mHB można wykorzystać na przykład do pomiaru zaburzeń poznawczych u myszy. Van der Kooij et al. (2010) zastosowali ten układ do oceny funkcjonowania poznawczego myszy C57BL/6J z łagodną niedotlenieniem i niedokrwieniem mózgu (45 min niedotlenienia; HI-45), ciężkim HI (75 min niedotlenienia; HI-75) oraz myszy z grupy kontrolnej (sham)9. Zdolność do ukończenia prób (t.j. znalezienie otworów z przynętą w ciągu 5 min) przedstawiono na Rysunku 3A. Liczbę błędów pamięci krótkotrwałej (powrotne odwiedziny otworu z przynętą), błędów pamięci długotrwałej (odwiedziny otworu bez przynęty) oraz błędów pominięcia (brak odwiedzin otworu z przynętą) przedstawiono odpowiednio na Rysunkach 3B-D.

Aby potwierdzić, że grupa HI-45 nie wykazywała zaburzeń poznawczych, grupę tę przetestowano w zadaniu odwrócenia (reversal task) w porównaniu z grupą kontrolną (sham-controls). Trzy otwory z przynętą przypisano do trzech różnych cylindrów, a zwierzęta poddano testom w ciągu 4 prób. Efekt odwrócenia staje się widoczny przy porównaniu ostatniej próby pierwszego etapu z pierwszą próbą etapu odwrócenia. Czas potrzebny na ukończenie czterech prób odwrócenia daje wskazówkę co do ogólnych wyników. Rysunek 4 przedstawia latencję ukończenia próby dla obu grup, co wykazuje wyraźny ogólny efekt zastosowanego zabiegu. Oznacza to, że w zadaniu odwrócenia w grupie HI-45 rzeczywiście występuje upośledzenie elastyczności poznawczej (ponownego uczenia się), które stało się wykrywalne przy użyciu mHB9.

Schemat układu doświadczalnego rozpoznawania obiektów; przedziały z oznaczonymi obszarami do testowania.
Rycina 1. Schematyczny przegląd zmodyfikowanej tablicy z otworami. (A) Układ składa się z przedziału testowego (pudełka), w którego środku znajduje się (nieosłonięta) tablica oznaczona liniami zygzakowatymi, oraz przedziału grupowego. Diagram chromatografii; przepływ procesu, zasada rozdziału, analiza chemiczna, technika laboratoryjna.= nowy obiekt, Równowaga statyczna, ΣFx=0, ΣFy=0, diagram z wektorami sił, ilustrujący równowagę sił w strukturze.= znany obiekt, Schemat blokowy procesu równowagi statycznej z symbolem 'Start'.= punkt startowy. (B) Schematyczny przegląd wersji poznawczej zmodyfikowanej tablicy z otworami dla myszy. (C) Widok z boku cylindra używanego w wersji poznawczej zmodyfikowanej tablicy z otworami. Kawałek migdała umieszcza się pod kratą wszystkich cylindrów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wykres odpowiedzi behawioralnej, latencja w funkcji numeru próby, porównujący myszy BALB/cJ i 129P3/J w ciągu 20 prób.
Rycina 2. Warunki światła czerwonego lub białego. (A) Latencja do pierwszego wejścia na platformę (średnia + SEM) myszy BALB/cJ i 123P3/J mierzona w warunkach światła czerwonego (klatka 0-5 lux i platforma 45 lux). Analiza ANOVA z powtarzanymi pomiarami z korektą Huyna-Feldta wykazała efekt szczepu (P = 0,025), próby (P <0,001) oraz interakcji próba x szczep (P <0,001). Analizy post hoc: pomiędzy szczepami: * = P <0,0026, pomiędzy dwiema kolejnymi próbami: $ = P <0,0026 (BALB/cJ). (B) Latencja pierwszego wejścia na platformę (średnia + SEM) w warunkach światła białego (klatka 0-5 lux i platforma 120 lux). Analiza ANOVA z powtarzanymi pomiarami z korektą Huyna-Feldta wykazała efekt szczepu (P = 0,031), próby (P <0,001) oraz interakcji próba x szczep (P <0,001). Analizy post hoc: pomiędzy szczepami: * = P <0,0026, pomiędzy dwiema kolejnymi próbami: $ = P <0,0026 (BALB/cJ) i T = P <0,0026 (123P3/J). Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Salomons et al. 20104. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wykres badania behawioralnego przedstawiający latencję, powroty, wizyty w nienęconych otworach oraz błędy pominięcia w kolejnych dniach.
Rysunek 3. Testy poznawcze w mHB (etap 1). Wszystkie wykresy przedstawiają średnią + SEM. (A) Latencja do zakończenia próby (sec) u myszy z grupy sham-control, HI-45 oraz HI-75. (B) Liczba błędów pominięcia, (C) wizyty w nienęconych otworach oraz (D) ponowne wizyty w nęconych otworach. * = P <0.05, ** = P <0.01, *** = P <0.001 sham vs. HI-75, # = P <0.05, ## = P <0.01, ### = P <0.001 HI-45 vs. HI-75. Rysunek zmodyfikowano na podstawie pracy Van der Kooij et al. 20109. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres słupkowy przedstawiający czas utopnienia do zakończenia zadania w kolejnych próbach w warunkach pozornych (sham) oraz HI-45.
Rysunek 4. Zadanie z nauką odwracania (etap 2). Czas do zakończenia próby (sec) w zadaniu z nauką odwracania (średnia + SEM). Efekty prób: # = P <0.05, ## = P <0.01 (pierwsza próba w zadaniu odwracania vs. próba poprzednia). Efekt leczenia: * = P <0.05, ** = P <0.01 (HI-45 vs. sham). Rysunek został zmodyfikowany na podstawie pracy Van der Kooij et al. 20109.

SystemAktywnośćMierzony parametr
UnikanieWpis do rejestruCzęstotliwość, latencja (s), czas trwania (%) i średni czas trwania (s) na platformie
Ocena ryzykaRozciągnięte przydzieleniaCzęstość i opóźnienie (s) występowania wyciągniętych postaw ciała (w tym kończyn tylnych)
PobudzeniePielęgnacja i przygotowanie zwierzątCzęstość, latencja (s), czas trwania (%) i średni czas trwania (s) autopielęgnacji
DefekacjaCzęstotliwość i latencja (s) wygenerowanych bolusów
MikcjaCzęstość i latencja (s) mikcji
Kierowana eksploracjaWizyty w otworachCzęstość i latencja (s) wizyt w cylindrze
Eksploracja nowego obiektuCzęstość, latencja (s), czas trwania (%) i średni czas trwania (s) eksploracji nowego obiektu
Eksploracja nienakierowanaPudełko hodowlaneCzęstość i latencja (s) wstawania na tylne łapy w klatce (przednie łapy nie dotykają ścianki)
Karta hodowlanaCzęstotliwość i czas utajenia (s) rearingów na platformie
Badanie otworówCzęstotliwość i latencja (s) eksploracji cylindra
PamięćEksploracja znanych obiektówCzęstotliwość, latencja (s), czas trwania (%) i średni czas trwania (s) eksploracji znanego obiektu
Powinowactwo społeczneInterakcja grupowaCzęstość, latencja (s), czas trwania (%) oraz średni czas trwania (s) interakcji z przedziałem grupowym
Aktywność lokomotorycznaPrzecięcie liniiCzęstość i latencja (s) przekroczeń linii

Tabela 1: Lista parametrów behawioralnych

System pamięciParametrOpis
Pamięć długotrwałaBłędny wybórWizyta przy nieprzynębianym cylindrze; nos poniżej krawędzi
Błąd pominięciaPominięcie cylindra z przynętąBrak wizyt w cylindrze z przynętą
Pamięć krótkotrwałaWielokrotny wybórPowrót do cylindera z przynętą; nos poniżej krawędzi
Ogólna wydajnośćCałkowity czas próbyCzas do momentu odwiedzenia wszystkich cylinderów z przynętą

Tabela 2: Lista parametrów poznawczych

Dyskusja

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

Paradygmat mHB może być używany do pomiaru wielu wymiarów nieuwarunkowanego zachowania. Protokół może być nieznacznie zmieniony w zależności od celu eksperymentu. W tym protokole omawiamy ustawienia, czasy i pomiary zwykle używane w naszym laboratorium. Jednak w przeszłości stosowano niewielkie odchylenia od wymiarów aparatu, a także ilość cylindrów na płytce może się różnić3. Często w badaniach stosuje się czas testowania wynoszący 5 minut na próbę, ale inne czasy testowania mogą być również odpowiednie, np. zakończenie testu zaraz po pomyślnym zakończeniu próby poznawczej lub wydłużenie czasu testu, jeśli zwierzęta są skrajnie niespokojne lub upośledzone fizycznie. Pora dnia testowania została wybrana tak, aby znajdowała się w warunkach czerwonego światła, ponieważ gryzonie są zwierzętami nocnymi i są najbardziej aktywne we wczesnej fazie ciemności. Roedel i in. (2006) pokazują wpływ testowania fazy jasnej lub ciemnej na wydajność behawioralną i poznawczą u myszy DBA w mHB16. W innych badaniach przeprowadzono eksperymenty mHB w warunkach białego światła1,6, jednak należy zauważyć, że testowanie w warunkach białego światła może wywołać hamowanie behawioralne i zakłócenia poznawcze (jak wykazano u myszy DBA)16.

Tabele 1 i 2 zawierają dużą ilość parametrów behawioralnych, które należy zmierzyć. Podczas analizy danych może to prowadzić do tego, że niektóre parametry wskazują na znaczny wzrost, na przykład "opóźnienia do pierwszego wejścia na pokład", ale nie w innych parametrach tego samego systemu motywacyjnego (w tym przypadku "unikanie"). W niektórych przypadkach może to prowadzić do niejednoznacznych wyników. Guilloux i in. (2011) wprowadzili zintegrowane behawioralne z-score do fenotypowania behawioralnego u myszy24. Za pomocą zintegrowanych behawioralnych z-scores, wiele parametrów może być połączonych w jeden z-score opisujący konkretny system motywacyjny. Kolejne z-score można z kolei łatwiej porównywać w testach behawioralnych i eksperymentach.

Oprócz opisanych cech tego paradygmatu, głębsze zastosowanie stało się widoczne w badaniu Salomons i in. (2012). Porównano przyzwyczajenie do nowości dwóch szczepów myszy (BALC/cJ i 129P3/J) w mHB, wykazując różnicę w elastyczności behawioralnej, wskazującą na nieadaptacyjny profil behawioralny myszy 129P3/J4, odzwierciedlający upośledzone zdolności adaptacyjne, a prawdopodobnie nawet patologiczny lęk.

Podsumowując, mHB umożliwia pomiar wielu wymiarów behawioralnych w jednym eksperymencie. Łącząc cechy tradycyjnej tablicy z otworami i testu na otwartym polu, można badać nieuwarunkowane zachowanie, interakcje społeczne, funkcje poznawcze i zdolności adaptacyjne, tj . dobrostan. Test ten może być na przykład wykorzystany do oceny zmian behawioralnych spowodowanych manipulacjami farmakologicznymi i/lub genetycznymi, selektywną hodowlą i zdolnościami adaptacyjnymi. W porównaniu z klasycznymi bateriami testowymi, liczba potrzebnych zwierząt jest wyraźnie zmniejszona, a stres odczuwany przez zwierzęta podczas badania jest wyjątkowo niski.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Autorzy chcieliby podziękować za pracę Annemarie Baars i José Lozeman-van 't Klooster w wykonywaniu, asystowaniu i nauczaniu eksperymentów z wykorzystaniem układu mHB.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
kognitywny mHBPudełko do badań poznawczych ma wymiary 50x50 cm poprzez włożenie do standardowego mHB przegrody wykonanej z szarego PVC. Na środku pudełka umieszczona jest mniejsza plansza (35x22x1 cm) z 10 cylindrami. Wszystkie cylindry są pachnące smakiem, który przyciąga zwierzęta (np. wanilia) i wszystkie są przynętą z nagrodą (np. kawałkiem migdała) pod kratką, aby zwierzęta nie mogły jej usunąć. Cylindry (często trzy) są oznaczone kolorowym pierścieniem (kontrastującym z szarym PCV) i są przynętą z wyjmowaną nagrodą (np. 0,05 g kawałka migdała).
waniliowySmak waniliowy rozpuszczony w wodzie (0,02%)
KameraKamera, która generuje wystarczającą jakość wyjściową, aby odtworzyć zachowanie z wideo. 
ŚwiatłoŚwiatło teatralne, które pozwala na regulację natężenia światła i wymiarów oświetlonej powierzchni.
do oceny behawioralnejOprogramowanie do oceny behawioralnej.
Aparat Smak sceniczne Oprogramowanie

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ohl, F., Holsboer, F., Landgraf, R. The modified hole board as a differential screen for behavior in rodents. Behav. Res. Methods Instrum. Comput. 33 (3), 392-397 (2001).
  2. Ohl, F. Anxiety and Anxiolytic Drugs. Holsboer, F., Ströhle, A. 169, Springer. 35-69 (2005).
  3. Staay, F. J., Gieling, E. T., Pinzon, N. E., Nordquist, R. E., Ohl, F. The appetitively motivated 'cognitive' holeboard: A family of complex spatial discrimination tasks for assessing learning and memory. Neurosci. Biobehav. Rev. 36 (1), 379-403 (2012).
  4. Salomons, A. R., van Luijk, J. A., Reinders, N. R., Kirchhoff, S., Arndt, S. S., Ohl, F. Identifying emotional adaptation: Behavioural habituation to novelty and immediate early gene expression in two inbred mouse strains. Genes Brain Behav. 9 (1), 1-10 (2010).
  5. McIlwain, K. L., Merriweather, M. Y., Yuva-Paylor, L. A., Paylor, R. The use of behavioral test batteries: Effects of training history. Physiol. Behav. 73 (5), 705-717 (2001).
  6. Ohl, F., Sillaber, I., Binder, E., Keck, M. E., Holsboer, F. Differential analysis of behavior and diazepam-induced alterations in C57BL/6N and BALB/c mice using the modified hole board test. J. Psychiatr. Res. 35 (3), 147-154 (2001).
  7. Hanell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Front Behav Neurosci. 8 (252), (2014).
  8. Laarakker, M. C., van Lith, H. A., Ohl, F. Behavioral characterization of A/J and C57BL/6J mice using a multidimensional test: Association between blood plasma and brain magnesium-ion concentration with anxiety. Physiol. Behav. 102 (2), 205-219 (2011).
  9. Kooij, M. A., Ohl, F., Arndt, S. S., Kavelaars, A., van Bel, F., Heijnen, C. J. Mild neonatal hypoxia-ischemia induces long-term motor- and cognitive impairments in mice. Brain. Behav. Immun. 24 (5), 850-856 (2010).
  10. Boleij, H., Salomons, A. R., van Sprundel, M., Arndt, S. S., Ohl, F. Not all mice are equal: Welfare implications of behavioural habituation profiles in four 129 mouse substrains. PLoS One. 7 (8), e42544(2012).
  11. Enard, W., et al. A humanized version of Foxp2 affects cortico-basal ganglia circuits in mice. Cell. 137 (5), 961-971 (2009).
  12. Bartolomucci, A., Fuchs, E., Koolhaas, J. M., Ohl, F. Acute and chronic social defeat: Stress protocols and behavioral testing. Mood and anxiety related phenotypes in mice. Gould, T. D. 42, Humana Press. 261-275 (2010).
  13. Erhardt, A., et al. Consequences of chronic social stress on behaviour and vasopressin gene expression in the PVN of DBA/2OlaHsd mice-influence of treatment with the CRHR1-antagonist R121919/NBI 30775. J. Psychopharmacol. 23 (1), 31-39 (2009).
  14. Salomons, A. R., Kortleve, T., Reinders, N. R., Kirchhoff, S., Arndt, S. S., Ohl, F. Susceptibility of a potential animal model for pathological anxiety to chronic mild stress. Behav. Brain Res. 209 (2), 241-248 (2010).
  15. Kooij, M. A., et al. NF-κB inhibition after neonatal cerebral hypoxia–ischemia improves long-term motor and cognitive outcome in rats. Neurobiol. Dis. 38 (2), 266-272 (2010).
  16. Roedel, A., Storch, C., Holsboer, F., Ohl, F. Effects of light or dark phase testing on behavioural and cognitive performance in DBA mice. Lab. Anim. 40 (4), 371-381 (2006).
  17. Arndt, S. S., et al. Individual housing of mice--impact on behaviour and stress responses. Physiol. Behav. 97 (3-4), 385-393 (2009).
  18. Salomons, A. R., Arndt, S. S., Lavrijsen, M., Kirchhoff, S., Ohl, F. Expression of CRFR1 and Glu5R mRNA in different brain areas following repeated testing in mice that differ in habituation behaviour. Behav. Brain Res. 246, 1-9 (2013).
  19. Henry, B. L., Minassian, A., Young, J. W., Paulus, M. P., Geyer, M. A., Perry, W. Cross-species assessments of motor and exploratory behavior related to bipolar disorder. Neurosci. Biobehav. Rev. 34 (8), 1296-1306 (2010).
  20. Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Identification and ranking of genetic and laboratory environment factors influencing a behavioral trait, thermal nociception, via computational analysis of a large data archive. Neurosci. Biobehav. Rev. 26 (8), 907-923 (2002).
  21. Ohl, F., Roedel, A., Binder, E., Holsboer, F. Impact of high and low anxiety on cognitive performance in a modified hole board test in C57BL/6 and DBA/2 mice. Eur. J. Neurosci. 17 (1), 128-136 (2003).
  22. Gordan, M. L., Jungwirth, B., Ohl, F., Kellermann, K., Kochs, E. F., Blobner, M. Evaluation of neurobehavioral deficits following different severities of cerebral ischemia in rats: A comparison between the modified hole board test and the morris water maze test. Behav. Brain Res. 235 (1), 7-20 (2012).
  23. Salomons, A. R., Arndt, S. S., Ohl, F. Impact of anxiety profiles on cognitive performance in BALB/c and 129P2 mice. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 12 (4), 794-803 (2012).
  24. Guilloux, J., Seney, M., Edgar, N., Sibille, E. Integrated behavioral z-scoring increases the sensitivity and reliability of behavioral phenotyping in mice: Relevance to emotionality and sex. J. Neurosci. Methods. 197 (1), 21-31 (2011).
  25. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , Eighth edition, National Research Council. Washington, D.C.. (2010).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Test zachowania myszytest zachowania szczuraparadygmat testowania poznawczegoanaliza zachowa bezwarunkowychpomiar interakcji spo ecznychtest rozpoznawania obiekt whamowanie spo ycia pokarmuocena elastyczno ci behawioralnejzadanie uczenia odwr cenia

Powiązane artykuły