Name: Uczenie się tras o niskim poziomie stresu przy użyciu labiryntu Lashley III u myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-05-22T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
Description: Poznaj metodę oceny uczenia się i pamięci u myszy w labiryncie Lashley III bez stresu. Technika ta pozwala badać procesy poznawcze u starszych zwierząt w kontrolowanych warunkach behawioralnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Labirynt Lashley III użyty w tych eksperymentach został zbudowany przez Tima Bowmastera, Paula Cormana, Barry'ego Dutrowa, Ryana Jabco i Tima Treastera w warsztacie Wydziału Fizyki Uniwersytetu Pensylwanii. Autorzy pragną podziękować pani Shobie Belegundu, pani Tarze Chrzanowski i pani Alexandrze Lewis za pomoc w przeprowadzeniu eksperymentów przedstawionych na Rysunkach 2-4. Pan Walter Jackson przekazał cenne uwagi podczas przygotowywania niniejszego protokołu. Praca ta była finansowana przez National Institute of Mental Health (granty MH064756 i MH077978 dla AMA). Treść opracowania jest wyłączną odpowiedzialnością autorów i nie musi odzwierciedlać oficjalnych poglądów National Institute of Mental Health ani National Institutes of Health.

1. Przygotowanie:
<ol>
	<li>Labirynt Lashley III jest wykonany z pleksiglasu i przedstawiony jest na Rysunku 1. Pole startowe, ramiona labiryntu oraz pole celu są modułowe, co umożliwia czyszczenie i modyfikację labiryntu. Ściany pola startowego, ramion labiryntu i pola celu wykonane są z czarnego pleksiglasu, aby wyeliminować wskazówki wizualne z zewnątrz i z wnętrza labiryntu. Ramiona labiryntu mają 45 cm długości, 7 cm wysokości i 5 cm szerokości. Drzwiczki prowadzące do kolejnych ramion labiryntu mają wymiary 4 cm x 4 cm i znajdują się 11 cm od zewnętrznych ścian labiryntu. Pole celu ma wymiary 19,5 cm długości x 7 cm wysokości x 5 cm szerokości. Pole startowe ma wymiary 8 cm x 9,5 cm x 7 cm. Na górze pola startowego, labiryntu i pola celu umieszczone są oddzielne przezroczyste elementy z pleksiglasu, aby umożliwić obserwację każdej myszy podczas przechodzenia przez labirynt, jednocześnie zapobiegając ich ucieczce. Labirynt spoczywa na podstawie wykonanej z czerwonego pleksiglasu, która jest wystarczająco duża, aby pomieścić trzy części labiryntu oraz pseudo-klatkę domową o rozmiarze identycznym jak standardowa klatka domowa zwierzęcia.</li>
	<li>Aby przygotować pseudo-klatki domowe przed pierwszą próbą w labiryncie, do oddzielnych podstaw klatek, w których bokach wycięto otwory wejściowe (2 cm x 2 cm), dodaje się świeży materiał ściółkowy tego samego rodzaju, który jest stosowany w klatkach domowych zwierząt. Na podstawach klatek należy umieścić druciane góry i ponumerować je indywidualnie, po jednej dla każdego zwierzęcia w kohorcie testowej. Klatki te będą służyć jako indywidualne pseudo-klatki domowe dla każdego zwierzęcia przez cały czas trwania testów. Ponieważ badamy rolę stresu i/lub zachowań związanych z lękiem w uczeniu się i pamięci, stosujemy pseudo-klatki domowe, aby uniknąć indywidualnego trzymania myszy w ich klatkach domowych. Jeśli jednak czynniki te nie są kwestią nadrzędną, zwierzęta można trzymać pojedynczo w klatkach domowych zmodyfikowanych o otwory wejściowe, a klatki te mogą służyć jako klatki domowe w przypadku pomyślnej nawigacji w labiryncie.</li>
</ol>
2. Testowanie:
<ol>
	<li>Każdego dnia zwierzęta są przenoszone do pomieszczenia do testów behawioralnych co najmniej na godzinę przed rozpoczęciem testów, aby mogły zaaklimatyzować się do środowiska badawczego.</li>
	<li>Na 30 min przed rozpoczęciem testów z wszystkich klatek domowych usuwa się pokarm i wodę. Pokarm i wodę należy pozostawić w pomieszczeniu do testów behawioralnych, ale poza zasięgiem myszy. Pokarm i wodę zazwyczaj usuwa się 30 min po przejściu z fazy jasnej do fazy ciemnej, po wystąpieniu szczytu żerowania. Zapewnia to, że zwierzęta są w większości syte i nawodnione przed testem; jednak testowanie w tym okresie zapewnia niewielką dodatkową siłę motywacyjną do pokonywania labiryntu, mimo braku bezpośredniej nagrody w postaci pokarmu lub wody po wykonaniu zadania.</li>
	<li>Po upływie 30-minutowego okresu przedtestowego należy oczyścić labirynt 70% etanolem. Drzwi prowadzące z boksu startowego do ramion labiryntu należy pozostawić zamknięte. Drzwi na obu końcach boksu docelowego pozostawia się otwarte.</li>
	<li>Umieść pseudo-klatkę domową przypisaną do pierwszego zwierzęcia na końcu boksu docelowego.</li>
	<li>Przenieś pierwszą mysz do labiryntu, trzymając ją w zagłębieniu dłoni. Umieść mysz w boksie startowym i zamknij pokrywę.</li>
	<li>Znajdując się w pozycji umożliwiającej niezakłóconą obserwację labiryntu, otwórz drzwi boksu startowego i natychmiast uruchom trzy stopery.</li>
	<li>Gdy wszystkie cztery łapy myszy opuszczą boks startowy, zamknij drzwi boksu startowego i zatrzymaj pierwszy stoper.</li>
	<li>Ręcznie zapisuj ścieżkę, którą porusza się mysz podczas nawigowania po labiryncie. Mysz wchodzi do nowej strefy lub ramienia labiryntu, gdy wszystkie cztery łapy przekroczą granicę tego obszaru (patrz Rys. 1).</li>
	<li>Gdy wszystkie cztery łapy wejdą do boksu docelowego, zamknij drzwi prowadzące między labiryntem a boksem docelowym i zatrzymaj drugi stoper.</li>
	<li>Gdy mysz całkowicie wejdzie do pseudo-klatki domowej, zamknij drzwi między boksem docelowym a klatką. Zatrzymaj trzeci stoper.</li>
	<li>Zapisz czasy z trzech stoperów. Policz liczbę błędów popełnionych przez mysz. Błąd definiuje się jako wejście do strefy ślepego zaułka (np. przejście z ramienia L do strefy K; Rys. 1) lub powrót przez już pokonane ramię labiryntu (np. przejście z ramienia F do ramienia C; Rys. 1). Choć oceniając wyniki myszy w czasie rzeczywistym, możliwe jest nagrywanie prób w labiryncie, co pozwala na późniejszą ocenę wizualną lub za pomocą oprogramowania automatycznego. Wybór odpowiedniej metody pozostaje do uznania eksperymentatora.</li>
	<li>Pozostaw zwierzę w pseudo-klatce domowej na 1 min przed powrotem do jego właściwej klatki domowej.</li>
	<li>Powtórz kroki od 2.3 do 2.12 dla wszystkich myszy w kohorcie testowej.</li>
	<li>Gdy ostatnia mysz z kohorty zostanie zwrócona do swojej klatki domowej, uruchom 30-minutowy timer. Po upływie tych 30 min przywróć pokarm i wodę wszystkim myszom w kohorcie, a następnie przenieś zwierzęta z powrotem do pomieszczenia hodowlanego.</li>
	<li>Powtarzaj tę procedurę przez kolejne noce, wykonując jedną próbę na zwierzę w dniu testu, aż wszystkie myszy w kohorcie osiągną zdefiniowane kryterium uczenia się lub do momentu wykonania określonej liczby prób testowych. Mysz uznaje się za nauczoną labiryntu, gdy jest w stanie wykonać zadanie z 0 lub 1 błędem w dwóch kolejnych próbach. Myszy są testowane w tej samej kolejności w kolejnych próbach.</li>
</ol>
3. Reprezentatywne wyniki:
Liczbę dni potrzebnych na naukę (osiągnięcie kryterium) można analizować i porównywać między różnymi grupami w danej badaniu (Ryc. 2A i 3A). Dodatkowo można ocenić indeks uczenia się (stosunek uczenia się), który charakteryzuje nabywanie umiejętności poruszania się w labiryncie, w ciągu pierwszych czterech dni okresu testowego (Ryc. 2B i 3B). Indeks uczenia się to stosunek liczby prawidłowo przebytych odcinków ścieżki do całkowitej liczby przebytych odcinków ścieżki w każdej próbie. Średni indeks uczenia się powinien wynosić około 0,5 w pierwszej próbie, gdy myszy po raz pierwszy są wystawione na działanie labiryntu i poruszają się w nim przypadkowo. Indeks uczenia się rośnie i zbliża się do 1 między drugą a czwartą próbą, co wskazuje na zachodzenie procesu uczenia się. Na Ryc. 2 młode (2 mies.) i starzejące się (24 mies.) samce myszy C57Bl/6NCr były trenowane w labiryncie Lashleya przez maksymalnie 15 prób. Młode myszy nauczyły się labiryntu w 7,2 (± 1,5) d. W przeciwieństwie do nich, zwierzęta starsze potrzebowały 11,7 (± 2,1) d, aby osiągnąć kryterium. Zaobserwowano silną tendencję do dłuższego czasu nauki labiryntu u starszych myszy C57Bl/6NCr ([t(23)=1,59, P=0,056]; jednostronny test t, hipoteza a priori, że liczba dni nauki jest dłuższa u starszych myszy). Po obliczeniu indeksu uczenia się w obu grupach wiekowych widoczny jest stały wzrost indeksu od drugiej do czwartej próby (istotny główny efekt czasu P&lt;0,001). Jednak nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic w indeksie uczenia się między młodymi a starymi myszami C57 (główny efekt wieku P=0,58). 
Rysunek 3 jest reprezentatywny dla badań nad wpływem szczepu tła na zachowanie podczas uczenia się. Dane pochodzące od młodych samców C57Bl/6NCr przedstawione na Rys. 2 są teraz porównane z danymi od młodych myszy Crl:CD-1(ICR)BR [CD-1, 4-5 mo]. Myszy CD-1 nauczyły się labiryntu Lashley III w 4,5 (± 1,4) d; nie stwierdzono jednak istotnej różnicy między szczepami w liczbie dni potrzebnych do nauki (Rys. 3A; [t(18)=1,328, P=0,20]; dwustronny test t). Z kolei analiza wskaźnika uczenia się pokazuje, że choć wszystkie zwierzęta w pierwszej próbie nawigowały po labiryncie przypadkowo, myszy CD-1 szybciej opanowały zadanie (główny efekt szczepu P&lt;0,001). Ilustruje to statystycznie istotny wzrost wskaźnika uczenia się w próbach od 2 do 4 u myszy CD-1 w porównaniu z myszami C57Bl/6NCr. Co ciekawe, jeśli myszy CD-1 są nadal trenowane w labiryncie po osiągnięciu kryterium, wykazują zachowanie wskazujące na nadmierne trenowanie (Rys. 4), co zostanie omówione bardziej szczegółowo poniżej.
<img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig1.jpg" alt="Schemat eksperymentu nauki w labiryncie z polem celu, pseudo-klatką domową, polem startowym (A) i układem ścieżek." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> Rysunek 1: Labirynt Lashley III. Ślepe zaułki labiryntu są na tym schemacie zaznaczone kolorem czerwonym wyłącznie w celach ilustracyjnych. Podstawa i ramiona rzeczywistego labiryntu mają jednolite kolory (wstawka). Labirynt jest narysowany w odpowiedniej skali (wymiary podano w tekście).
<img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig2.jpg" alt="Wykres słupkowy porównujący dni nauki i indeks; dwie grupy wiekowe; analiza badań nad edukacją." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 2"> Rysunek 2: Wyniki w labiryncie Lashleya III u 2- i 24-miesięcznych samców myszy C57Bl/6NCr.Labirynt Lashleya III został wykorzystany do oceny uczenia się trasy u młodych (2 m-ce) i starzejących się (24 m-ce) samców myszy C57Bl/6NCr. Mierzone parametry to (a) liczba dni do osiągnięcia kryterium, czyli liczba dni wymagana, aby mysz pokonała labirynt przez dwie kolejne noce z 0 lub 1 błędem; oraz (b) indeks uczenia się, czyli liczba prawidłowych wejść czterema łapami do ramion w stosunku do całkowitej liczby wejść do ramion w dniach 1–4 testowania w labiryncie Lashleya III. Liczba zwierząt w grupie wynosiła n=10 dla myszy 2-miesięcznych i n=15 dla myszy 24-miesięcznych.
<img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig3.jpg" alt="Analiza uczenia się, wykresy słupkowe; dni do nauczenia się, porównanie indeksu uczenia się, myszy C57BI/6 vs CD-1." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 3"> Rysunek 3: Wyniki w labiryncie Lashley III u młodych samców myszy C57Bl/6NCr i CD-1. Labirynt Lashley III został wykorzystany do oceny uczenia się trasy u 2-miesięcznych myszy C57Bl/6NCr oraz 4-5 miesięcznych myszy CD-1. Mierzone parametry to (a) liczba dni do osiągnięcia kryterium, czyli liczba dni wymaganych, aby mysz pokonała labirynt przez dwie kolejne noce z 0 błędami lub 1 błędem; oraz (b) indeks uczenia się, czyli liczba prawidłowych wejść czterema łapami do ramion w stosunku do całkowitej liczby wejść do ramion w dniach 1-4 testowania w labiryncie Lashley III. Liczba zwierząt w grupie wynosiła n=10 dla myszy C57Bl/6NCr i n=10 dla myszy CD-1. Istotność statystyczna: *P&lt;0.05, **P&lt;0.01 w stosunku do myszy C57Bl/6NCr.
<img src="/files/ftp_upload/1786/1786fig4.jpg" alt="Wykresy błędów i czasu pokonywania labiryntu przedstawiają krzywą uczenia się, analiza danych obejmuje kolejne dni, a strzałki wskazują postępy." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 4"> Rysunek 4: Wyniki w labiryncie Lashleya III u 4-5 miesięcznych samców myszy CD-1. Do oceny uczenia się tras u dziesięciu 4–5-miesięcznych samców myszy CD-1 przez 15 kolejnych dni wykorzystano labirynt Lashley III. Mierzone parametry obejmowały (a) liczba błędów popełnianych każdego dnia, gdzie za błąd uznano wejście wszystkimi czterema łapami do ślepego zaułka lub przejście przez ramiono labiryntu, przez które zwierzę już wcześniej przeszło; oraz (b) czas spędzony w labiryncie na dobę. Dzień, w którym osiągnięto kryterium, został zaznaczony czerwoną strzałką.

<ol><li>Blizard, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Return+to+home+cage%27+as+a+reward+for+maze+learning+in+young+and+old+genetically+heterogeneous+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Med%22%5BJournal%5D)">Return to home cage' as a reward for maze learning in young and old genetically heterogeneous mice.</a> Comparative Med. 56, 196-201 (2006).</li>
<li>Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCrawley%2C+JN+%22What%27s+wrong+with+my+mouse%3F%3A+Behavioral+phenotyping+of+transgenic+and+knockout+mice%22">What's wrong with my mouse?: Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice</a>. , 2nd ed, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. (2007).</li>
<li>Blizard, D. A., Klein, L. C., Cohen, R., McClearn, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+mouse-friendly+cognitive+task+suitable+for+use+in+aging+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Genet%22%5BJournal%5D)">A novel mouse-friendly cognitive task suitable for use in aging studies.</a> Behav. Genet. 33, 181-189 (2003).</li>
<li>Warren, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Appetitive+learning+by+old+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Aging+Res%22%5BJournal%5D)">Appetitive learning by old mice.</a> Exp. Aging Res. 12, 99-105 (1986).</li>
<li>Lashley, K. Brain mechanisms and intelligence: A quantitative study of injuries to the brain. , University of Chicago Press. Chicago. (1929).</li>
<li>Barnes, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+deficits+associated+with+senescence%3A+A+neurophysiological+and+behavioral+study+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+Psych%22%5BJournal%5D)">Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat.</a> J. Comp. Physiol. Psych. 93, 74-104 (1979).</li>
<li>Matzel, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Individual+differences+in+the+expression+of+a+general+learning+ability+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Individual differences in the expression of a general learning ability in mice.</a> J. Neurosci. 23, 6423-6433 (2003).</li>
<li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+memory+and+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The use of the Morris water maze in the study of memory and learning.</a> Int. J. Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li>
<li>Hepler, D. J., Wenk, G. L., Cribbs, B. L., Olton, D. S., Coyle, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+impairments+following+basal+forebrain+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Memory impairments following basal forebrain lesions.</a> Brain Res. 346, 8-14 (1985).</li>
<li>Sci, B. ehavB. rain 2, 313-313 (1979).</li>
</ol>

Wszystkie protokoły behawioralne zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (Institutional Animal Care and Use Committee) Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii. Nie ma żadnych ujawnień finansowych do zaraportowania.

Najczęściej stosowanymi testami behawioralnymi u gryzoni do oceny uczenia się i pamięci są wodny labirynt Morrisa oraz warianty warunkowania lękowego2. Testy te opierają się na wskazówkach wizualnych lub słuchowych w procesie uczenia się oraz na bodźcach awersyjnych (np. wodzie, wstrząsach stóp), aby zmotywować zwierzęta do wykonania zadań3. U starzejących się gryzoni, podobnie jak u starzejących się ludzi, funkcje sensoryczne ulegają z czasem pogorszeniu. Kilka szczepów myszy traci słuch lub rozwij...

<table><tbody><tr><td>Labirynt Lashleya III</td><td>Warsztat Fizyczny PSU</td><td>N/A</td><td>Labirynt musi zostać zbudowany na zamówienie, nie jest dostępny w sprzedaży</td></tr></tbody></table>

nauka trasy przy niskim poziomie stresu z wykorzystaniem labiryntu lashley iii u myszy

Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Wiele testów behawioralnych zaprojektowanych w celu oceny uczenia się i pamięci u gryzoni, w szczególności u myszy, opiera się na wskazówkach wizualnych, deprywacji pokarmowej i/lub wodnej lub innych bodźcach awersyjnych, aby zmotywować zwierzęta do opanowania zadania. Wraz z wiekiem zwierząt ich modalności sensoryczne ulegają pogorszeniu. Na przykład wiele szczepów myszy wykazuje deficyty słuchu lub zaćmę. Zmiany w systemach sensorycznych niezbędnych do prowadzenia myszy podczas nauki zadania stanowią potencjalne czynniki zakłócające interpretację zmian w procesach uczenia się u starzejących się zwierząt. Co więcej, stosowanie bodźców awersyjnych w celu zmotywowania zwierząt do nauki zadań może wprowadzać błędy przy porównywaniu myszy o różnej wrażliwości na stres. Aby zminimalizować tego typu efekty zakłócające, wdrożyliśmy zmodyfikowaną wersję labiryntu Lashley III. Labirynt ten opiera się na uczeniu się trasy, w którym myszy uczą się nawigować w labiryncie poprzez wielokrotną ekspozycję w warunkach niskiego stresu, np. w fazie ciemnej, bez deprywacji pokarmowej/wodnej, aż do momentu pokonania ścieżki z punktu startowego do pseudo-klatki domowej z 0 lub 1 błędem w dwóch kolejnych próbach. Klasyfikujemy to jako test behawioralny o niskim poziomie stresu, ponieważ nie opiera się on na bodźcach awersyjnych w celu zachęcenia do eksploracji labiryntu i nauki zadania. Aparatura składa się z modułowej skrzynki startowej, korpusu labiryntu z 4 ramionami oraz skrzynki z celem. Na końcu skrzynki z celem znajduje się pseudo-klatka domowa, która zawiera ściółkę podobną do tej znajdującej się w klatce domowej zwierzęcia i jest przypisana do każdego zwierzęcia na czas testów w labiryncie. Wykazano wcześniej, że ta pseudo-klatka domowa zapewnia wystarczającą nagrodę, aby zmotywować myszy do nauki nawigacji w labiryncie.1W niniejszym materiale przedstawiamy wizualizację procedury labiryntu Lashleya III w kontekście oceny różnic związanych z wiekiem w uczeniu się i pamięci u myszy, wraz z porównaniem zachowań uczenia się u dwóch różnych szczepów tła genetycznego myszy. Mamy nadzieję, że inni badacze zainteresowani oceną efektów starzenia się lub podatności na stres u myszy uznają ten labirynt za atrakcyjną alternatywę dla testów behawioralnych obejmujących bardziej stresujące zadania uczenia się i/lub wskazówki wizualne.

Labirynt Lashley III to zadanie polegające na nauce trasy, które nie opiera się na bodźcach awersyjnych ani wskazówkach wizualnych. Stanowi on zatem bardzo atrakcyjną opcję do oceny uczenia się i pamięci, zwłaszcza u starszych myszy lub w sytuacjach, w których istotnym czynnikiem jest stres.

Nauka trasy przy niskim poziomie stresu z wykorzystaniem labiryntu Lashley III u myszy

Wiele testów behawioralnych zaprojektowanych w celu oceny uczenia się i pamięci u gryzoni, w szczególności u myszy, opiera się na wskazówkach wizualnych, deprywacji pokarmowej i/lub wodnej lub innych...

W labiryncie Lash three myszy uczyły się nawigować przez szereg ramion, aby dotrzeć do środowiska imitującego klatkę domową. Podczas powtarzanych prób, na początku każdej z nich, myszy są umieszczane w Starbucks, który jest oddzielony od labiryntu drzwiami. Po otwarciu drzwi myszy wchodzą w ramiona labiryntu i mogą swobodnie badać obrany przez siebie tor przejścia.Rejestruje się przebieg labiryntu, w tym wejścia do ślepych zaułków i stref błędów. Po wejściu do złotego pudełka zamykane jest kolejne drzwiczki, aby zapobiec ponownemu wejściu do labiryntu i skierować mysz do pseudo-klatki domowej. Po zakończeniu próby w labiryncie wyniki są porównywane pomiędzy grupami wiekowymi lub szczepami w celu oceny roli w uczeniu się i pamięci.Witajcie, nazywam się Amanda Bressler. Pracuję w laboratorium Anne Andrews tutaj, na Pennsylvania State University. Pokażę wam dzisiaj, jak korzystać z labiryntu Lashleya.W naszym laboratorium używamy tego labiryntu przede wszystkim do badania procesów starzenia się genetycznie zmodyfikowanych myszy. Zatem przejdźmy do szczegółów. Najpierw zobaczmy, jak wygląda labirynt Lashleya typu 3.Kaja startowa, ramiona labiryntu oraz złota skrzynka są modułowe, co umożliwia czyszczenie i modyfikację labiryntu. Ścianki kaja startowego, labiryntu, ramion i złotej skrzynki wykonano z czarnego pleksiglasu, aby wyeliminować bodźce wizualne z zewnątrz i z wnętrza labiryntu. Ramiona labiryntu mają 45 cm długości, 7 cm wysokości i 5 cm szerokości.Otwory prowadzące do kolejnych ramion labiryntu mają wymiary 4 cm na 4 cm i znajdują się 11 cm od ścian zewnętrznych labiryntu; złote pudełko ma wymiary 19,5 cm długości na 7 cm wysokości i 5 cm szerokości. Pudełko startowe ma wymiary 8 cm na 9,5 cm na 7 cm. Na górze labiryntu oraz złotego pudełka umieszczono oddzielne przezroczyste elementy z pleksiglasu, aby umożliwić obserwację każdej myszy podczas przechodzenia przez labirynt.Aby zapobiec ucieczce myszy z labiryntu, oparto go na podstawie wykonanej z czerwonego pleksiglasu, która jest wystarczająco duża, aby pomieścić trzy elementy labiryntu oraz klatkę imitującą domową, o takim samym rozmiarze jak standardowa klatka domowa zwierzęcia. Aby przygotować klatki imitujące domową przed pierwszym badaniem MACE, należy dodać świeżą ściółkę do poszczególnych podstaw klatek z wyciętymi w bocznych ściankach wejściami, założyć druciane góry na podstawy klatek i ponumerować je indywidualnie dla każdego zwierzęcia w kohorcie testowej. Klatki te będą służyć jako indywidualne klatki imitujące domową dla każdego zwierzęcia przez cały czas trwania okresu badań.Po przygotowaniu labiryntu przejdźmy do opisu sposobu przeprowadzania testów behawioralnych na co najmniej godzinę przed rozpoczęciem. Przed testowaniem przenieś zwierzęta do pomieszczenia do badań behawioralnych, aby umożliwić im aklimatyzację do środowiska testowego. Na 30 minut przed testowaniem usuń pokarm i wodę ze wszystkich klatek domowych.Przechowuj pożywienie i wodę w pomieszczeniu do testów behawioralnych, ale poza zasięgiem myszy. Eksperyment jest zazwyczaj zaplanowany czasowo tak, aby pożywienie i wodę usunięto 30 minut po przejściu z fazy jasnej do fazy ciemnej, kiedy następuje szczyt żerowania. Zapewnia to, że zwierzęta są w większości syte i nawodnione przed testami, co służy celom demonstracyjnym.W tym filmie przedstawiamy tę procedurę przy świetle jasnym. Test jest zazwyczaj przeprowadzany w fazie ciemnej cyklu światło-ciemność. Po upływie 30 minutowego okresu wstępnego należy oczyścić labirynt 70% ethanol.Pozostaw otwarte drzwi prowadzące ze Starbucks do labiryntu. Ramiona zamknięte. Drzwi na obu końcach złotego pudełka powinny pozostać otwarte.Teraz należy umieścić pseudo klatkę domową odpowiadającą pierwszemu zwierzęciu. Na końcu złotego boksu przenieś pierwszą mysz do labiryntu, trzymając ją w zagłębieniu dłoni.Umieść mysz w aparacie Starbucks i załóż pokrywkę. Gdy znajdziesz się w pozycji umożliwiającej obserwację labiryntu bez przeszkód, otwórz drzwiczki skrzynki startowej i natychmiast uruchom trzy stopery. W momencie, gdy wszystkie cztery łapy myszy opuszczą skrzynkę startową, zamknij drzwiczki skrzynki startowej i ręcznie zatrzymaj pierwszy stoper.Zarejestruj przebieg ścieżki. Mysz przemieszcza się, nawigując po labiryncie. Na arkuszu wyników odnotowuje się wejście myszy do nowej strefy lub ramienia labiryntu w momencie, gdy wszystkie cztery łapy przekroczą granicę tego obszaru.Gdy wszystkie cztery łapy znajdą się wewnątrz pola celu, zamknij drzwi pomiędzy labiryntem a polem celu i zatrzymaj drugi stoper. Gdy mysz całkowicie wejdzie do pozorowanej klatki domowej, zamknij drzwi pomiędzy polem celu a klatką. Zatrzymaj trzeci stoper.Zapisz czasy z trzech stoperów i policz liczbę błędów popełnionych przez mysz. Błąd definiuje się jako wejście w ślepą uliczkę lub powrót przez ramię labiryntu, przez które zwierzę już przeszło. Pozostaw zwierzę w klatce pseudo-domowej na jedną minutę przed powrotem do klatki domowej.Po przetestowaniu wszystkich myszy w kohorcie odczekać 30 minut, a następnie przywrócić dostęp do pokarmu i wody dla wszystkich zwierząt. Na koniec przenieść zwierzęta z powrotem do pomieszczenia hodowlanego. Powtarzać tę procedurę przez kolejne noce, przeprowadzając jedną próbę na zwierzę w każdym dniu testowym, aż wszystkie myszy w kohorcie osiągną określone kryteria uczenia się lub aż zostanie przeprowadzona ustalona liczba prób testowych.Mysz jest uznawana za taką, która nauczyła się labiryntu, gdy wykona zadanie z zerową lub jedną pomyłką w dwóch kolejnych próbach. Myszy są testowane w tej samej kolejności w następnych próbach. Teraz zaprezentujemy reprezentatywne wyniki behawioralne.Tutaj widzimy dane od młodych, dwumiesięcznych oraz starzejących się, 24-miesięcznych samców myszy C 57 black six oraz CR, które były trenowane w labiryncie Lashleya przez maksymalnie 15 prób. Na rysunku 2 A widać, że młode myszy opanowały labirynt średnio w ciągu 7,6 dnia. W przeciwieństwie do nich, zwierzęta starzejące się potrzebowały 11,7 dnia, aby osiągnąć kryterium.Zaobserwowano wyraźną tendencję do dłuższego czasu nauki labiryntu u starszych myszy C 57, black six NCR R. Indeks uczenia się, obliczony na rysunku 2B, stanowi stosunek liczby poprawnych wejść do ramion do całkowitej liczby przebytych segmentów ścieżki w jednej próbie. W pierwszej próbie obie grupy wiekowe osiągnęły stosunek wynoszący około 0,50. Zarówno młode, jak i starsze myszy wykazywały stały wzrost indeksu uczenia się od drugiej do czwartej próby, jednak między obiema grupami nie stwierdzono istotnych różnic. Przedstawiono.Poniżej przedstawiono dane z badań sprawdzających wpływ szczepu tła na zachowanie podczas nauki. Porównano młode samce myszy C 57, black six NCR oraz kontrolne myszy CD one w wieku od czterech do pięciu miesięcy. Myszy C 57 black six są tymi samymi osobnikami, co młoda kohorta przedstawiona na rysunku dwa.Na rysunku trzy myszy CD1 uczą się labiryntu Lashleya 3 w ciągu 4,5 dni. Nie stwierdzono istotnych różnic między szczepami w liczbie dni wymaganych do osiągnięcia kryteriów. W przeciwieństwie do tego, analiza indeksu uczenia się na rysunku trzy B pokazuje, że choć wszystkie zwierzęta podczas pierwszej próby poruszały się po labiryncie przypadkowo, myszy CD1 opanowały zadanie szybciej.Ilustruje to statystycznie istotny wzrost indeksu uczenia się w próbach od drugiej do czwartej u myszy CD one w porównaniu do myszy C 57 BL six oraz CR. Co ciekawe, jeśli myszy CD one są nadal trenowane w labiryncie po osiągnięciu kryterium, wykazują one zachowanie wskazujące na nadmierny trening. Na rysunku 4A widoczny jest wzrost liczby błędów popełnianych po piątym dniu. Piąty dzień był dniem, w którym myszy CD one osiągnęły kryterium.Myszy CD1 spędzały również więcej czasu wewnątrz MACE po opanowaniu zadania, co przedstawiono na rysunku 4B. W ten sposób zaprezentowaliśmy sposób wykorzystania labiryntu Lashleya trzech ramion do pomiaru uczenia się i pamięci u myszy. Przy wdrażaniu tego eksperymentu we własnym laboratorium konieczne może być przeprowadzenie badań pilotażowych, ponieważ różne szczepy myszy opanowują labirynt MAs w różnym tempie i mogą być podatne na nadmierny trening. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przyszłych eksperymentach.

low-stress-route-learning-using-the-lashley-iii-maze-in-mice

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Uczenie się trasy o niskim poziomie stresu za pomocą labiryntu Lashley III u myszy

Ten film pokazuje, jak korzystać z labiryntu Barnesa za pomocą myszy. Procedura testowa Barnes Maze jest stosowana przez naukowców do oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych po wielokrotnych próbach.

Labirynt Barnesa: metoda oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych

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.

Strategie testowania labiryntu Barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni

Celem tego protokołu jest zbadanie poznania przestrzennego u gryzoni. Wodny labirynt z podwójnym H to nowatorski test, który jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia różnych elementów uczenia się, konsolidacji i pamięci, a także wzajemnego oddziaływania systemów pamięci.

Labirynt Double-H: solidny test behawioralny do uczenia się i pamięci u gryzoni

Labirynt Wieży Otwartego Pola (OFTM) to labirynt stworzony do badania behawioralnych i neuronalnych mechanizmów uczenia się przestrzennego (np. uczenia się miejsca lub odpowiedzi) u szczurów. Ten labirynt jest szczególnie przydatny dla eksperymentatorów, którzy chcą wykorzystać bezstresowy paradygmat labiryntu do zbadania uczenia się przestrzennego w swoich badaniach.

Nauka miejsca i reagowania w labiryncie wieży na otwartym polu

Ten protokół opisuje test behawioralny, oparty na teście labiryntu Barnesa, w celu zbadania, jak instynktowne działania obronne są modyfikowane przez wiedzę o środowisku przestrzennym.

Test behawioralny do badania roli pamięci przestrzennej podczas instynktownej obrony u myszy

Ten protokół mierzy przestrzenne uczenie się i pamięć za pomocą labiryntu Barnesa. Nowatorski paradygmat damy w niebezpieczeństwie służy do oceny aktywności lokomotorycznej i zachowań prospołecznych u myszy.

Analiza uczenia się przestrzennego i zachowań prospołecznych u myszy przy użyciu paradygmatów labiryntu Barnesa i damy w niebezpieczeństwie

Zadanie bariery labiryntu Y to test zachowania, który bada motywację do wydatkowania wysiłku na nagrodę. W tym miejscu omawiamy testowanie wielu dobrze zweryfikowanych przewlekłych stresorów, w tym przewlekłego kortykosteronu i stresu porażki społecznej z tym zachowaniem, a także nowego przewlekłego niedyskryminującego stresu porażki społecznej (CNSDS), który jest skuteczny u kobiet.

Przewlekły stres zmienia zachowania związane z wysiłkiem w zadaniu bariery Y-Maze u myszy

Obecny protokół opisuje rekonfigurowalny labirynt, unikalny system do testowania nawigacji przestrzennej i fenotypów behawioralnych u gryzoni. Zdolność adaptacji tego systemu labiryntów umożliwia wykonywanie różnych eksperymentów w jednym środowisku fizycznym. Łatwość przegrupowania strukturalnego pozwala uzyskać wiarygodne i powtarzalne wyniki eksperymentalne.

Wykorzystanie rekonfigurowalnego systemu labiryntów w celu zwiększenia powtarzalności testów nawigacji przestrzennej u gryzoni

Ten artykuł przedstawia protokół, który pozwala na nieinwazyjną i automatyczną ocenę sprawności motorycznej, a także adaptacyjne i asocjacyjne uczenie się motoryczne w przypadku wyzwań, przy użyciu urządzenia zwanego Drabiną Erasmusa. Trudność zadania można dostosować w celu wykrycia upośledzenia motorycznego w zakresie od dużego do subtelnego stopnia.

Monitorowanie uczenia się motorycznego małego i asocjacyjnego u myszy za pomocą drabiny Erasmusa

Większość eksperymentów behawioralnych dla gryzoni została pierwotnie opracowana dla szczurów. Ze względu na różnice behawioralne między szczurami a myszami, czasami wymagane są modyfikacje dla myszy. Przedstawiamy metodę badania przestrzennej pamięci roboczej u myszy, minimalizującą stres podczas zadania pamięci roboczej.

Zadanie związane z przestrzenną pamięcią roboczą dla myszy w półautomatycznym 8-ramiennym labiryncie promieniowym, zmniejszające skojarzenia pamięci lękliwej w labiryncie

Poznaj metodę oceny uczenia się i pamięci u myszy w labiryncie Lashley III bez stresu. Technika ta pozwala badać procesy poznawcze u starszych zwierząt w kontrolowanych warunkach behawioralnych.

Nauka trasy przy niskim poziomie stresu z wykorzystaniem labiryntu Lashley III u myszy

Przeglądaj więcej filmów