Name: T-maze Wymuszona przemiana i dyskryminacja lewo-prawa do oceny pamięci roboczej i referencyjnej u myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-02-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 17 min 45 s
Description: Poznaj metodę testu T-maze do oceny pamięci roboczej i referencyjnej u myszy przy użyciu zautomatyzowanego aparatu z systemem śledzenia wideo. Protokół zapewnia precyzyjną analizę zachowań kognitywnych.

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

playerTrialDesktop

Dziękujemy Kazuo Nakanishi za pomoc w opracowaniu programu Image TM do analizy behawioralnej. Badania te były wspierane przez Grant-in-Aid for Exploratory Research (19653081), Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (21300121), Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Comprehensive Brain Science Network) z Ministerstwa Edukacji, Nauki, Sportu i Kultury Japonii, grant z Neuroinformatics Japan Center (NIJC) oraz granty z CREST i BIRD Japońskiej Agencji Nauki i Technologii (JST).

1. Konfiguracja aparatury
<ol>
 <li>Automatyczny zmodyfikowany aparat do labiryntu w kształcie litery T (O’HARA &amp; Co., Tokio, Japonia) składa się z białych plastikowych korytarzy z ściankami o wysokości 25 cm1. Labirynt jest podzielony na 6 obszarów (A1, A2, S1, S2, P1, P2) za pomocą przesuwnych drzwi (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2) (Rycina 1), które mogą być automatycznie otwierane w dół. Trzon litery T tworzy obszar S2 (13 x 24 cm), a ramiona litery T stanowią obszary A1 i A2 (11,5 x 20,5 cm). Obszary P1 i P2 stanowią przejścia łączące ramię (obszar A1 lub A2) z komorą startową (obszar S1).</li>
 <li>Koniec każdego ramienia jest wyposażony w dozownik peletek, który automatycznie podaje peletkę sacharozy (20 mg, Formula 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) w ramach nagrody. Pobranie peletki przez mysz jest wykrywane przez czujnik podczerwieni i automatycznie rejestrowane przez komputer.</li>
 <li>Kamera CCD (Charge Coupled Device) jest zamontowana nad aparatem w celu monitorowania zachowania myszy, a obrazy aparatu i myszy są rejestrowane przez komputer.</li>
 <li>Aparat do labiryntu T należy w miarę możliwości umieścić w wygłuszonej pomieszczeniu (170 x 210 x 200 cm, O’HARA &amp; Co., Tokio, Japonia). W naszym laboratorium aparat jest oświetlony lampami fluorescencyjnymi o natężeniu 100 lux. Natężenie światła może być niższe niż ten poziom, ale powinno być utrzymywane na stałym poziomie podczas wszystkich eksperymentów.</li>
</ol>
2. Przygotowanie zwierząt
<ol>
 <li>Umieść od dwóch do czterech myszy w klatce w pomieszczeniu z kontrolowaną temperaturą (23±2°C) i 12-godzinnym cyklem światło/ciemność (światło włączone o 7:00), zgodnie z wytycznymi i protokołami ustanowionymi przez lokalną Komisję ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt.</li>
 <li>Przenieś wszystkie klatki z myszami z pomieszczenia mieszkalnego do pomieszczenia dźwiękoszczelnego co najmniej 30 min przed rozpoczęciem pierwszej próby.</li>
 <li>Wszystkie eksperymenty powinny być zawsze przeprowadzane w tym samym przedziale czasowym (np. od 9:00 do 18:00). W okresie testowania osobniki z każdego genotypu lub warunku eksperymentalnego powinny być badane w kolejności zbalansowanej, ponieważ pora dnia może mieć potencjalny wpływ na wyniki wykonywanego zadania.</li>
</ol>


3. Ograniczenie pokarmu
<ol>
 <li>Do rozpoczęcia eksperymentu zapewnić myszom swobodny dostęp do standardowej karmy w postaci peletu oraz wody. </li>
 <li>Na tydzień przed rozpoczęciem sesji wstępnych należy codziennie ważyć myszy i karmić je standardowym peletem tak, aby przez cały czas trwania eksperymentu utrzymywały od 80% do 85% masy ciała uzyskiwanej przy swobodnym dostępie do pokarmu.</li>
 <li>Do czasu rozpoczęcia sesji wstępnych, oprócz standardowej karmy w klatkach domowych, należy codziennie podawać każdej myszy osiem granulek sacharozy w celu przyzwyczajenia zwierząt do tego pokarmu.</li>
</ol>
4. Habituacja do aparatury i wstępny trening
<ol>
 <li>Umieść sześć sacharozowych peletek dla każdej myszy w centrum każdego z sześciu przedziałów aparatury oraz umieść jedną peletkę w każdej taczce dozownika pokarmu.</li>
 <li>Przenieś wszystkie myszy z klatki do aparatury i pozwól im na swobodną eksplorację urządzenia przy wszystkich otwartych drzwiach przez 30 min.</li>
 <li>Od 1 dnia po habituacji myszy są poddawane codziennemu wstępnemu treningowi. Przy wszystkich zamkniętych drzwiach i peletce umieszczonej w tacy z pokarmem, umieść mysz w obszarze A1. Jeśli mysz zje peletkę lub upłynie 5 min, przenieś mysz do obszaru A2 i ponownie rozpocznij wstępny trening. Takie szkolenie powtarza się pięć razy dziennie i kontynuuje do momentu, aż myszy zjedzą ponad 80% peletek.</li>
 <li>Po zakończeniu sesji wstępnego treningu myszy są poddawane albo zadaniu wymuszonej alternacji, albo zadaniu dyskryminacji lewo-prawo.</li>
</ol>
5. Zadanie wymuszanej naprzemienności
<ol>
 <li>W zadaniu wymuszonej alternacji każda próba składa się z serii wymuszonego wyboru, po której następuje seria wolnego wyboru. </li>
 <li>Uruchom program aplikacji (Image TM) w celu rozpoczęcia zadania i umieść mysz w komorze startowej (obszar S1).</li>
 <li>Kliknij przycisk start, aby rozpocząć serię wymuszonego wyboru. W tej serii otwierane są drzwi komory startowej (drzwi s2) oraz drzwi albo obszaru A1 (drzwi a1), albo obszaru A2 (drzwi a2), a do tacki z pokarmem w obszarze z otwartymi drzwiami automatycznie dostarczana jest sacharoza w formie peletu. Mysz może wejść do obszaru i zjeść pelet. Po zjedzeniu peletu otwierane są drzwi przy tackce z pokarmem w ramieniu, w którym aktualnie znajduje się mysz (drzwi p1 lub p2). Następnie, gdy mysz zbliży się do drzwi (s1 lub s3) sąsiadujących z komorą startową, drzwi p1 lub p2 zostają zamknięte, a drzwi s1 (lub s3) otwarte, aby mysz mogła powrócić do komory startowej. Jeśli mysz nie zje peletu w ciągu 30 sec, odpowiedź zostaje zarejestrowana jako „błąd pominięcia” (Omission Error). Następnie pelet jest automatycznie usuwany z tacki z pokarmem, a drzwi ramienia, w którym znajduje się mysz (p1 lub p2), zostają otwarte, co umożliwia myszy powrót do komory startowej.</li>
 <li>Po serii wymuszonego wyboru automatycznie rozpoczyna się seria wolnego wyboru. Otwierane są drzwi s2 oraz oba drzwi a1 i a2. Mysz może wybrać jedno z dwóch ramion. Jeśli mysz wejdzie do ramienia przeciwnego do tego, do którego została zmuszona w serii wymuszonego wyboru, jej odpowiedź jest uznawana za „poprawną” (Correct), a mysz otrzymuje pelet sacharozy. Jeśli mysz nie zje peletu w ciągu 30 sec, odpowiedź jest rejestrowana jako „błąd pominięcia” (Omission Error), a pelet jest automatycznie usuwany z tacki z pokarmem. Jeśli mysz wejdzie do tego samego ramienia, które odwiedziła w zadaniu wymuszonego wyboru, zostaje uwięziona w tym obszarze na 10 sec w ramach kary (odpowiedź „błąd” – Error). Następnie otwierane są drzwi p1 (lub s1) i p2 (lub s3), a mysz może powrócić do komory startowej.</li>
 <li>Mysz poddawana jest 10 następującym po sobie próbom w jednej sesji dziennie (czas maksymalny, 50 min). Myszy kontrolne są trenowane codziennie do osiągnięcia średniej grupowej 80% poprawnych odpowiedzi w sesji. Średnia grupowa poprawnych odpowiedzi jest obliczana poprzez wyciągnięcie średniej z procentu poprawnych odpowiedzi każdej myszy w sesji w każdej grupie.</li>
 <li>Po wytrenowaniu myszy kontrolnych i/lub eksperymentalnych do poziomu kryterium, można przeprowadzić dalsze testy w zadaniu alternacji opóźnionej, wprowadzając 3-, 10-, 30- lub 60-s opóźnienia między serią wymuszonego wyboru a serią wolnego wyboru.</li>
 <li>Po każdej sesji należy zwrócić myszy do ich klatki domowej i wyczyścić aparat wodą z kwasem podchlorawym (pH 6-7), aby zapobiec błędom wynikającym z sygnałów zapachowych.</li>
</ol>
6. Zadanie dyskryminacji lewo-prawo
<ol>
 <li>W zadaniu dyskryminacji lewo-prawo każda mysz wykonuje serię 10 lub 20 prób z wolnym wyborem. Pelet z sacharozą jest zawsze dostarczany do tacki z pokarmem w jednym z ramion, mianowicie w ramieniu docelowym. Myszy muszą nauczyć się wchodzić do ramienia docelowego. Lokalizacja ramienia docelowego jest niezmienna w kolejnych próbach i sesjach oraz jest zbalansowana pomiędzy myszami kontrolnymi a eksperymentalnymi.</li>
 <li>Uruchom program aplikacji (Image TM) przed rozpoczęciem zadania i umieść mysz w skrzynce startowej (obszar S1).</li>
 <li>Kliknij przycisk start, aby rozpocząć serię z wolnym wyborem. W tej serii drzwi s2 oraz obie drzwi a1 i a2 zostają otwarte, a dozownik peletu automatycznie dostarcza pelet do tacki z pokarmem w ramieniu docelowym. Myszy mogą swobodnie wybierać między ramieniem lewym a prawym. Wejście myszy do ramienia docelowego uznaje się za poprawną odpowiedź. Jeśli mysz zje pelet lub upłynie 30 sec, otwiera się drzwi p1 (lub p2). Gdy mysz zbliży się do skrzynki startowej, przechodząc przez obszar P1 (lub P2), otwiera się drzwi s1 (lub s3), aby mysz mogła powrócić do skrzynki startowej.</li>
 <li>Mysz jest zazwyczaj poddawana od 10 do 20 następujących po sobie prób w jednej sesji dziennie (czas graniczny, 50 min). Myszy kontrolne są trenowane codziennie, aż osiągną średnią grupową 80% poprawnych odpowiedzi w sesji. Średnia grupowa poprawnych odpowiedzi jest obliczana poprzez uśrednienie % poprawnych odpowiedzi każdej myszy w sesji w każdej grupie.</li>
 <li>Po osiągnięciu przez myszy kryterium można przeprowadzić dodatkowe sesje w celu oceny pamięci retencyjnej i ponownego uczenia się poprzez wprowadzenie przerwy kilku tygodni między sesjami lub w celu oceny elastyczności behawioralnej poprzez umieszczenie nagrody w przeciwległym, wcześniej nieprzynętowanym ramieniu (tzn. uczenie odwrócenie), zgodnie z potrzebami.</li>
 <li>Po każdej sesji zwróć myszy do ich klatki domowej i wyczyść aparat wodą z podchlorynem (pH 6-7), aby zapobiec wystąpieniu preferencji opartych na wskazówkach węchowych.</li>
</ol>
7. Analiza obrazu
<ol>
 <li>Zachowania w aparaturze T-maze są rejestrowane za pomocą kamery wideo podłączonej do komputera, a obraz jest zapisywany w formacie TIFF. Aplikacja wykorzystywana do pozyskiwania i analizy danych behawioralnych (Image TM) opiera się na programie Image J z domeny publicznej (opracowanym przez Wayne'a Rasbanda w National Institute of Mental Health i dostępnym pod adresem <a hef="http://rsb.info.nih.gov/ij/">http://rsb.info.nih.gov/ij/</a>), który został zmodyfikowany przez Tsuyoshiego Miyakawę (dostępny za pośrednictwem O'HARA &amp; Co., Tokio, Japonia).</li>
 <li>Program Image TM automatycznie generuje pliki tekstowe zawierające procent poprawnych odpowiedzi, latencję (sec) do zakończenia sesji, dystans pokonany podczas sesji oraz liczbę błędów z pominięcia w sesji. Generowane i zapisywane są również obrazy ścieżek ruchu myszy, surowe dane o pozycji oraz surowe dane o odpowiedziach (poprawna, pominięcie lub błąd) dla każdego przejścia.</li>
</ol>
8. Analiza statystyczna
Każdy zestaw danych behawioralnych należy poddać dwuczynnikowej analizie wariancji z powtarzanymi pomiarami (WARUNEK EKSPERYMENTALNY (np. GENOTYP) x SESJA lub WARUNEK EKSPERYMENTALNY x OPÓŹNIENIE).
9. Reprezentatywne wyniki
Przykład wyników w labiryncie T dla samców myszy α-CaMKII+/- oraz ich kontrolnych rodzeństwa typu dzikiego (tło C57BL/6J) (wiek 11-18 tygodni, n=10 na grupę dla zadania wymuszonej alternacji lub dyskryminacji lewo-prawo) przedstawiono na Ryc. 2-4. Ze względu na to, że myszy α-CaMKII+/- wykazują wysoki poziom agresji wobec współlokatorów z klatki2,3, zarówno mutanty, jak i myszy kontrolne były po odsadzeniu utrzymywane pojedynczo w plastikowych klatkach (22.7 x 32.3 x 12.7 cm). Eksperymenty zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Zdrowia Fujita.
W zadaniu wymuszonej naprzemienności myszy kontrolne będą stopniowo uczyć się dokonywania prawidłowych wyborów i zazwyczaj osiągają kryterium średnio 80% poprawnych odpowiedzi w ciągu około 1 do 2 tygodni (Rysunek 2A). W porównaniu z myszami kontrolnymi, myszy α-CaMKII+/- wykazały znacznie niższy procent poprawnych odpowiedzi (GENOTYPE: F(1,18)=29,04, p&lt;0,0001), krótszy czas latencji (GENOTYPE: F(1,18)=8,88, p=0,008; GENOTYPE x SESSION: F(9,162)=2,24, p=0,0218) oraz pokonały krótszy dystans (GENOTYPE: F(1,18)=8,67, p=0,0086; GENOTYPE x SESSION: F(9,162)=3,19, p=0,0014) niż myszy kontrolne (Rysunek 2A, B i C). Nie stwierdzono istotnego wpływu genotypu na liczbę błędów pominięcia (Rysunek 2D). Ponadto, w zadaniu opóźnionej naprzemienności, procent poprawnych wyborów u myszy α-CaMKII+/- był znacznie niższy niż u myszy typu dzikiego przy każdym czasie opóźnienia (GENOTYPE: F(1,18)=38,781, p&lt;0,0001; DELAY: F(3,54)=8,074, p=0,0002; GENOTYPE x DELAY: F(3,54)=0,223, p=0,88; Rysunek 3). Wyniki te wskazują, że mutanty wykazały upośledzoną sprawność w porównaniu z myszami kontrolnymi, mimo że myszy mutanty mogły wykonywać zadanie szybciej niż grupa kontrolna, co sugeruje, że niedobór α-CaMKII indukuje deficyt pamięci operacyjnej.
W zadaniu dyskryminacji lewo-prawo procentowe udziały poprawnych wyborów u mutantów α-CaMKII+/- stopniowo wzrastały w kolejnych sesjach, podobnie jak u myszy kontrolnych (Rysunek 4A). Ponadto, po wprowadzeniu miesięcznej przerwy między sesjami, nie stwierdzono istotnych różnic w procencie poprawnych odpowiedzi między myszami mutantami a kontrolnymi. Podobnie jak w zadaniu wymuszonej alternacji, mutanty α-CaMKII+/- wykazały istotnie krótszy czas latencji do zakończenia sesji (GENOTYPE: F(1,18)=12,12, p=0,0027) oraz krótszy dystans przebyty w aparaturze podczas sesji (GENOTYPE: F(1,18)=25,08, p&lt;0,0001; GENOTYPE x SESSION: F(15,270)=2,83, p=0,0004) niż myszy kontrolne w trakcie sesji treningowych (Rysunek 4B i C). Dane te wskazują, że niedobór α-CaMKII nie wpływa na pamięć referencyjną ocenianą w tym zadaniu. Jednakże w sesjach uczenia odwróconego mutanty α-CaMKII+/- wykazały istotnie niższy procent poprawnych odpowiedzi (GENOTYPE: F(1,18)=10,92, p=0,0039; GENOTYPE x SESSION: F(5,90)=5,54, p=0,0002; Rysunek 4A) i częściej popełniały błędy pominięcia (GENOTYPE: F(1,18)=17,12, p=0,0006; Rysunek 4D) niż myszy kontrolne. Wyniki te sugerują, że myszy mutanty α-CaMKII+/- charakteryzują się obniżoną elastycznością behawioralną.
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig1.jpg" alt="Ustawienie komory warunkowania instrumentalnego z dozownikami peletu, układem przedziałów i warunkami eksperymentalnymi." data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1. (A) Aparatura typu T-maze do zadań wymuszonej alternacji oraz dyskryminacji lewo-prawo. Rycina cytowana z Takao et al. (2008). (B) Obraz został zarejestrowany przez kamerę CCD zamontowaną nad aparaturą. Labirynt T-maze jest podzielony na 6 obszarów (A1, A2, S1, S2, P1, P2) za pomocą przesuwnych drzwi (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2). (C) Konfiguracja i orientacja aparatury oraz wskazówek poza labiryntem w dźwiękoszczelnym pomieszczeniu. Dwie aparatury są ustawione w tym samym kierunku w stronę ściany w dźwiękoszczelnym pomieszczeniu, a w pomieszczeniu znajdują się obiekty, takie jak drzwi, lampy fluorescencyjne na suficie, ściany, kamery CCD aparatury oraz regały na klatki dla myszy.
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig2.jpg" alt="Wykresy analizy behawioralnej: porównanie wskaźników poznawczych u myszy WT i α-CaMKII+/-, wyniki statystyczne." data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2. Zadanie wymuszonej alternacji w labiryncie T. Myszy przechodziły 10 prób dziennie w każdej sesji. Dane dotyczące (A) procentu poprawnych odpowiedzi, (B) czasu reakcji (sec), (C) przebytej odległości (cm) oraz (D) liczby błędów pominięcia przedstawiono jako średnie z błędami standardowymi dla każdego bloku dwóch sesji; analizy wykonano za pomocą dwukierunkowej analizy wariancji (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. Myszy α-CaMKII+/- wykazały niższy procent poprawnych odpowiedzi (p&lt;0.0001), krótszy czas reakcji (p=0.008) oraz przebyły krótszą odległość (p=0.0086) w kolejnych sesjach w porównaniu do myszy kontrolnych.
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig3.jpg" alt="Wykres słupkowy genotypu w funkcji opóźnienia; wskaźniki poprawnych odpowiedzi u myszy α-CaMKII+/- i WT." data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3. Zadanie wymuszonej alternacji w labiryncie T z opóźnieniami wynoszącymi 3, 10, 30 i 60 s. Około 24 h po ostatniej sesji treningowej myszy poddano pięciu sesjom z opóźnieniem. Procent poprawnych odpowiedzi dla każdego opóźnienia przedstawiono jako średnie z błędami standardowymi, a analizy wykonano za pomocą dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. Myszy α-CaMKII+/- wykazały niższy procent poprawnych odpowiedzi niż myszy kontrolne przy każdym czasie opóźnienia (p&lt;0.0001).
<img src="/files/ftp_upload/3300/3300fig4.jpg" alt="Wykresy wyników behawioralnych; analiza poprawnych odpowiedzi, latencji, dystansu i błędów w próbach." data-altupdatedat="1761809329000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4. Zadanie dyskryminacji lewo-prawo w labiryncie T. Myszy przechodziły codziennie od 10 do 20 prób w jednej sesji. Dane dotyczące (A) procentu poprawnych odpowiedzi, (B) latencji (sec), (C) przebytego dystansu (cm) oraz (D) liczby błędów pominięcia przedstawiono jako średnie z błędami standardowymi dla każdego bloku 20 prób, które przeanalizowano za pomocą dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. Podczas początkowych sesji treningowych oraz sesji ponownego uczenia się przeprowadzonych miesiąc po ostatniej sesji treningowej, procent poprawnych odpowiedzi nie różnił się istotnie między myszami mutantami α-CaMKII+/- a myszami kontrolnymi. Myszy mutanty wykazały jednak istotnie niższy procent poprawnych odpowiedzi niż myszy kontrolne podczas sesji uczenia odwróconego (p=0.0039).

<ol><li>Takao, K., Toyama, K., Nakanishi, K., Hattori, S., Takamura, H., Takeda, M., Miyakawa, T., Hashimoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+long-term+memory+retention+and+working+memory+in+sdy+mutant+mice+with+a+deletion+in+Dtnbp1%2C+a+susceptibility+gene+for+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Brain%22%5BJournal%5D)">Impaired long-term memory retention and working memory in sdy mutant mice with a deletion in Dtnbp1, a susceptibility gene for schizophrenia.</a> Mol. Brain. 1, 11-11 (2008).</li>
<li>Chen, C., Rainnie, D. G., Greene, R. W., Tonegawa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+fear+response+and+aggressive+behavior+in+mutant+mice+deficient+for+alpha-calcium-calmodulin+kinase+II%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Abnormal fear response and aggressive behavior in mutant mice deficient for alpha-calcium-calmodulin kinase II.</a> Science. 266, 291-294 (1994).</li>
<li>Yamasaki, N., Maekawa, M., Kobayashi, K., Kajii, Y., Maeda, J., Soma, M., Takao, K., Tanda, K., Ohira, K., Toyama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alpha-CaMKII+deficiency+causes+immature+dentate+gyrus%2C+a+novel+candidate+endophenotype+of+psychiatric+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Mol.+Brain%22%5BJournal%5D)">Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders.</a> Mol. Brain. 1, 6-6 (2008).</li>
<li>Aultman, J. M., Moghaddam, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+contributions+of+glutamate+and+dopamine+receptors+to+temporal+aspects+of+rodent+working+memory+using+a+clinically+relevant+task%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Distinct contributions of glutamate and dopamine receptors to temporal aspects of rodent working memory using a clinically relevant task.</a> Psychopharmacology. 153, 353-364 (2001).</li>
<li>Papaleo, F., Yang, F., Garcia, S., Chen, J., Lu, B., Crawley, J. N., Weinberger, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dysbindin-1+modulates+prefrontal+cortical+activity+and+schizophrenia-like+behaviors+via+dopamine%2FD2+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Dysbindin-1 modulates prefrontal cortical activity and schizophrenia-like behaviors via dopamine/D2 pathways.</a> Molecular Psychiatry. , 1-14 (2010).</li>
<li>Douglas, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cues+for+spontaneous+alternation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Physiol.+Psychol%22%5BJournal%5D)">Cues for spontaneous alternation.</a> J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 171-183 (1966).</li>
<li>Dudchenko, P. A., Davidson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rats+use+a+sense+of+direction+to+alternate+on+T-mazes+located+in+adjacent+rooms%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Cogn%22%5BJournal%5D)">Rats use a sense of direction to alternate on T-mazes located in adjacent rooms.</a> Anim. Cogn. 5, 115-118 (2002).</li>
<li>Dudchenko, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+the+tasks+used+to+test+working+memory+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav.+Rev%22%5BJournal%5D)">An overview of the tasks used to test working memory in rodents.</a> Neurosci Biobehav. Rev. 28, 699-709 (2004).</li>
<li>Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+continuous+alternation+task+in+T-maze+detects+hippocampal+dysfunction+in+mice%3A+A+strain+comparison+and+lesion+study%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">A new continuous alternation task in T-maze detects hippocampal dysfunction in mice: A strain comparison and lesion study.</a> Behav. Brain. Res. 95, 91-101 (1998).</li>
<li>Wood, E. R., Dudchenko, P. A., Robitsek, R. J., Eichenbaum, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+neurons+encode+information+about+different+types+of+memory+episodes+occurring+in+the+same+location%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Hippocampal neurons encode information about different types of memory episodes occurring in the same location.</a> Neuron. 27, 623-633 (2000).</li>
<li>Lee, I., Griffin, A. L., Zilli, E. A., Eichenbaum, H., Hasselmo, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gradual+translocation+of+spatial+correlates+of+neuronal+firing+in+the+hippocampus+toward+prospective+reward+locations%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Gradual translocation of spatial correlates of neuronal firing in the hippocampus toward prospective reward locations.</a> Neuron. 51, 639-650 (2006).</li>
<li>Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetics+of+mouse+behavior%3A+interactions+with+laboratory+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment.</a> Science. 284, 1670-1672 (1999).</li>
<li>Wahlsten, D., Metten, P., Phillips, T. J., Boehm, S. L., Burkhart-Kasch, S., Dorow, J., Doerksen, S., Downing, C., Fogarty, J., Rodd-Henricks, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+data+from+different+labs%3A+lessons+from+studies+of+gene-environment+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction.</a> J. Neurobiol. 54, 283-311 (2003).</li>
<li>Matsuo, N., Yamasaki, N., Ohira, K., Takao, K., Toyama, K., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+activity+changes+underlying+the+working+memory+deficit+in+alpha-CaMKII+heterozygous+knockout+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Behav.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice.</a> Front Behav. Neurosci. 3, 20-20 (2009).</li>
<li>Takao, K., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+gene-to-behavior+pathways+in+psychiatric+disorders%3A+the+use+of+a+comprehensive+behavioral+test+battery+on+genetically+engineered+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.+Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice.</a> Ann. N. Y. Acad. Sci. 1086, 144-159 (2006).</li>
<li>Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+brain-behavior+phenotypying+of+genetically-engineered+mice+on+research+of+neuropsychiatric+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Res%22%5BJournal%5D)">Impact of brain-behavior phenotypying of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders.</a> Neurosci. Res. 58, 124-132 (2007).</li>
<li>Ikeda, M., Hikita, T., Taya, S., Uraguchi-Asaki, J., Toyo-oka, K., Wynshaw-Boris, A., Ujike, H., Inada, T., Takao, K., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+YWHAE%2C+a+gene+encoding+14-3-3epsilon%2C+as+a+possible+susceptibility+gene+for+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Hum.+Mol.+Genet%22%5BJournal%5D)">Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia.</a> Hum. Mol. Genet. 17, 3212-3222 (2008).</li>
<li>Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., Tomonaga, S., Watanabe, Y., Chung, Y. J., Banerjee, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+behavior+in+a+chromosome-engineered+mouse+model+for+human+15q11-13+duplication+seen+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism.</a> Cell. 137, 1235-1246 (2009).</li>
<li>Hashimoto-Gotoh, T., Iwabe, N., Tsujimura, A., Takao, K., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((KF-1+Ubiquitin+Ligase%3A+An+Anxiety+Suppressor%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">KF-1 Ubiquitin Ligase: An Anxiety Suppressor.</a> Front. Neurosci. 3, 15-24 (2009).</li>
<li>Ohno, M., Hiraoka, Y., Matsuoka, T., Tomimoto, H., Takao, K., Miyakawa, T., Oshima, N., Kiyonari, H., Kimura, T., Kita, T., Nishi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nardilysin+regulates+axonal+maturation+and+myelination+in+the+central+and+peripheral+nervous+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system.</a> Nat. Neurosci. 12, 1506-1513 (2009).</li>
<li>Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mice+with+altered+myelin+proteolipid+protein+gene+expression+display+cognitive+deficits+accompanied+by+abnormal+neuron-glia+interactions+and+decreased+conduction+velocities%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities.</a> J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).</li>
<li>Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+behavioural+study+of+GluR4+knockout+mice%3A+implication+in+cognitive+function%5BTitle%5D)+AND+%22Genes.+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function.</a> Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).</li>
</ol>

Nie zgłoszono konfliktów interesów.

Zadania wymuszonej alternacji oraz dyskryminacji lewo-prawo z wykorzystaniem labiryntu w kształcie litery T są powszechnie stosowane do oceny odpowiednio pamięci operacyjnej i referencyjnej u gryzoni4,5. W zadaniach w labiryncie T wiadomo, że gryzonie mogą stosować różne strategie w celu wykonania zadań, opierając się na wskazówkach przestrzennych i nieprzestrzennych, takich jak wskazówki poza labiryntem, konfiguracja wskazówek w pomieszczeniu, orientacja labiryntu i tak dalej6,7,8. Orientacja labiryntu w pomieszczeniu i jego stabilność, obecność lub brak polaryzujących wskazówek w pomieszczeniu oraz zdolność gryzoni do dostrzegania wskazówek w otoczeniu mogą wpływać na stosowane strategie. W związku z tym badacze podczas prowadzenia eksperymentu i interpretacji danych behawioralnych muszą wziąć pod uwagę konfigurację i orientację aparatury oraz wskazówek w pomieszczeniu. W naszym laboratorium ustawiamy dwa aparaty skierowane w tym samym kierunku w stronę ściany w wygłuszonej pomieszczeniu i rozmieszczamy obiekty, takie jak drzwi do pomieszczenia, lampy fluorescencyjne na suficie, ściany pomieszczenia, kamery CCD aparatów oraz regały na klatki dla myszy, które mogą służyć jako przestrzenne wskazówki poza labiryntem dla myszy (patrz Rysunek 1C).
W wielu przypadkach testy w labiryncie w kształcie litery T były przeprowadzane ręcznie przez eksperymentatora w następujący sposób: w każdej próbie eksperymentator umieszcza pellet sacharozy na tacy z pokarmem i otwiera gilotynowe drzwi aparatury, aby rozpocząć test. Następnie, gdy mysz wejdzie do jednego z ramion, eksperymentator zamyka drzwi, rejestruje zachowanie myszy i ręcznie przenosi ją z ramienia do skrzynki startowej. Możliwe zmienne zakłócające, takie jak interakcja między manipulowaniem zwierzęciem a genotypem myszy lub warunkami eksperymentalnymi, mogą wpływać na wyniki w labiryncie T. W ciągu ostatniej dekady stosowano zmodyfikowany test w labiryncie T dla zadania ciągłej alternacji, który nie wymaga ręcznego przenoszenia obiektu z ramienia docelowego z powrotem do skrzynki startowej.9-11 Nawet gdy aparatura, protokoły testowe i wiele zmiennych środowiskowych są rygorystycznie ujednolicone, zestandaryzowane testy behawioralne nie zawsze dają podobne wyniki w różnych laboratoriach12,13. Konkretni eksperymentatorzy przeprowadzający testy mogą być specyficzni dla każdego laboratorium i mogą również wpływać na zachowanie myszy. Ponadto ludzki eksperymentator jest zazwyczaj podatny na błędy, takie jak niewłaściwe umieszczenie pelletu sacharozy, otwarcie lub zamknięcie innych drzwi, a także pomyłki w śledzeniu numeru próby i mierzeniu czasu. Aby zmniejszyć wpływ zmiennych zakłócających i występowanie błędów ludzkich, opracowaliśmy i zastosowaliśmy zautomatyzowaną aparaturę labiryntu T sterowaną systemem śledzenia wideo z programem Image TM. Udoskonalona aparatura labiryntu T posiada również zalety, które pozwalają nam na stosowanie technik mikrodializy, elektrofizjologii i optogenetyki podczas wykonywania zadania w labiryncie T, ponieważ drzwi są zaprojektowane tak, aby chować się w podłodze. Tym samym zautomatyzowana aparatura jest użytecznym narzędziem ułatwiającym badania nad neurobiologią pamięci operacyjnej i referencyjnej u gryzoni.
W celu umożliwienia automatycznego i następującego po sobie wykonania serii prób w jednej sesji, nasze protokoły mogą wiązać się z pewnymi potencjalnymi wadami. Na przykład w zadaniu wymuszonej alternacji czas powrotu myszy z A1 lub A2 do S1 mógłby potencjalnie wpłynąć na ich wyniki. Może to jednak nie być poważnym problemem, ponieważ samo przebywanie w obszarze P1 lub P2 może stanowić wskazówkę przestrzenną, a długi lub krótki pobyt w którymkolwiek z tych obszarów podczas próby z wymuszonym wyborem może nie zmieniać obciążenia pamięci. Innym potencjalnym problemem jest możliwość wykorzystania przez myszy śladów zapachowych zamiast przestrzennej pamięci operacyjnej. Jednak po kilku próbach ślady zapachowe mogłyby zostać wielokrotnie nadpisane, co utrudniłoby ich wykorzystanie jako wskazówek. Ponadto w zadaniu dyskryminacji światła po lewej stronie ślady zapachowe mogą służyć myszom jako wskazówki węchowe do odnalezienia lokalizacji nagrody w kolejnych próbach. Wskazówki te mogłyby wpływać na proces uczenia się i zapamiętywania w trakcie prób w obrębie sesji, co potencjalnie może stanowić problem. Jednak myszy nie mogą stosować strategii śladu zapachowego w pierwszej próbie sesji, zatem wyniki pierwszych prób służyłyby jako wskaźnik wolny od potencjalnego wykorzystania strategii śladu zapachowego.
Jak pokazano w reprezentatywnych wynikach, procent poprawnych odpowiedzi u myszy kontrolnych C57BL/6J stopniowo wzrastał w kolejnych sesjach w obu zadaniach. Wyniki te potwierdzają, że myszy C57BL/6J potrafią nauczyć się dokonywania poprawnych wyborów w zmodyfikowanym automatycznym labiryncie w kształcie litery T. W niniejszym badaniu myszy utrzymywały poziom około 80% poprawnych wyborów i nie przekroczyły go nawet po intensywnym treningu (patrz Rysunek 2A). Biorąc pod uwagę, że w trakcie treningów stale występowały pewne błędy pominięcia, motywacja myszy mogła być niewystarczająco wysoka, aby osiągnęły wyższy poziom wydajności. W zadaniu wymuszonej alternacji myszy α-CaMKII+/- wykazały niższy odsetek poprawnych odpowiedzi niż myszy kontrolne. Zatem myszy mutanty wykazywały upośledzoną wydajność w tym zadaniu w porównaniu z myszami kontrolnymi. Wynik ten jest zgodny z wcześniejszymi ustaleniami uzyskanymi w teście radialnego labiryntu ośmioramiennego2,14, dostarczając dalszych dowodów na to, że niedobór α-CaMKII wywołuje deficyty pamięci roboczej oraz że zadanie wymuszonej alternacji w zautomatyzowanym aparacie labiryntu T precyzyjnie wykrywa deficyty pamięci roboczej u myszy mutantów. W zadaniu dyskryminacji lewo-prawo wyniki wskazują, że niedobór α-CaMKII nie wpływa na pamięć referencyjną. Jednakże, jak pokazano w wynikach sesji uczenia odwróconego, niedobór α-CaMKII może ograniczać elastyczność behawioralną. Myszy mutanty wykazały również więcej błędów pominięcia niż myszy kontrolne podczas sesji uczenia odwróconego. Wzrost liczby błędów pominięcia mógł ograniczyć możliwość nauki tego, które ramię jest powiązane z nagrodą. Zatem opóźnione nabywanie umiejętności uczenia się mogło wynikać ze zwiększenia liczby błędów pominięcia podczas początkowych sesji, a nie z upośledzenia uczenia odwróconego. Inną możliwością jest to, że mutanty mogły być zdezorientowane zmianą reguł, co mogło wywołać błędy pominięcia i zakłócić funkcje wykonawcze. W związku z tym, aby wyciągnąć uzasadniony wniosek, należy badać błędy pominięcia tak samo, jak procent poprawnych wyborów.
Program Image TM generuje dodatkowe wyniki dotyczące latencji i dystansu przebytego do zakończenia sesji, a także procentu poprawnych odpowiedzi i liczby błędów pominięcia. Różnice w latencji i dystansie przebytym do zakończenia sesji można interpretować jako różnice w poziomie aktywności lokomotorycznej, impulsywnej tendencji do wyboru ramion, motywacji do wykonania zadania, poziomie habituacji do zadania, zastosowaniu różnych strategii uczenia się itd. W odniesieniu do reprezentatywnych wyników, myszy α-CaMKII+/- wykazały krótszą latencję i krótszy dystans przebyty w porównaniu z grupą kontrolną. W rzeczywistości myszy α-CaMKII+/- wykazały nadaktywność lokomotoryczną w porównaniu z myszami kontrolnymi3, a fenotyp ten mógł leżeć u podstaw różnic w obrębie tych wskaźników.
W naszym laboratorium oceniliśmy ponad 36 szczepów myszy genetycznie zmodyfikowanych oraz myszy kontrolnych typu dzikiego w teście T-labiryntu z wykorzystaniem zautomatyzowanego aparatu, aby wyjaśnić zależność między genami, mózgiem a zachowaniem15,16. Uzyskaliśmy obszerny zestaw surowych danych od ponad 1200 myszy i przedstawiliśmy dane dotyczące wyników w T-labiryncie dla kilku szczepów myszy mutantów3,16-22. Dane dotyczące szczepów opublikowanych już w artykułach badawczych są zawarte w publicznej bazie danych „Mouse Behavioral Phenotype Database” (URL: <a href="http://www.mouse-phenotype.org/" target="_blank">http://www.mouse-phenotype.org/</a>). Niektóre badania wykazały, że myszy z mutantami genów Dtnbp11, Nrd120 lub Plp121 wykazują deficyty pamięci roboczej. Zatem nasz ustandaryzowany protokół zadań w T-labiryncie z wykorzystaniem zautomatyzowanego aparatu nadaje się do wykrywania efektów genetycznych w funkcji pamięci pomiędzy myszami mutantami a kontrolnymi myszami typu dzikiego. Protokoły testów behawioralnych muszą być standaryzowane, replikowane, a wyniki porównywane pomiędzy laboratoriami. Udoskonalony aparat T-labiryntu pozwala na automatyzację procedur testowych, co może przyczynić się do standaryzacji protokołów stosowanych w różnych laboratoriach.
Jak pokazano w tym artykule wideo, obecna wersja aparatury i programu pozwala na testowanie myszy czarnych lub agouti, ale nie myszy albinosów. Obecnie opracowujemy zmodyfikowaną wersję systemu, aby umożliwić testowanie myszy albinosów. System ten posiada zaletę polegającą na tym, że podczas testów w labiryncie T można przeprowadzać eksperymenty z mikrodializą in vivo, elektrofizjologią in vivo oraz optogenetyką, ponieważ drzwi są zaprojektowane tak, aby chować się pod podłogą. Na przykład niektórzy badacze mogą próbować badać właściwości elektrofizjologiczne neuronów w hipokampie podczas wyboru ramienia labiryntu, choć mogą być wymagane pewne ulepszenia aparatury w celu zminimalizowania szumów elektrycznych generowanych przez drzwi i siłowniki mechanizmu usuwania peletów.
Podsumowując, zadania wymuszonej naprzemienności w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo z wykorzystaniem zmodyfikowanego aparatu automatycznego są użyteczne w ocenie pamięci operacyjnej i referencyjnej oraz elastyczności behawioralnej u myszy.

zadania wymuszonej alternacji w labiryncie t oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej u myszy

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Zadania wymuszonej alternacji oraz dyskryminacji lewo-prawo z wykorzystaniem labiryntu w kształcie litery T są powszechnie stosowane do oceny odpowiednio pamięci operacyjnej i referencyjnej u gryzoni. W naszym laboratorium oceniliśmy te dwa rodzaje pamięci u ponad 30 szczepów genetycznie zmodyfikowanych myszy, korzystając z zautomatyzowanej wersji tego urządzenia. Przedstawiamy tutaj zmodyfikowany aparat T-maze sterowany komputerowo z systemem śledzenia wideo oraz nasze protokoły w formie filmu. Aparatura T-maze składa się z korytarzy oddzielonych przesuwnymi drzwiami, które mogą automatycznie otwierać się w dół; każdy z nich posiada boks startowy, alejkę w kształcie litery T, dwa boksy z automatycznymi dozownikami peletu po jednej stronie oraz dwie alejki w kształcie litery L. Każda alejka w kształcie litery L jest połączona z boksem startowym w taki sposób, aby myszy mogły do niego powrócić, co eliminuje wpływ manipulacji eksperymentatora na zachowanie zwierząt. Urządzenie to ma również tę zaletę, że podczas wykonywania zadania w labiryncie T-maze można przeprowadzać techniki mikrodializy in vivo, elektrofizjologii in vivo oraz optogenetyki, ponieważ drzwi są zaprojektowane tak, aby chować się w podłodze. W niniejszym artykule filmowym opisujemy zadania w labiryncie T-maze z wykorzystaniem zautomatyzowanej aparatury oraz wyniki tych zadań u myszy α-CaMKII+/-, o których donoszono, że wykazują deficyty pamięci operacyjnej w teście labiryntu radialnego ośmioramiennego. Nasze dane wskazują, że myszy α-CaMKII+/- wykazywały deficyt pamięci operacyjnej, ale nie wykazywały zaburzeń pamięci referencyjnej, co jest zgodne z wcześniejszymi odkryciami uzyskanymi w teście labiryntu radialnego ośmioramiennego i potwierdza poprawność naszego protokołu. Ponadto nasze dane wskazują, że mutanty miały tendencję do wykazywania deficytów w uczeniu odwróceniu, co sugeruje, że niedobór α-CaMKII powoduje zmniejszoną elastyczność behawioralną. Zatem test T-maze z wykorzystaniem zmodyfikowanej aparatury automatycznej jest użyteczny do oceny pamięci operacyjnej, referencyjnej oraz elastyczności behawioralnej u myszy.

Niniejszy artykuł przedstawia protokół testów w labiryncie T z wykorzystaniem zmodyfikowanego zautomatyzowanego aparatu do oceny funkcji uczenia się i pamięci u myszy.

Zadania wymuszonej alternacji w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej u myszy

Zadania wymuszonej alternacji oraz dyskryminacji lewo-prawo z wykorzystaniem labiryntu w kształcie litery T były powszechnie stosowane odpowiednio do oceny pamięci operacyjnej i pamięci referencyjnej w ...

Przedstawiono zmodyfikowaną aplikację Automatic teammates z systemem śledzenia. Aplikacja ta jest zbudowana z białych plastikowych szyn z ściankami o wysokości 25 centymetrów. MA jest podzielona na sześć obszarów za pomocą automatycznej nici w kierunku obszaru A. Jeden z nich to komora STA.S dwa to podobieństwo członków zespołu. A jeden i A dwa to odpowiednio lewa i prawa kończyna przednia. Obszary P jeden i P dwa to przejścia łączące obszary A jeden lub A dwa z obszarem A jeden, tak aby mysz mogła powrócić do komory statycznej.W tym filmie drzwi otwierają się automatycznie w dół w ramach demonstracji, podczas gdy jedne z drzwi są obsługiwane ręcznie. Te ulepszone elementy sterujące pozwalają nam na wykorzystanie INB micro SSIS w fizjologii molekularnej i technikach genetycznych podczas pracy zespołu. N, z kropką, służy jako dozownik, gdzie okresy krzyżowe są wykorzystywane jako nagroda pokarmowa, która wypycha butelkę dozownika z pokarmem, a następnie butelkę odpadową.Można zauważyć, jak pellet jest wydzielany z dozownika jedzenia na tackę, a następnie usuwany pod obszar terenu przez mysz. Mysz jest wykrywana przez czujnik, a zdarzenie jest rejestrowane przez komputer. W praktyce program systemu śledzenia wideo automatycznie wydziela pellet, dzięki czemu nie trzeba podejmować żadnych działań aż do końca sesji. Kamera CCD jest zamontowana nad operatorem, aby rejestrować zachowanie myszy w formie obrazu komputerowego, a aparat Parus jest oświetlony w 100%.Zaleca się umieszczenie aparatury Appell w dźwiękoszczelnym pomieszczeniu, aby zredukować hałas z otoczenia, zaczynając na jeden tydzień przed rozpoczęciem sesji operacyjnych. Każdej myszy należy zapewnić dostęp do pokarmu w celu habituacji do warunków i rozpoczęcia treningu na płytce; stosuj standardową dietę CHO, aby utrzymać wagę zwierząt na poziomie 80% do 85% masy ciała z okresu swobodnego żerowania przez cały czas trwania eksperymentu. Dzień po osiągnięciu docelowej wagi, wszystkie klatki z myszami należy przenieść do dźwiękoszczelnego pomieszczenia co najmniej na 30 minut przed rozpoczęciem pierwszej próby, aby uniknąć bezpośredniego światła z pomieszczenia. Aby uniknąć nadmiernego oświetlenia, nie należy umieszczać klatek na górnej półce.Przed umieszczeniem myszy w urządzeniach operacyjnych należy najpierw przetrzeć urządzenia językiem, otwierając superwodę podchlorową, aby zapobiec odchyleniu opartemu na wskazówkach ProAct. Dzisiejsze sześć bliskich duchów na mysz do centrum, z sześcioma przykazaniami i każdą do jednego okresu do każdej tacki dozowników jedzenia. Umieść wszystkie myszy w pojedynczych klatkach w Perus i pozwól im na swobodę.Zbadaj Perus ze wszystkimi zamkniętymi drzwiami przez 30 minut. Począwszy od jednego dnia po arbitrażu, myszy będą poddawane codziennemu drenażowi krwi przy wszystkich zamkniętych drzwiach, a pellet zostanie umieszczony w podajniku z jedzeniem. Umieść mysz w lewym ramieniu; jeśli mysz skonsumuje pellet w ciągu pięciu minut AOPs, przenieś mysz do prawego ramienia i rozpocznij ponowne wstępne szkolenie. Tę procedurę szkoleniową powtarza się pięć razy dziennie i kontynuuje do czasu, aż mysz je skonsumuje.W ponad 80% przypadków mysz została umieszczona w przedziale statycznym. Drzwi zostają otwarte, a myszy pozwala się na pierwszy wybór jednego z ramion; następnie mysz samodzielnie wraca do przedziału startowego. Następnie myszy daje się możliwość kolejnego wyboru.Następnie przeciwna kończyna do czwartego ramienia zostaje ugryziona. Dalej mysz samodzielnie wraca do statycznej klatki i procedura zostaje powtórzona. Czynność tę powtarza się do 10 razy dziennie zarówno w przypadku myszy kontrolnych, jak i eksperymentalnych.W oparciu o te kryteria można dalej badać myszy w zadaniu z opóźnioną retencją, wprowadzając 3, 10, 30 lub 60 sekundowe opóźnienia pomiędzy pierwszym wyborem a pełnym wyborem bodźców. Jest to arkusz służący do rejestrowania informacji dla tego zadania: unikalnego identyfikatora myszy, genotypu, wzoru znakowania ucha oraz miejsce do zapisywania danych, które są następnie wprowadzane ręcznie do programu aplikacyjnego. Wybierz projekt w systemie plug TM online i wprowadź identyfikator projektu.Na przykład sesja wprowadzania nazwy linii głównej. Na przykład data testu, parametry wejściowe, takie jak formuła wraz z obrazem zarejestrowanym przez kamerę C, czas cięcia oraz rozmiar operatora. Następnie wprowadź identyfikator próby.Na przykład, numer stacji odwołujący się do nazwy pliku lub zadania należy wybrać z menu rozwijanego, wprowadzając numer wyboru, limit czasu do wystąpienia błędu maszyny oraz czas kary. Następnie należy ustawić wartości jasności i kontrastu dla przechwyconego obrazu, a następnie utworzyć specjalny obraz binarny. Na koniec, po upewnieniu się, że odpowiednie obszary zainteresowania zostały wybrane, można ukończyć wzorzec, aby program był gotowy do testowania.Delikatnie podnieś mysz i umieść ją w komorze startowej. Kliknij przycisk start oraz wybierz opcję siły. Po rozpoczęciu procesu można obserwować obrazy na żywo i binarne oraz zmiany w obrębie jelita.W tym przypadku w dniu dzisiejszym w polu ED znajdowało się prawe ramię, mysz weszła na stronę, a drzwi były otwarte. Po pełnym wyborze rozpoczęto okres dostarczenia do lewego ramienia. Ponieważ mysz weszła w lewe ramię, odpowiedź została oznaczona jako poprawna.Wyniki odpowiedzi są wyświetlane w dolnym oknie podglądu na monitorze. Tutaj przykładowe obrazy na żywo, odtwarzane w przyspieszonym tempie, pokazują, że słowa są zamknięte, a żółty okrąg wskazuje okres krzyżowy. Mysz poddawana jest 10 następującym po sobie próbom w jednej sesji dziennie.Myszy są trenowane codziennie, aby osiągnąć średnio 80% poprawnych odpowiedzi; procent poprawnych odpowiedzi, czas reakcji do ukończenia sesji, dystans do poziomu oraz liczba błędów remisji są obliczane automatycznie przez program. Po każdej sesji zwierzę wraca do swojej klatki domowej. Należy oczyścić płytkę dozownika i przetrzeć wypustki ręcznikiem papierowym, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia i zapobiec powstawaniu błędów wynikających z zapachów. Jeśli kontrolujesz myszy eksperymentalne zgodnie z tymi kryteriami i chcesz poddać je dalszym testom w zadaniu z opóźnioną retencją, wystarczy wybrać plik „delayed” w ustawieniach programu i rozpocząć następną sesję.Procedura jest w pewnym stopniu podobna do zadania pozycjonowania, jednak w przeciwieństwie do zadania retencji pozycjonowania, w tym programie aplikacji zawsze dotyczy ona ramienia lewego lub prawego. Wybierz nazwę pliku referencyjnego dla tego zadania oraz nazwę myszy z menu rozwijanego, a następnie umieść mysz w komorze startowej. Kliknij przycisk startu i wybierz teraz opcję rozpoczęcia.W tym przypadku ramię wybrane jest zawsze powiązane z okresem. Mysz jest zazwyczaj poddawana od 10 do 20 kolejnych prób w jednej sesji dziennie. Myszy są trenowane codziennie, aż do osiągnięcia kryterium średnio 80% poprawnych odpowiedzi.Wyniki są obliczane automatycznie po zakończeniu testów u myszy. W zależności od tych kryteriów można przeprowadzić dodatkowe sesje z myszami w celu oceny pamięci przestrzennej, wprowadzając opóźnienie między sesjami, lub w celu oceny aktywności behawioralnej. Poprzez zmianę lokalizacji wątroby na przeciwległe ramię w kolejnych próbach i sesjach wideo, osoba przeprowadzająca badanie może skorygować ten proces za pomocą hetero M i kontrolować go za pomocą typu LI w zadaniu wymuszonej automatyzacji.Wynik demonstruje pamięć roboczą u mutantów, u których CBR jest upośledzony w zadaniu z dyskiem; myszy mutanty wykonujące to zadanie nie napotykają żadnych problemów, a nawet po miesięcznej przerwie nie wykazują upośledzenia w uczeniu się w labiryncie. Jednakże mutanty wykazały upośledzoną sprawność. Test Teammates jest jednym z najszerzej stosowanych testów behawioralnych do oceny pamięci przestrzennej i referencyjnej.W przypadku gryzoni ulepszyliśmy aparatę badawczą, co niesie ze sobą kilka zalet. Po pierwsze, przesuwne drzwi otwierają się automatycznie, dzięki czemu mysz może samodzielnie wejść do skrzynki S po każdej próbie. Ta automatyzacja MA zmniejsza czas i wysiłek wymagany do ręcznego obsługi dozowników nagród i pokarmu.W naszym laboratorium jeden eksperyment pozwala na pracę do czterech członków zespołu jednocześnie. Po drugie, dzięki przesuwanym drzwiom otwieranym w dół, urządzenie umożliwia stosowanie technik wymagających okablowania głowy, takich jak mikrodializa in vivo, elektrofizjologia in vivo czy optogenetyka in vivo. Wreszcie, labirynt został zaprojektowany tak, aby mysz mogła poruszać się wyłącznie do przodu, a nie wstecz, co pozwala zwierzęciu na płynny ruch.W tym filmie przedstawiliśmy zmodyfikowaną automatyczną aparaturę do testów teammate oraz nasze protokoły; oto dr Hiro Pash. W naszym laboratorium Hirotaka zademonstruje protokoły z wykorzystaniem tej zmodyfikowanej automatycznej aparatury. Hirotaka, jakie były Twoje pierwsze wrażenia z testu teammate z użyciem tej ulepszonej aparatury?Moim pierwszym wrażeniem było to, że aparatura i program komputerowy są bardzo łatwe w obsłudze, a test można sprawnie przeprowadzić. Czy uważa Pan/Pani, że każdy może obsługiwać te urządzenia i ten program, czy też wymagane jest specjalistyczne przeszkolenie? Zgadzam się częściowo.Każdy może nauczyć się obsługi urządzeń. Do przeprowadzenia jakiejkolwiek z procedur testowych nie jest wymagane specjalistyczne szkolenie. Czy istnieją jakieś wskazówki lub kwestie, na które należy zwrócić uwagę podczas wykonywania testu?Tak. Starannie dbam o utrzymanie motywacji do spożywania pokarmu dostarczanego w masie, kontrolując codziennie masę ciała. Różnice indywidualne w motywacji mogą prowadzić do zmienności w wynikach członków zespołu.

t-maze-forced-alternation-left-right-discrimination-tasks-for

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

T-maze Wymuszona przemiana i dyskryminacja lewo-prawa do oceny pamięci roboczej i referencyjnej u myszy

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

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

Zaburzenia poznawcze związane z uwagą są podstawową cechą wielu chorób psychicznych. W tym miejscu przedstawiamy opracowanie nowatorskiego automatycznego systemu do skutecznego badania zdolności zmiany ustawień uwagi, funkcji wykonawczych i innych zdolności poznawczych u myszy o wysokiej trafności translacyjnej do badań na ludziach.

Operacyjne wewnątrz-/zewnątrzwymiarowe zadanie zmiany ustawień dla myszy

Ten protokół opisuje użycie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny funkcjonalnego uczenia się/pamięci w niedokrwieniu mózgu wywołanym zatrzymaniem krążenia.

Wykorzystanie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny wyników pamięci funkcjonalnej po zatrzymaniu krążenia

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 artykuł przedstawia zautomatyzowany labirynt T, który wynaleźliśmy, oraz protokół oparty na tym urządzeniu do analizy podejmowania decyzji na podstawie opóźnień i podejmowania decyzji opartych na wysiłku u swobodnie poruszających się gryzoni.

Zautomatyzowane urządzenie i protokół oparty na labiryncie T do analizy podejmowania decyzji w oparciu o opóźnienia i wysiłek u wolno poruszających się gryzoni

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

Kompleksowy test behawioralny obejmujący umiejętności motoryczne, nastrój - w tym interakcje społeczne, depresję i lęk - oraz funkcje poznawcze jest przeznaczony do wielokrotnej oceny zmian behawioralnych związanych z neurodegeneracją u myszy.

Bateria testów behawioralnych do wielokrotnej oceny zdolności motorycznych, nastroju i funkcji poznawczych 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

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 testu T-maze do oceny pamięci roboczej i referencyjnej u myszy przy użyciu zautomatyzowanego aparatu z systemem śledzenia wideo. Protokół zapewnia precyzyjną analizę zachowań kognitywnych.

Zadania wymuszonej alternacji w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej u myszy

Przeglądaj więcej filmów