Nauka miejsca i reagowania w labiryncie wieży na otwartym polu

Ogólnym celem niniejszej procedury jest przeszkolenie szczurów w zadaniu w labiryncie typu open field tower. Jest to realizowane poprzez najpierw zbudowanie aparatury labiryntu, a w drugim kroku poprzez dobieranie w pary, kwaterowanie i oswajanie szczurów.

Następnie szczury są aklimatyzowane w labiryncie i przechodzą wstępny trening. Ostatnim krokiem jest przeprowadzenie procedur treningowych i testowych dotyczących reakcji lub miejsca. Ostatecznie rejestruje się procent poprawnych pierwszych wyborów dla każdego szczura, aby określić tempo i skalę uczenia się w labiryncie.

Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi labiryntami jest to, że labirynt wieżowy w otwartym polu (open field tower maze) jest nieawersyjnym zadaniem powtarzalnym. Dzięki temu stres zostaje wyeliminowany jako potencjalna zmienna zakłócająca. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu neuronauki behawioralnej, takie jak wpływ hormonów na procesy uczenia się i pamięci.

W warunkach braku stresu, choć metoda ta może dostarczyć wglądu w neuronalne mechanizmy uczenia się i pamięci u dorosłego szczura, może ona być stosowana również w innych systemach modelowych, takich jak myszy i gryzonie w różnym wieku. Po zbudowaniu labiryntu kolistego, należy ozdobić jego powierzchnię wewnętrzną czterema różnymi czarno-białymi wzorami.

Następnie zbuduj cztery wieże z pokarmem i przymocuj je do podłoża labiryntu. Dodatkowo zbuduj trzy wieże do wstępnego treningu i przyklej je taśmą w miejscu ich przyszłego zastosowania. W fazie wstępnego treningu przyklej czarne plastikowe kubeczki na pokarm do szczytu każdej wieży z pokarmem, a każdy kubeczek zamknij nakrętką z trzema małymi otworami wentylacyjnymi.

Na koniec zawieś żarówkę o mocy 60 W, aby słabo oświetlić pomieszczenie z labiryntem, i zamontuj na suficie cyfrową kamerę wideo do rejestrowania sesji przed treningiem w celu późniejszej analizy. Każdy eksperymentator powinien przeprowadzić testy z wszystkimi szczurami przez siedem dni. Aby zmotywować szczury do zdobywania nagród, należy wprowadzić dietę z ograniczeniem dostępu do pokarmu, dopuszczającą jedną godzinę swobodnego jedzenia na dobę.

Przez cały czas trwania eksperymentu utrzymuj samice szczurów w parach, aby zminimalizować poziom lęku. Aby rozpocząć procedurę wstępnego treningu, umieść nagrodę pokarmową w każdym niezakrytym uchwycie na pokarm w siedmiu wieżach. Następnie umieść szczura w labiryncie w losowym miejscu i pozwól mu na eksplorację, aż znajdzie i spożyje wszystkie siedem nagród pokarmowych.

Jeśli szczur nie odnajdzie wszystkich nagród pokarmowych w ciągu 10 minut, należy usunąć go z labiryntu i powtórzyć tę procedurę następnego dnia. Jeśli szczur nie odnajdzie i nie skonsumuje wszystkich siedmiu nagród pokarmowych w ciągu pierwszych dwóch dni, należy zapewnić mu dodatkowe 30-minutowe sesje, aż nagrody zostaną odnalezione. W pierwszej kolejności przypisz każdego szczura do dwóch z czterech lokalizacji startowych.

Zrównoważ typ początkowej lokalizacji uczenia się, poprawną wieżę dla osobników uczących się miejsca oraz poprawny zwrot dla osobników uczących się odpowiedzi. Na początku każdego dnia treningu włącz generator szumu i uruchom program do nagrywania wideo, nęć wszystkie cztery wieże i zakryj trzy z czterech miseczek z pokarmem, pozostawiając odsłoniętą nagrodę pokarmową w poprawnym wieży. Po przygotowaniu rozpocznij nagrywanie wideo i umieść szczura w labiryncie w przypisanej mu lokalizacji startowej.

Przejdź za zasłonę, aby obserwować zachowanie szczura na monitorze komputera natychmiast po tym, jak odbierze on nagrodę. Lub po trzech minutach wyjmij szczura i zatrzymaj nagrywanie wideo. Nauka wymaga przejścia przez labirynt poprzez odnalezienie konkretnego miejsca.

Wykorzystując wskazówki przestrzenne, zawsze używaj tej samej prawidłowej wieży z pokarmem i umieszczaj szczura w jednej z dwóch lokalizacji startowych. Na przykład, umieść przynętę w wieży D i wypuść szczura z lokalizacji startowej dwa lub trzy w przypadku szczurów uczących się odpowiedzi. Zmieniaj prawidłową wieżę z pokarmem w zależności od lokalizacji startowej; szczury uczące się odpowiedzi rozwiązują labirynt, ucząc się wykonywania konkretnego skrętu niezależnie od miejsca startu w labiryncie.

Na przykład, w przypadku wieży z przynętą D, wypuść szczura z lokalizacji startowej trzy, lub w przypadku wieży z przynętą B, wypuść tego samego szczura z lokalizacji startowej dwa; przeprowadź 48 prób treningowych w ciągu 12 dni, po cztery próby dziennie. Gdy wszystkie szczury osiągną poziom asymptotyczny, wykonaj test zmiany lokalizacji startowej, aby sprawdzić trwałość wyuczonego zachowania.

Najpierw zastosuj nową przeciwwagę. Wyznacz nowe miejsca startowe dla każdego szczura. Następnie przeprowadź procedury dla każdej próby treningowej, zaprezentowane wcześniej, z uwzględnieniem nowych miejsc startowych.

W przypadku szczura uczącego się miejsca, który był pierwotnie wypuszczany z lokalizacji dwa lub trzy, należy umieścić szczura w jednej z nowych lokalizacji startowych, jeden lub cztery, wciąż zwabiając go do wieży D. W przypadku szczura uczącego się, który nauczył się skręcać w prawo i był pierwotnie wypuszczany z lokalizacji dwa lub trzy, należy umieścić szczura w jednej z nowych lokalizacji startowych, jeden lub cztery, i zwabić go odpowiednio do wieży A lub C.

Przeprowadź osiem prób testowych przełączania lokalizacji, rozpoczynając od miejsca startu, w ciągu dwóch dni, wykonując po cztery próby dziennie. Nowy eksperymentator, nieznający przypisania grup do poszczególnych metod leczenia, powinien ocenić nagrania wideo z prób.

Zacznij od określenia liczby prób, jakie szczur podejmuje w celu znalezienia właściwej wieży w każdym powtórzeniu. Następnie oblicz prawdopodobieństwo, że szczur znajdzie nagrodę przy pierwszym wyborze w każdym dniu treningu. Na podstawie tych wartości procentowych z poszczególnych dni treningowych wykreśl krzywe uczenia się.

Na koniec wyklucz z analizy szczury, których wyniki w próbach nie spełniły wcześniej określonego zestawu kryteriów. Szczury otrzymujące cykliczną terapię zastępczą estradiolami wymagały mniejszej liczby prób do osiągnięcia kryteriów nabycia umiejętności podczas uczenia się miejsca. Chociaż tempo uczenia się reakcji było podobne pomiędzy grupami badawczymi, poziom wyników poprawiał się w trakcie prób treningowych podczas uczenia się miejsca we wszystkich grupach badawczych.

Jednakże u szczurów otrzymujących cykliczne podawanie estradiolu odnotowano wyższy odsetek prawidłowych prób pierwszego wyboru, a ogólna wydajność wzrosła w trakcie treningu reakcji we wszystkich grupach badawczych. W tym przypadku rodzaj zastosowanej terapii nie miał istotnego wpływu na tempo uczenia się reakcji. Po zmianie miejsca startu u wszystkich osobników początkowo zaobserwowano upośledzenie zdolności uczenia się, niezależnie od zastosowanego leczenia.

Jednakże różnica w wynikach między szczurami traktowanymi nośnikiem a szczurami traktowanymi estradiollem zwiększyła się. W drugim bloku prób wszystkie szczury powróciły do poziomów z testu Prewitta, gdy następnie trenowano je w ich pierwotnej lokalizacji startowej. U osób uczących się odpowiedzi (Response learners) odnotowano upośledzenie w teście z zamianą lokalizacji startowej. Niemniej jednak porównania parowe wykazały, że wyniki u szczurów traktowanych estradiollem powróciły do poziomów Prewitta.

W drugim bloku prób wszystkie szczury powróciły do poziomów wyników z testu Prewitta, gdy następnie przetestowano je z oryginalnym miejscem startu. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby utrzymać stałe warunki w labiryncie przez cały czas trwania eksperymentu oraz unikać stresowania szczurów podczas ich manipulacji.

Po zastosowaniu tej procedury można przeprowadzić inne metody, takie jak chirurgia stereotaktyczna i podawanie leków, w celu zidentyfikowania obszarów mózgu istotnych dla nabywania, ekspresji i utrwalania odpowiedzi oraz uczenia się miejsca. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak trenować i testować dorosłe szczury w labiryncie wieżowym w otwartym polu.