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

Większość eksperymentów behawioralnych dla gryzoni jest pierwotnie opracowana dla szczurów. Dzięki niedawnym zaletom inżynierii genetycznej, naukowcy często przeprowadzają eksperymenty behawioralne na myszach, korzystając z protokołów ustalonych dla szczurów. Ze względu na różnice w zachowaniu między szczurami a myszami, czasami trzeba zmodyfikować protokół dla myszy. W tym filmie opisujemy protokół do testowania przestrzennej pamięci roboczej u myszy. Pamięć robocza to proces poznawczy, który może przechowywać ograniczoną ilość informacji przez krótki czas, podczas gdy jest manipulowana i wykorzystywana do planowania i wykonywania zadania umysłowego. Koreluje z pomiarami inteligencji płynnej u ludzi i jest ważna dla uczenia się. Dlatego pamięć robocza jest ważnym przedmiotem badań samych w sobie.

[Instruktor] Ustaw nowe klatki, używając standardowych materiałów do zagnieżdżania do nowego eksperymentu. Umieść nową ściółkę, trociny, papierowy tunel papierowy, papierowe paski gniazdowe i drewniany klocek do gryzienia w nowej klatce. Umieść lej okapu i zamknij pokrywę. Poprowadź mysz do papierowego tunelu, dostarczonego ręcznie w klatce domowej. Delikatnie wyjmij mysz z grupowej klatki za pomocą papierowego tunelu. Połóż mysz na dłoni i trzymaj ją na wysokości klatki piersiowej przez kilka sekund. Możesz też pozwolić myszy wspiąć się na twoją rękę. Nigdy nie podnoś myszy za ogony. Obchodzenie się ze zwierzętami przy minimalnym stresie jest niezbędne w eksperymentach behawioralnych. Ważne jest również przyzwyczajenie myszy do eksperymentatora. Złap mysz przy użyciu tej samej metody obsługi. Umieść mysz na wadze, aby monitorować masę ciała i zapisz jej masę ciała. Po zważeniu włóż mysz do nowej przygotowanej wcześniej klatki. Upewnij się, że nie sprawiasz, że myszy są przestraszone, poruszając się szybko lub wydając duże dźwięki podczas obchodzenia się z myszami. W przeciwnym razie myszy mogą zeskoczyć z wagi lub ręki. Umieść myszy na tym ograniczeniu ilości na tydzień przed ekspozycją na aparat. Kontroluj ilość standardowej karmy, aby zmotywować je do żerowania w labiryncie w poszukiwaniu nagród w postaci jedzenia, którymi jest rozcieńczone, słodzone mleko skondensowane, podczas eksperymentu. Umieść dwa do trzech gramów standardowej karmy w klatce i utrzymuj ich masę ciała między 85 a 90% ich początkowej masy ciała przez cały eksperyment. Również na tym etapie podaj jeden mililitr rozcieńczonego mleka skondensowanego w małym plastikowym kubku w domowej klatce, aby przyzwyczaić do niego myszy. Obserwuj je, jeśli jedzą to przez chwilę, upewniając się, że mysz nie wykazuje neofobii żywieniowej. Powoli przyprowadź myszy do pomieszczenia do testowania zachowania na wózku. Następnie ustaw oświetlenie pomieszczenia, oświetlając centralny hub w katalogu o natężeniu 80 luksów ciepłymi białymi żarówkami i odtwarzaj biały szum o natężeniu 70 decybeli, mierzonym na centralnym hubie. Pozostaw myszy w spokoju przez pięć minut przed rozpoczęciem eksperymentu. Habituacja, etap pierwszy. Sterowanie labiryntem jest ustawione tak, aby mysz mogła eksplorować labirynt z drzwiami obsługiwanymi przez oprogramowanie do śledzenia myszy. Ten etap polega na przyzwyczajeniu myszy do ruchów drzwi i ich dźwięków. Rozpocznij wersję próbną i nagrywanie wideo, klikając przycisk Start w oprogramowaniu, a następnie przyłóż mysz do labiryntu i umieść ją w centralnym koncentratorze. Obserwuj zachowanie myszy. W labiryncie nie ma nagrody w postaci jedzenia. Mysz może odwiedzić dowolne ramię i tyle razy według własnej woli. Drzwi są sterowane bez zakłócania ruchów myszy przez 30 minut. Kontynuuj do upływu 30 minut. Po próbie zbierz mysz w ramię i umieść ją z powrotem w klatce domowej. Wyczyść labirynt dla następnej myszy. Rób to dla każdej myszy po kolei przez dwa dni. Drugi etap arbitrażu. Sterowanie labiryntem jest ustawione tak, aby mysz mogła swobodnie eksplorować labirynt bez otwierania drzwi i znajdować nagrody w postaci jedzenia w studniach z jedzeniem na końcu ramion. Ten etap zachęca myszy do swobodnego eksplorowania labiryntu w poszukiwaniu nagród w postaci jedzenia. Umieść 70 mikrolitrów nagrody w każdym dołku okapu. Nie podawaj go już w klatkach domowych, od zamieszkania, etap drugi. Rozpocznij wersję próbną i nagrywanie wideo, klikając przycisk Start w oprogramowaniu, a następnie przesuń mysz do labiryntu. Obserwuj zachowanie myszy. Na tym etapie myszy poruszają się powoli, wydają się być ostrożne i mogą wielokrotnie wracać do dołka pokarmowego. Kontynuuj, aż mysz wejdzie do każdego ramienia co najmniej dwa razy lub upłynie 30 minut. Po próbie zbierz mysz w ramię i umieść ją z powrotem w klatce domowej. Wyczyść labirynt dla następnej myszy. Rób to dla każdej myszy po kolei dwa razy dziennie przez dwa dni. Trzeci etap zamieszkiwania. Kontrolka labiryntu jest ustawiona tak, aby mysz mogła przyzwyczaić się do kombinacji etapów pierwszego i drugiego. Myszy mogą wejść do każdego ramienia co najmniej raz. Zanęć wszystkie dołki z pokarmem 70 mikrolitrami nagrody. Rozpocznij wersję próbną i nagrywanie wideo, klikając przycisk Start w oprogramowaniu, a następnie przesuń mysz do labiryntu. Obserwuj zachowanie myszy. Kontynuuj, aż mysz wejdzie do każdego ramienia co najmniej raz lub upłynie 30 minut. Po próbie zbierz mysz w ramię i umieść ją z powrotem w klatce domowej. Wyczyść labirynt dla następnej myszy. Zrób to dla każdej myszy po kolei, dwa razy dziennie przez dwa dni. Jak widać w tym panelu, myszy z czasem odwiedzają więcej ramion. W szóstym dniu zamieszkiwania myszy wchodzą do każdego ramienia co najmniej raz w ciągu siedmiu do 15 minut i spędzają podobny okres czasu w każdym ramieniu, co wskazuje, że zwierzęta są przyzwyczajone do labiryntu i są gotowe do zadania. To zadanie przestrzennej pamięci roboczej składa się z trzech części w jednej próbie. Myszy przechodzą przez wymuszony bieg, pięciosekundowe uwięzienie w centralnym centrum, a następnie wolny bieg. W wymuszonym biegu cztery ramiona są pseudolosowo wybierane i prezentowane myszy jedna po drugiej. Podczas swobodnego biegu myszy muszą zapamiętać, które ramiona odwiedziły w wymuszonym biegu w próbie, aby jak najefektywniej zebrać pozostałe cztery nagrody. Labirynt jest ustawiony zgodnie ze schematem pokazanym na poprzednim ekranie, a każdy z nich musi przejść przez ten sam zestaw wymuszonych ramion w próbie rundy. Myszy wykonują sześć prób dziennie przez dziewięć dni Przed rozpoczęciem próby zanęć wszystkie ramiona 40 mikrolitrami nagrody. Umieść nagrodę w każdym dołku pokarmowym w pobliżu centralnego węzła, aby utrudnić myszom widzenie z centralnego węzła. Rozpocznij wersję próbną i nagranie wideo, klikając przycisk Start w oprogramowaniu. Przenieś mysz do centrum labiryntu, nie powodując stresu w myszy. Badanie zostanie automatycznie uruchomione po pięciu sekundach uwięzienia w centralnym węźle. Podczas pięciosekundowego uwięzienia odejdź od labiryntu i usiądź gdzieś niezbyt blisko labiryntu. Monitoruj zachowanie i zapisuj sekwencję wizyt ramion w celu zdobycia punktów, aż mysz zbierze wszystkie nagrody. Gdy mysz zbierze wszystkie nagrody w labiryncie, pozwól jej odwiedzić cztery dodatkowe ramiona. W ten sposób myszy nie będą kojarzyć się z byciem złapanym w centralnym węźle, gdzie ważne jest, aby myszy zdecydowały, dokąd się udać. Ponadto ukończenie zadania pamięci roboczej i złapanie nie będzie bezpośrednio powiązane. Dodatkowo wzmocni to fakt, że nagrody nie są uzupełniane w wcześniej odwiedzonych broniach. Z tyłu czwartego ramienia pozwól myszy usiąść na twojej dłoni, jednocześnie zakrywając ramię drugą ręką, i włóż mysz z powrotem do klatki domowej. Przed wyczyszczeniem labiryntu dotknij klatki domowej następnej myszy, aby wyrównać ich stan pobudzenia przed następną próbą. Aby wyczyścić labirynt, użyj pędzla, jednej mokrej chusteczki i dwóch suchych chusteczek. Użyj pędzla, aby usunąć odchody myszy. Najpierw przetrzyj labirynt suchą chusteczką, aby usunąć wszelkie ślady skondensowanego mleka. Wytrzyj podłogę labiryntu wilgotną chusteczką. Osusz labirynt suchą chusteczką i przejdź do następnej próby. Dzienny wynik wskaźnika sukcesu jest obliczany jako cztery podzielone przez liczbę wszystkich wpisów ramienia, a średni wskaźnik sukcesu osiąga około 80% w ostatnim dniu eksperymentu. Wynik idealnego współczynnika prób jest obliczany jako liczba doskonałych prób podzielona przez sześć i osiągnięta powyżej 60% w ostatnim dniu eksperymentu. Wybierz analizę prędkości, odległości i przyspieszenia myszy w oprogramowaniu i przeanalizuj je. Upewnij się, że z tych analiz wyłączone są cztery dodatkowe wizyty w ramach ramienia. Zmierz również czas trwania czterech dodatkowych wizyt w ramieniu. Z czasem dystans powinien się skracać. Prędkość i przyspieszenie powinny być płaskie, a czas trwania dodatkowych czterech wizyt ramion powinien z czasem się wydłużać, jeśli dobrze nauczą się swojego zadania.

Podczas wykonywania tego eksperymentu ważne jest, aby zapoznać myszy z eksperymentatorem i przyzwyczaić myszy do środowiska w pomieszczeniu eksperymentalnym, co powinno zminimalizować stres dla myszy.

Ten protokół jest łatwy w użyciu i niezawodny w odtwarzaniu danych. Ponieważ labirynt jest częściowo zautomatyzowany, protokół ten nie jest pracochłonny i ma zastosowanie do obrazowania laboratoryjnego i elektrofizjologii. Protokół ten jest potężnym narzędziem do badania przestrzennej pamięci roboczej.