Предоставляется протокол для использования лабиринта открытого поля для доступа к общей локомоторной активности, тревожности и эмоциональности в лабораторной мышиной модели.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Использование открытом поле Лабиринт измерить опорно-двигательного аппарата и тревоги типа поведения у мышей
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Животные модели оказались бесценными для исследователей, пытающихся ответить на вопросы, касающиеся механизмов поведения. Лабиринт открытого поля является одной из наиболее часто используемых платформ для измерения поведения на животных моделях. Это быстрый и относительно простой тест, который предоставляет разнообразную поведенческую информацию, начиная от общей способности к передвижению и заканчивая данными об эмоциональности животного. Что касается моделей грызунов, то процедура позволяет изучать различные штаммы мышей или крыс, как выращенных в лаборатории, так и пойманных в дикой природе. Этот метод также легко поддается исследованию различных фармакологических соединений на предмет анксиолитических или анксиогенных эффектов. Здесь подробно описан протокол использования лабиринта в открытом поле для описания поведения мышей, а также проведен простой анализ общих локомоторных способностей и эмоционального поведения, связанного с тревогой, между двумя линиями мышей C57BL/6. Вкратце, используя описанный протокол, мы показали, что мыши Wild Type демонстрировали значительно меньшее поведение, связанное с тревогой, чем мыши того же возраста, в то время как обе линии демонстрировали схожие способности к передвижению.
Введение
Лабиринт открытого поля (OFM) был первоначально разработан в 1934 году как тест для измерения эмоциональности у грызунов1. Он достиг статуса одного из наиболее широко используемых измерений поведения в психологии животных2. Он обеспечивает простую и довольно быструю оценку четко определенного поведения, не требующего обучения испытуемого и практически не требующего специализированной подготовки человека, проводящего тест. Эти атрибуты привели к широкому использованию лабиринта в открытом поле в исследованиях, распространяющихся на другие виды животных, такие как телята, свиньи, кролики, приматы, медоносные пчелы иомары. Отчасти его популярность связана с тем, что психологические и физиологические концепции, лежащие в основе тестов, в целом прямолинейны и хорошо понятны. Например, было высказано предположение, что эволюционные силы отбирают у животных общую реакцию, так что большинство видов демонстрируют тревожные реакции страха или бегства на определенные стимулы. Грызуны, например, проявляют явное отвращение к большим, ярко освещенным, открытым и неизвестным средамобитания 4. Мы можем предположить, что они были филогенетически обусловлены рассматривать эти типы окружающей среды как опасные. Все эти особенности заложены в лабиринте открытого поля и составляют основу его использования в тестировании поведенческой парадигмы.
Лабиринт в открытом поле состоит из огороженной стеной области, которая имеет достаточную высоту, чтобы предотвратить побег субъекта. Типичные формы лабиринта бывают круглыми или квадратными с площадью, достаточно большой, в зависимости от размера испытуемого объекта, чтобы вызвать ощущение открытости в центре лабиринта. В лабиринте открытого поля можно оценить ряд переменных, при этом большинство параметров включают различные типы двигательной активности2. Передвижение является наиболее распространенным изучаемым поведением, но можно измерить и другие, такие как задержка или выращивание детей. Чаще всего поведение грызунов анализируется в голом лабиринте. Тем не менее, добавление объектов, одного или нескольких на пол лабиринта, добавляет возможность видеть, как субъект взаимодействует с новыми дополнительнымистимулами. Релевантными параметрами при представлении объектов обычно являются количество приближений к объекту или, в некоторых случаях, предпочтение или неприязнь к одному объекту перед другим.
Многие поведенческие тесты на тревожность основаны на физической активности и передвижении животного5. Интерпретация поведенческих тестов на эмоциональность при выделении неэмоциональных искажающих факторов, таких как двигательная активность, была предметом интенсивных дебатов6,7. Поскольку первоначально была описана ОФМ, можно вывести два показателя эмоциональности: локомоторную активность и отложения фекальных болиили дефекацию. Тем не менее, в некоторых исследованиях было показано, что эти два показателя не связаны между собой, что подтверждает вывод о том, что эмоциональность у грызунов являетсямногомерной5. Несмотря на это, расхождения в литературе относительно этих измерений и эмоциональности или тревожности у мышиных моделей могут быть связаны с различиями в критериях анализа или различиями в процедурах тестирования. Исследования убедительно связали результаты анализа ОФМ с другими показателями тревожности при сравнении мышиных моделей8.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры, выполняемые здесь были представлены и одобрены IACUC (Управление научных исследований соответствия) и были проведены в соответствии с руководствами NIH. Мыши используются в поведенческой тестирования парадигмы были наивны и не используется для других испытаний. C57BL / 6 дикого типа и Knock Out мышей используемые в настоящем Протоколе были описаны ранее 9 и данные, представленные здесь, с этой рукописи.
1. Подготовка комнату тестирования и в открытом грунте аппарата
- Используйте Многоквартирный открытом поле лабиринт (OFM), состоящий из четырех камер деятельности был использован для анализа (рисунок 1). Каждая камера измеряется 50 см (длина) х 50 см (ширина) х 38 см (высота) и был сделан из белого высокой плотности и непористого пластика.
- Текстура полы в лабиринте на тягу во время передвигаться в то время как лабиринт стены были гладкими. Лабиринт квадранта были совершенно пустыми для целей данного испытания. При рассмотрении остальной части этой протоCol, один квадрант лабиринт, описанной выше, будут использоваться для демонстрации OFM.
- Протрите камеру с 95% этанола до использования и перед последующими испытаниями, чтобы удалить любые обонятельные ключи, оставленные предыдущим темы мыши.
- Разрешить этанол полностью испариться до испытания мышей. Это может занять 5-10 минут между каждым тестирования сессии.
- Для этого анализа используют программное обеспечение SMART отслеживания видео из PanLab / Harvard аппарата для записи и оценки движения мыши.
Примечание: Любое коммерческое камеры слежения видео и программное обеспечение может быть использована для отслеживания испытуемый и оценивать результаты открытом поле лабиринта. Это очень важно для конечного пользователя, чтобы понять, как калибровать и запустить программное обеспечение, используемое для каждого отдельного анализа. Независимо от видеокамеры и слежения программного обеспечения, используемого, наилучшие результаты получаются, когда камера и программное обеспечение правильно откалиброван в соответствии с инструкциями изготовителя. - Выполните тестирования яСтандарт на освещенной комнате, способные содержать лабиринт аппарат и компьютер, необходимый для запуска программного обеспечения. Приостановить видеокамеру над лабиринтом либо присоединением его к потолку или с помощью каких-либо повышенный систему поддержки, которая позволяет объектив камеры, чтобы увидеть всю область лабиринт (рис 2).
- Как человека администратора теста, убедитесь, что у вас достаточно места в комнате, чтобы быть полностью ненаблюдаемой по испытуемых в лабиринте, чтобы не влиять на поведение мышей.
2. Подготовка программного обеспечения для измерения активности
- Откройте программное обеспечение отслеживания видео.
- После того, как программное обеспечение открыто, переместить курсор к опции «отслеживания Single-субъект», расположенный на вкладке "Сбор данных" и одним щелчком мыши, чтобы открыть эту опцию.
- Выберите опцию "статичный фон", расположенную в нижней части экрана.
- После выбора "статич" является выбралип, необходимо использовать программное обеспечение, чтобы сделать снимок лабиринта перед добавлением испытуемых. Для этого переместите курсор на кнопку "Фото", расположенной в нижней части экрана и одним щелчком мыши.
ПРИМЕЧАНИЕ: программное обеспечение будет сфотографировать сценария без испытуемого, который будет вычтен из изображения, полученного в процессе слежения. Это приводит к только движение объекта анализируются с помощью программного обеспечения. - Убедитесь, что фоновое изображение, сделанная выше полностью удаляется с помощью программного обеспечения отслеживания, перемещая курсор на кнопку «Тест», расположенную в нижней части экрана и нажав один раз. Твердое белое поле будет показано, если фоновое изображение полностью удаляется из изображения слежения. Если условия освещения изменить или лабиринт случайно удален, то вы увидите черные "тени" в этой области, указывающее, что два изображения не вполне совпадают. Чтобы исправить эту ситуацию, просто повторите Steр 2,4 выше.
- После подтверждения параметров фона, используйте опцию синхронизации настроить путь время контролируется во время приобретения. Для этого переместите курсор на вкладку "Конфигурация" и щелкните один раз по заголовку "Временные". Используйте открывшемся окне ввести экспериментальные параметры.
- Для этого протокола, выбрал вариант "запрограммированного времени", как 10-минутного периода отслеживания. Установите "Латентный период" для 5 сек, чтобы позволить пользователю время, чтобы поместить курсор в центре лабиринта и отойти до начала отслеживания. Введите "время приобретение" 10 мин на протяжении всего испытания. Установите "Стоп контроль" в положении "Когда запрограммированное время (10 мин) составляет более", который будет автоматически выключать камеру и функцию отслеживания программного обеспечения.
- Наведите курсор на кнопку "Закрыть" после все замеры были установлены, чтобы закрыть окно. Теперь вы готовы, чтобы начать тестчисле процедуру.
3. Администрация Теста открытом поле
ПРИМЕЧАНИЕ: пакет программного обеспечения, используемого в данном протоколе позволяет отслеживать до 16 отдельных мышей в одно время. Для простоты завершения и, как упоминалось выше, протокол обсуждается здесь для одной мыши с помощью одного квадранта OFM. Для оборудования, применяемого для данного протокола, максимум 4 отдельных мышей может быть прослежен, используя каждый квадрант лабиринт. Если использование лабиринт с несколькими корпуса, поставив первым субъектом мышь на определенной квадранте, поместите оставшиеся мышей в их соответствующих лабиринт квадранте для отслеживания анализа. Для целей данного протокола, дополнительно команд будет специфичные для одного квадранта в лабиринте.
- Принесите мышей в их клетках от их жилья комнаты в комнату тестирования. Разрешить мыши, чтобы акклиматизироваться к процедурной комнате в течение как минимум 30 мин до начала испытания.
- Удалить одну мУЗ от дома клетке, осторожно держа за хвост и поместите курсор в середине открытого поля лабиринт, одновременно активизируя Smart Software по однократным щелчком на кнопке Пуск, чтобы начать отслеживание движения мыши. Это нормально для мыши сразу же перейти к периферии стен лабиринта и сроках релиза и отслеживания захват мыши должны совпадать, чтобы записать это движение.
- Разрешить свободное и бесперебойное движение объекта мыши на соответствующей четверти лабиринте для одного периода 10 мин, во время которого, отслеживания программного обеспечения будет записывать движение (рис 3).
- В конце испытательного периода, забрать предмет мышь мягко, удаляя его из лабиринта и вернуть его в исходное клетке.
- Перед очисткой лабиринт, визуально подсчет фекальных Боли гранулы, присутствующие в лабиринте и вручную записывать номера для дальнейшего анализа.
- Удалить все фекальные шарики и протрите все пятна мочеиспускания, Спрей пол и стены лабиринта квадранте с 95% этанола и протрите чистой бумажной салфеткой. Разрешить раствор этанола, чтобы полностью сухой до испытания других мышей.
- Повторите процедуру со следующей мыши.
4. Измерение и анализ поведения во время процедуры тестирования
ПРИМЕЧАНИЕ: Для измерения, три аспекта поведения открытом грунте легко охарактеризовать, используя этот протокол (см обсуждение). Краткая инструкция о том, как получить доступ к этим измерений в программном обеспечении отслеживания видео ниже.
- В главном экране Smart Software, переместите курсор на "зонах" на вкладке и одним щелчком мыши "определение", чтобы открыть редактор зоны.
- Следуйте подробной инструкции в руководстве по SMART пользователя программного обеспечения вы определить зоны или сетки для наложения на путях слежения. Здесь программное обеспечение было использовано для определения 5 х 5 сетку 10 см квадратов, покрывающих пол лабиринта ( Рисунок 4). Будьте уверены, чтобы сохранить файл зоны, созданные до закрытия редактор зоне.
- В главном экране Smart Software, переместите курсор на вкладку "Анализ" и одним щелчком мыши, чтобы открыть окно Анализ данных.
- Наведите курсор на вкладку "Файл" и откройте файл зоны, созданный выше.
- Наведите курсор на вкладку "Конфигурация" и откройте "Track Analysis". Это откроет окно "Конфигурация Single-субъект анализа».
- Наведите курсор на вкладку "Standard" и переместите параметр "Путешествовал расстояние" от списка доступных параметров (левая сторона) к включенному в окне Параметры (правая сторона).
- Наведите курсор на вкладку "Зоны переходов" и переместить все соответствующие параметры в окне входили параметры, как указано выше.
- Убедитесь, что окно "Полное Track" проверяется в нижней части окна.
- Moве курсор на кнопку ОК и закройте Single-субъект окно настройки анализа.
ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от анализа вы хотите выполнить, и многие другие опции могут быть выбраны в этом окне для добычи данных анализа. Читайте подробную инструкцию по эксплуатации в вашей конкретной программы, чтобы определить, какие параметры являются наиболее важными для анализа ваших данных.
- На вкладке Файл в верхнем левом углу окна программы, откройте единого окна при условии дорожки и поставьте галочку рядом с анализируются все треки. Подведите курсор к кнопке галочка в верхней части окна и нажмите, чтобы закрыть окно Track Explorer.
- Наведите курсор на кнопку "Go" в окне Анализ данных и одним щелчком мыши, чтобы начать анализ данных дорожки.
- Анализ данных может быть выведен либо как ASCII текстовых файлов или это может быть непосредственно экспортированы в таблицы Excel. Используйте выходные инструментов программного обеспечения, которые вы используете для вывода дата для собственного использования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Всего пройденное расстояние и время, проведенное в указанных зонах будет выводиться после шагов анализа данных, указанных выше. Опять же, следует подчеркнуть, что шаги, чтобы достичь этих измерений представлены здесь будет отличаться в зависимости от программного обеспечения пользователя используется. Но сами данные и интерпретация результатов должна быть похожа зависит от используемого программного приложения. Стоит также отметить, что смещение администратор тест удаляется из данного протокола, как и все собранные данные количественно измеренных данных с помощью программного обеспечения, а не администратором. Таким образом, нет qualifiable элемент данных, собранных как описано выше.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Среднее количество особей на штамме мышей, испытанных в большинстве случаев примерно от 20 до получения достаточной статистической значимости. Тем не менее, это число может быть в диапазоне 8-30 в зависимости от наличия мыши. В зависимости от измерения или сравнения требуется, это также выгодно использовать соответствующего возраста предметов.
Первый и, пожалуй, самый важный специальный параметр для измерения в открытом поле лабиринт общей амбулаторно расстояние. В то время как единица измер...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Открыть поле лабиринт является одним из наиболее широко используемых платформ в животных поведенческих исследований. Ряд важных традиционных и этологии параметров 2,4 могут быть собраны и проанализированы в ходе выполнения OFM. Эти данные позволяют исследователю оценить поведение, начиная от общей активности опорно-двигательного аппарата с тревогой, связанных с эмоциональными поведения 8. Тем не менее, использование OFM не без недостатков. Один озадачив вопрос Широкий диапазон статических переменны...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Эта работа была поддержана Национальным институтом здравоохранения (NIH-2RO1NS033661) и Сельскохозяйственной экспериментальной станцией Алабамы (HATCH ALA021-1-09017).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Многомодульные испытания в открытом поле | San Diego Instruments, Inc. | Белый 7001-0354 | Любой одиночный или многоквартирный лабиринт открытого поля может быть использован |
| SMART DT Tracking Software | PanLab/Harvard Apparatus | 76-0695 | Любое программное обеспечение для слежения может быть использовано с этим протоколом |
| Sony 990x Video Camera Recorder | Sony | CCD-TRV328 | Любая подходящая видеокамера может быть подключена к компьютеру для записи профилей слежения. |
Ссылки
- Hall, C. S. Emotional behavior in the rat: defecation and urination as measures of individual differences in emotionality. J. Comp. Psychol. 18, 385-403 (1934).
- Walsh, R. N., Cummins, R. A. The open field test: a critical review. Psychol. Bull. 83, 482-504 (1976).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur. J. of Pharm. 463, 3-33 (2003).
- Choleris, E., Thomas, A. W., Kavaliers, M., Prato, F. S. A detailed ethological analysis of the mouse open field test: effects of diazepam, chlordiazpoxide and an extremely low frequency pulsed magnetic field. Neurosci. Biobehav. Rev. 25, 235-260 (2001).
- Ramos, A. Animal Models of anxiety: do I need multiple tests. TIPS. 29, 493-498 (2008).
- Archer, J. Tests for emotionality in rats and mice: a review. Anim. Behav. 21, 205-235 (1973).
- Gray, J. A. Emotionality in male and female rodents: a reply to Archer. Brit. J. Psych. 70, 425-440 (1979).
- Carola, V., D’Olimpio, F., Brunamonti, E., Mangia, F., Renzi, P. Evaluation of the elevated plus-maze and open-field tests for the assessment of anxiety-related behavior in inbred mice. Behav. Brain Res. 134, 49-57 (2002).
- Ramesh Babu, J., Seibenhener, M. L., Peng, J., Strom, A. L., Kemppainen, R., Cox, N., Zhu, H., Wooten, M. C., Diaz-Meco, M. T., Moscat, J., Wooten, M. W. Genetic inactivation of p62 leads to accumulation of hyperphosphorylated tau and neurodegeneration. J. Neurochem. 106, 107-120 (2008).
- Simon, P., Dupuis, R., Costentin, J. Thigmotaxis as an index of anxiety in mice: influence of dopaminergic transmissions. Behav. Brain Res. 61, 59-64 (1994).
- Denenberg, V. H. Open-field behavior in the rat: what does it mean. Ann. N.Y. Acad. Sci. 159, 852-859 (1969).
- Stanford, S. C. The open field test: reinventing the wheel. J. Psychopharm. 21, 134-135 (2007).
- Ennaceur, A. Tests of unconditional anxiety – pitfalls and disappointments. J. Phys. Behav. 135, 55-71 (2014).
- Borta, A., Schwarting, R. K. Inhibitory avoidance, pain reactivity, and plus-maze behavior in Wistar rats with high versus low rearing activity. J. Phys. Behav. 84, 387-396 (2005).
- Costall, B., Jones, B. J., Kelly, M. E., Naylor, R. J., Tomkins, D. M. Exploration of mice in a black and white test box: validation as a model of anxiety. Pharmacol. Biochem. Behav. 32, 777-785 (1989).
- Bouwknecht, J. A., Paylor, R. Pitfalls in the interpretation of genetic and pharmacological effects on anxiety-like behavior in rodents. Behav. Pharm. 19, 385-402 (2008).
- Webster, D. G., Baumgardner, D. J., Dewsbury, D. A. Open field behavior in eight taxa of muriod rodents. Bull. Psychonom. Soc. 13, 90-92 (1979).
- Wilson, R. C., Vacek, T., Lanier, D. L., Dewsbury, D. A. Open field behavior in muroid rodents. Behav. Biol. 17, 495-506 (1976).
- Crawley, J. N. Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice: experimental designs and evaluation of general health, sensory functions, motor abilities and specific behavioral tests. Brain Res. 835, 18-26 (1999).
- Simon, P., Dupuis, R., Costentin, J. Thigmotaxis as an index of anxiety in mice. influence of dopaminergic transmissions. Behav. Brain Res. 61, 59-64 (1994).
- Miller, B. H., Schultz, L. E., Gulati, A., Su, A. I., Pletcher, M. T. Phenotypic characterization of a genetically diverse panel of mice for behavioral despair and anxiety. PLoS One. 5, e14458(2010).
- Tannenbaum, B., Anisman, H. Impact of chronic intermittent challenges in stressor-susceptible and resilient strains of mice. Biol. Psych. 53, 292-303 (2003).
- Lister, R. G. Ethologically-based animal models of anxiety disorders. Pharmacol. Ther. 46, 321-340 (1990).
- Kulesskaya, N., Voikar, V. Assessment of mouse anxiety-like behavior in the light-dark box and open-field arena: role of equipment and procedure. Phys. Behav. 133, 30-38 (2014).
- Han, H., Du, W., Zhou, B., Zhang, W., Xu, G., Niu, R., Sun, Z. Effects of chronic fluoride exposure on object recognition memory and mRNA expression of SNARE complex in hippocampus of male mice. Biol. Trace Elem. Res. 158, 58-64 (2014).
- Barrow, P., Leconte, I. The influence of body weight on open field and swimming maze performance during the post-weaning period in the rat. Lab. Animals. 30, 22-27 (1996).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
