Объективный и воспроизводимые тест обонятельных обучения и дискриминации в мышей

Общая цель этого поведенческого протокола состоит в том, чтобы научить мышей ассоциировать один запах с наградой, а другой — с наказанием. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нейробиологии, такие как обучение, синаптическая пластичность и сенсорная дискриминация. Основное преимущество этого метода заключается в том, что после обучения мыши выполняют сотни испытаний в течение нескольких часов для надежной статистической выборки.

Применение этого метода распространяется на терапию или диагностику нейродегенеративных заболеваний, потому что тяжесть обонятельной дисфункции является предиктором последующего снижения когнитивных способностей у людей. Хотя этот метод может дать представление о обонянии, он также может быть применен к другим системам, таким как зрение или слух. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как начальные шаги как для настройки поведенческой камеры, так и для использования программного обеспечения сложны для изучения из-за разных соединительных портов и этапов обучения.

Для начала соберите мышиную камеру с полом камеры. Держите тренировочный бокс в месте с низким уровнем трафика и тусклым освещением, чтобы не отвлекать внимание. Затем просверлите каждый водяной порт с небольшим отверстием сверху, чтобы игла 18-го калибра могла подавать воду внутрь порта.

Наполните стеклянный флакон одорантом, растворенным в минеральном масле, и надежно закрутите крышку. Далее подсоедините иглу 18 калибра к силиконовой трубке. Проткните стеклянную крышку флакона и подсоедините другой конец силиконовой трубки к впуску отверстий для запаха.

После этого поместите каждую силиконовую трубку в клапан для запаха. Подсоедините вакуумную линию к отверстиям для запаха. Прикрепите два 10-миллилитровых шприца к металлическому удерживающему стержню, а трубку подсоедините к шприцам.

Впоследствии подсоедините другую сторону трубки к игле 18 калибра. Вставьте иглу в просверленное отверстие для носового отверстия на мышиной камере, а другой конец трубки подсоедините к водяному клапану. Наполните два 10-миллилитровых шприца питьевой водой для грызунов.

Затем подключите расходомер воздуха к воздухозаборнику и поддерживайте расход воздуха на уровне от трех до пяти литров в минуту. Подключите два водяных клапана, два клапана для измерения запаха, два водяных порта, порт для обнаружения запаха и источник питания к системе интерфейса USB. И, наконец, подключите USB-интерфейс к источнику питания.

Затем отрегулируйте вакуумное всасывание, чтобы избежать перекрестного загрязнения запахов между испытаниями, и используйте трубки для конкретного запаха для подключения флаконов с одорантом к камере. Чтобы подготовить мышей к тренировкам, начните ограничение воды на уровне 40 миллилитров на килограмм в сутки. Ежедневно взвешивайте мышей, чтобы убедиться, что их вес превышает 80% от исходного веса, и поддерживайте все факторы окружающей среды постоянными на протяжении всего протокола, включая температуру, шум и случайные запахи.

Очистите клетку перед тем, как каждую мышь будет пересажена в нее. Распылите и протрите камеру 70% этанолом, чтобы свести к минимуму отвлекающий запах мыши. Для первого этапа обучения настройте поведенческое поле с водяным портом в центре, и с недоступными всеми боковыми портами.

Поместите мышь в камеру и закройте ее. Затем начните программу первого этапа. Считайте, что этот этап завершен, когда мышь выполнит 100 попыток в течение 60 минут.

Извлеките мышь из камеры через 60 минут, или уже пройдено 100 попыток. Для второго этапа обучения настройте этот и каждый последующий этап с двумя водяными портами по бокам и портом для запаха посередине. Поместите мышь в камеру и закройте ее.

Затем начните программу второго этапа. Считайте, что этот этап завершен, когда в течение 60 минут выполняется минимум 40 попыток, при этом не менее 25% водных наград получают в течение пяти секунд после толчка носом по центральному левому борту. Уберите мышь после завершения этого этапа.

Для третьего этапа обучения подключите датчик запаха S-plus к контроллеру подачи запаха. Поместите мышь в камеру и закройте ее. После этого приступайте к программе третьего этапа.

Считайте, что этот этап завершен, когда в течение 60 минут будет получено более 60 наград, и уберите мышь после завершения этапа. Для обучения на четвертом этапе А установите конфигурацию коробки так же, как и на предыдущем третьем этапе. Затем подключите S-plus и S-minus odorus к контроллеру подачи запаха.

Поместите мышь в камеру и закройте ее. Затем начните программу этапа четыре-А. После того как мышь выполнит 40 попыток, переключите программу на случайную доставку запахов.

Уберите мышь после завершения этапа. Для обучения на этапе 4-В сделайте этот этап идентичным этапу 4-А. Тем не менее, наказание по тайм-ауту за попытку получить награду за воду после запаха S-минус составляет четыре секунды.

Подключите S-plus и S-minus odor к контроллеру подачи запаха. Поместите мышь в камеру. Закройте мышиную камеру и начните программу этапа четыре-В.

Считайте, что этот этап завершен, когда в течение 60 минут проводится более 100 испытаний с точностью более 85%. Подключите S-plus и S-minus odor к контроллеру подачи запаха. Затем поместите мышь в камеру.

Начните программу «Идти/не ходить» на этапе, а затем подвергните мышь, которая научилась выполнять задачу на обучение обонянию, воздействию новых пар химически схожих запахов. Как только мыши освоят задачу на обучение обонянию, они могут ассоциировать новые пары запахов с вознаграждением и наказанием. Эти обученные мыши обычно начинают с точностью около 50% в задаче «годен/не годен».

Процент правильности может быть построен с помощью пробного блока в виде кривой обучения для новых пар запахов. В течение 10 блочных испытаний мыши способны правильно различать запахи с точностью более 85%. Это показывает, что наш протокол успешно обучил мышей дикого типа ассоциировать один запах с вознаграждением за воду, а другой — с наказанием за тайм-аут.

Как только мыши освоят задачу, пары запахов могут быть изменены, чтобы увеличить или уменьшить сложность задачи. Например, уменьшение концентрации пары запахов увеличивает сложность задачи. Мыши также способны запоминать ранее изученные пары запахов.

После семи дней ожидания с момента изучения задачи, тест на вспоминание показывает, что мыши дикого типа могут быстро запоминать ранее изученные ассоциации с запахами. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о том, что нужные одоранты правильно подключены к поведенческому блоку. Это особенно важно, если несколько экспериментаторов используют разные запахи.

Следуя этой процедуре, можно использовать другие методы, такие как картирование запахов, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как: Как обучение влияет на то, как сенсорная информация представлена мозгом? После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области нейробиологии к изучению индуцированных обучением нейронных изменений в обонятельной системе мыши. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как научить мышей ассоциировать один запах с наградой, а другой – с наказанием.

Не забывайте, что работа с острыми иглами может быть чрезвычайно опасной, и при выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как правильная утилизация острых предметов.