Summary
高架式十字迷路試験は、マウスの不安様行動を測定するための最も広く使用されている試験の一つです。ここで、我々はテストを実施するための詳細な手順を示す映像を提示する。
Abstract
マウスのゲノムが完全に配列決定されているが、脳で発現する遺伝子のほとんどの機能は知られていない。特定の行動上の特定の遺伝子の影響は、変異マウスの行動解析により決定することができます。標的遺伝子が脳で発現している場合は、変異マウスの行動表現型は正常な行動の遺伝的メカニズムを解明することができます。高架式十字迷路試験は、不安様行動を測定するための最も広く使用されている試験の一つです。テストは、オープンと上昇領域のマウスの自然な嫌悪についてだけでなく、小説の環境で、自然の自発的な探索行動に基づいています。装置は、オープンアームとクローズドアームから構成され、互いに直交する方向に真ん中で交差し、中央のエリア。マウスは、腕のすべてへのアクセス権を与えられ、それらの間を自由に移動することが許可されます。開いた腕と開いて腕の中で費やされた時間内のエントリの数は、マウスのオープンスペース誘発性不安の指標として使用されます。残念なことに、研究室間に存在する手続き型の違いは、それが困難重複や研究室間の結果を比較すること。ここでは、高架式十字迷路テストのために我々のプロトコルを示す詳細な映画を紹介。当研究室では、我々は映画に示されているプロトコルを使用して、変異マウスの90以上の株を評価している。これらのデータは、我々が現在構築している公的データベースの一部として開示されます。プロトコルの可視化は、変異マウスの様々な系統の行動表現型の異なる研究室との比較で使用されるプロトコルの標準化を可能にする、全体の実験手順の詳細についての理解を深めるこのテストを用いて評価されます。
Protocol
プロトコル
- 高架式十字迷路試験に用いる装置は、+の設定にあり、中央二つクローズドアーム（25 × 5 × 16センチ）に垂直に互いにとの間で2つのオープンアームを（25 × 5 × 0.5センチ）から構成さプラットフォーム（5 × 5 × 0.5センチ）。クローズドアームは、アームを囲むために高い（16 cm）の壁を持っているのに対し、オープンアームは、滝の数を減少させるために非常に小さい（0.5 cm）の壁を持っている。装置全体が床上記50センチメートル（大原アンドカンパニー、東京）で、空の円形のタンク（100センチ直径35センチ、通常、モリス水迷路課題のために使用される）に配置され、その年の秋マウスを保護するか実験の間に脱出を試みる。装置は、プラスチック材料で作られています。プラットフォームは、白ですと壁が透明である。材料および高架式十字迷路の装置の色のばらつきがあります。
- マウスは、12時間明/暗サイクル（午前7時点灯）、前述のように（高尾＆宮川、2006A）で収容されています。行動試験は午前と午後6時9時までの間行われます。すべての実験用マウスは、行動の試験室の条件に慣らすために一審を開始する前に動作試験室で30分間に転送されます。試験の順序は、遺伝子型を介して相殺される。練習の動物を用いた試験の試験の二つの目的があります。一つは、すべてが記録システムとの良好であることを確認することです。もう一つは、可能な限り均一に試験条件を維持することです。つまり、セッション全体の非常に最初のマウスは、そのような練習裁判なしで他の人と多少異なる条件（すなわち、テストの操作や、前臨床試験から無臭の合図によって行われた事前ノイズ）を経験するでしょう。動物は、京都大学の動物研究委員会のガイドラインにしたがって保持されます。
- 行動試験室（170 × 210 x 200センチメートル、大原アンドカンパニー、東京）は防音で、照明のレベルを100ルクスに維持されている。マウスは、クローズドアームに向け、その頭部を持つ迷路の中央領域に配置されます。高架式十字迷路試験は、リモートデバイスによって制御されているコンピュータに接続されたビデオカメラを、使用して記録されます。エントリ数（マウスの重心がアームに入ると、エントリが定義されている）それぞれの腕に、腕のオープンに費やした時間を記録し、これらの測定は、不安のような振る舞いのインデックスとして機能している。
- マウスは、10分間迷路を自由に移動することが許可されます。各マウスは、私たちのテストバッテリーの1つの裁判を受け取ります。行動データ（イメージEP）を取得し、分析に使用されるアプリケーションは、パブリックドメインの画像Jプログラム（国立精神衛生研究所でのWayne Rasbandによって開発され、入手可能に基づいていますhttp://rsb.info.nih.gov/ IJ /剛宮川（オハラアンドカンパニー、東京、日本から利用可能）によって変更された）、。
- 距離は、それぞれの腕で費やされた時間、それぞれの腕に、エントリの数を旅し、オープンアームへのエントリーのパーセントは、画像のEPのプログラムによって計算されます。
- 各試行の後、すべての武器と中央領域は、効率的な臭気の除去剤であると嗅覚手がかりに基づいてバイアスを防ぐために他のクリーニングのソリューションと比較してitselfの比較的弱い臭気を、持っているスーパー次亜水で掃除している。したがって、我々は、嗅覚手がかりに関する制御された状態で試験を行うことができます。
Discussion
マウスのゲノムが配列されているが、遺伝子のほとんどの機能は知られていない。遺伝子組み換え技術は、マウスの特定の遺伝子（。。;相葉ら、2007 Austinら、2004）の欠失または他の操作が可能になります。特定の行動上の特定の遺伝子の影響は、変異マウス（;高尾ら、2007。隆夫と宮川、2006B）の行動解析を行うことによって決定することができます。
（;ローリー2007年ロジャースとDalvi、1997）高架式十字迷路試験は、不安のすべての現在利用可能な動物モデルの最も人気のある試験の一つです。不安様行動のためのこのテストは、トランスジェニックやノックアウトマウス（ローリー、1999）スクリーニングと表現型のためにと創薬のために使用されています（。ホッグら1996;ローリー、2007）。高架式十字迷路試験は、抗不安薬（; Mechielコルテとデボーア、2003;ローリー2007年ロジャースとDalvi、1997）、スクリーニングのための強力な予測的妥当性を持って、エントリ数には抗不安薬は、特に増加し、不安惹起薬は特に減少開いた腕と時間がそこに過ごした。総エントリーの得点と総距離は一般的な活動の有用な指標とみなされます。総エントリのスコアはまた、不安のインデックスであり、それぞれの腕に費やさエントリと時間の割合は、主要な不安のインデックス（ロジャースとDalvi、1997、Mechielコルテとデボーア、2003）を構成している。オープンとクローズドアームは同じ探索動因を喚起すると考えられている、従ってオープン腕の回避は、恐怖の高いレベル（ロジャースとDalvi、1997）の誘導の結果であると考えられる。それは迷路のオープンアームを探索するマウスの嫌悪感がオープンし、高架スペースの恐怖によって引き起こされると考えられている。
1984年に、ハンドレーとMithaniは、上記の高架X（プラス）迷路試験で予備的作業について報告した。オリジナルの試験装置は、床は70センチ上昇し、10cm幅による長い45センチメートルを測定したそれぞれの閉じた2つ、つのオープンアームを、構成されていた。彼らの初期の研究では、彼らは合計/オープンアームのエントリの比率（ハンドリーとMithani、1984）と報告。とマウス（リスター、1987）、その後、他の指標は閉じた状態と開いた腕とラット（ペローとファイル、1986ペローら、1985）のための閉じた状態と開いた腕の中で費やされる時間にエントリの数を含めるが開発されました。
高架式十字迷路テストへの変更は、オープンアーム（50 × 10センチ）と背の高い周囲の壁とクローズドアーム上で開いている屋根付きクローズドアーム（50 × 10 × 40センチ）の両方が長く、そして全体の迷路が上昇したが含まれて50cmの高さ（;ペローとファイル、1986ペローら、1985）へ。現在、当研究室では、高架式十字迷路試験装置は、互いに間で2つのオープンアーム（非常にわずか、0.5センチ、壁と25 × 5 cmの）で、+の形で設定されており、垂直に2つ真鍋ら、2000;宮川ら、2001;シーガーら、2004;森島ら、2005;クローズドアーム（25 × 5 × 16センチ）、そして床上記50センチメートル（宮川ら、1996発生します宮本ら、2005;アローら、2006;服部ら、2007;ニーマンら、2007;佐野ら、2008;堀井ら、2008;福田ら、2008;池田ら、2008）。マウスは、+（5㎝× 5cm）を中央に配置され、自由に迷路を探索するために許可されています。 5分の録音が一般的ですが、動作は、表現型を検出するための機会を増やすために、我々のプロトコルで10分間記録されます。オープンとクローズド上昇武器は探査の競合（;ローリー2007年Mechielコルテとデボーア、2003）を誘導。
高架式十字迷路試験の対策は、実験中に観察者によって記録されます。当研究室では、テストはコンピュータおよび行動データ（画像EP）取得したと画像のEPのプログラムを使用して分析しているために接続したビデオカメラで記録されます。総アームのエントリ数に対するオープンな武器へのエントリ数、およびクローズドアーム対のオープン腕に費やす時間は、不安のような振る舞いの手段を提供します。
我々は映画に示されているプロトコルを使用して、遺伝子組み換え変異マウスの90以上の株を評価し、5000以上のマウス（野生型と変異マウスを含む）のための生データの大きなセットを持っている。我々のテストバッテリーでは、野生型の同腹子は、通常、コントロールとして使用されます。背景の株として、C57BL/6Jマウスが広く用いられている。我々は行動試験でC57BL/6Jマウスのデータを収集した。私たちの高架式十字迷路試験でC57BL/6Jマウスから得られた値は次のとおりです（N = 914、SEMを意味する）、総走行距離：1547.55 14.27センチメートル、費やした時間の長さ：56.49 2.42秒（両手を広げ）、384.02 3.13秒（クローズドアーム）、161.90 2.17の（迷路の中央）、開いた腕に費やされる時間の比率：9.19 0.36パーセント、クローズドアームに費やされる時間の比率：63.82 0.52パーセント、エントリ数：7.64 0.21（開いた腕）、 24.32 0.28（クローズドアーム）;％オープンアームのエントリ：78.1 0.05：21.9 0.05、％は、武器のエントリを閉じた。 C57BL/6Jマウスは、クローズドアームに比べて、オープンの腕の中で少ない時間を費やす（P <0.0001、N = 914、ペア- T TEST）。これは、C57BL/6Jマウスは開いた腕を避ける傾向にあることを示し、そして時間オープンアームで過ごしたが、不安のような振る舞いの有効なインデックスであること。試験番号が開いて腕と中央のプラットフォームに費やされる時間に影響するため、また、臨床試験の順序は、遺伝子型全体で相殺される。つまり、3番目と4番目のマウスの中に、インデックスはすべての増加は、第1マウス（P = 0.0089、N = 476）（未発表データ）と比較。私たちのプロトコルで、以上の1661匹のマウスの解析は、ケージでテストしたマウスの順序が大幅に開いて腕の滞在時間を（未発表データ）に影響しないことを示した。つまり、ケージから取られた最初のマウスの性能は著しく、第二のものから三番目または最後にマウスを違いはありません。
高架式十字迷路試験とダーク/ライト遷移テストは、両方の不安のような動作を評価するために使用され、結果がそれらの間で常に一貫していないですが（ホームズら、2000; Tujimuraら、2008;中島ら、印刷中）例えば、前脳特異的カルシニューリンノックアウトマウスは、光/闇遷移テストに光室での時間の減少量を過ごすが、高架式十字迷路試験（宮川らの開いた腕の中で時間の増加量。 、2003）。私たちの行動テストバッテリーの因子分析では、高架式十字迷路試験とダーク/ライト遷移テストは、そのような不安のような光/闇の遷移テストやオープンスペースで明るい空間不安などの不安のような振る舞いの異なる側面を、評価することを示していますオープンフィールド試験（;山崎ら、2006高尾と宮川、2006B）で動作。したがって、光/闇遷移テストと高架式十字迷路試験の両方は、私たちの行動テストバッテリーに含まれています。
クラッブと同僚は、変異体を特徴づける制御されていない変数との実験は特定の実験室（クラッブら、1999）に固有の結果をもたらす可能性があることを報告した。研究室間に存在する手続き型の違いは難しい複製またはそれらの間で結果を比較すること。プロトコルの視覚的なドキュメントを確立することは研究室間および変異マウスの様々な系統の行動表現型の比較のために使用されるプロトコルの標準化を可能にする、実験手順のより良い理解を促進するこれらのテストを用いて評価。我々は以前にダーク/ライト遷移テスト（高尾と宮川、2006A）の映画のプロトコルを公開。同様に、このようなオープンフィールド試験用など、他のプロトコルの映画、porsoltは水泳試験を強制的に、そして我々は行動テストバッテリーで使用する恐怖条件付け試験は現在、将来のビデオ雑誌記事などの出版物のために作られている。
Disclosures
すべての手順は、京都大学の動物の利用とケア委員会によって承認された。
Acknowledgments
この研究は、補助金に - 、日本における教育、文化、スポーツ、科学技術省からの補助金、学術振興会（JSPS）のための日本の学会の科学研究費補助金によってサポートされていました日本科学技術振興機構、ニューロインフォマティクス日本センター（NIJC）、理研からと重点領域、統合脳研究（Shien）科学研究費補助金による補助金のBIRDとCRESTからの援助 - の文部科学省から日本。我々はこの映画の創出の支援のためにオハラあずさと真理子林に感謝。
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Elevated plus maze | Tool | O’hara Co. | (none) |
References
- Takao, K., Miyakawa, T. Light/dark transition test for mice. J Vis Exp. , (2006).
- Aiba, A. Mouse liaison for integrative brain research. Neurosci Res. 58, 103-104 (2007).
- The knockout mouse project. Nat Genet. 36, 921-924 (2004).
- Takao, K., Miyakawa, T. Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice. Ann N Y Acad Sci. 1086, 144-159 (2006).
- Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Impact of brain-behavior phenotyping of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders. Neurosci Res. 58, 124-1232 (2007).
- Crawley, J. N. What's Wrong With My Mouse? Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice. , 2nd edition, John Wiley and Sons. New York. 240 (2007).
- Rodgers, R. J., Dalvi, A. Anxiety, defense and the elevated plus-maze. Neurosci Behav Rev. 21, 801-810 (1997).
- Handley, S. L., Mithani, S. Effects of alpha-adrenoceptor agonists and antagonists in a maze-exploration model of 'fear'-motivated behaviour. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 324, 1-5 (1984).
- Pellow, S., Chopin, P., File, S. E., Briley, M. Validation of open:closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat. J Neurosci Meth. 14, 149-167 (1985).
- File, S. E., Pellow, S. The effects of triazolobenzodiazepines in two animal tests of anxiety and in the holeboard. Br J Pharmac. 86, 729-7235 (1985).
- Lister, R. G. The use of a plus-maze to measure anxiety in the mouse. Psychopharmacology. 92, 180-185 (1987).
- Miyakawa, T., Yagi, T., Kagiyama, A., Niki, H. Radial maze performance, open-field and elevated plus-maze behaviors in Fyn-kinase deficient mice: further evidence for increased fearfulness. Brain Res Mol Brain Res. 37, 145-150 (1996).
- Manabe, T. Loss of cadherin-11 adhesion receptor enhances plastic changes in hippocampal synapses and modifies behavioral responses. Mol Cell Neurosci. 15, 534-546 (2000).
- Miyakawa, T., Yamada, M., Duttaroy, A., Wess, J. Hyperactivity and intact hippocampus-dependent learning in mice lacking the M1 muscarinic acetylcholine receptor. J Neurosci. 21, 5239-5250 (2001).
- Seeger, T. M2 muscarinic acetylcholine receptor knockout mice show deficits in behavioral flexibility, working memory, and hippocampal plasticity. J Neurosci. 24, 10117-10127 (2004).
- Morishima, Y. Enhanced cocaine responsiveness and impaired motor coordination in metabotropic glutamate receptor subtype 2 knockout mice. Proc Natl Acad Sci USA. 102, 4170 (2005).
- Miyamoto, T. Tight junctions in Schwann cells of peripheral myelinated axons: a lesson from claudin-19-deficient mice. J Cell Biol. 169, 527-538 (2005).
- NFAT dysregulation by increased dosage of DSCR1 and DYRK1A on chromosome 21. Nature. 441, 595-600 (2006).
- Hattori, S. Enriched environments influence depression-related behavior in adult mice and the survival of newborn cells in their hippocampi. Behav Brain Res. 180, 69-76 (2007).
- Niemann, S. Genetic ablation of NMDA receptor subunit NR3B in mouse reveals motoneuronal and non-motoneuronal phenotypes. Europ J Neurosci. 26, 1407-1420 (2007).
- Sano, H., Nagai, Y., Miyakawa, T., Shigemoto, R., Yokoi, M. Increased social interaction in mice deficient of the striatal medium spiny neuron-specific phosphodiesterase 10A2. J Neurochem. 105, 546-556 (2008).
- Horii, Y., Yamasaki, N., Miyakawa, T., Shiosaki, S. Increased anxiety-like behavior in neuropsin (kallikrein-related peptidase 8) gene-deficient mice. Behav Neurosci. 122, 498-504 (2008).
- Fukuda, E. Down-regulation of protocadherin-α, A isoforms in mice changes contextual fear conditioning and spatial working memory. Eur J Neurosci. , In Press Forthcoming.
- Ikeda, M. Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia. Behav Neurosci. , In Press Forthcoming.
- Korte, S. M., De Boer, S. F. A robust animal model of state anxiety: fear-potentiated behaviour in the elevated plus-maze. Eur J Phamacol. 463, 163-175 (2003).
- Hogg, S. A review of the validity and variability of the elevated plus-maze as an animal model of anxiety. Pharmacol Biochem Behav. 54, 21-30 (1996).
- Holmes, A., Parmigiani, S., Ferrari, P. F., Palanza, P., Rodgers, R. J. Behavioral profile of wild mice in the elevated plus-maze test for anxiety. Physiol Behav. 71, 509-516 (2000).
- Tsujimura, A., Matsuki, M., Takao, K., Yamanishi, K., Miyakawa, T., Hashimoto-Gotoh, T. Mice lacking the kf-1 gene exhibit increased anxiety- but not despair-like behavior. Front. Behav. Neurosci. 10, In Press (2008).
- Nakajima, R., Takao, K., SM, H. uang, Takano, J., Iwata, N., Miyakawa, T., Saido, T. C. Comprehensive Behavioral Phenotyping of Calpastatin-Knockout Mice. Molecular Brain. , In Press Forthcoming.
- Miyakawa, T. Conditional calcineurin knockout mice exhibit multiple abnormal behaviors related to schizophrenia. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 8987-8992 (2003).
- Factor analyses of large-scale data justify the behavioral test battery strategy to reveal the functional significances of the genes expressed in the brain. Yamasaki, N. The 36th Annual Meeting of the Society for Neuroscience, 2006 October 14–18, Atlanta, Georgia, , Program number 100.15, Poster Number PP32 (1985).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Scienc. 284, 1670-1672 (1999).
