Summary
De verhoogde plus maze test is een van de meest gebruikte test voor het meten van angst-achtig gedrag bij muizen. Hier presenteren we een film waarin de gedetailleerde procedures voor het uitvoeren van de test.
Abstract
Hoewel de muis genoom is nu volledig gesequenced, zijn de functies van de meeste genen tot expressie in de hersenen niet bekend. De invloed van een bepaald gen op een bepaald gedrag kan worden bepaald door gedragsanalyse van mutante muizen. Als een target-gen wordt uitgedrukt in de hersenen, zou gedrag fenotype van de mutante muizen ophelderen van de genetische mechanisme van normaal gedrag. De verhoogde plus maze test is een van de meest gebruikte test voor het meten van angst-achtig gedrag. De test is gebaseerd op de natuurlijke afkeer van muizen voor open en hoger gelegen gebieden, evenals op hun natuurlijke spontane exploratief gedrag in nieuwe omgevingen. Het apparaat bestaat uit open armen en gesloten armen, gekruist in het midden loodrecht op elkaar, en een centrum gebied. Muizen krijgen toegang tot alle van de armen en zijn vrij kunnen bewegen tussen hen. Het aantal vermeldingen in de open armen en de tijd doorgebracht in de open armen worden gebruikt als indices van de open ruimte-geïnduceerde angst bij muizen. Helaas, de procedurele verschillen tussen laboratoria maken het moeilijk te dupliceren en de resultaten te vergelijken tussen laboratoria. Hier presenteren we een gedetailleerde film tonen ons protocol voor de verhoogde plus maze test. In ons laboratorium hebben we onderzocht meer dan 90 stammen van mutante muizen met behulp van het protocol in de film. Deze gegevens worden verstrekt als onderdeel van een openbare databank die we nu bouwen. Visualisatie van het protocol zal een betere kennis van de details van de gehele experimentele procedure, waardoor standaardisatie van de protocollen die worden gebruikt in de verschillende laboratoria en vergelijkingen van de gedrags-fenotypen van verschillende stammen van mutante muizen beoordeeld met behulp van deze test.
Protocol
Protocol
- Het apparaat wordt gebruikt voor de verhoogde plus maze test is in de configuratie van een + en bestaat uit twee open armen ontvangen (25 x 5 x 0,5 cm) tegenover elkaar en loodrecht op twee gesloten armen (25 x 5 x 16 cm) met een centrum platform (5 x 5 x 0,5 cm). De open armen hebben een zeer klein (0,5 cm) muur naar het aantal valincidenten te verminderen, terwijl de gesloten armen hebben een hoge (16 cm) muur om de arm omsluiten. Het gehele apparaat is 50 cm boven de vloer (Ohara & Co, Tokio) en is geplaatst in een lege ronde tank (100 cm diameter, 35 cm hoog, normaal gebruikt voor de Morris water maze taak) om de muizen die vallen of te beschermen poging om te ontsnappen tijdens het experiment. Het apparaat is gemaakt van kunststof materialen. Het platform is wit en de muren zijn transparant. Er is een variatie in materialen en kleuren van het toestel van verhoogde plus maze.
- Muizen zijn gehuisvest met een 12-h licht / donker-cyclus (verlichting op 07:00), zoals eerder beschreven (Takao & Miyakawa, 2006a). Behavioral test is uitgevoerd 09u00-18u00. Alle experimentele muizen worden overgebracht naar het gedrag testkamer 30 minuten vóór het begin van de eerste proef om te wennen aan de voorwaarde van het gedrag testruimte. De volgorde van de proeven wordt gecompenseerd in genotypen. Er zijn twee doelen van de test proef met een praktijk dier. Een daarvan is om ervoor te zorgen dat alles in orde is met de opname-systeem. Een ander voorbeeld is het testen conditie te houden zo uniform mogelijk te houden. Dat wil zeggen, de allereerste muis in de hele sessie zou wat anders voorwaarde ervaring met anderen (dat wil zeggen zonder enige geluiden die door het testen van operaties en geen geur signalen van de vorige studies) zonder een dergelijke praktijk proef. Dieren worden onderhouden volgens de richtlijnen van de Animal Research Committee van de Universiteit van Kyoto.
- Het gedrag testruimte (170 x 210 x 200 cm, Ohara & Co, Tokio) is geluiddicht en de verlichting niveau wordt gehandhaafd op 100 lux. Een muis is geplaatst in het midden van het doolhof met zijn hoofd gericht op een gesloten arm. De verhoogde plus maze test is opgenomen met een videocamera aangesloten op een computer, die wordt gecontroleerd door een extern apparaat. Het aantal inzendingen (een item is gedefinieerd als het centrum van de massa van de muis komt de arm) in elke arm en de tijd doorgebracht in de open armen worden geregistreerd en deze metingen dienen als een index van angst-achtig gedrag.
- Muizen zijn vrij kunnen bewegen over de doolhof gedurende 10 minuten. Elke muis krijgt een proces in onze test batterij. De applicatie wordt gebruikt voor het verkrijgen en analyseren van de gedrags-gegevens (Image EP) is gebaseerd op het publieke domein Image J-programma (ontwikkeld door Wayne Rasband aan het National Institute of Mental Health en verkrijgbaar bij http://rsb.info.nih.gov/ ij / ), die werd gewijzigd door Tsuyoshi Miyakawa (beschikbaar via O'Hara & Co, Tokyo, Japan).
- De afgelegde afstand, het aantal inschrijvingen in elke arm, de tijd doorgebracht in elke arm, en het percentage van de inzendingen in de open armen worden berekend door de Image EP-programma.
- Na elke proef worden alle armen en het centrumgebied reinigen met een super hypochloor water, dat is een efficiënte geurverwijdering agent en heeft een vrij zwakke geur van zichzelf in vergelijking met andere schoonmaakmiddelen, tot een scheeftrekking based op olfactorische signalen te voorkomen. Zo kunnen we het gedrag van de testen onder gecontroleerde voorwaarden met betrekking tot olfactorische cues.
Discussion
Hoewel de muis genoom is gesequenced, zijn de functies van de meeste genen niet bekend. Genetische modificatie technieken maken een schrapping of andere manipulatie van een specifiek gen in muizen (Austin et al., 2004;.. Aiba et al., 2007). De invloed van een bepaald gen op een bepaald gedrag kan dan worden bepaald door het uitvoeren van gedrags-analyses van de mutante muizen (Takao en Miyakawa, 2006b;. Takao et al., 2007).
De verhoogde plus maze test is een van de meest populaire tests van alle momenteel beschikbare diermodellen van angst (Rodgers en Dalvi, 1997; Crawley, 2007). Deze test voor angst-achtig gedrag is gebruikt voor het screenen en fenotypering transgene en knock-out muizen (Crawley, 1999) en voor de drug discovery (Hogg et al., 1996;. Crawley, 2007). De verhoogde plus maze test heeft een sterk voorspellende waarde voor het screenen van anxiolytische drugs (Rodgers en Dalvi, 1997; Mechiel Korte en De Boer, 2003; Crawley, 2007); anxiolytische drugs specifiek te verhogen, en anxiogenic drugs specifiek verlagen, het aantal inschrijvingen in de open armen en de tijd daar. De totale score inzendingen en de totale afstand worden beschouwd als een bruikbare index van de algemene activiteit. Totaal aantal berichten score is ook een index van angst, en de percentages van de inzendingen en de tijd doorgebracht in elke arm vormen de index van primaire angst (Rodgers en Dalvi, 1997, Mechiel Korte en De Boer, 2003). De open en gesloten armen worden beschouwd als dezelfde verkennende schijf op te roepen, dus het vermijden van de open armen wordt beschouwd als een gevolg van de inductie van hogere niveaus van angst (Rodgers en Dalvi, 1997) worden. Er wordt gedacht dat de afkeer van muizen op de open armen van het doolhof te verkennen is veroorzaakt door de angst voor open en verhoogde ruimtes.
In 1984, Handley en Mithani verslag van voorlopige werken met de verhoogde X (plus) doolhof te testen zoals hierboven beschreven. De oorspronkelijke testapparaat werd opgevoed 70 cm boven de vloer, en bestaat uit twee gesloten en twee open armen, die elk gemeten 45 cm lang en 10 cm breed. In hun eerste studie, rapporteerden zij de verhouding open / totaal arm entries (Handley en Mithani, 1984). Vervolgens werden andere indices ontwikkeld die onder het aantal vermeldingen in de gesloten en open armen en de tijd doorgebracht in de gesloten en open armen voor ratten (Pellow et al., 1985; Pellow en File, 1986) en muizen (Lister, 1987) .
Wijzigingen in de verhoogde plus maze-test onder de verlenging van zowel de open armen (50 x 10 cm) en gesloten armen (50 x 10 x 40 cm) met hoge omringende muren en een open dak op de gesloten armen, en de hele doolhof werd verhoogd tot een hoogte van 50 cm (Pellow et al., 1985; Pellow en File, 1986). Momenteel, in ons laboratorium, is het verhoogde plus maze testapparatuur geconfigureerd in de vorm van een +, met twee open armen (25 x 5 cm, met een zeer lichte, 0,5-cm, aan de muur) tegenover elkaar en loodrecht op twee gesloten armen (25 x 5 x 16 cm), en wordt verhoogd 50 cm boven de vloer (Miyakawa et al., 1996; Manabe et al., 2000; Miyakawa et al., 2001; Seeger et al., 2004; Morishima et al., 2005; Miyamoto et al., 2005; Arrow et al., 2006; Hattori et al., 2007; Niemann et al., 2007; Sano et al., 2008; Horii et al., 2008; Fukuda et al., 2008; Ikeda et al., 2008). De muis is geplaatst in het midden van de + (5 cm x 5 cm) en het is toegestaan om de doolhof vrij te verkennen. Hoewel 5 min opname is vaak voor, is het gedrag opgenomen voor 10 min in ons protocol om de mogelijkheid om het fenotype te detecteren te vergroten. De open en gesloten verhoogde armen veroorzaken een verkenning conflict (Mechiel Korte en De Boer, 2003; Crawley, 2007).
De maatregelen van de verhoogde plus maze test zijn opgenomen door een waarnemer tijdens het experiment. In ons laboratorium is de test opgenomen met een videocamera die is aangesloten op een computer en de gedrags-data (Image EP) worden verkregen en geanalyseerd met behulp van de Image EP-programma. Aantal inzendingen op de open armen versus totale aantal arm-items en de tijd besteed aan de open armen versus gesloten armen, geven de maatregelen van angst-achtig gedrag.
Wij hebben meer dan 90 stammen van genetisch gemanipuleerde mutante muizen met behulp van het protocol in de film en hebben een grote set van de ruwe gegevens voor meer dan 5000 muizen (met inbegrip van wild-type en mutante muizen). In onze test batterij, zijn wild-type nestgenoten meestal gebruikt als een controle. Als een achtergrond stam, zijn C57BL/6J muizen veel gebruikt. We hebben de gegevens van C57BL/6J muizen verzameld in de gedrags-tests. De waarden verkregen uit C57BL/6J muizen in onze verhoogde plus maze test zijn als volgt (n = 914 met een gemiddelde SEM); totale afgelegde afstand: 1.547,55 14,27 cm, de duur van de bestede tijd: 56.49 2,42 s (open armen), 384,02 3,13 s (gesloten armen), 161,90 2,17 s (doolhof centrum); ratio van de tijd doorgebracht in de open armen: 9,19 0,36%, de verhouding van de tijd doorgebracht in de gesloten armen: 63,82 0,52%, het aantal inzendingen: 7,64 0,21 (open armen), 24.32 0.28 (gesloten armen);% open arm inzendingen: 21,9 0,05,% gesloten armen entries: 78,1 0,05. C57BL/6J muizen minder tijd doorbrengen in open armen ontvangen dan in gesloten armen (p <0,0001, n = 914, gepaarde t-test). Dit geeft aan dat C57BL/6J muizen hebben de neiging om de open armen te vermijden, en dat de tijd doorgebracht in de open armen is een geldige index van angst-achtig gedrag. Bovendien is de volgorde van de proeven met contragewicht in genotypen, omdat het proces nummer invloed op de tijd doorgebracht in de open armen en het centrum platform. Dat wil zeggen dat de indices alle stijging in de 3e en 4e muizen in vergelijking met het 1e muizen (p = 0,0089, n = 476) (ongepubliceerde gegevens). Met onze protocol, analyse van meer dan 1661 muizen toonde aan dat de volgorde van de muizen getest in een kooi niet significant de open arm verblijf tijd (ongepubliceerde gegevens) beïnvloeden. Dat wil zeggen dat de prestaties van de eerste muizen uit de kooi niet wezenlijk verschillen van die van de tweede, de derde of de laatste muizen.
Hoewel de verhoogde plus maze test en de licht / donker overgang test worden zowel gebruikt voor de beoordeling van angst-achtig gedrag, zijn de resultaten niet altijd consistent tussen hen (Holmes et al., 2000; Tujimura et al., 2008; Nakajima et al., in press ) Bijvoorbeeld voorhersenen-specifieke calcineurine-knockout muizen brengen een verminderde hoeveelheid tijd in het licht kamer in het licht / donker overgang test, maar een verhoogde hoeveelheid tijd in de open armen in de verhoogde plus maze test (Miyakawa et al.. , 2003). Factor analyse van onze gedrags-testbatterij geeft aan dat de verhoogde plus maze test en de licht / donker overgang testen beoordelen verschillende aspecten van angst-achtig gedrag, zoals helder-ruimte angst in het licht / donker overgang test en open-ruimte-achtig angst gedrag in het open veld test (Takao en Miyakawa, 2006b; Yamasaki et al., 2006). Daarom worden zowel de licht / donker overgang test en de verhoogde plus maze-test opgenomen in onze gedrag testbatterij.
Crabbe en zijn collega's gemeld dat ongecontroleerde variabelen en experimenten karakteriseren van mutanten kunnen de resultaten die specifiek zijn voor een bepaald laboratorium (Crabbe et al.., 1999) rendement. De procedurele verschillen tussen laboratoria maken het moeilijk om te repliceren of de resultaten te vergelijken onder hen. Tot vaststelling van visuele documentatie van het protocol zal een betere begrip van de experimentele procedures, geëvalueerd waardoor standaardisatie van de protocollen gebruikt in laboratoria en voor vergelijkingen van de gedrags-fenotypen van verschillende stammen van mutante muizen met behulp van deze tests. We hebben eerder gepubliceerde een film protocol van de licht / donker overgang test (Takao en Miyakawa, 2006a). Ook films van andere protocollen, zoals voor het open veld te testen, de porsolt gedwongen zwemmen te testen, en vreesconditionering testen die wij gebruiken in onze gedrags-testbatterij worden momenteel gemaakt voor publicatie als toekomstig video tijdschriftartikelen.
Disclosures
Alle procedures werden goedgekeurd door de Animal Gebruik en onderhoud Comite van Kyoto University.
Acknowledgments
Dit onderzoek werd ondersteund door subsidies-in-Steun voor Wetenschappelijk Onderzoek van de Japan Maatschappij tot Bevordering of Science (JSPS), Grant-in-Aid van het ministerie van Onderwijs, Cultuur, Sport, Wetenschap en Technologie in Japan, Grants-in- hulp van de Vogel-en CREST van Japan Science and Technology Agency, Grant-in-Aid van Neuroinformatica Japan Center (NIJC), RIKEN en door Grant-in-Steun voor Wetenschappelijk Onderzoek op prioritaire gebieden-Integratieve Brain Research (shien) - van MEXT in Japan. Wij danken O'hara & Co en Mariko Hayashi voor hun hulp bij het maken van deze film.
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).
