Summary
מבוך III Lashley היא משימה מסלול למידה אשר אינו מסתמך על גירויים מרתיעים או רמזים חזותיים. זהו אפוא אופציה אטרקטיבית ביותר להערכת הלמידה והזיכרון, במיוחד אצל עכברים מזדקנים או אחרת שבה הלחץ הוא שיקול.
Abstract
מבחני התנהגות רבים שנועדו להעריך את הלמידה והזיכרון אצל מכרסמים, בעיקר בעכברים, מסתמכים על רמזים חזותיים, מניעת מזון ו / או מים, או גירויים אחרים מרתיעה להניע רכישת המשימה. ככל שהעכברים, שיטות חושית להתדרדר. למשל, זנים רבים של עכברים לפתח שמיעה גירעונות או קטרקט. שינויים במערכות חושיות נדרש מדריך עכברים במהלך הרכישה המשימה הנוכחית מקעקעת את הפוטנציאל לפרש שינויים הלמידה אצל בעלי חיים ההזדקנות. יתר על כן, השימוש גירויים מרתיעים להניע חיות ללמוד משימות היא בלבול פוטנציאלי כאשר משווים עכברים עם רגישויות ההפרש ללחץ. כדי למזער את סוגים אלה של תופעות בלבול, יישמנו גירסה שונה של המבוך Lashley III. מבוך זו נסמכת על למידה המסלול, לפיה עכברים ללמוד לנווט במבוך באמצעות חשיפה חוזרת ונשנית בתנאים מתח נמוך, שלב כהה למשל, לא חסך מזון / מים, עד שהם לנווט נתיב ממיקום ההתחלה לכלוב פסאודו בבית עם 0 או 1 שגיאה (ים) על שני מחקרים עוקבים. אנו לסווג את זה כמבחן מתח נמוך התנהגות כי זה אינו מסתמך על גירויים מרתיעים כדי לעודד חיפושי המבוך ולמידה של המשימה. מנגנון מורכב של תיבת להתחיל מודולרית, גוף 4-זרוע מבוך, וקופסת המטרה. בסוף תיבת המטרה היא בכלוב דמוי בית המכיל מצע דומה לזה נמצא בכלוב בביתו של בעלי חיים היא ספציפית כל חיה למשך בדיקות מבוך. הוכח בעבר כי זה כלוב פסאודו הביתה מספק תמורה מספקת כדי להניע עכברים ללמוד לנווט במבוך
Protocol
1. אופן ההכנה:
- מבוך III Lashley בנוי הפרספקס מוצג באיור 1. תיבת להתחיל, נשק מבוך, ותיבת המטרה הם מודולריים, כדי לאפשר ניקוי ההשתנות של המבוך. הקירות של התיבה להתחיל, נשק מבוך, ותיבת מטרה בנויים פרספקס שחור לחסל רמזים חזותיים מחוץ ובתוך המבוך. נשק מבוך הם 45 ס"מ אורך, 7 ס"מ גובה, ו 5 ס"מ. דלתות המובילות נשק רצופות של המבוך הן 4 ס"מ X 4 ס"מ ממוקמים 11 ס"מ בקירות החיצוניים של המבוך. תיבת המטרה היא 19.5 ס"מ X 7 ס"מ X 5 ס"מ. תיבת להתחיל בו הוא 8 ס"מ X 9.5 ס"מ X 7 ס"מ. הפרד חתיכות פלסטיק ברור ממוקמים על גבי הקופסה ההתחלה, מבוך, ותיבת מטרה לאפשר ויזואליזציה של כל עכבר תוך כדי התקדמות במבוך תוך מניעת עכברים לברוח. מבוך נשענת על בסיס בנוי פרספקס אדום כי הוא גדול מספיק כדי להכיל את שלושת החלקים של המבוך פלוס כלוב פסאודו הביתה כי הוא באותו גודל כמו כלוב בית רגיל של החיה.
- כדי להכין פסאודו בית כלובים לפני המשפט במבוך הראשון, חומר מצע טרי מסוג זהה לזה המשמש כלובי הבית של החיות מתווסף תחתית הכלוב היחיד שיש פתחים (2 ס"מ X 2 ס"מ) לחתוך את הצדדים. חוט המקום צמרות על אלה תחתית הכלוב ולחוד מספר אותם, אחד עבור כל חיה במדגם הבדיקה. כלובים אלה ישמשו פסאודו בית כלובים נפרדים עבור כל חיה למשך פרק זמן הבדיקה. כי אנחנו בודקים את התפקידים של מתח ו / או חרדה הקשורות התנהגויות בלמידה ובזיכרון, אנו משתמשים פסאודו בית כלובים להימנע בנפרד עכברים דיור בכלובים בביתם. עם זאת, אם גורמים אלה לא הדאגה העיקרית של בעלי חיים יכול להיות שוכנו בכלובים לחוד הביתה שונה עם דלתות הכלובים האלה יכול לשמש כלובי בבית לניווט במבוך מוצלח.
2. בדיקה:
- כל יום, בעלי חיים מועברים לחדר התנהגות בדיקה מינימלית של שעה אחת לפני הבדיקה כדי לאפשר להם להסתגל לסביבה בדיקות.
- שלושים דקות לפני תחילת בדיקות מזון, זמן ומים יוסר כל הכלובים הביתה. שמרו את המזון והמים בחדר התנהגות בדיקות אך מחוץ להישג ידם של העכברים. מזון ומים מוסר בדרך כלל 30 דקות לאחר השינוי משלב לשלב אור בחושך, לאחר האכלה השיא התרחש. הדבר מבטיח כי הם ברובם בעלי חיים מזון ומים שבע טרם בדיקה, עם זאת, בדיקות במהלך תקופה זו מהווה כוח מניע קטן נוסף כדי לנווט במבוך למרות שאין מזון גלויה או גמול מים עם השלמת המשימה.
- לאחר 30 דקות pretest תקופה שחלף, לנקות את מבוך עם אתנול 70%. השאירו את הדלת המובילה מהקופסה ולהתחיל למבוך זרועות סגורות. הדלתות בשני הקצוות של התיבה המטרה נשארים פתוחים.
- מניחים את הכלוב פסאודו בבית המקביל החיה הראשונה בסוף תיבת המטרה.
- קח את העכבר הראשון במבוך, חופנת אותו בידך. שים את העכבר בתיבה להתחיל ולהחליף את המכסה.
- כאשר בעמדה להתבונן במבוך ללא חסימה, לפתוח את הדלת תיבת להתחיל מיד להתחיל three סטופרים.
- כאשר כל ארבעת הכפות של העכבר השאירו את תיבת להתחיל, לסגור את הדלת תיבת להתחיל ולהפסיק את הטיימר הראשון.
- שיא ביד מסלול העכבר נע כפי שהוא מנווט במבוך. העכבר נכנס לאזור זרוע חדשה או של המבוך, כאשר כל ארבעת הכפות עברו לאזור זה (ראו איור. 1).
- כאשר ארבע רגליים להזין את תיבת המטרה, לסגור את הדלת המובילה בין המבוך ואת תיבת מטרה לעצור את שעון העצר השני.
- כאשר סמן העכבר נכנס לחלוטין את הכלוב פסאודו הביתה, לסגור את הדלת בין תיבת המטרה הכלוב. עצור את שעון העצר השלישי.
- רשום את הזמנים של שלושת סטופרים. ספירת שגיאות העכבר עשה. שגיאה מוגדר כערך לתוך מבוי סתום מבוי סתום אזור (למשל, הולך מן L זרוע לאזור K,. איור 1) או לנסוע בחזרה דרך הזרוע שכבר נסע המבוך (למשל, הולך מן זרוע F לזרוע C; איור 1).. למרות שאנו ציון ביצועי העכבר כפי שהיא מתרחשת, ניתן לצלם או בכל דרך אחרת ניסויים מבוך שיא כדי לאפשר לאחר מכן הבקיע או לפי העין או על ידי תוכנה אוטומטית. שיקול הנסיין צריך לשמש כדי לבחור בשיטה המתאימה.
- השאירו את החיה בכלוב דמוי בית 1 דקות לפני החזרתו לכלוב בבית שלו.
- חזור על שלבים 2.3-2.12 עבור כל העכברים במדגם הבדיקה.
- כאשר העכבר האחרון הדור הוחזרה לכלוב בבית שלו, להפעיל את הטיימר 30 דקות. בתום תקופה זו 30 דקות, להחזיר מזון ומים כל העכברים הדור ולאחר מכן להחזיר את החיות לחדר המושבה שלהם.
- חזור על הליך זה על לילות רצופים, עם משפט אחד לכל בדיקות ליום חיה, עד שכל העכברים הדור הגיעו למידה קריטריונים מוגדרים או עד n קבוע מראשענבר ניסויים מבחן התרחשה. עכבר מסווג כבעל למדו את המבוך, כאשר היא יכולה לבצע את המשימה עם שגיאה 0 או 1 (ים) על שני מחקרים עוקבים. עכברים נבחנים באותו סדר על ניסויים רצופים.
3. נציג תוצאות:
ימים ללמוד (להגיע קריטריון) ניתן לנתח ולהשוות בין קבוצות שונות במחקר מסוים (איורים 2A ו 3A). בנוסף, מדד למידה (למידה יחס), המאפיינת רכישת מבוך, ניתן להעריך במהלך ארבעת הימים הראשונים של תקופת הבדיקה (איורים 2B ו - 3B). מדד למידה הוא היחס של מספר מגזרים הנתיב הנכון נסע המספר הכולל של קטעי הדרך נסע עבור כל ניסוי. מדד למידה ממוצע צריך להיות כ 0.5 עבור 1 לדין, כאשר העכברים נחשפים הראשון במבוך וניווט במקרה. עליות במדד למידה וגישות 1 בין ניסויים 2 ו - 4 המציין כי למידה מתרחשת. באיור 2, צעיר (2 מו) והזדקנות (24 מו) עכברים C57Bl/6NCr גברים אומנו על המבוך Lashley עד 15 ניסויים. עכברים צעירים למדו את המבוך ב 7.2 (1.5 ±) ד לעומת זאת, בעלי חיים הזדקנות לקח 11.7 (± 2.1) ד להגיע קריטריון. היתה מגמה חזקה עכברים C57Bl/6NCr הזדקנות לקחת זמן רב יותר ללמוד את מבוך ([t (23) = 1.59, P = 0.056]; חד זנב מבחן t, השערה פריורי כי ימים ללמוד הוא כבר מזדקן עכברים). כאשר המדד מחושב למידה, בשתי קבוצות הגיל מראים עלייה מתמדת במדד ללמוד מניסויים 2 עד 4 (ההשפעה העיקרית זמן משמעותי P <0.001). עם זאת, לא נמצאו הבדלים משמעותיים סטטיסטית במדד למידה בין C57 עכברים צעירים ומבוגרים C57 עכברים (ההשפעה העיקרית של גיל p = 0.58).
איור 3 הוא נציג של מחקרים הבוחנים את ההשפעות של מתח על רקע למידה והתנהגות. מנתוני C57Bl/6NCr הזכר הצעיר באיור. 2 מושווים כעת נתוני CRL צעיר: CD-1 (ICR) BR עכברים [CD-1, 4-5 מו]. CD-1 העכברים למדו את המבוך השלישי Lashley ב 4.5 (1.4 ±) ד, אולם לא היה הבדל משמעותי בין הזנים ימים ללמוד (איור 3A; [t (18) = 1.328, P = 0.20]: שני זנב t-test). על ידי בדיקה, לעומת זאת, מציג המדד של למידה, כי בעוד כל בעלי החיים היו לנווט במבוך על במשפט הראשון במקרה, CD-1 העכברים למדו את המשימה מהר יותר (ההשפעה העיקרית של זן p <0.001). זו באה לידי ביטוי לגידול משמעותי מבחינה סטטיסטית במדד למידה בניסויים 2 עד 4 ב CD-1 בעכברים לעומת עכברים C57Bl/6NCr. מעניין, אם CD-1 בעכברים להמשיך להיות מאומן במבוך מעבר לנקודה להגיע קריטריון, הם מפגינים התנהגות מעיד על overtraining (איור 4) שבה נדון בפירוט רב יותר בהמשך.
איור 1:. מבוך III Lashley למבוי סתום מבוי סתום אזורי המבוך צבועים באדום בתרשים זה לצורכי המחשה בלבד. הבסיס זרועות של המבוך בפועל צבעים אחידים (הבלעה). המבוך הוא נמשך סולם (מידות בטקסט).
איור 2: Lashley ביצועים III מבוך ב 2 ו 24 בן חודש עכברים C57Bl/6NCr הזכר מבוך III Lashley שימש כדי להעריך את מסלול הלימוד צעיר (2 מו) והזדקנות (24 מו) C57Bl/6NCr עכברים זכרים.. הפרמטרים שנמדדו היו (א) ימים קריטריון, את מספר הימים הנדרשים כדי להפעיל עכבר במבוך במשך שני לילות רצופים עם 0 טעויות או טעות 1: (ב) מדד למידה, מספר ארבע כפה הערכים הנכונים זרוע עשה לעומת המספר הכולל של רשומות זרוע שנעשו על 1-4 ימים של בדיקות מבוך III Lashley. מספרים של חיות לכל קבוצה היו n = 10 עבור 2 בן חודש ו n = 15 עבור 24 בן חודש עכברים.
איור 3: Lashley ביצועים III מבוך ב C57Bl/6NCr זכר צעיר ו-CD-1 עכברים במבוך III Lashley שימש כדי להעריך את מסלול הלימוד C57Bl/6NCr בן חודש 2 ו 4-5 בן חודש CD-1 בעכברים.. הפרמטרים שנמדדו היו (א) ימים קריטריון, את מספר הימים הנדרשים כדי להפעיל עכבר במבוך במשך שני לילות רצופים עם 0 טעויות או טעות 1: (ב) מדד למידה, מספר ארבע כפה הערכים הנכונים זרוע עשה לעומת המספר הכולל של רשומות זרוע שנעשו על 1-4 ימים של בדיקות מבוך III Lashley. מספרים של חיות לכל קבוצה היו n = 10 עבור C57Bl/6NCr ו n = 10 עבור CD-1 בעכברים. המשמעויות סטטיסטיים: * P <0.05 ** p <0.01 לעומת עכברים C57Bl/6NCr.
איור 4: Lashley ביצועים III מבוך בתוך 4-5 בן חודש CD-1 עכברים זכרים מבוך III Lashley.שימש להערכת מסלול למידה עשר 4-5 בן חודש CD-1 עכברים זכרים על 15 ימים רצופים. הפרמטרים שנמדדו היו (א) מספר טעויות שנעשו ביום, עם שגיאה מוגדר כערך ארבעה כפה לתוך מבוי סתום מבוי סתום אזור או נסיעה זרוע שכבר נסע המבוך, ו (ב) הזמן המושקע במבוך ליום. היום שבו הקריטריון הושג מסומן בחץ אדום.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הבדיקות מכרסם הנפוץ ביותר התנהגותי כדי להעריך את הלמידה והזיכרון הם מבוך המים של מוריס וריאנטים מיזוג פחד 2. בדיקות אלו מסתמכים על רמזים חזותיים או קוליים ללימוד גירויים מרתיעים (למשל, מים, footshock) להניע בעלי חיים כדי להשלים את משימות 3. ב מכרסמים ההזדקנות, כמו אצל בני אדם מזדקנים, שיטות חושית ירידה לאורך זמן. רקע מספר זנים של עכברים מאבדים את שמיעתם, או לפתח קטרקט כשהם מזדקנים, ועל שיעורי התמותה לאחר 23.5 שעות של מחסור במים הוכחו להגדיל בעכברים כפי שהם גיל 4. לפיכך, שינויים בביצוע בדיקות אלה נעשה שימוש נרחב יותר עשוי להיות קשה לפרש במכרסמים ההזדקנות.
מבוך III Lashley תוארה לראשונה בשנת 1929 על ידי קרל Lashley 5. Lashley השתמשו בפרדיגמה לחפש engram הזיכרון בקליפת באמצעות טכניקות lesioning קליפת המוח. יש לנו מעט שונה המבוך המקורי על מנת לאפשר תחולה רחבה שלה מחקרים שכללו מכרסמים ההזדקנות. חיסלנו מזון רמז ניווט המבוך והוכיח כי סביבה מדומה הביתה כלוב מספק מוטיבציה מספקת שני עכברים צעירים הזדקנות כדי לנווט במבוך 1. חוקרים אחרים השתמשו גם גמול מזון גלולה כדי להקל על למידה של מבוך Lashley השלישי 7. ראייה, רמז ניווט, כמו שדרשו במבוך מים מוריס במבוך מעגלי בארנס, מוזער 2,6,8. עכברים הם לא אוכל לשלול 90% ממשקל גופם, כפי שנדרש לצורך כמה וריאציות של מבוך רדיאלי הזרוע, ה-Y ו-T-מבוך מבוך משימות 2,9-10. במקום זאת, מזון ומים זמין כרצונך מודעה חיות יוסר רק 30 דקות לפני כל ניסוי עם בדיקה בדיקה בדרך כלל מתרחשת בשלב כהה פעיל. מזון הוא חזר אחרי 30 דקות העכבר האחרון במדגם השלימה את המשימה הוא ניתק מן temporally להחזיר את לכלוב פסאודו בבית כדי לא לפעול כפרס גלויה להשלמת המשימה. חשוב לציין, זמינות של מזון ומים הדור כולו לא צריך להרחיב מעבר לתקופה של 4-5 שעות לכל משפט. בנוסף, עכברים שונים המייצגים קבוצות הניסוי יש לבדוק יחד בלילות אותו.
המודולריות של המבוך Lashley III מאפשר שינויים שנועד לבחון היבטים שונים של למידה השמירה. לדוגמה, בעת רכישת מתרחשת עם המבוך בתצורה מסוימת, ברגע הרכישה נקבע, המבוך ניתן לסובב כך עכברים חייב לפנות בכיוון ההפוך כדי להשלים את המשימה, כלומר, בעכברים יהיה לפנות ימינה יוצא של תיבת להתחיל לנווט בהצלחה את מבוך במהלך הרכישה, אך הגמישות של למידה (זוכר) ניתן למדוד על ידי החלפה של מבוך עכברים, כך צריך לפנות שמאלה מהקופסה ולהתחיל ניווט מוצלח. וריאציות נוספות של הליך הבדיקה כולל הקמת למידה לתקופה קצובה של זמן (בדרך כלל 14 ד) ולאחר מכן לאפשר מרווח עיכוב של מספר שבועות לאחר השמירה של למידה המבוך נמדדת. מרווחי שייר צריך להיות הוקמה על ידי עבודה טייס הם study-/strain-dependent. אימונים ארוכים יותר נוטים להיות משויכים עם מרווחי השמירה יותר. שינויים של ההליך Lashley מבוך III עצמה כוללים הוספת רמזים ריח או רעש גירויים כדי לספק מוטיבציה נוספת לניווט במבוך מוצלח. גורמי לחץ כגון מתח איפוק יכול להיות מיושם בתקופות שונות לפני, במהלך או לאחר הרכישה לחקור המדינה תלויי למידה וזיכרון.
גורם חשוב להביא בחשבון בעת יישום מבוך III Lashley הוא משך מרווח האימונים. זנים זמין רוב העכברים מולדת ו outbred, כולל C57Bl / 6, השוויצרי וובסטר, ו BXD עכברים טבועה רקומביננטי, יגיעו קריטריון למידה תוך 14 ימים. כמה זנים, בעיקר CD-1 עכברים, להגיע קריטריון רק לאחר 7 ימים. Overtraining של כמה זנים של עכברים מייצר התנהגות סוטה במבוך, עכברים שבו יתחילו להראות עלייה מתמדת ומהירה במספר טעויות שנעשו לכל ניסוי ואת משך הזמן לחקור את המבוך. איור 4 מייצג overtraining ב 4-5 בן חודש CD-1 עכברים זכרים. לאחר החשיפה הראשונה המבוך, אנו במכון 15 דקות לחתוך את התקופה לכל לדין על כל עכבר. לאחר 15 דקות, העכבר הוא הוביל במבוך לכלוב פסאודו בבית ושגיאות לא נספרות פעם אחת את סימן 15 דקות הושג. אם העכברים מספר במדגם או במחקר גדול יותר צריך להיות מובל במבוך לאחר שהגיע קריטריונים למידה, זה יכול להיות מעיד על overtraining. כדי לעקוף בעיות עם overtraining וכדי לקצר את משך הבדיקה הכוללת, יש לנו רק את שלב הרכישה עד ארבעה ניסויים בחלק מהמחקרים ממוצעים של המדד למידה הניסויים השלישי והרביעי כדי לקבוע ציון למידה. ציון זה ניתן להשוות למידה במקוםימים ללמוד.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
כל הפרוטוקולים התנהגות אושרו על ידי טיפול בבעלי חיים פנסילבניה סטייט מוסדיים ועדת שימוש. אין גילויים פיננסיים לדווח.
Acknowledgments
מבוך III Lashley המשמשים בניסויים אלה נבנה על ידי טים Bowmaster, פול קורמן, בארי Dutrow, ריאן Jabco, וטים Treaster מן חנות באוניברסיטת פנסילבניה המחלקה לפיסיקה Machine. המחברים מבקשים להודות לגב 'שובא Belegundu, גב' טרה Chrzanowski, גב 'אלכסנדרה לואיס לסיוע בביצוע הניסויים שהוצגו איורים 2-4. מר וולטר ג'קסון סיפקו משוב יקר בהכנת פרוטוקול זה. עבודה זו נתמכה על ידי מימון מהמכון הלאומי לבריאות הנפש (MH064756 ו MH077978 כדי AMA). התוכן הוא באחריות הבלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצגים את הדעות הרשמיות של המכון הלאומי לבריאות הנפש או מכוני הבריאות הלאומיים.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Lashley III maze | PSU Physics Machine Shop | N/A | Maze must be custom-built, not commercially available |
References
- Blizard, D. A. Return to home cage' as a reward for maze learning in young and old genetically heterogeneous mice. Comparative Med. 56, 196-201 (2006).
- Crawley, J. N. What's wrong with my mouse?: Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice. , 2nd ed, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. (2007).
- Blizard, D. A., Klein, L. C., Cohen, R., McClearn, G. E. A novel mouse-friendly cognitive task suitable for use in aging studies. Behav. Genet. 33, 181-189 (2003).
- Warren, J. Appetitive learning by old mice. Exp. Aging Res. 12, 99-105 (1986).
- Lashley, K. Brain mechanisms and intelligence: A quantitative study of injuries to the brain. , University of Chicago Press. Chicago. (1929).
- Barnes, C. Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psych. 93, 74-104 (1979).
- Matzel, L. D. Individual differences in the expression of a general learning ability in mice. J. Neurosci. 23, 6423-6433 (2003).
- Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. The use of the Morris water maze in the study of memory and learning. Int. J. Neurosci. 48, 29-69 (1989).
- Hepler, D. J., Wenk, G. L., Cribbs, B. L., Olton, D. S., Coyle, J. T. Memory impairments following basal forebrain lesions. Brain Res. 346, 8-14 (1985).
- Sci, B. ehavB. rain 2, 313-313 (1979).
