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Neuroscience

Die Beurteilung Burrowing, Nest Bau und Horten in Mäuse

doi: 10.3791/2607 Published: January 5, 2012

Summary

Burrowing, Nist-und Horten sind Spezies-typischen Aktivitäten, dass Mäuse ohne weiteres im Labor durchzuführen. Dieser Artikel beschreibt, wie sie einfach und kostengünstig beurteilt werden kann. Diese Protokolle sind sehr empfindlich gegen Maus-Stamm, Hirnläsionen und Krankheiten. Darüber hinaus bilden sie "Environmental Enrichment" für die Mäuse und verkörpern die "Refinement" Aspekt der "3 R" 18.

Abstract

Verschlechterung der Fähigkeit, "Aktivitäten des täglichen Lebens" (ADL) durchzuführen ist ein frühes Anzeichen der Alzheimer-Krankheit (AD). Präklinische Verhaltens-Screening von möglichen Behandlungen für AD derzeit weitgehend konzentriert sich auf die kognitiven Tests, die häufig verlangt teure Ausrüstung und viel Experimentator Zeit. Allerdings ist die menschliche episodische Gedächtnis (der am stärksten betroffenen Aspekt des Gedächtnisses in AD) unterscheidet sich von Nagetier-Speicher, der sich als weitgehend nicht-episodische scheint. Daher ist die vorliegende Art von Screening für neue AD-Behandlungen für AD bei Nagetieren sind untrennbar kaum Erfolg haben. Ein neuer Ansatz zur präklinischen Screening wäre, die ADL von Mäusen zu charakterisieren. Zufällig haben mehrere solcher Tests vor kurzem in Oxford entwickelt worden, und hier die drei empfindlichsten und gut charakterisierte vorgestellt.

Burrowing wurde zum ersten Mal in Oxford 13 entwickelt. Es entwickelte sich aus einer Notwendigkeit, einer Maus Horten Paradigma zu entwickeln. Die meisten veröffentlichened Nagetier Horten Paradigmen notwendig eine entfernte Nahrungsquelle, um in den Käfig durch einen Verbindungsgang verbunden werden. Dies würde bedeuten, Änderung der Heimkäfig sowie Herstellung einer Maus-proof Verbindungsgang und Nahrungsquelle. So war es zu prüfen, ob es möglich wäre, die Nahrungsquelle in den Käfig gesetzt. Es wurde festgestellt, dass, wenn ein Container auf dem Boden platziert war es am nächsten Morgen geleert wurde., Das Essen Pellets, aber einfach deponiert in einem Haufen auf dem Behälter Eingang, anstatt in einen diskreten Ort, entfernt von dem Container, wie zu erwarten, wenn die Mäuse waren wirklich horten sie. Eine genaue Untersuchung zeigte, dass die Mäuse durchführen zu graben ("Graben") Bewegungen, die nicht den Pellets in den Mund zu einem ausgewählten Ort, als wären Sie wirklich horten sie. 6

Lebensmittel Pellets sind kein wesentliches Substrat zum Wühlen, Mäuse leeren Tuben mit Sand, Kies gefüllt, auch verschmutzte Einstreu aus ihren eigenen Käfig. Mehrüber, werden sie leer ein volles Rohr, auch wenn eine leere daneben 8 ist gesetzt.

Mehrere Schachteln Protokolle existieren in der Literatur. Die vorliegende Oxford ein vereinfacht das Verfahren und hat einen gut definierten Punktesystem für die Nest-Qualität 5.

Ein Horten von Paradigma wurde später entwickelt, in denen die Mäuse, anstatt Horten zurück in die wahre Heimat Käfig, in der "Homebase" einer Horten Apparat lebten angepasst. Diese Heimatbasis war ein Rohr aus Drahtgitter, das distale Ende die Nahrungsquelle enthaltenen verbunden. Diese Anordnung erwies sich als gute Horten Verhalten, solange die Mäuse in der "Homebase" lebten im Laufe des Tages angepasst und darf nur das Horten Rohr in der Nacht geben ergeben.

Protocol

1. Burrowing

1. Apparat

Verschiedene Container Designs wurden versucht (zum Beispiel ein Metall Krug, der leicht zu reinigen sein könnte, aber Mäuse zögerten, es zu betreten). Schließlich wurde entdeckt, dass eine Länge von Kunststoff-Fallrohr (wie auf Häuser Dachrinnen verbunden) leicht erhöht an einem Ende mit zufälligen (nicht bewusste) Verschiebung der Futterpellets zu verhindern und versiegelt am anderen Ende, war eine effiziente Apparat. Burrows sind nun aus Kunststoff Fallrohr, 68 mm Durchmesser, in 20 cm lange Längen (Abbildung 1) Schnitt. Ein Ende ist mit einem Pfropfen aus 12 mm MDF-Platten (MDF) abgedichtet. (Atemschutz wird empfohlen, bei der Arbeit mit mdf). Zur Reinigung und Abdichtung kann eine wasserdichte Kleber Mastix Verbindung zur Innen-und Außenflächen der mdf sowie dazu dienen, kleben Sie es in den Graben Rohr aufgebracht werden. Maschinenschrauben (5 cm lang) werden verwendet, um das andere Ende o erhöhenf der Röhre 3 cm über dem Boden. Zwei Löcher sind 1 cm vom offenen Ende der grabenden Rohr gebohrt in einem Winkel von 90 ° und die Schrauben eingesetzt und festgezogen 4.

Der Durchmesser der Röhren ist wahrscheinlich kritisch; Schmid-Holmes et Al 19 beobachtet, dass Mäuse in freier Wildbahn "Höhle gereinigt" vor allem aus Höhlen eine ähnliche Größe wie unsere künstliche..

Abbildung 1

Abbildung 1. Eine Maus in einer grabenden Röhre.

2. Verfahren

  1. Gewöhnung
    Burrowing ist in der Regel spontan, aber es gibt eine gewisse Lern-Element. Der Lernprozess wird durch soziale Erleichterung verbessert. Deshalb Ort eine komplette Bau über Nacht in die Gruppe Heimkäfig von Mäusen, die später mit einer Behandlung getestet werden. Jede Höhle ist mit 200 g der Lebensmittel Pellets in der Regel als Nahrung zugeführt gefüllt. (Dies bezieht sich auf ter dicht komprimierten Art der Ernährung, wenn eine "erweiterte" Ernährung ist in die Höhle hält weniger als 200g). Experimentatoren sollten berücksichtigt diese Faktoren nehmen bei der Auswahl eines grabenden Substrat.

    Wenn die Mäuse auf Lebensmittelmarken (z. B. um sie zu motivieren, um eine gleichzeitige Labyrinth Lernaufgabe run) sind Non-Food-Substanzen verwendet werden, zum Beispiel Tonkugeln als benutzt, um die Oberfläche des Bodens in Innenräumen Pflanzentöpfe Linie; Erbse Schindeln (kleine Steine ​​~ 1 cm Durchmesser) und Sand. Pea Kies und Sand, wobei drei Mal schwerer als Futterpellets, sind nützlich, Ersatz für Futterpellets, wenn die Mäuse sehr kräftig sind grabende, zu einem "Ceiling-Effekt" zu vermeiden.
  2. Baselining
    Run (vorzugsweise zwei) Baseline grabenden Tests 48 h auseinander in der gleichen Weise wie für die Prüfung nach der vorgeschlagenen Behandlung durchgeführt werden. Der Test ist optimal um 16.00 Uhr gestartet werden, wenn die Mäuse auf 0700-1900 h Hell-Dunkel-Zyklus untergebracht sind. Das ist eine heikle Zeitum zu testen, da sie normalerweise nicht wach sind zu diesem Zeitpunkt und wühlen beginnt langsamer, als wenn sie auch in der dunklen Phase und damit sehr aktiv. Zwei Stunden nach dem Start wird ein "Schnappschuss" Messung des Gewichtes von Lebensmitteln eingegraben werden; die Höhle in einen tarierten Behälter geleert und gewogen, und die Pellets in die Höhle, die zurück in den Käfig gelegt wird ersetzt. Wenn die Maus in die Höhle, nur vorsichtig gießen und den Inhalt in die Wägebehälter und ersetzen Sie die Maus im Käfig. Das Gewicht bei 2 Stunden wühlte sich dann durch Subtraktion von den ursprünglichen 200 g. berechnet Die abschließende Lesung genommen wird am nächsten Morgen. Das Timing ist nicht kritisch, da die Mäuse zurück gegangen zu schlafen (oft in der Höhle) und sind nicht mehr aktiv graben. Verwenden Sie die 2 h-Messung an dem zweiten Versuch unternommen, um Gruppen ausgeglichen, um grundlegende Performance bilden. Wie gräbt steigt mit der Praxis 17, Baselining hilft auch die Mäuse zu stabileren asymp erreichenTotic Leistung, die Behandlungseffekte zeigt besser.
  3. Testen
    Für die Prüfung werden nach Behandlungen verabreicht den Mäusen sind die grabenden Test genau das gleiche wie in der Baseline Phase. Wenn der Graben Tests ist es, chronisch eingesetzt werden, empfiehlt es sich, mindestens 48 h trennen die Tests zu einem Rückgang der Leistung durch übermäßige Belastung durch das Verfahren zu verhindern.
  4. Note
    Ersetzen nicht die eingegraben Essen auf dem Käfigboden in die Höhle. Auch wenn die Maus hat noch nichts eingegraben, führen Sie die Wägung als würden Sie, wenn grabende stattgefunden hatte, die Störung durch Wiegen verursacht tendenziell Verhalten anzuregen und Mäusen, die bereits einige der Substrat eingegraben wird oft beginnen graben mit neuem Elan nach der Wägevorgang.

2. Erwartete Ergebnisse

C57 ~ BL / 6 Mäusen in der Regel graben rund 70 g in den ersten zwei Stunden, und in der Nähe 200 güber Nacht. Hippocampus lädierten Mäusen oft graben weniger als 5 g 11 (Abbildung 2). Prion Krankheit hemmt grabenden 1,2, ebenso wie Lipopolysaccharid Verwaltung 20. Burrowing können Prionen (Scrapie) Krankheit bei 10-12 Wochen zu erkennen nach der Injektion von kranken Hirnhomogenat, während klinische Symptome nur bei 22 Wochen 13 erscheinen. (Abbildung 3). Burrowing hat sich gezeigt, dass empfindlich auf Unterschiede 15 und Knock-out von Kalium-Ionen-Kanal-Untereinheiten 10 Stamm.

Abbildung 2

Abbildung 2. Gewicht von Lebensmitteln Pellets (Mediane und Interquartilbereichs) in zwei Stunden mit dem Steuer-und Hippocampus-behandelten Mäusen gegraben. Letzterer wühlte deutlich weniger als die Kontrollen (P = 0,0001).

Abbildung 3

Abbildung 3. GewichtFutterpellets (Mittel) über Nacht durch Kontroll-und Scrapie-infizierten Mäusen gegraben. Burrowing erhöht (mit Praxis) in beiden Gruppen ab Woche 7 bis 10 nach der Injektion, sondern von Woche 12 grabenden Rückgänge in den Scrapie-Gruppe und der Unterschied zwischen den Gruppen wird statistisch signifikant (mehr als zwei Standardabweichungen vom Mittelwert).

3. Diskussion

Wir haben getestet, graben in anderen Arten von Nagetieren - Ratten, Rennmäuse, Hamster und ägyptischen stacheligen Mäusen 8. Alle diese aber konnte zu graben erhebliche Mengen von terrestrischen Untergründen wie Schotter oder Sand induziert werden, sondern gräbt der Futterpellets war viel weniger, selbst nachdem umfangreiche Erfahrungen mit dem irdischen Materialien. Der Grund für diesen Unterschied von Mäusen ist nicht bekannt. Nach dieser Arbeit geleistet hatte, wurde entdeckt, dass die ägyptischen stachelige Mäuse nicht in der Tat machen Höhlen in der Wildnis, sie möglicherweise zu besetzen Höhlen von Rennmäusen gemacht, auch die Oberfläche ihrer natürlichen haBitat oft hard rock. Aktuelle Beobachtungen in Nairobi hat gezeigt, dass innerhalb der Gattung Acomys, Wilson stacheligen Maus (Acomys wilsoni) und Percival die stacheligen Maus (Acomys percivali), die Höhle zu tun in der freien Natur, auch im Labor eingegraben.

4. Nisten

1. Apparat

Dieser Test ist in einzelnen Käfigen durchgeführt, die gleichen wie für das Graben verwendet werden, eignen. Normale Betten sollte der Boden bis in eine Tiefe von 0,5 cm abdecken. (Variation in der Tiefe, und sehr tief Bettwäsche, konnte Nestbau beeinflussen). Jeder Käfig ist mit einem "Nestlet", ein 5 cm Quadrat gedrückt Watte (Ancare) geliefert.

2. Verfahren

Mäuse sind einzeln in die Verschachtelung Käfigen etwa eine Stunde vor der dunklen Phase gelegt, und die Ergebnisse bewertet werden am nächsten Morgen. Wie bei grabenden und aus ähnlichen Gründen, ist das Timing nicht kritisch.

3.Wertung

Die Nester werden auf einer 5-Punkte-Skala (Abbildungen 4-8) beurteilt, und die Menge der unzerrissen Nestlet ist auch 5 gewogen.

  1. Die Nestlet ist weitgehend unberührt (> 90% erhalten).
  2. Die Nestlet ist teilweise bis (50-90% noch intakten) gerissen.
  3. Die Nestlet ist meist geschreddert, aber oft gibt es keine erkennbare Nistplatz: <50% der Nestlet bleibt intakt, aber <90% innerhalb von ein Viertel der Käfigfläche, dh die Baumwolle ist nicht in ein Nest, sondern verteilt auf der ganzen Käfig gesammelt . Hinweis: Das Material kann manchmal in einer breit definierten Nestbereich werden, aber die kritische Definition ist, dass 50-90% wurde geschreddert.
  4. Eine identifizierbare, aber flachen Nest:> 90% der Nestlet ist zerrissen, wird das Material in ein Nest in einem Viertel der Käfigfläche gesammelt, aber das Nest ist flach, mit Wänden höher als Maus Körperhöhe (bis auf eingerollt seiner Seite) auf weniger als 50% ihres Umfanges.
  5. Ein (fast) perfekte nest:> 90% der Nestlet gerissen ist, ist das Nest eines Kraters, mit Wänden höher als Maus Körpergröße von mehr als 50% ihres Umfanges.

Wo Kriterien nicht einverstanden Split the Difference. Zum Beispiel ein perfektes Nest mit einem unshredded 0,7 g Stück würde Score 4,5.

Abbildung 4

Abbildung 4. Nest Note 1

Abbildung 5

Abbildung 5. Nest Note 2

Abbildung 6

Abbildung 6. Nest Note 3

Abbildung 7

Abbildung 7. Nest Note 4

Abbildung 8

Abbildung 8. Nest SCORe 5

4. Erwartete Ergebnisse

Sowohl Männchen und Weibchen bauen Nester, als ihr Zweck ist Thermoregulation sowie als mit der Fortpflanzung verbunden. Für C57BL / 6 Mäuse, Nest Noten für Männer und Frauen in der gleichen Größenordnung, obwohl wir nicht ein kontrollierter Vergleich in einem einzigen Experiment getan haben. Die meisten C57BL / 6 Mäusen Score 4-5 auf Nestbau, aber wenn der Hippocampus lädierten ist der Medianwert würde etwa 1-2 werden; einen Wert von 3 ist unwahrscheinlich, überschritten werden (Abbildung 9). Nesting erwies sich als empfindlich gegen Prionen-Erkrankung um 10-12 Wochen 1,2,16.

Abbildung 9

Abbildung 9. Nest Scores (Mediane und Interquartilbereichs) für Kontroll-Mäusen und Mäusen mit Läsionen der dorsalen, ventralen und vollständige Hippocampus. Nur die komplette lädierten Mäusen Hemmung der Verschachtelung zu zeigen, so dass die Auswirkungen der selektiven dorsalen und ventral Regionen erscheinen unterhalb der Schwelle, sondern additiv.

5. Bauzaun

1. Apparat

Eine Reihe von "Heimatmarkt" sind Röhren aus Drahtgeflecht verbunden, versiegelt dauerhaft am distalen Ende, wo das Essen Pellets gelegt und vorübergehend am proximalen Ende mit einem Holzpflock. Diese wird verwendet, um die Mäuse in die Rohre vor der Anpassung an die Heimatbasis hat occurred7 verhindern.

Der Apparat (Abbildung 10) kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, solange die Grundprinzipien eingehalten werden. Ours besteht aus einer Reihe von 8 Kisten, je 30 x 13 x 15 cm mit transparenten Plexiglas-Deckel. Jeder ist mit einer Flasche Wasser versorgt und hat ein Loch in der Rückseite, in die das Horten von Rohr ist Push-ausgestattet. Rohre aus schwarzem Kunststoff, 10 cm lang, 40 mm Durchmesser hergestellt werden, verbunden mit einem Drahtgeflecht Rohr, 45 cm lang, 4 cm Durchmesser, auf einer Gesamtlänge von 50 cm bilden. Die Masche besteht aus 13 mm Quadrate,und ist eine Doppel-Rolle mit den Maschen falsch ausgerichtet, um die Löcher in die Maschen kleiner zu machen und zu verhindern, Futterpellets fallen durch. Wenn 6 mm Maschenweite ist dies ein besseres Material als eine Walze ausreichen würde. Das distale Ende des Rohres, wo das Essen Pellets platziert sind, wird geschlossen. Das proximale Ende ist mit einer abnehmbaren hölzernen Stopfen verschlossen.

Abbildung 10

Abbildung 10. Mice in den Horten Rohre

2. Verfahren

  1. Typischerweise wird das Horten sehr variabel zum ersten Mal und einige Mäuse können nicht horten überhaupt. Hoarding, wie Wühlen, verbessert sich mit der Praxis. Deshalb, wo experimentelle Design erlaubt sind Baselining Sitzungen Bestes gegeben, bevor eine Behandlung verabreicht wird. Natürlich ist dies nicht praktikabel, wenn die unabhängige Variable ist angeboren, wie bei einer (nicht-bedingte) mutierten Maus oder beim Testen verschiedener Mausstämme.
  2. Eine Maus ist in gestelltjede Box am Anfang des Tages, um sie zu gewöhnen. Die Box ist mit einem Karton-Tunnel, die in der realen Gruppe Heimkäfig für mindestens eine Nacht wurde auch eine großzügige Portion verschmutzte Einstreu, damit es sich wie "zu Hause" zur Verfügung gestellt. Der Zugang zu den Horten Rohr wird bis zum Abend mit einem hölzernen Stöpsel verhindert. 100 g Futterpellets (eine Mischung aus kleinen und großen) ist am distalen Ende des Horten Röhrchen gegeben (durch Gießen in am anderen Ende mit dem Rohr senkrecht gehalten). Um sicherzustellen, dass die Maus leicht hungrig vor dem Testen beginnt, ist die Heimat box nicht mit Essen versorgt.
  3. Kurz vor dem Beginn der dunklen Phase, entfernen Sie die hölzernen Zapfen, die Maus Zugang zu den Horten Rohr zu ermöglichen. Am nächsten Morgen (wieder ist das Timing nicht kritisch) zu sammeln und wiegen alle Lebensmittel Pellets, die in die Heimatbasis box wurden gehortet.

6. Erwartete Ergebnisse

Mit weibliche C57BL / 6 Mäusen, würde der mittlere Betrag gehortet um sein50-70 g. Hippokampalen Läsionen stark unterdrücken hoarding11, während präfrontalen Kortex Läsionen nur eine schwache Wirkung 12 (Abbildung 11).

Abbildung 11

Abbildung 11. Gewicht von Futterpellets gehortet durch Kontrolle und medialen präfrontalen Kortex-lädierten Mäusen (Mediane und Interquartilbereichs). Obwohl die Mediane deutlich unterscheiden, ist die hohe Variabilität in der Steuerung das Ergebnis ist alles andere als statistisch signifikant (P = 0,3).

Discussion

Diese Tests sind sehr einfach zu laufen, aber der Effekt Größen sind sehr groß, so dass sie extrem empfindlich auf Behandlungen, unterschiedliche Stämme, etc. Sie entsprechen den "Refinement" Aspekt von Russell und Burch die 3 Rs "18. In der Tat scheint eine gute Leistung bei Tests wie Wühlen, um ein Anzeichen für gute allgemeine Gesundheit bei Tieren. Deshalb könnte dies ein guter Test für die Beurteilung des Tierschutzes werden.

Die Bedeutung der ökologischen Bereicherung für Labornagern ist allgemein anerkannt, in diesen Tagen. Bereitstellung von Nistmaterial ist jetzt gängige Praxis in vielen Ställen, und das ist einfach zu tun. Die Begeisterung, mit der Mäuse wühlen macht grabenden eine potenziell gute Bereicherung, aber leider ein "self-Nachladen" graben, die eine praktische Art und Weise der Bereitstellung dieser noch nicht entwickelt worden wäre. Ob Mäuse finden Horten bereichert wurde noch nicht bestimmt.

_content "> Ein Nachteil ist, dass die Daten von diesen Tests generiert in der Regel nicht-parametrische (nicht Gauß in Verteilung), so entsprechende nicht-parametrische Statistiken benötigt, um sie zu analysieren, zB die Mann-Whitney-U-Test für paarweise Vergleiche, Kruskal- Wallis ANOVA für Multi-Gruppe Daten. Wenn wiederholte Messungen Designs verwendet werden, da es keine geeigneten ANOVA-Test für nicht-parametrische Daten, können die Ergebnisse umgewandelt werden, zB durch Quadratwurzel oder log Verfahren, um sie zu einer normalen Verteilung entsprechen .

Die Messungen des Geräts kann zu geringfügigen Abweichungen zwischen den im Text angegebenen (nützlich für USA Experimentatoren), aber große Unterschiede sollten vermieden werden. Doch in einigen Fällen andere Experimentatoren können Sie verschiedene Konstruktionen besser funktionieren als die hier beschriebene.

Wie bei allen Verhaltens-Messungen sollten die Mäuse getestet, um zu sehen, wenn ihre Tätigkeit normal sind, wie Inaktivität wird offensichtlich eine detrimental Wirkung auf artspezifische Verhaltensweisen. Wenn Scrapie-infizierten Mäuse zeigten beeinträchtigt graben und nisten, waren ihre Aktivität normal (getestet auf einem offenen Feld Gerät). Tatsächlich kommt es zu einem Zeitraum von Hyperaktivität etwa 2-4 Wochen nach diesen arttypischen Verhaltensweisen werden zunächst 2 beeinträchtigt.

Die starke Beeinträchtigung durch Hippocampus Läsionen am Graben hergestellt, Nist-und Horten, von denen alle arttypischen Verhaltensweisen sind, ergänzt die Beeinträchtigungen im räumlichen Lernen und Speicher9 die solche etablierten Auswirkungen dieser Veränderungen sind. Sie erscheinen als gleichwertig zu den Beeinträchtigungen in den Aktivitäten des täglichen Lebens so charakteristisch für AD 14.

Diese Spezies-typischen Tests könnte sich als sehr nützlich in der präklinischen Screening für Behandlungen für Alzheimer und andere neurodegenerative Erkrankungen 14 sein. In vieler menschlicher Gehirnerkrankungen einem Verlust oder verminderte Fähigkeit, die normalen everyday Aufgaben ist ebenso wichtig wie andere Merkmale der Krankheit, wie kognitive Beeinträchtigung. Insbesondere kann dieser Verlust erfordern Beteiligung der Betreuer und die große sozioökonomische Belastung dieser so oft verhängt.

Disclosures

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgments

Der Wellcome Trust für die Bereitstellung von Open-Access-Finanzierung der Universität Oxford. Robert Deacon ist ein Mitglied der Oxford OXION Gruppe, die von Wellcome Trust gewähren WT084655MA finanziert.

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Deacon, R. Assessing Burrowing, Nest Construction, and Hoarding in Mice. J. Vis. Exp. (59), e2607, doi:10.3791/2607 (2012).More

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