Acque poco profonde (Paddling) Varianti di test labirinto d'acqua nei topi

Summary

Mice

Abstract

Quando Richard Morris ideò il suo labirinto ad acqua, nel 1981 ^7, più il lavoro è stato fatto comportamentale nei ratti. Tuttavia, la maggiore comprensione della genetica del topo ha portato il mouse diventando sempre più importante. Ma i ricercatori hanno scoperto che alcuni ceppi di topi mutanti erano inclini a problemi come passivamente galleggiante o immersioni quando sono stati testati nel labirinto ad acqua di Morris ^11. Questo era sorprendente considerando il loro habitat naturale; ratti nuotare naturalmente (classicamente, il "topo di fogna"), mentre i topi si sono evoluti nelle zone aride dell'Asia centrale.

Per superare questi problemi, si è valutato se bassi fondali sarebbe uno stimolo sufficiente a fornire la motivazione di fuga per i topi. Ciò consentirebbe anche evitare i problemi di asciugatura delle piccole creature con un asciugamano e poi mettendole in una camera di recupero riscaldato per evitare l'ipotermia, che è un problema molto più grave rispetto ai ratti, il grande rapporto tra superficie e volume di un topo rende essa particularly vulnerabili alla perdita di calore veloce.

Un'altra considerazione è se una strategia di fuga più naturale potrebbe essere usato, per facilitare l'apprendimento. Poiché gli animali che cadono in acqua e nuotare lontano dalla sicurezza della riva è improbabile di trasmettere i loro geni, gli animali si sono evoluti una naturale tendenza a nuotare a bordo di un corpo di acqua. Il labirinto ad acqua di Morris, tuttavia, richiede loro di nuotare ad una piattaforma nascosta verso il centro del labirinto - esattamente opposta al loro comportamento evoluto. Pertanto il labirinto vasca dovrebbe incorporare fuga al bordo dell'apparecchio. Questa caratteristica, insieme con l'uso di relativamente non avversione acque poco profonde, incarna il "Raffinatezza" aspetto delle "3 R" di Russell e Burch ^8.

Varie tipologie di esecuzione labirinto sono stati processati; la caratteristica comune era che l'acqua era sempre bassa (2 centimetri di profondità) e fuga era attraverso un tubo perforando la parete trasparente dell'apparato. Altri tubi ("falsa uscitas ") sono stati anche messo in giro le pareti, ma questi sono stati bloccati fuori. Dall'interno del labirinto tutte le uscite falsi e la sola vera uscita sembrava la stessa. Attualmente un dodecagonale (12 lati) labirinto è in uso a Oxford, con 12 vero / falso uscite impostate negli angoli. In un recente sviluppo di una vasca per Y-labirinto trasparente è stato testato con successo.

Introduction

I labirinti Morris e Barnes

Fin dagli inizi della psicologia sperimentale, gli studi di apprendimento degli animali hanno fatto affidamento su labirinti, generalmente costruito in legno o in metallo opaco. Inevitabilmente, a causa delle straordinarie capacità olfattive di roditori, molti studi che li utilizzano sono stati compromessi in qualche misura, quando lo sperimentatore pensava che lui / lei era riuscita a insegnare un animale di una discriminazione visiva o la posizione, il ratto o il topo era in realtà stato principalmente utilizzando olfatto per risolvere il problema. Ciò è esemplificato dalla controversia se i ratti con lesioni dell'ippocampo possono eseguire compiti di memoria di riferimento spaziali, discussi in dettaglio nel 2002 ^4. Essenzialmente, Davide Olton e colleghi, a parte in primi lavori con il labirinto radiale, non sembrano avere sempre ruotato sistematicamente i loro labirinti. Ciò ha portato a dell'ippocampo animali lesionati risolvere il compito, presumibilmente tracce olfattive che hanno fatto each braccio distintivo. A Oxford, un (naturalmente) topo cieco è stato una volta osservata in un labirinto radiale a sei braccia. Ha lasciato il suo braccio di inizio e svoltò a destra. Poi attraversò il centro e ha scelto il braccio opposto. Successivamente cadde in una strategia stereotipata di sempre girando a destra, ma quando si ri-incontra la base del primo braccio che era entrato, ha preso un momentaneo annusare esso (~ 0,2 sec) quindi respinto e si è trasferito al braccio successiva. Se informazioni olfattive su un'unica visita potrebbe essere ricordato, è chiaro che misure effettuate su prove ripetute su un labirinto statico con lo stesso braccio sempre innescati comporterebbe forti associazioni olfattive con il premio, e l'apprendimento sarebbe facilmente verificarsi anche se la lesione impedito qualsiasi puramente apprendimento spaziale.

Problemi come questi sono stati lo stimolo per Morris a sviluppare il suo labirinto di acqua ^7; l'acqua non avrebbe fornito costanti stimoli olfattivi localizzati.

La piscina per bambini è essenzialmente un ibrido tra la tradizionelabirinto di acqua zionale progettato da Morris ⁷ e il secco Barnes ¹ labirinto. Nel labirinto ad acqua di Morris, le nuota animali in acque profonde, fuga dal quale è per l'acqua poco profonda che copre una piattaforma leggermente sommersa situata verso il centro labirinto. Nel labirinto Barnes, l'animale viene posto su un (secco) piattaforma circolare con fori di uscita intorno alla periferia, di cui uno solo offre fuga in un contenitore posto sotto.

L'uso di pagaiare come fuga motivatore nasce da problemi segnalato quando i numeri sproporzionati di alcuni ceppi di topi transgenici non è riuscito a nuotare correttamente nel labirinto Morris. Loro o tuffarono o passivamente galleggiare ^11. Dal momento che questo potrebbe rappresentare una risposta allo stress, si ragionò che ridurre l'acqua a profondità vasca potrebbe essere sufficiente per superare questo problema, che in effetti ha fatto. Inoltre è stato deciso di sfogo ad un tubo secco impostato nel lato dell'apparecchio, anziché acqua bassa coprendo una piattaforma. Questosarebbe una risposta più fuga "naturale", e aumentare la componente spaziale della prova, dal momento che un sacco di apprendimento iniziale nel labirinto Morris è procedurali; gli animali devono prima superare la loro innata tendenza a nuotare lungo le pareti del labirinto prima apprendimento spaziale può iniziare.

Il labirinto Barnes può anche soffrire di animali che non vengono sufficientemente motivati ​​per sfuggire alla piattaforma circolare ^10,11.

Protocol

1. Le piscine per bambini a Oxford

La piscina per bambini è stata fatta in base a tre disegni successivi, Mc 1-3. Tutti impiegare (2 cm) di acqua poco profonda contenuta in una (per migliorare la sua avversione) base bianca, che è circondata da pareti trasparenti in perspex o plastica acrilica trasparente. Questi hanno true / false uscite previste in loro. Le false uscite sono occluse da nere spine di legno verniciato, mentre la vera uscita è aperta e si è unito ad un tubo di plastica nero, che può essere rimosso con il mouse all'interno. Il mouse è poi rapidamente e atraumatico tornò alla sua gabbia casa mentre all'interno del tubo. Dopo la prima pubblicazione della piscina per bambini, è stato segnalato che il ritorno alla gabbia a casa è stato anche un motivatore efficace per l'apprendimento del labirinto Lashley III ^2.

Una temperatura dell'acqua di 20-25 ° C è utilizzato. 20-21 ° C è ideale, si è notato che alcuni topi sembrano meno motivati ​​a temperature più elevate.

contenuto "> Il primo labirinto ⁵ era circolare. Tuttavia, a volte i topi (in particolare quelli con lesioni all'ippocampo) sembrerebbero non notare il tubo di uscita aperta. Un design ottagonale, con i tubi di uscita poste negli angoli in modo da attirare l' attenzione dei topi, notevolmente migliorato questo problema. Tuttavia, il tasso di errore al prestazioni possibilità sarebbe 4/trial, al contrario di 6/trial con il disegno circolare 12-tubo. Quindi una piscina dodecagonale viene ora utilizzato con 11 falso e 1 vera uscita impostato negli angoli fatte dalle giunzioni delle pareti.

1.1. Evoluzione e caratteristiche delle vasche per bambini

Mc 1, una piscina circolare 85 centimetri di diametro con 12 vero / falso uscite (Figura 1).

Mk 2: una vasca ottagonale 86 centimetri di diametro con 8 true / false uscite previste negli angoli.

Mc 3, una (12 lati) piscina dodecagonale 120 centimetri di diametro con 12 vero / falso uscita impostate nel granoERS (Figura 4).

In tutto quanto sopra (e la Y-labirinto per bambini, vedi sotto) i tubi di uscita sono stati il ​​40 mm di diametro. Tuttavia, è stato occasionalmente intuì che i topi erano riluttanti a entrare in questi, e prestazioni di controllo in Y-labirinto a volte tuffo dopo che erano state rispondendo bene. Pertanto, e considerando come prontamente entrarono dell'apparato scavando (vedi pubblicazione Giove "Valutare scavatori, la costruzione del nido e di accaparramento nei topi"), inoltre, che i fori di uscita del labirinto Barnes sono da 50 mm di diametro, si è ritenuto se 40 millimetri era troppo piccola. Un test è stato effettuato in casa gabbia di sei topi C57BL / 6. (Sembrano più pronti ad entrare tubi 40 millimetri nella gabbia casa come presumibilmente lo stress è più basso qui che in un pezzo di apparato, così facendo il test nella gabbia casa ridurrebbe al minimo le differenze di ingresso se i tubi più piccoli erano leggermente avversione, rendendo il testare più conservatore). Due millimetri tubi e tubi due 50 millimetri 40 sono stati collocati sul pavimento in unalternato. Come previsto, ci sono stati più voci in tubi di 50 mm (28 voci) a 40 mm (9 voci). Pertanto i test pilota sono previsti su una Y-labirinto nuovo provette da 50 mm di uscita, se invece è successo ai vecchi tubi di 40 mm sulla piscina e vasca dodecagonale Y-labirinto saranno sostituiti con nuovi quelli mm 50.

Come la piscina per bambini, vasca per Y-labirinto e spaziale novità Y-labirinto sono tutti i test spaziali, basandosi sui riferimenti stanza che il topo vede attraverso le pareti trasparenti del dispositivo, la stanza deve essere ben arredate con elementi distintivi (ad esempio scaffali, armadi, forme plastiche nere sulle pareti).

2. Esecuzione della Piscina per bambini

1. Posizionare il mouse al centro della piscina affaccia su una delle quattro posizioni sul perimetro (9, 12 o 03:00 se il tubo di fuga è a ore 6). Posizionamento è semi-casuale, un massimo di tre prove consecutive può essere nella stessa direzione. Questo può essere difficile da realizzare nella pratica, perché comeapprendimento procede i topi tendono a orientarsi verso l'uscita corretta in quanto sono abbassati in piscina per la coda. Se fanno questo fortemente nessun tentativo dovrebbe essere fatto per costringerli nella posizione prevista, poiché sono semplicemente dimostrando apprendimento.
2. Rilasciare quando sono appena sopra l'acqua, come allora cadono dentro e immediatamente sapere che non sono più detenuti. Lentamente rilasciando loro risultati in loro che lottano per liberarsi e questo può compromettere l'orientamento iniziale. Ciò vale anche per l'Y-maze bambini.
3. Lunghezza di prova massima è di 60 sec. Se il mouse non riesce a scappare da allora, guidare manualmente verso l'uscita utilizzando un paio di chiare pale perspex, ciascuno dei quali misura circa 30 x 20 cm. Le misure adottate sono il tempo di trovare l'uscita (definizione: tutti di testa all'interno del tubo) e gli errori. Gli errori sono stati definiti come venire entro la lunghezza di una testa da un tubo (tra cui la vera uscita). Passando vicino al reale uscita, senza voce, si verifica generalmente infrequently dopo le prime prove. Anche se un caso può essere fatto che questo è un problema, una visione alternativa è che i topi con problemi di cognizione spaziale fanno perché non sanno c'è un uscita lì intorno. I controlli non sanno, e quindi indagare più a fondo. Un soffitto di errore 11 / trial è imposto sul numero di errori nell'analisi, a prevenire fenomeni di disallineamento dei dati. Questo sarebbe mitigare contro un disavanzo di essere trovati nei topi spazialmente compromessa, cioè è una misura conservativa. I topi che non riescono a raggiungere l'uscita entro 60 secondi viene assegnato un punteggio di 11 errori per quel processo. Quindi 60 sec volte hanno sempre 11 errori.

3. Il Paddling Y-labirinto

Per semplificare la procedura di piscina per bambini e l'apparato si è deciso di sperimentare un Y-labirinto, operato secondo gli stessi principi come le piscine per bambini. L'apparecchiatura consiste di tre bracci di polistirolo trasparente o Perspex, ogni 30x 8 x 20 cm. Questo è montato su una base bianca (Figura 7). Bianco è stato scelto per massimizzare l'avversione del colore del pavimento e così incoraggiare fuga dal poco profondo (2 centimetri di profondità). Come nel labirinto acqua, c'è solo un vero uscita, con gli altri due bracci terminante falsi uscite che sembrano la stessa dall'interno del labirinto (figura 8).

Esecuzione del paddling Y-labirinto

Posizionare il mouse al termine di uno dei bracci chiusi, rivolto verso il centro. La sequenza dei bracci scelti come posizione iniziale è definita da una sequenza semi-casuale; non più di tre prove consecutive con la stessa posizione, e numeri uguali dei bracci sinistro o destro. Ogni prova dura 60 sec. Se il mouse non riesce ad uscire (testa intera in tubo di partenza) entro questo tempo, incoraggiare il passaggio al braccio con l'aiuto di un pezzo di perspex trasparente. La base del braccio di uscita è bloccata dal perspex e il mouse permesso di trova l'uscita da sé, questodovrebbe favorire un migliore apprendimento di spingerlo a destra nel tubo. Ma questo può essere necessario ricorso a se il mouse è riluttante ad entrare nel tubo dopo 15 sec. Prendere le misure del tempo totale per uscire e il numero di errori (intero coda esclusi corpo entra in un braccio cieco).

Segnando il paddling Y-labirinto

Ci sono due definizioni di un prova corretta: innanzitutto uno in cui il mouse trova l'uscita in <60 sec e non fa delle entrate nelle braccia cieche, con errori essendo realizzato SE bracci ciechi sono inseriti e / o se l'uscita non viene trovato entro 60 sec. Questa analisi confonde fallimenti per iniziare a muoversi con errori nelle voci del braccio. In secondo luogo, l'analisi di prova che enfatizza la capacità cognitiva può essere effettuata escludendo, per ogni mouse, tutti i processi in cui il mouse non ha lasciato il braccio di partenza entro 60 sec, (vale a dire eliminare tutti i 0 +60 punteggi) poi calcolare la% corretta del rimanenti prove.

4. Due tipi di Y-mazeCombinato

1. Apparato

Quando si costruisce una vasca Y-labirinto, è utile incorporare due porte per permetterle di essere eseguito come (secco) esperimento novità memoria spaziale ⁶ (Figura 13). Una porta a ghigliottina trasparente copre il foro di uscita nella parete di fondo del braccio di uscita, mentre una porta a ghigliottina opaca può essere inserita per sigillare di un braccio dagli altri due durante la fase di campionamento della prova. E 'importante che i corridori di queste porte non sono alla portata dei topi, in quanto altrimenti possono distogliere la loro attenzione perché appaiono potenziali vie di fuga. Idealmente essi dovrebbero estendersi sette centimetri verso il basso dalla parte superiore del muro labirinto.

2. Set-up

Posizionare un sottile (0,5 cm) strato di legno trucioli lettiera sul pavimento della Y-labirinto. Questo è ridistribuito tra le due fasi di test per singoli topi, e tra i topi. Per le migliori pratiche, per rendere l'ambiente olfattivo more simile per i primi contro la successiva topi, posizionare una o due topi non-sperimentali nel labirinto per pochi minuti prima l'esperimento ha inizio.

3. Procedura

Con il braccio di uscita bloccata dalla porta opaca e il suo foro di uscita bloccata dalla porta trasparente, posizionare il mouse nel braccio di partenza (una delle due non-uscita bracci del labirinto) e permettono di esplorare per 5 min. Poi rimuoverlo, sollevare la porta opaca per consentire l'accesso a tutti e tre i bracci, sostituirlo nel braccio di inizio e di osservarlo per 2 min. Annotare il numero di voci e il tempo trascorso in ogni braccio. Topi di controllo dovrebbero ricordare che i primi due braccia, e passare più tempo nel braccio precedentemente inaccessibili.

Representative Results

Lesioni dell'ippocampo notevolmente compromettono l'apprendimento nella piscina per bambini ^5. Utilizzo di un Y-labirinto per bambini, un deficit di età-dipendente è stata dimostrata in 10 e 14, ma non 3 mesi Tg2576 topi (un modello di amiloide sovra-espressione). Di età (21 mesi) topi di controllo anche eseguito male ^3. Un esperimento di memoria novità spaziale correre nel Y-labirinto secca rivelato deficit nei topi con knockout del glutammato recettore-A (GluR-A) subunità del recettore AMPA ^9.

Figura 1. Un mouse nella Mc 1 piscina circolare.

Figura 2. L'mouse trova il tubo di uscita della piscina per bambini.

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Figura 3. Il mouse fuggire nel tubo di uscita. Il tubo viene poi staccato dal labirinto e il topo riportata alla sua gabbia casa.

Figura 4. Un topo nella piscina per bambini dodecagonale.

Figura 5. Un mouse sul punto di commettere un errore mentre si avvicina una falsa uscita.

Figura 6. Un errore è impegnato come naso del mouse è all'interno della distanza di una testa di un falso uscita. La vera uscita è alla sua destra, con il tubo di uscita in allegato.

Figura 7. A remare Y-labirinto.

Figura 8. Particolare del braccio fine del Y-maze uscita. Un superficiale trogolo U confina con il foro di uscita nella parete di estremità. Questo sostiene il tubo di uscita, indicato sotto il supporto nella foto sopra. Il tubo di partenza può essere rimosso dal supporto per prendere il mouse torna alla sua gabbia casa. Tutti i bracci sono dotati di questa parete di estremità braccio impostazione ma ha solo un taglio foro circolare in esso di sfogo.

Figura 9. Un mouse in un vicolo cieco del Y-labirinto per bambini.

Figura 10. Il mouse trova il tubo di uscita.

Figura 11. Un topo, essendo sfuggiti alla Y-labirinto per bambini, attende di essere restituito alla sua gabbia casa.

Figura 12. Topi possono generalmente essere invocata per rimanere nel tubo mentre loro sono ricondotti al loro vicino casa gabbia.

Figura 13. La combinazione di un Y-labirinto per bambini con una configurazione Y-labirinto novità spaziale. Una porta a ghigliottina opaca viene inserito in una diapositiva all'estremità prossimale di un braccio, e una ghigliottina trasparenteguarnizioni della porta fuori il foro di uscita.

Discussion

In conclusione, sembra remare un motivatore generalmente efficace per i topi, ed evita lo stress associato con il nuoto in acque profonde. A differenza della lunghezza del percorso e misure di tempo di fuga nel labirinto ad acqua di Morris, il tasso di errore nella vasca per ippocampali topi lesionati rimasta costante per tutto il periodo di formazione ^5, quindi questo rappresenta una misura pura di memoria spaziale, al contrario di sfuggire tempo o percorso lunghezza, che sia la diminuzione come i topi conoscere gli elementi non-spaziali del compito. Il provvedimento errori fornisce anche una maggiore grandezza della differenza tra deteriorati (ad esempio ippocampale lesionato) topi e controlli.

Nella pubblicazione originale, i test della sonda sono state condotte per verificare se i topi sono stati veramente utilizzando i riferimenti spaziali ^5. In sonda 1, il labirinto è stata ruotata 120 °, ma la posizione geografica del tubo di fuga è rimasta la stessa come in allenamento. Prestazioni rimasto pressoché invariato. In sonda 2, simile al criterio estinzione standard nel labirinto Morris, il tubo di uscita è stato bloccato. Il tempo trascorso nel quadrante formazione del labirinto, dove prima si trovava il tubo di uscita, è stata del 50% per i topi di controllo, il 25% per i topi con lesioni ippocampali. In una terza prova sonda in cui è stato cambiato la posizione del tubo di partenza, i controlli nuovamente trascorso più tempo nel quadrante formazione originale. Questi test della sonda hanno confermato che i topi non sono state utilizzando spunti intramaze ma sono stati guidati dalle indicazioni spaziali in laboratorio esterno per il labirinto. Questa mancanza di influenza di spunti intramaze mette la piscina per bambini in un vantaggio rispetto al labirinto Barnes.

Anche se non abbiamo provato i topi in labirinti per bambini, questo potrebbe essere possibile, anche se potrebbe essere un vantaggio per rendere l'acqua più fredda rispetto alla 20-25 ° C normalmente utilizzato nel labirinto Morris. Tuttavia, poiché i loro corpi non sarebbero immersi in acqua questo non dovrebbe avere effetti negativi di benessere.