Shallow Water (Paddeln) Varianten of Water Maze-Tests in Mäuse

Summary

Mäuse

Abstract

Als Richard Morris Water Maze seine erdacht 1981 ⁷ wurde am Verhaltensstörungen Arbeit an Ratten durchgeführt. Jedoch führte die besseren Verständnis der Genetik der Maus an der Maus immer wichtiger. Aber Forscher herausgefunden, dass einige Stämme von mutierten Mäusen anfällig für Probleme wie passiv schwimmenden oder Tauchen, wenn sie im Morris Water ^Maze-11 getestet wurden. Dies war überraschend, angesichts ihres natürlichen Lebensraums; Ratten schwimmen natürlich (klassisch, der "Kanalratte"), während die Mäuse in den trockenen Gebieten Zentralasiens entwickelt.

Um diese Probleme zu überwinden, wurde geprüft, ob Flachwasser wäre ein ausreichender Anreiz für Flucht Motivation für Mäuse liefern. Dies würde auch die Probleme vermeiden, zum Trocknen der kleinen Geschöpfe mit einem Handtuch und dann setzen sie in einer beheizten Kammer Erholung zu Unterkühlung, die ein viel größeres Problem als bei Ratten ist zu vermeiden, die zum großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen einer Maus macht es partikulär anfällig für schnelle Wärmeverlust.

Dazu kam, ob ein natürlicher Fluchtstrategie verwendet werden könnten, um Lernen zu ermöglichen. Da Tiere, die ins Wasser fallen und schwimmen weg von der Sicherheit der Küste kaum auf ihre Gene weiterzugeben, haben Tiere eine natürliche Tendenz, an den Rand eines Gewässers schwimmen entwickelt. Die Morris Water Maze jedoch verlangt, dass sie zu einer versteckten Plattform in Richtung der Mitte des Labyrinths schwimmen - genau gegenüber ihrer entwickelt Verhalten. Daher sollte die Paddeln Labyrinth Flucht zu der Kante der Vorrichtung zu integrieren. Diese Funktion, die in Verbindung mit der Verwendung von relativ nicht-aversive seichten Wasser, verkörpert die "Refinement" Aspekt der "3 Rs" von Russell und Burch ^8.

Verschiedene Arten von Labyrinth Design wurden ausprobiert, deren gemeinsames Merkmal war, dass das Wasser immer flacher (2 cm tief) und Flucht war über einen Schlauch Durchstechen der transparenten Wand der Vorrichtung war. Andere Rohre ("falsche Ausfahrts ") wurden ebenfalls an den Wänden platziert, aber diese wurden abgesperrt. Vom Inneren des Labyrinths alle falschen Ausfahrten und die einzige wahre Ausfahrt gleich aussahen. Derzeit wird ein dodekagonale (12-seitig) Labyrinth ist im Einsatz in Oxford, mit 12 true / false gesetzt Exits in den Ecken. In einer aktuellen Entwicklung eine transparente Paddeln Y-Labyrinth wurde erfolgreich getestet.

Introduction

Die Morris und Barnes Mazes

Da die Anfänge der experimentellen Psychologie, Studium der Tier-Learning stark auf Labyrinthe verlassen haben, in der Regel aus undurchsichtigem Holz oder Metall. Zwangsläufig, wegen der außerordentlichen olfaktorischen Fähigkeiten von Nagetieren, viele Studien mit ihnen zu einem gewissen Grad kompromittiert wurden, wenn der Experimentator dachte, dass er / sie hatte in der Lehre ein Tier oder eine visuelle Position Diskriminierung gelang, hatte die Ratte oder Maus in der Tat war vor allem Verwendung Geruchssinn, um das Problem zu lösen. Dies wird durch die Kontroverse darüber, ob Ratten mit Läsionen des Hippocampus kann Raumbezug Speicher Aufgaben im Detail in 2002 ⁴ diskutiert durchführen verkörpert. Im Wesentlichen, David Olton und Kollegen, abgesehen von in frühen Arbeiten mit dem radialen Labyrinth, nicht zu haben scheinen immer systematisch gedreht ihre Labyrinthe. Dies führte zu Hippocampus lädierten Tieren Lösung der Aufgabe führte, vermutlich durch Geruch Cues, die e gemachtach Arm unverwechselbar. In Oxford wurde ein (natürlich) blinde Maus einmal auf einem Sechs-Arm radiale Labyrinth beobachtet. Er ließ seinen Anfang Arm und bog nach rechts ab. Dann überquerte die Mitte und wählte den entgegengesetzten Arm. Danach fiel in einen stereotypen Strategie der immer nach rechts, aber wenn es wieder begegnet der Basis des ersten Arm es betreten hatte, dauerte es eine momentane schnüffeln an ihm (~ 0,2 sec), dann lehnte sie und zog in die nächste Arm. Wenn olfaktorischen Informationen auf einem einzigen Besuch könnte daran erinnert werden, ist es klar, dass die Prüfung über wiederholte Versuche auf einer statischen Labyrinth mit dem gleichen Arm immer geködert würden starke olfaktorischen Assoziationen mit der Belohnung und Lernen führen würde leicht auftreten, selbst wenn die Läsion verhindert jede rein räumlichen Lernen.

Probleme wie diese waren die Impulse für Morris, seine Wasser-Labyrinth ⁷ entwickeln, Wasser würde nicht konstant lokalisierten Geruchssinn.

Das Planschbecken ist im Wesentlichen ein Hybrid zwischen der Traditionlen Wasser-Labyrinth von Morris ⁷ und dem trockenen Barnes ¹ Labyrinth entworfen. In der Morris Water Maze, das Tier schwimmt im tiefen Wasser, von dem ist, das seichte Wasser bedeckt eine etwas untergetaucht Plattform zum Labyrinth Zentrum entkommen. Im Barnes Labyrinth wird das Tier auf einer (trockenen) kreisförmigen Plattform mit Austrittsöffnungen um den Umfang, von denen nur einer Flucht bietet einen kasten untergelegt.

Die Verwendung von Paddeln als eine Flucht aus Motivator Probleme entstanden gemeldet, wenn unverhältnismäßige Anzahl von einigen Stämmen von transgenen Mäusen konnte nicht richtig schwimmen im Morris Labyrinth. Sie tauchten entweder passiv oder schwammen ^11. Da dies eine Stress-Reaktion darstellen könnte, wurde argumentiert, dass die Verringerung der Wasser zu paddeln Tiefe ausreichen könnte, um dieses Problem, das er im Übrigen schon überwinden. Es wurde beschlossen, die Flucht zu einem trockenen Rohr in der Seite der Vorrichtung festlegen können, anstatt flach Abdeckung eine Plattform. Diesewäre eine "natürliche" Flucht Antwort sein, und erhöhen die räumliche Komponente des Tests, da ein großer Teil der anfänglichen Lernen im Morris Labyrinth ist Verfahrensvorschriften; die Tiere müssen zunächst überwinden ihre angeborene Neigung zu schwimmen entlang der Wände des Labyrinths vor räumlichen Lernen kann beginnen.

Die Barnes Labyrinth kann auch von Tieren nicht ausreichend motiviert zu entkommen die kreisförmige Plattform ^10,11 leiden.

Protocol

1. Die Oxford Planschbecken

Das Planschbecken wurde nach drei aufeinander Designs, Mk 1-3 gemacht worden. Alle beschäftigen flach (2 cm) Wasser in einem weißen (auf seine Scheu zu erhöhen) Basis, die durch transparente Wände aus Plexiglas oder Acryl Kunststoff umgeben enthalten ist. Diese haben true / false Ausfahrten in sie gesetzt. Die falschen Ausfahrten werden schwarz lackiert Holzpflöckchen belegt, während der wahre Ausgang ist offen und verbunden mit einem schwarzen Kunststoff-Rohr, das mit der Maus innerhalb entfernt werden kann. Die Maus wird dann schnell und schonend zu seinen eigenen Käfig, während im Inneren des Rohres zurückgegeben. Nach der ersten Veröffentlichung des Planschbecken wurde berichtet, dass die Rückkehr zur eigenen Käfig war auch eine wirksame Motivation für das Erlernen der Lashley III Labyrinth ^2.

Einer Wassertemperatur von 20-25 ° C verwendet wird. 20-21 ° C ist ideal, es wurde festgestellt, dass einige Mäuse weniger motiviert scheinen bei höheren Temperaturen.

content "> Die erste Labyrinth ⁵ war rund. Aber manchmal Mäusen (insbesondere solche mit Läsionen des Hippocampus) scheint nicht die offene Austrittsrohr bemerken. Ein achteckiger Design, mit den Austrittsrohre in den Ecken angeordnet ist, um die Besucher Aufmerksamkeit der Mäuse, erheblich verbessert dieses Problem. jedoch die Fehlerrate bei Gelegenheit Leistung wäre 4/trial, um 6/trial mit dem 12-Rohr kreisförmig ausgebildet entgegengesetzt. Daher ist eine dodekagonale Pool wird nun mit 11 falsch und 1 verwendet wahren Ausgang in den Winkeln, die durch die Übergänge von den Wänden aus gesetzt.

1.1. Entwicklung und Eigenschaften der Planschbecken

Mk 1: ein Rundbecken 85 cm im Durchmesser mit 12 true / false beendet (Abbildung 1).

Mk 2: ein achteckiges Becken 86 cm Durchmesser mit 8 true / false-Exits in den Ecken.

Mk 3: a dodekagonale (12-seitig) Pool 120 cm Durchmesser mit 12 true / false Ausfahrt in der Mais gesetztERS (Abbildung 4).

In allen oben genannten (und Paddeln Y-Labyrinth, siehe unten) die Ausfahrt Röhrchen wurden 40 mm Durchmesser. Es wurde jedoch gelegentlich das Gefühl, dass die Mäuse nur ungern diese Kraft waren, und Regelgüte im Y-Labyrinth manchmal tauchen, nachdem sie gut reagiert hatte. Aus diesem Grund und unter Berücksichtigung, wie leicht sie die grabenden Gerät eingegeben werden (siehe JOVE Publikation "Beurteilung graben, Nestbau und Horten in mice"), auch, dass die Ausfahrt Löcher in der Barnes Labyrinth 50 mm Durchmesser sind, wurde davon ausgegangen, wenn 40 mm war zu klein. Ein Test wurde im Käfig sechs C57BL / 6 Mäusen durchgeführt. (Sie scheinen eher bereit, 40 mm Rohre im Käfig als vermutlich Stress ist hier niedriger als in einem Stück von Geräten geben, damit Sie den Test im Käfig minimieren würden Unterschiede in Eintrag, wenn die kleineren Rohre waren leicht aversive, so dass die testen mehr konservativ). Zwei 40 mm Rohre und zwei 50 mm Rohre wurden auf dem Boden in einem platziertalternierenden Muster. Wie vorhergesagt, gab es mehr Einträge in 50 mm Rohre (28 Einträge) als 40 mm (9 Einträge). Daher Pilotversuchen an einer neuen Y-Labyrinth mit 50 mm Rohren Ausfahrt geplant, wenn dies erfolgreich ist die alte 40 mm Rohre auf dem dodekagonale Pool und Planschbecken Y-Labyrinth mit neuen 50 mm ersetzt werden.

Als Kinderbecken, Planschbecken Y-Labyrinth und räumliche Neuheit Y-Labyrinth alle räumlichen Tests sind, die sich auf den Raum Cues, die die Maus sieht durch die transparenten Wände des Gerätes sollte der Raum gut mit markanten Cues (zB Regalen ausgestattet werden, Schränke, schwarzem Kunststoff Formen an den Wänden).

2. Ausführen des Planschbecken

1. Platzieren einer Maus in der Mitte des Beckens gegenüber einer der vier Positionen auf dem Umfang (9, 12 oder 03 Uhr, wenn die Escape-Rohr bei der 6 ist). Die Platzierung ist halbzufällige, maximal drei aufeinander folgende Versuche können in der gleichen Richtung. Dies kann in der Praxis schwierig zu erreichen, weil, wieLernen verläuft die Mäuse neigen dazu, sich auf die richtige Ausfahrt zu orientieren, wie sie in den Pool am Schwanz gesenkt werden. Wenn sie dies tun, nicht stark sollte versucht werden, sie in die geplante Position zwingen, da sie einfach demonstrieren Lernens werden.
2. Lassen Sie sie, wenn sie direkt über dem Wasser sind, da sie dann vorbei und sofort wissen, dass sie nicht mehr gehalten. Langsam veröffentlichen sie Ergebnisse in ihnen kämpfen, um sich zu befreien, und dies kann erste Orientierung beeinträchtigen. Dies gilt auch für das Paddeln Y-Labyrinth.
3. Maximale Länge Studie beträgt 60 sec. Wenn die Maus nicht bis dahin zu entkommen, manuell führen es bis zur Ausfahrt mit ein paar klaren Plexiglas Paddel von je ca. 30 x 20 cm. Die getroffenen Maßnahmen sind die Zeit, um den Ausgang zu finden (Definition: alle den Kopf in der Röhre) und Irrtümer vorbehalten. Fehler wurden als unter einem Kopf der Länge von einem Rohr (einschließlich der realen Ausfahrt) definiert. Vorbei an der Nähe der realen Ausfahrt, ohne Eintrag, tritt in der Regel infrequently nach den ersten Versuchen. Obwohl ein Fall gemacht, dass dies ein Problem ist, ist, ist eine alternative Ansicht, dass Mäuse in der räumlichen Kognition beeinträchtigt dies tun, weil sie nicht wissen, gibt es einen Ausgang um dort. Bedienelemente wissen, und daher vollständig zu untersuchen. Die Obergrenze von 11 Fehler / Studie basiert auf der Anzahl von Fehlern in der Analyse auferlegt, um zu schräg von der Daten zu verhindern. Dies wäre vor einem Defizit in räumlich beeinträchtigt Mäusen verringern, dh es ist ein konservatives. Mäuse, die den Ausgang innerhalb von 60 sec nicht erreichen werden eine Punktzahl von 11 Fehlern für diesen Prozess zugeordnet. So 60 sec mal immer 11 Fehler.

3. Das Paddeln Y-Labyrinth

Um das Verfahren zu vereinfachen Planschbecken und der Vorrichtung ist es, zu experimentieren mit einem Y-Labyrinth beschlossen wurde, betrieben nach den gleichen Grundsätzen wie die Planschbecken. Die Apparatur besteht aus drei Armen aus glasklarem Polystyrol oder Plexiglas, die jeweils 30x 8 x 20 cm. Dies wird auf einem weißen Sockel (Abbildung 7) montiert. Weiß wurde gewählt, um die Scheu der Boden Farbe zu maximieren und so ermutigen Flucht aus dem flachen (2 cm tief). Wie in der Wasser-Labyrinth gibt es nur einen wahren Ausgang, wobei die beiden anderen Arme enden in falsche Ausgänge, die gleich aussehen von innen das Labyrinth (Abbildung 8).

Ausführen des Paddeln Y-Labyrinth

Platzieren einer Maus am Ende einer der geschlossenen Arme abgewandten Zentrum. Die Reihenfolge der Arme als Startposition ausgewählt wird durch ein halb-zufälligen Sequenz definiert, nicht mehr als drei aufeinanderfolgende Versuche mit der gleichen Position, und eine gleiche Anzahl von den linken oder rechten Arm. Jeder Versuch dauert 60 sek. Wenn die Maus nicht zu verlassen (ganzer Kopf in Ableitungsröhre) innerhalb dieser Zeit ermutigen sie, den Arm mit Hilfe von einem Stück aus transparentem Plexiglas geben. Die Ausfahrt Arm der Basis wird durch die Plexiglas blockiert und die Maus erlaubt, findet die Ausfahrt von selbst, diessollte ein besseres Lernen als schieben es richtig in die Röhre zu fördern. Aber dies muss eventuell auf, wenn die Maus nur ungern den Schlauch nach 15 sec geben zurückgegriffen werden. Ergreifung von Maßnahmen der gesamten Zeit zu verlassen und die Anzahl der Fehler (Ganzkörper ohne Schwanz in einen blinden Arm).

Scoring das Paddeln Y-Labyrinth

Es gibt zwei Definitionen einer korrekten Studie: Erstens, in dem die Maus findet die Ausfahrt in <60 sec und macht selbst keine Einträge in blinde Arme, mit Fehlern wird erzielt, wenn blinde Waffen eingetragen sind und / oder wenn der Ausgang nicht innerhalb von 60 gefunden sec. Diese Analyse verwechselt Ausfälle in Bewegung mit Fehlern in Arm Einträge. Zweitens kann eine Studie Analyse, die kognitiven Fähigkeiten betont durch den Ausschluss durchgeführt werden, für jede Maus, alle Studien, in denen die Maus hat keinen den Start Arm innerhalb von 60 sec (dh löschen Sie alle 0 +60 Punkte) dann die Berechnung der korrekten% der restlichen Studien.

4. Zwei Arten von Y-LabyrinthKombiniert

1. Vorrichtung

Beim Bau eines Paddeln Y-Labyrinth, ist es sinnvoll, zwei Türen einzubauen, damit sie als (trocken) räumliche Neuheit Speicher Experiment ⁶ (Abbildung 13) ausgeführt werden. Eine transparente Falltür deckt die Austrittsöffnung in der Stirnwand des Austrittsarms, während eine lichtundurchlässige Falltür eingesetzt, um von einem Arm von den beiden anderen Dichtung während der Abtastphase des Tests werden. Es ist wichtig, dass die Läufer für diese Türen nicht innerhalb der Reichweite der Mäuse, da sonst können sie ihre Aufmerksamkeit abzulenken, weil sie potenzielle Fluchtwege erscheinen. Im Idealfall sollten sie verlängern 7 cm von der Spitze des Labyrinths Wand.

2. Set-up

Legen Sie eine dünne (0,5 cm)-Schicht von Holzspänen Einstreu auf dem Boden des Y-Labyrinth. Dieser ist zwischen den beiden Testphasen für einzelne Mäuse verteilt und zwischen Mäusen. Für Best Practice, um den olfaktorischen Umgebung mowieder ähnlich für den ersten Vergleich nachfolgenden Mäusen Ort ein oder zwei nicht-experimentellen Mäuse im Labyrinth für ein paar Minuten, bevor das Experiment beginnt.

3. Vorgehensweise

Mit der Ausfahrt Arm durch die undurchsichtige Tür und ihrer Austrittsöffnung durch die transparente Tür blockiert blockiert, platzieren Sie den Mauszeiger in der Start-Arm (einer der beiden nicht-Ausfahrt Arme des Labyrinths) und lassen Sie es für 5 min zu erkunden. Dann nehmen Sie sie, heben Sie die undurchsichtige Tür Zugang zu allen drei Armen ermöglichen, ersetzen Sie es im Start-Arm und beobachten es für 2 min. Notieren Sie die Anzahl der Einträge und die Zeit in jedem Arm. Kontrollmäusen sollten bedenken, dass die ersten beiden Teile, und verbringen mehr Zeit in der bisher unzugänglichen Arm.

Representative Results

Hippocampal Läsionen stark beeinträchtigen Lernen im Planschbecken ^5. Mit einem Planschbecken Y-Labyrinth wurde eine altersabhängige Defizit in 10 und 14 gezeigt, aber nicht 3 Monate alten Mäusen Tg2576 (ein Modell von Amyloid-Überexpression). Altersgruppe (21 Monat) Kontroll-Mäusen auch durchgeführt schlecht ^3. Eine räumliche Neuheit Speicher Experiment in der trockenen Y-Labyrinth laufen ergab Wertminderungen bei Mäusen mit Knockout des Glutamat-Rezeptor-A (GluR-A) AMPA-Rezeptor-Untereinheiten ^9.

Abbildung 1. Eine Maus in der kreisförmigen Mk 1 Planschbecken.

Abbildung 2. Die Maus findet die Ausfahrt Rohr des Planschbecken.

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Abbildung 3. Die Maus Flucht in die Ausfahrt Rohr. Das Röhrchen wird dann aus dem Labyrinth gelöst und die Maus wieder in seine eigenen Käfig.

Abbildung 4. Eine Maus in der dodekagonale Planschbecken.

Abbildung 5. Eine Maus über, um einen Fehler zu begehen, da sie eine falsche Ausfahrt nähert.

Abbildung 6. Ein Fehler begangen wird, wenn die Maus die Nase kommt innerhalb eines Kopfes Abstand von einer falschen Ausgang. Die eigentliche Ausfahrt ist zu seiner Rechten, mit der Ausfahrt Rohr befestigt.

Abbildung 7. A Paddeln Y-Labyrinth.

Abbildung 8. Detail der Ausfahrt Arm Ende des Y-Labyrinth. Eine flache U-förmige Wanne grenzt an die Austrittsöffnung in der Stirnwand. Dies unterstützt die Ausfahrt Rohr, unterhalb der Unterstützung im Bild oben gezeigt. Die Ableitungsröhre kann vom Träger, um die Maus zurück in seine Heimat Käfig entfernt werden. Alle Arme sind mit diesem Aufbau, sondern nur einen Arm Stirnwand montiert weist ein kreisförmiges Loch geschnitten hinein entweichen kann.

Abbildung 9. Eine Maus in einer Sackgasse des Paddeln Y-Labyrinth.

Abbildung 10. Die Maus findet die Ausfahrt Rohr.

Abbildung 11. Eine Maus, nachdem er von dem Paddeln Y-Labyrinth entkommen, wartet auf seinen eigenen Käfig zurückgebracht werden.

Abbildung 12. Mäuse können in der Regel darauf verlassen, dass in der Röhre bleiben, während sie zurück in ihre Nähe Heimkäfig durchgeführt werden.

Abbildung 13. Einer Kombination aus Paddeln Y-Labyrinth mit einer räumlichen Neuheit Y-Labyrinth-Konfiguration. Eine opake Falltür in eine Folie an dem proximalen Ende des einen Armes eingesetzt und eine transparente GuillotineTürdichtungen an der Austrittsöffnung.

Discussion

Zusammenfassend scheint Paddeln allgemein wirksam Motivator für Mäuse und vermeidet den Stress mit tiefem Wasser schwimmen verbunden. Anders als die Weglänge und Fluchtzeit Maßnahmen im Morris Water Maze, die Fehlerquote im Planschbecken für Hippocampus lädierten Mäusen konstant blieb während der Einarbeitungszeit ^5, so stellt dies eine reine Maßnahme des räumlichen Gedächtnisses, im Gegensatz zu Zeit oder Weg zu entkommen Länge, die beide abnehmen, wenn die Mäuse mit den nicht-räumliche Elemente der Aufgabe bekannt geworden. Der Fehler Maßnahme auch eine größere Größe der Differenz zwischen eingeschränkter (z. B. Hippocampus lädierten) Mäusen und Kontrollen.

In der ursprünglichen Veröffentlichung, wurden Sonde Tests durchgeführt, um zu überprüfen, ob die Mäuse wirklich verwendet haben Raumeinsätze ^5. In Probe 1 war das Labyrinth gedreht 120 °, aber die geographische Lage der Flucht Rohr blieb die gleiche wie in der Ausbildung. Leistung nahezu unverändert. In Probe 2, ähnlich wie die Standard Aussterben Test im Morris Labyrinth wurde die Ausfahrt Rohr blockiert. Die Zeit, in der Ausbildung Quadranten des Labyrinths, wo die Ausfahrt Rohr zuvor befand verbrachte, betrug 50% in der Kontroll-Mäuse, 25% für Mäuse mit hippocampalen Läsionen. In einer dritten Sonde Test, bei dem die Position des Austrittsrohr geändert wurde, die Steuerung wieder mehr Zeit in der ursprünglichen Ausbildung Quadranten. Diese Sonde Tests bestätigten, dass die Mäuse nicht mit intramaze Hinweise wurden aber von den räumlichen Informationen im Labor außerhalb des Labyrinth geführt. Dieser Mangel an Einfluss intramaze Cues setzt die Planschbecken im Vorteil gegenüber dem Barnes Labyrinth.

Obwohl wir nicht in Ratten Paddeln Labyrinthe haben versucht, diese könnte möglich sein, obwohl es von Vorteil, das Wasser kälter ist als die 20-25 machen könnte ° C in der Regel im Morris Labyrinth verwendet. Da ihre Körper nicht in das Wasser eingetaucht werden sollte dies keine nachteiligen Auswirkungen Wohlfahrt.