Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Shallow Water (Paddling) Varianter af Water Maze hos mus

doi: 10.3791/2608 Published: June 3, 2013

Summary

Mus

Abstract

Da Richard Morris udtænkt hans vand labyrint i 1981 7, var mest adfærdsmæssige arbejde hos rotter. Imidlertid større forståelse af muse genetik førte til mus bliver stadig vigtigere. Men fandt forskerne, at nogle stammer af mutant mus var tilbøjelige til problemer som passivt flydende eller dykning, når de blev testet i Morris water maze 11. Det var ikke overraskende i betragtning af deres naturlige habitat rotter svømme naturligt (klassisk, de "kloak rotte"), mens mus udviklet sig i de tørre områder i det centrale Asien.

For at overvinde disse problemer, blev det overvejet, om lavt vand ville være et tilstrækkeligt incitament til at give flugt motivation for mus. Derved undgår man også problemer med tørring af de små væsner med et håndklæde og derefter sætte dem i en opvarmet opsving kammer for at undgå hypotermi, som er et langt mere alvorligt problem end med rotter, den store forhold mellem overfladeareal og volumen af ​​en mus gør det pintraartikulært sårbar for hurtig varmetab.

En anden overvejelse er, om en mere naturlig flugt strategi kan anvendes til at lette læring. Eftersom dyr, der falder i vandet og svømme væk fra sikkerheden i kysten er usandsynligt at videregive deres gener, har dyrene udviklet en naturlig tendens til at svømme ud til kanten af ​​et vandområde. Morris water maze, kræver imidlertid dem at svømme til en skjult platform mod midten af ​​labyrinten - nøjagtigt modsat til deres udviklede adfærd. Derfor paddling labyrint bør indeholde flugt til kanten af ​​apparatet. Denne funktion kombineret med brugen af relativt ikke-afskrækningsmiddel grundt vand, inkarnerer "forfining" aspekt af "3 R'er" af Russell og Burch 8..

Forskellige typer af labyrint design blev forsøgt, det fælles træk var, at vandet var altid lavvandet (2 cm dyb) og flugt var via et rør gennembore den transparente væg af apparatet. Andre rør ("falsk exits ") blev også placeret omkring væggene, men disse blev afspærret. Indefra af labyrinten alle falske udgange og enkelt sande exit set den samme. Currently et dodecagonal (12-sidet) labyrint er i brug i Oxford, med 12 sand / falsk udgange sat i hjørnerne. I en nylig udvikling en gennemsigtig glasvæg Y-labyrint er blevet testet med succes.

Introduction

Morris og Barnes Mazes

Siden begyndelsen af ​​eksperimentel psykologi, har undersøgelser af animalsk læring var stærkt afhængig labyrinter, normalt bygget af uigennemsigtig træ eller metal. Uundgåeligt, skyldes de ekstraordinære olfaktoriske evner gnavere, blev der mange undersøgelser der bruger dem kompromitteret til en vis grad, når forsøgslederen mente, at han / hun var lykkedes i at undervise et dyr et visuelt eller position diskrimination, en rotte eller mus faktisk var hovedsageligt bruger lugtesansen til at løse problemet. Dette er indbegrebet af uenighed om, hvorvidt rotter med læsioner i hippocampus kan udføre rumlige referencepunkter hukommelse opgaver, som er drøftet i detaljer i 2002 4. Væsentlige, David Olton og kolleger, bortset fra i begyndelsen af ​​arbejdet med radiale labyrint, synes ikke at have altid systematisk roteret deres labyrinter. Dette førte til hippocampus læderede dyr løse opgaven, formentlig af lugt signaler, der gjorde eACH arm særpræg. Hos Oxford blev en (naturligvis) blind mus gang observeret på en seks-arm radial labyrint. Det efterlod sin start arm og drejede til højre. Så krydsede midten og valgte den modsatte arm. Bagefter den faldt i en stereotyp strategi altid at dreje til højre, men når det igen stødt bunden af ​​den første arm det havde indgået, tog det en momentan snuse til det (~ 0,2 sek) og derefter afviste det og flyttede til den næste arm. Hvis olfaktoriske oplysninger om et enkelt besøg kunne blive husket, er det klart, at prøvning i gentagne forsøg på et statisk labyrint med den samme arm altid agn ville føre til stærke olfaktoriske associationer til belønning, og læring ville let forekomme, selv hvis læsionen forhindret enhver rent rumlige læring.

Problemer som disse var den stimulans for Morris at udvikle sin vandlabyrint 7, vand ikke ville give konstante lokaliserede olfaktoriske signaler.

Den soppebassin er hovedsagelig en hybrid mellem traditionelletionale vandlabyrint designet af Morris 7 og tørre Barnes 1 labyrint. I Morris water maze, dyret svømmer på dybt vand flygte fra er at det lave vand, der dækker et lidt nedsænket platform placeret mod labyrinten center. I Barnes labyrint, er dyret anbragt på en (tør) cirkulær platform med udgangshuller omkring periferien, hvoraf kun én byder flugt til en kasse placeret nedenunder.

Brugen af ​​padle som en flugt motivator opstod fra problemer rapporteret, når uforholdsmæssigt antal af nogle stammer af transgene mus har undladt at svømme ordentligt i Morris labyrinten. De enten dykkede eller passivt flød 11.. Da dette kunne være en stress-relateret respons, blev det begrundet at reducere vand til padle dybde kan være tilstrækkeligt at løse dette problem, hvilket også gjorde. Det blev også besluttet at tillade flugt til et tørt rør sat i siden af ​​apparatet, snarere end til lavt vand dækker en platform. Detville være en mere "naturlig" escape respons og øge den rumlige del af prøven, da en masse af den oprindelige indlæring i Morris maze er proceduremæssig, dyrene skal først overvinde deres medfødte tendens til at svømme langs væggene i labyrinten før rumlig indlæring kan begynde.

Barnes maze også kan lide af dyr, der ikke er tilstrækkeligt motiveret til at undslippe den cirkulære platform 10,11.

Protocol

1.. The Oxford soppebassiner

Den soppebassin er foretaget i henhold til tre på hinanden design, Mk 1-3. Alle ansætte lavvandet (2 cm) vand, der findes i en hvid (for at øge sin skyhed) base, der er omgivet af gennemsigtige vægge lavet af plexiglas eller klar akryl plast. Disse har sand / falsk udgange sat i dem. De falske udgange er blokeret af sorte malet træ stik, mens den sande exit er åben og forbundet med et sort plastik rør, som kan fjernes med musen indeni. Musen er derefter hurtigt og atraumatisk tilbage til sin hjem bur mens der inde i røret. Efter den første offentliggørelse af soppebassin, blev det rapporteret, at vende tilbage til hjemmet bur var også en effektiv motivator for at lære Lashley III labyrint 2.

En vandtemperatur på 20-25 ° C anvendes. 20-21 ° C er ideel, er det blevet bemærket, at nogle mus synes mindre motiverede ved højere temperaturer.

indhold "> Den første labyrint 5 var cirkulære. Men nogle gange mus (især dem med læsioner til hippocampus) synes ikke at bemærke den åbne udløbsrøret. En ottekantet design med exit rør placeret i hjørnerne, således at tiltrække opmærksomhed af musene, i høj grad afhjælpes dette problem. ville dog fejlprocent på chance ydeevne være 4/trial, i modsætning til 6/trial med den 12-rør cirkulær design. Derfor er en dodecagonal pulje bruges nu med 11 falsk og 1 sand exit indstillet i vinkler, som overgangene af væggene.

1.1. Evolution og karakteristika soppebassiner

Mk 1: en cirkulær pool 85 cm i diameter med 12 sande / falske udgange (Figur 1).

Mk 2: en ottekantet pool 86 cm i diameter med 8 sande / falske udgange sat i hjørnerne.

Mk 3: a dodecagonal (12 sidet) pool 120 cm i diameter med 12 true / false exit indstillet i majsers (figur 4).

I alle ovennævnte (og padle Y-labyrint, se nedenfor) exit rørene var 40 mm diameter. Imidlertid blev det lejlighedsvis fornemmede, at musene var tilbageholdende med at indtaste disse, og kontrol præstation i Y-labyrinten ville sommetider dukkert efter de havde været reagerer godt. Derfor og i betragtning af hvor let de kom ind i gravende apparat (se JOVE publikationen "Vurdering gravende, reden byggeri og hamstring i mus") ligeledes, at exit huller i Barnes labyrinten er 50 mm i diameter, blev det anset, hvis 40 mm var for lille. En test blev udført i hjemmet bur af seks C57BL / 6 mus. (De synes mere klar til at indtaste 40 mm rør i hjemmet bur som formentlig stress er lavere her end i et stykke apparatur, så gør testen i hjemmet bur ville minimere forskelle i indrejse, hvis de mindre rør var lidt afskrækningsmiddel, hvilket gør teste mere konservative). To 40 mm rør og to 50 mm rør blev placeret på gulvet i envekslende mønster. Som forudsagt, var der flere poster i 50 mm rør (28 poster) end 40 mm (9 tilmeldte). Derfor pilotforsøg er planlagt på en ny Y-labyrint med 50 mm exit rør, hvis det lykkes de gamle 40 mm rør på dodecagonal pool og soppebassin Y-labyrint vil blive erstattet med nye 50 mm dem.

Som soppebassin er padle Y-labyrint og rumlig nyhed Y-labyrint alle rumlige tests, bygger på de værelse tidskoder, som musen ser gennem gennemsigtige vægge af apparatet, skal det rum være godt indrettet med karakteristiske signaler (f.eks hylder, skabe, sorte plastik figurer på væggene).

2.. Kørsel af soppebassin

  1. Placer en mus i midten af ​​puljen overfor en af ​​fire positioner på omkredsen (9, 12 eller 03:00, hvis flugten røret er klokken 6). Placering er semi-tilfældige, højst tre på hinanden følgende forsøg kan være i den samme retning. Dette kan være vanskeligt at opnå i praksis, fordi somlæring fortsætter mus har tendens til at orientere sig i retning af det korrekte exit, da de er sænket i puljen i halen. Hvis de gør det kraftigste ingen forsøg bør gøres for at tvinge dem ind i den planlagte position, da de blot demonstrerer læring.
  2. Slip dem, når de er lige over vandet, som dengang de falder i og straks vide, at de ikke længere bliver holdt. Langsomt frigive dem resulterer i dem kæmper for at befri sig selv, og dette kan forringe indledende orientering. Dette gælder også for den padle Y-labyrint.
  3. Maksimal retssag længde er 60 sek. Hvis musen ikke undslippe ved da, manuelt lede det til exit ved hjælp af et par klare plexiglas padler, der hver måler omkring 30 x 20 cm. De trufne foranstaltninger er det tid til at finde exit (definition: alle af hovedet inde i røret), og fejl. Fejl blev defineret som falder inden et hoved længde fra et rør (herunder reelle exit). Passerer tæt ved den reelle exit, uden indrejse, generelt sker infrequently efter de første par forsøg. Selv om en sag kan gøres, at dette er et problem, kan en alternativ opfattelse er, at mus forringet i rumlig kognition gøre dette, fordi de ikke ved, at der er en exit rundt der. Controls kender og derfor undersøge mere fuldt ud. Et loft på 11 fejl / trial pålægges antallet af fejl i analysen, for at forhindre alt for meget skævhed af data. Dette ville afbøde mod et underskud blev fundet i rumligt nedsat mus, dvs det er en konservativ foranstaltning. Mus, der ikke nå afgangen inden 60 sek tildeles en score på 11 fejl for denne retssag. Så 60 sek gange altid har 11 fejl.

3.. Den Paddling Y-labyrint

For at forenkle soppebassin procedure og apparatet blev det besluttet at eksperimentere med en Y-labyrint, der drives efter samme principper som soppebassiner. Apparatet består af tre arme fremstillet af transparent polystyren eller plexiglas, hver 30x 8 x 20 cm. Dette er monteret på en hvid bund (figur 7). White blev valgt til at maksimere skyhed af gulvet farve og så tilskynde flygte fra lavvandede (2 cm dyb). Som i vandet labyrint, er der kun én sand udgang, med de to andre arme ender i falske udgange, der ser ens ud inde fra labyrinten (figur 8).

Kørsel af paddling Y-labyrint

Placer en mus ved udgangen af ​​en af ​​de lukkede arme, vender væk fra centrum. Rækkefølgen af ​​våben valgt som startposition er defineret ved en semi-tilfældig rækkefølge; ikke mere end tre på hinanden følgende forsøg med den samme position, og lige numre på venstre eller højre arme. Hvert forsøg varer 60 sek. Hvis musen ikke afslutte (hele hovedet i exit rør) inden for dette tidsrum tilskynde den til at komme ind i armen ved hjælp af et stykke gennemsigtigt plexiglas. Udgangen arm base blokeres af plexiglas og musen lov til at finder exit af sig selv, og dettebør tilskynde til bedre indlæring end at skubbe det lige ind i røret. Men det kan være nødvendigt at ty til, hvis musen er tilbageholdende med at komme ind i røret efter 15 sek. Træffe foranstaltninger af den samlede tid til at afslutte, og antallet af fejl (hele kroppen undtagen halen ind i en blind arm).

Scoring paddling Y-labyrint

Der er to definitioner af en korrekt rettergang: for det første et hvor musen finder exit i <60 sek og gør ingen indlæg i blinde arme, med fejl bliver scoret, hvis blinde arme er opført, og / eller hvis exit ikke er fundet inden for 60 sek. Denne analyse confounds fejl at begynde at bevæge med fejl i arm poster. For det andet kan en retssag analyse, der lægger vægt på kognitive evner udføres ved at udelukke, for hver mus, alle forsøg, hvor mus havde ingen start arm inden for 60 sek, (dvs. slette alle 0 +60 scores) derefter beregne% korrekt af resterende forsøg.

4.. To typer af Y-labyrintKombineret

1.. Apparatur

Når man bygger en padle Y-labyrint, er det nyttigt at inkorporere to døre til at det kan køre som en (tør) rumlig nyhed hukommelse eksperiment 6 (figur 13). En gennemsigtig guillotinedør dækker exit hul i endevæggen af ​​exit arm, mens en uigennemsigtig guillotinedør kan indsættes for at forsegle på den ene arm fra de to andre under prøveudtagningen fase af testen. Det er vigtigt, at løbere til disse døre ikke er inden for rækkevidde af de mus, som ellers kan aflede deres opmærksomhed, fordi de synes potentielle flugtveje. Ideelt set bør de udvide 7 cm ned fra toppen af ​​labyrinten væggen.

2.. Set-up

Placer en tynd (0,5 cm) lag af træflis strøelse på gulvet af Y-labyrinten. Dette omfordelt mellem de to testfaser for individuelle mus og mellem mus. For bedste praksis, for at gøre det olfaktoriske miljø more ens for de første versus efterfølgende mus, placeres en eller to ikke-eksperimentelle mus i labyrinten i et par minutter, før eksperimentet begynder.

3.. Procedure

Med exit armen afspærret af uigennemsigtig døren og dennes exit hul blokeret af den transparente døren, anbringe musen i starten arm (en af ​​de to ikke-exit arme af labyrinten), og lad det udforske for 5 min. Derefter fjerne det, skal du hæve uigennemsigtig dør for at give adgang til alle tre arme, læg det tilbage i starten arm og observere det i 2 min. Bemærk antallet af indgange og tid tilbragt i hver arm. Kontrol mus bør huske på, at de første to arme, og tilbringe mere tid i de tidligere utilgængelige arm.

Representative Results

Hippocampus læsioner i høj grad forringe læring i soppebassin 5.. Ved hjælp af en paddling Y-labyrint er en aldersbetinget underskud blevet påvist i 10 og 14, men ikke 3 måned gammel Tg2576 mus (en model af amyloid over-udtryk). Aged (21 måned) kontrol mus også udført dårligt 3.. En rumlig nyhed hukommelse eksperiment kørt i tør Y-labyrint afslørede nedskrivninger i mus med knockout af glutamat receptor-A (GluR-A) AMPA receptorunderenheder 9..

Figur 1
Figur 1.. En mus i cirkulæret Mk 1 soppebassin.

Figur 2
Figur 2.. Musen finder exit rør i soppebassin.

Figur 3 "src =" / files/ftp_upload/2608/2608fig3.jpg "/>
Figur 3.. Musen slipper ud i udløbsrøret. Røret er derefter løsrevet fra labyrinten og musen tilbage til sin hjem bur.

Figur 4
Figur 4.. En mus i dodecagonal soppebassin.

Figur 5
Figur 5.. En mus ved at begå en fejl, da det nærmer sig en falsk exit.

Figur 6
Figur 6.. En fejl er forpligtet som musens næse kommer inden for en hovedets afstand en falsk exit. Den virkelige exit er til højre, med exit vedhæftet rør.


Figur 7.. En padle Y-labyrint.

Figur 8
Figur 8.. Detalje af exit arm ende af Y-labyrinten. En flad U-formet trug støder exit hul i endevæggen. Dette understøtter exit rør, vist nedenfor støtten i billedet ovenfor. Udløbsrøret kan fjernes fra bæreren til at tage musen tilbage til sit hjemsted bur. Alle arme er udstyret med denne opsætning, men kun den ene arm endevæg har et cirkulært hul skåret ind i det at tillade flugt.

Figur 9
Figur 9.. En mus i en blindgyde af paddling Y-labyrint.

Figur 10 Fig. 10. Musen finder udløbsrøret.

Figur 11
Figur 11.. En mus, der har undsluppet fra paddling Y-labyrint, venter på at blive sendt tilbage til sit hjem bur.

Figur 12
Figur 12.. Mus kan generelt påberåbes til at bo i røret, mens de transporteres tilbage til deres nærliggende hjem bur.

Figur 13
Figur 13.. Kombinere en paddling Y-labyrint med en rumlig nyhed Y-labyrint-konfiguration. En uigennemsigtig guillotinedør indsættes i et objektglas ved den proximale ende af den ene arm, og en gennemsigtig guillotinedørtætninger off exit hul.

Discussion

Som konklusion forekommer padle en generelt effektiv motiverende for mus, og undgår stress i forbindelse med dybt vand svømning. I modsætning til stien længde og flugt tid foranstaltninger i Morris water maze forblev fejlprocenten i soppebassin for hippocampus læderede mus konstant i hele praktikperioden 5, så dette er et rent mål for rumlig hukommelse, i modsætning til at flygte tid eller sti længde, hvilket både reducere, da musene stifte bekendtskab med de ikke-rumlige elementer i opgaven. Den fejl foranstaltning giver også en større mængde forskel værdiforringede (f.eks hippokampal læderede) mus og kontroller.

I den oprindelige udgivelse blev sonde test udført for at kontrollere, om de mus virkelig brugte rumvirkning 5.. I Probe 1 var labyrinten drejet 120 °, men den geografiske placering af flugten røret forblev den samme som i uddannelse. Ydelse forblev stort set uændret. I Probe 2, svarende til den standard udslettelse test i Morris labyrinten blev udløbsrøret blokeret. Den tid i uddannelsen kvadrant af labyrinten, hvor exit røret blev tidligere placeret, var 50% for kontrol mus, 25% for mus med hippocampus læsioner. I en tredje probe test, hvor positionen af ​​exit røret blev ændret igen kontrollen brugt mere tid i den oprindelige uddannelse kvadrant. Disse probe test bekræftede, at musene ikke bruger intramaze stikord, men blev styret af rumvirkning i laboratoriet uden for labyrinten. Denne mangel på indflydelse intramaze tidskoder sætter soppebassin en fordel over Barnes labyrinten.

Selvom vi ikke har forsøgt rotter i padle labyrinter, kan det være muligt, selvom det kan være en fordel at gøre vandet koldere end 20-25 ° C, som normalt anvendes i Morris labyrinten. Men da deres organer ikke ville blive nedsænket i vandet, bør dette ikke have negative velfærd effekter.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgments

Wellcome Trust for at give Open Access midler til Oxford University. Robert Deacon er medlem af Oxford OXION gruppe, finansieret af Wellcome Trust tilskud WT084655MA.

References

  1. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
  2. Blizard, D. A., Cousino Klein, L., Cohen, R., McClearn, G. E. A Novel Mouse-Friendly Cognitive Task Suitable for Use in Aging Studies. Behav. Genetics. 33, 181-189 (2003).
  3. Deacon, R. M. J., Cholerton, L. L., Talbot, K., Nair-Roberts, R. G., Sanderson, D. J., Romberg, C., Koros, E., Bornemann, K. D., Rawlins, J. N. P. Age-dependent and -independent behavioral deficits in Tg2576 mice. Behav. Brain Res. 189, 126-138 (2008).
  4. Deacon, R. M. J., Bannerman, D. M., Kirby, B. P., Croucher, A., Rawlins, J. N. P. Effects of cytotoxic hippocampal lesions in mice on a cognitive test battery. Behav. Brain Res. 133, 57-68 (2002).
  5. Deacon, R. M. J., Rawlins, J. N. P. Learning impairments of hippocampal lesioned mice in a paddling pool. Behav. Neurosci. 116, 472-478 (2002).
  6. Dellu, F., Mayo, W., Cherkoaoui, J., Le Moal, M., Simon, H. A two-trial memory task with automated recording: study in young and aged rats. Brain Res. 558, 132-139 (1992).
  7. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presences of local cues. Learn. Motiv. 12, 239-260 (1981).
  8. Russell, W. M. S., Burch, R. L. The principles of humane experimental technique. Methuen. London. (1959).
  9. Sanderson, D. J., Gray, A., Simon, A., Taylor, A. M., Deacon, R. M. J., Seeburg, P. H., Sprengel, R., Good, M. A., Rawlins, J. N. P., Bannerman, D. M. Deletion of glutamate receptor-A (GluR-A) AMPA receptor subunits impairs one-trial spatial memory. Behav. Neurosci. 121, 559-569 (2007).
  10. Sunyer, B., et al. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in the mice. Protocol Exchange. (2007).
  11. Wahlsten, D., Rustay, N. R., Metten, P., Crabbe, K. C. In search of a better mouse test. TINS. 26, 132-136 (2003).
Shallow Water (Paddling) Varianter af Water Maze hos mus
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Deacon, R. M. J. Shallow Water (Paddling) Variants of Water Maze Tests in Mice. J. Vis. Exp. (76), e2608, doi:10.3791/2608 (2013).More

Deacon, R. M. J. Shallow Water (Paddling) Variants of Water Maze Tests in Mice. J. Vis. Exp. (76), e2608, doi:10.3791/2608 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter