Eau (Cadence) Des variantes peu profondes de tests de labyrinthe d'eau chez la souris

Summary

Souris

Abstract

Quand Richard Morris a conçu son labyrinthe d'eau en 1981 ^7, la plupart des travaux comportementale a été réalisée chez le rat. Cependant, la plus grande compréhension de la génétique des souris conduit à la souris de plus en plus importante. Mais les chercheurs ont découvert que certaines souches de souris mutantes ont été sujettes à des problèmes comme flottant passivement ou la plongée quand ils ont été testés dans le labyrinthe d'eau de Morris ^11. Ce n'était pas surprenant compte tenu de leur habitat naturel; rats nager naturellement (classiquement, le "rat d'égout"), alors que les souris ont évolué dans les zones arides de l'Asie centrale.

Pour surmonter ces problèmes, il a été examiné si l'eau peu profonde serait un stimulus suffisant pour fournir la motivation d'échappement pour les souris. Cela permettrait également d'éviter les problèmes de séchage des petites créatures avec une serviette, puis les mettre dans une chambre de récupération chauffée pour éviter l'hypothermie, qui est un problème beaucoup plus grave que chez le rat, le grand rapport de la surface au volume d'une souris rend il particulaire vulnérables à la perte rapide de la chaleur.

Une autre considération est de savoir si une stratégie d'évasion plus naturel pourrait être utilisé pour faciliter l'apprentissage. Puisque les animaux qui tombent dans l'eau et nager loin de la sécurité de la rive est peu probable de transmettre leurs gènes, les animaux ont développé une tendance naturelle à se baigner au bord d'un plan d'eau. Le labyrinthe d'eau de Morris, toutefois, les oblige à nager à une plate-forme cachée vers le centre du labyrinthe - exactement à l'opposé de leur comportement évolué. Par conséquent, le labyrinthe pataugeoire devrait intégrer fuite à bord de l'appareil. Cette caractéristique, associée à l'utilisation de l'eau relativement non agressive peu profonde, incarne l'aspect «Raffinement» des «3 R» de Russell et Burch ^8.

Différents types de conception de labyrinthe ont été jugés; la caractéristique commune était que l'eau était toujours faible (2 cm de profondeur) et d'évasion était via un tube percer la paroi transparente de l'appareil. Autres tubes ("fausse sorties ") ont également été placés autour des murs, mais ceux-ci ont été bloqué. De l'intérieur du labyrinthe toutes les fausses sorties et la sortie unique vrai attend la même chose. Actuellement, un labyrinthe dodécagonale (12 côtés) est utilisé à Oxford, avec 12 sorties vrai / faux fixés dans les coins. Dans un développement récent d'une pataugeoire labyrinthe en Y transparent a été testé avec succès.

Introduction

Les Mazes Morris et Barnes

Depuis les débuts de la psychologie expérimentale, les études sur l'apprentissage des animaux se sont fortement appuyés sur des labyrinthes, généralement construits en bois ou en métal opaque. Inévitablement, en raison des capacités olfactives exceptionnelles de rongeurs, de nombreuses études qui les utilisent ont été compromis dans une certaine mesure, quand l'expérimentateur pensait qu'il / elle avait réussi à enseigner un animal d'une discrimination visuelle ou la position, le rat ou la souris avaient en fait été principalement utilisant olfaction pour résoudre le problème. Ceci est incarnée par la controverse quant à savoir si les rats avec des lésions de l'hippocampe peuvent effectuer des tâches de mémoire de référence spatiale, examinés en détail en 2002 ^4. Essentiellement, David Olton et ses collègues, à part dans les premiers travaux avec le labyrinthe radial, ne semblent pas avoir toujours systématiquement tourné leurs labyrinthes. Cela a conduit à des animaux lésés hippocampiques résolution de la tâche, vraisemblablement par les marques olfactives qui ont fait ehaque bras distinctif. A Oxford, une (naturellement) souris aveugle a été une fois observée sur un labyrinthe radial à six bras. Il a laissé sa branche de départ et vire à droite. Puis il a traversé le centre-ville et a choisi le bras opposé. Ensuite, il est tombé dans une stratégie stéréotypée de tourner toujours à droite, mais quand il re-rencontre la base du premier bras, il était entré, il a fallu momentanée renifler il (~ 0,2 sec) alors rejeté et a déménagé à la branche suivante. Si l'information olfactive sur une seule visite ne pouvait se souvenir, il est clair que les essais sur des essais répétés sur un labyrinthe statique avec le même bras toujours appâté conduirait à de fortes associations olfactives avec la récompense, et l'apprentissage serait facilement se produire même si la lésion empêche toute apprentissage purement spatial.

Des problèmes tels que ceux-ci étaient le stimulus pour Morris à développer son labyrinthe d'eau ^7, l'eau ne serait pas fournir des indices olfactifs localisés constants.

La pataugeoire est essentiellement un hybride entre la traditionlabyrinthe d'eau de Morris internationale conçu par ⁷ et le ¹ labyrinthe Barnes sec. Dans le labyrinthe d'eau de Morris, les animaux nage en eau profonde, d'échapper à ce qui est à l'eau peu profonde couvrant une plate-forme légèrement submergé situé vers le centre du labyrinthe. Dans le labyrinthe Barnes, l'animal est placé sur une plate-forme (à sec) circulaire avec des trous de sortie autour de la périphérie, dont l'un seulement dispose échappement à une zone placée au-dessous.

L'utilisation de la pagaie comme une évasion de motivation résulte de problèmes signalés quand un nombre disproportionné de certaines souches de souris transgéniques n'ont pas réussi à nager correctement dans le labyrinthe Morris. Soit ils ont plongé ou passivement flottaient ^11. Car cela pourrait représenter une réponse liée au stress, il a été estimé que la réduction de l'eau à la profondeur pataugeoire pourrait suffire à surmonter ce problème, qui elle l'a fait. Il a également été décidé de laisser s'échapper dans un tube sec situé dans le côté de l'appareil, plutôt que de l'eau peu profonde couvrant une plate-forme. Cetteserait une réaction de fuite plus «naturelle», et d'augmenter la composante spatiale de l'épreuve, puisque beaucoup de l'apprentissage initial dans le labyrinthe Morris est d'ordre procédural, les animaux doivent d'abord surmonter leur tendance innée à nager le long des murs du labyrinthe avant l'apprentissage spatial peut commencer.

Le labyrinthe Barnes peut aussi souffrir d'animaux ne sont pas suffisamment motivés pour échapper à la plate-forme circulaire ^10,11.

Protocol

1. Les pataugeoires Oxford

La pataugeoire a été faite selon trois modèles successifs, Mk 1-3. Toutes les employer (2 cm) d'eau peu profonde contenue dans un (pour améliorer son aversion) base blanche, qui est entourée par des murs transparents en plexiglas ou en plastique acrylique transparent. Ceux-ci ont des sorties vrai / faux fixés en eux. Les fausses sorties sont occlus par des bouchons en bois peintes en noir, tandis que la vraie sortie est ouvert et relié à un tuyau en plastique noir qui peut être enlevé avec la souris à l'intérieur. La souris est alors rapidement et sans traumatisme retourné dans sa cage à la maison tandis que l'intérieur du tuyau. Après la première publication de la pataugeoire, il a été signalé que le retour à la cage d'origine a également été un facteur de motivation efficace pour l'apprentissage du labyrinthe Lashley III ^2.

Une température de l'eau de 20 à 25 ° C est utilisé. 20-21 ° C est idéale, il a été constaté que certaines souris semblent moins motivés à des températures plus élevées.

contenu "> Le premier labyrinthe ⁵ était circulaire. Cependant, parfois, des souris (en particulier ceux avec des lésions à l'hippocampe) semblent ne pas remarquer le tube de sortie ouverte. Un design octogonal, avec les tubes de sortie placés dans les coins de manière à attirer l' attention des souris, grandement amélioré ce problème. Cependant, le taux d'erreur à l'exécution du hasard serait 4/trial, par opposition à 6/trial avec la conception circulaire de 12 tube. Par conséquent, une piscine dodecagonal est maintenant utilisé avec 11 faux et 1 vraie sortie défini dans les angles formés par les jonctions des parois.

1.1. Evolution et caractéristiques des pataugeoires

Mc 1, un bassin circulaire de 85 cm de diamètre avec 12 sorties vrai / faux (figure 1).

Mc 2, une piscine octogonale de 86 cm de diamètre avec 8 sorties vrai / faux fixés dans les coins.

Mc 3, un (12 faces) piscine dodecagonal 120 cm de diamètre, avec 12 sortie vrai / faux définies dans le maïsERS (Figure 4).

Dans tout ce qui précède (et le labyrinthe en Y pataugeoire, voir ci-dessous), les tubes de sortie sont de 40 mm de diamètre. Cependant, on a parfois senti que les souris étaient réticents à entrer, et les performances de contrôle dans le labyrinthe en Y seraient parfois plonger après avoir été réagissent bien. Par conséquent, et compte tenu de la facilité avec laquelle ils sont entrés dans l'appareil terriers (voir publication JOVE «Évaluation des terriers, la construction du nid et la thésaurisation chez la souris"), que les orifices de sortie dans le labyrinthe Barnes ont un diamètre de 50 mm, il a été jugé si 40 mm était trop petit. Un test a été effectué dans la cage d'accueil de six souris C57BL / 6. (Ils semblent plus prêts à entrer 40 mm tubes dans la cage à la maison comme vraisemblablement stress est plus faible ici que dans une pièce de l'appareil, afin de faire le test dans la cage d'origine permettrait de réduire les différences dans la saisie si les tubes plus petits étaient légèrement aversif, rendant le tester plus conservatrice). Deux tubes de 40 mm et deux tubes de 50 mm ont été placés sur le sol dans unmotif alterné. Comme prévu, il y avait plus d'entrées dans des tubes de 50 mm (28 entrées) à 40 mm (9 entrées). Essais pilotes sont donc prévues sur un nouveau labyrinthe en Y avec des tubes de sortie de 50 mm, en cas de succès les vieux tubes de 40 mm sur la piscine et la pataugeoire dodecagonal labyrinthe en Y seront remplacés par de nouveaux mm ceux 50.

Comme la pataugeoire, bassin labyrinthe en Y et spatiale nouveauté labyrinthe en Y sont tous les tests spatiaux, en s'appuyant sur les indices de chambre qui la souris voit à travers les parois transparentes de l'appareil, la pièce doit être bien meublé avec des indices distinctifs (par exemple, les étagères, placards, des formes en plastique noir sur les murs).

2. Exécution de la pataugeoire

1. Placez la souris au centre de la piscine face à l'une des quatre positions sur le périmètre (9, 12 ou 03 heures si le tube d'échappement est à 6 heures). Le placement est semi-aléatoire, et un maximum de trois essais consécutifs peut être dans la même direction. Cela peut être difficile à réaliser dans la pratique, parce quel'apprentissage se déroule les souris ont tendance à s'orienter vers la bonne sortie car ils sont descendus dans la piscine par la queue. S'ils le font fortement aucune tentative ne devrait être faite pour les forcer dans la position prévue, car ils sont tout simplement démontrer l'apprentissage.
2. Relâchez-les quand ils sont juste au-dessus de l'eau, comme ils tombent dans et instantanément savent qu'ils ne sont plus détenus. Lentement, les libérant des résultats en eux qui luttent pour se libérer et cela peut nuire à l'orientation initiale. Cela vaut également pour le labyrinthe en Y pataugeoire.
3. Longueur d'essai maximale est de 60 sec. Si la souris ne parvient pas à échapper à ce moment-là, guider manuellement vers la sortie en utilisant un couple de palettes de plexiglas clair, chacune mesurant environ 30 x 20 cm. Les mesures prises sont le temps de trouver la sortie (définition: tous de la tête dans le tube) et les erreurs. Des erreurs ont été définis comme relevant de la longueur de la tête d'un tube (y compris la vraie sortie). En passant près de la sortie réelle, sans entrée, se produit généralement infrequently après les premiers essais. Même si une affaire peut être faite que c'est un problème, un autre point de vue est que les souris déficientes en cognition spatiale font cela parce qu'ils ne savent pas qu'il ya une sortie dans les environs. Les contrôles ne savent, et donc d'enquêter plus à fond. Un plafond de 11 erreurs / Trial est imposée sur le nombre d'erreurs dans l'analyse, pour éviter trop de biaiser les données. Cela permettrait d'atténuer contre un déficit être trouvé chez les souris déficientes dans l'espace, c'est à dire qu'il s'agit d'une mesure conservatrice. Les souris qui ne parviennent pas à atteindre la sortie dans les 60 secondes se voient attribuer un score de 11 erreurs pour ce procès. Donc 60 sec fois ont toujours 11 erreurs.

3. La Cadence labyrinthe en Y

Pour simplifier la procédure de la pataugeoire et l'appareil, il a été décidé d'expérimenter un labyrinthe en Y, exploité selon les mêmes principes que les pataugeoires. L'appareil se compose de trois bras en polystyrène transparent ou en plexiglas, chaque 30x 8 x 20 cm. Ceci est montée sur une base blanche (figure 7). Blanc a été choisi pour maximiser l'agressivité de la couleur du sol et ainsi encourager échapper à la faible profondeur (2 cm de profondeur). Comme dans le labyrinthe d'eau, il n'y a qu'une seule vraie sortie, avec les deux autres bras se terminant par de fausses sorties qui regardent la même chose à l'intérieur du labyrinthe (figure 8).

L'exécution de la pataugeoire labyrinthe en Y

Placer une souris à l'extrémité d'un des bras fermés, faisant face à l'écart du centre. La séquence des bras choisies comme la position de départ est défini par une séquence semi-aléatoire; pas plus de trois essais consécutifs avec la même position et le même nombre de bras gauche ou de droite. Chaque essai dure 60 sec. Si la souris ne parvient pas à sortir (tête entière dans le tube de sortie) dans ce délai, l'encourager à entrer dans le bras à l'aide d'un morceau de plexiglas transparent. La base de la sortie bras est bloqué par le plexiglas et la souris a permis trouve la sortie en elle-même, ce quidevrait encourager un meilleur apprentissage que de pousser les choses dans le tube. Mais il faudra peut-être recourir à si la souris est réticent à entrer dans le tube après 15 sec. Prendre des mesures de la durée totale de sortie et le nombre d'erreurs (tout le corps sauf la queue entre un bras aveugle).

Marquant le bassin labyrinthe en Y

Il existe deux définitions d'un procès correct: d'une part celui dans lequel la souris trouve la sortie en <60 sec et ne fait pas d'entrées dans les bras morts, les erreurs étant marqué si les armes aveugles sont inscrits et / ou si la sortie ne se trouve pas dans les 60 sec. Cette analyse confond échecs pour commencer à bouger avec des erreurs dans les entrées de bras. Deuxièmement, une analyse des procès qui met l'accent sur ​​la capacité cognitive peut être effectuée en excluant, pour chaque souris, tous les procès où la souris n'a pas quitté le bras de départ dans les 60 secondes, (c.-à supprimer les 0 +60 scores) puis à calculer le% de réponses correctes de l' restant essais.

4. Deux types de labyrinthe en YCombiné

1. Appareil

Lors de la construction d'un labyrinthe en Y pagayer, il est utile d'intégrer deux portes pour lui permettre d'être exécuté comme un (sec) spatiale expérience de la mémoire de nouveauté ⁶ (figure 13). Une porte guillotine transparent recouvre le trou de sortie dans la paroi d'extrémité du bras de sortie, tandis qu'un porte guillotine opaque peut être insérée pour assurer l'étanchéité d'un bras des deux autres au cours de la phase de prélèvement de l'essai. Il est important que les coureurs de ces portes ne sont pas à la portée de la souris, car autrement ils peuvent détourner leur attention, car ils apparaissent voies d'évacuation potentiels. Idéalement, ils devraient s'étendre 7 cm à partir du haut de la paroi du labyrinthe.

2. Set-up

Placez une couche mince (0,5 cm) de la puce litière de bois sur le sol de la Y-labyrinthe. Ceci est redistribuée entre les deux phases de test pour chaque souris, et entre les souris. Pour les meilleures pratiques, pour rendre l'environnement olfactif more similaire pour les premiers contre ultérieure souris, placer un ou deux souris non-expérimentales dans le labyrinthe pendant quelques minutes avant l'expérience commence.

3. Procédure

Avec le bras de sortie étant fermée par la porte opaque et son trou de sortie est bloqué par la porte transparent, placer la souris dans la branche de départ (l'un des deux bras de non-sortie du labyrinthe) et lui permettre d'explorer pendant 5 min. Puis enlever, soulever la porte opaque pour permettre l'accès à tous les trois bras, remplacez-le dans le bras de début et l'observer pendant 2 min. Notez le nombre d'entrées et le temps passé dans chaque bras. Les souris témoins doivent se rappeler que les deux premiers bras, et passer plus de temps dans le bras jusque-là inaccessibles.

Representative Results

Lésions hippocampiques nuisent grandement l'apprentissage dans la pataugeoire ^5. L'utilisation d'un labyrinthe en Y pataugeoire, un déficit dépendant de l'âge a été démontrée chez 10 et 14, mais pas 3 mois Tg2576 souris (un modèle d'amyloïde sur-expression). (21 mois) des souris témoins Âgés également des résultats médiocres ^3. Une expérience de la mémoire de nouveauté spatiale courir dans le labyrinthe en Y sèche a révélé des déficiences chez les souris KO avec du glutamate des récepteurs A (GluR-A) sous-unités des récepteurs AMPA ^9.

Figure 1. Une souris dans le Mk 1 pataugeoire circulaire.

Figure 2. L'souris trouve le tube de sortie de la pataugeoire.

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La figure 3. La souris s'échappe dans le tube de sortie. Le tube est ensuite détaché du labyrinthe et de la souris est retourné à sa cage.

Figure 4. Une souris dans la pataugeoire dodécagonale.

Figure 5. Une souris sur le point de commettre une erreur car il se rapproche d'une fausse sortie.

Figure 6. Une erreur a été commise dans le nez de la souris entre dans la distance de la tête d'une fausse sortie. La vraie sortie est à sa droite, avec le tube de sortie fixée.

Figure 7. Un labyrinthe en Y pataugeoire.

Figure 8. Détail de l'extrémité du bras de sortie du labyrinthe en Y. Une auge en forme de U peu profond jouxte l'orifice de sortie dans la paroi d'extrémité. Cela confirme le tube de sortie, représentée en dessous du support dans l'image ci-dessus. Le tube de sortie peut être retiré du support de prendre la souris à sa cage d'origine. Tous les bras sont équipés de cette première paroi d'extrémité de configuration, mais seulement le bras a un trou découpé circulaire en elle pour permettre l'échappement.

Figure 9. Une souris dans une impasse du labyrinthe en Y pataugeoire.

La figure 10. La souris trouve le tube de sortie.

Figure 11. Une souris, après avoir échappé à la labyrinthe en Y pataugeoire, attend d'être revenue à sa cage.

Figure 12. Souris peuvent généralement être invoquées pour rester dans le tube alors qu'ils sont ramenés à leur cage à proximité.

Figure 13. Combinant un labyrinthe en Y pataugeoire avec une configuration Y-maze nouveauté spatiale. Une porte guillotine opaque est inséré dans une glissière à l'extrémité proximale d'un bras, et une guillotine transparentjoints de la porte hors du trou de sortie.

Discussion

En conclusion, pataugeoire semble un facteur de motivation généralement efficace pour les souris, et évite le stress associé à la nage en eau profonde. Contrairement à la longueur du trajet et des mesures de temps d'échappement dans le labyrinthe d'eau de Morris, le taux d'erreur dans la pataugeoire pour les souris lésées hippocampe est resté constant tout au long de la période de formation de ^5, cela représente donc une pure mesure de la mémoire spatiale, par opposition à échapper au temps ou le chemin longueur, qui diminuent tous deux que les souris se familiariser avec les éléments non-spatiales de la tâche. La mesure des erreurs fournit également une plus grande ampleur de la différence entre les souris et les contrôles avec facultés affaiblies (par exemple l'hippocampe lésé).

Dans la publication originale, les tests sondes ont été effectuées pour vérifier si les souris ont été vraiment utilisent des indices spatiaux ^5. En Probe 1, le labyrinthe a été tourné de 120 ° mais l'emplacement géographique du tube d'échappement est resté le même que dans la formation. Performance est resté pratiquement inchangé. En Probe 2, similaire au test d'extinction standard dans le labyrinthe Morris, le tube de sortie a été bloquée. Le temps passé dans le quadrant de la formation du labyrinthe, où le tube de sortie se trouvait précédemment, était de 50% pour les souris de contrôle, 25% pour les souris présentant des lésions hippocampiques. Dans un troisième essai de la sonde, dans lequel la position du tube de sortie a été changé, les contrôles à nouveau passent plus de temps dans le quadrant de la formation initiale. Ces tests de sonde a confirmé que les souris n'ont pas été en utilisant des signaux de intramaze mais ont été guidés par les repères spatiaux dans le laboratoire externe pour le labyrinthe. Ce manque d'influence des indices de intramaze met la pataugeoire à un avantage sur le labyrinthe Barnes.

Bien que nous n'avons pas essayé rats dans des labyrinthes de pagaie, cela pourrait être possible, mais il pourrait être un avantage de rendre le plus froid de l'eau que l'20-25 ° C normalement utilisé dans le labyrinthe Morris. Toutefois, étant donné que leurs corps ne soient immergés dans l'eau cela ne devrait pas avoir des effets sociaux néfastes.