Waiting
Login processing...

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

Behavior

Мелководье (Детский) Варианты тесты с водным лабиринтом у мышей

doi: 10.3791/2608 Published: June 3, 2013

Summary

Мыши

Abstract

Когда Ричард Моррис разработал его водный лабиринт в 1981 году 7, большинство поведенческих работа была проделана в крыс. Тем не менее, большее понимание мышь генетики привело к мыши становится все более важным. Но исследователи обнаружили, что некоторые штаммы мутантные мыши были склонны к проблемам, как пассивно плавающие или дайвинга, когда они были испытаны в водном лабиринте Морриса 11. Это было неудивительно, учитывая их естественной среде обитания; крыс плавать естественно (классически, "канализационные крысы»), тогда как мыши эволюционировали в засушливых районах Центральной Азии.

Для преодоления этих проблем, считалось ли мелководье будет достаточным стимулом, чтобы обеспечить побег мотивации для мышей. Это также позволило бы избежать проблемы сушки маленькие существа с полотенцем и затем положить их в нагретую камеру регенерации, чтобы избежать переохлаждения, которое является гораздо более серьезной проблемой, чем с крысами; большое отношение площади поверхности к объему мыши делает это рarticularly уязвимы к быстрой потере тепла.

Другое соображение было ли более естественный выход стратегия может быть использована для облегчения обучения. Так как животные, которые попадают в воду и уплыть от безопасности берега вряд ли передать свои гены, животные эволюционировали естественную тенденцию плавать к краю водоема. Водном лабиринте Морриса, однако, требует, чтобы плавать в скрытую платформу к центру лабиринта - точно напротив их эволюционировали поведение. Поэтому детский лабиринт должна включать скрыться на краю аппарата. Эта функция, в сочетании с использованием относительно не отвращение мелководье, воплощает в себе "Уточнение" аспект "3 Rs" Рассела и Burch 8.

Различные типы конструкции лабиринта были испытаны; общая особенность в том, что вода была всегда мелкой (2 см глубиной) и побега через трубку прокалывания прозрачной стенке аппарата. Прочие трубы ("ложный выходсек ») также были помещены вокруг стен, но они были блокированы. Изнутри лабиринта всех ложных выходов и один истинный выход выглядели одинаково. В настоящее время двенадцатиугольными (12 сторон) лабиринт используется в Оксфорд, с 12 True / False выходы установлены в углах. В недавнем развитии прозрачной детский Y-образном лабиринте была успешно протестирована.

Introduction

Моррис и Barnes Лабиринты

С начала экспериментальной психологии, изучение животного обучения в значительной степени опирались на лабиринты, обычно изготовлены из непрозрачного дерева или металла. Неизбежно, в связи с внеочередной обонятельные способности грызунов, многие исследования их использованием были скомпрометированы в некоторой степени; когда экспериментатор думал, что он / она удалось научить животное визуальный или позиции дискриминации, крыса или мышь на самом деле были главным образом использованием обоняния для решения этой проблемы. Это воплощенная спор относительно того, крыс с поражениями гиппокампа может выполнять пространственную привязку памяти задачи, подробно обсуждалось в 2002 4. По существу, Дэвид Olton и коллеги, помимо в начале работы с радиальным лабиринтом, как представляется, не всегда систематически поворачивать их лабиринтов. Это привело к повреждениями гиппокампа животных решения задачи, по-видимому по запаху сигналы, которые сделаны электроннойACH руку своеобразна. В Оксфорде (естественно) слепые мыши однажды заметил на шесть радиальных лабиринт. Он покинул свое начало руку и повернул направо. Затем он пересек центральную и выбрал противоположную руку. После этого он попал в стереотипной стратегии всегда поворот направо, но когда он повторно столкнулся с основания первой руке она вступила, он принял мгновенное обнюхивать его (~ 0,2 сек), затем отверг его и двинулись к следующей руке. Если обонятельный информацию на одной визит может иметь в виду, ясно, что тестирование по дважды испытаний на статический лабиринт с той же руки всегда наживкой приведет к сильным обонятельные ассоциации с наградой, а обучение будет легко происходить даже если поражение предотвратить любое чисто пространственного обучения.

Такие проблемы, как это было стимулом для Морриса, чтобы развить его водный лабиринт 7; вода не будет обеспечить постоянную локализованную обонятельные сигналы.

Детский бассейн, является гибридным между традициейных водном лабиринте Морриса разработанный 7 и сухой Barnes 1 лабиринт. В водном лабиринте Морриса, животное плавает в глубокой воде, выбраться из которой является мелководье охватывающие несколько погруженной платформы расположен к центру лабиринта. В лабиринте Barnes, животное помещают на (сухой) круглой платформе с выходных отверстий по периферии, только одна из которых имеет выход к коробке, расположенной под ним.

Использование детский как бегство мотиватор возникла из проблем, возникающих при непропорционально большое число некоторых штаммов трансгенных мышей не смогли правильно плавать в лабиринте Морриса. Они либо нырнул или пассивно плыла 11. Так как это может представлять собой, вызванных стрессом ответ было полагали, что снижение воды в детском глубина может быть достаточно, чтобы преодолеть эту проблему, которым действительно это сделал. Было также решено, чтобы бежать в сухую трубку с боку аппарата, а не на мелководье охватывающих платформы. Этобыло бы более "естественным" Побег ответа, а также увеличить пространственная компонента теста, так как много начального обучения в лабиринте Морриса процедурным; животные должны сначала преодолеть свою врожденную тенденцию плавать вдоль стен лабиринта до пространственное обучение может начаться.

Лабиринт Барнс также могут страдать от животных не достаточно мотивированы, чтобы избежать круглой платформе 10,11.

Protocol

1. Оксфордский детский бассейн

Детский бассейн был сделан в соответствии с тремя последовательными конструкций, Мк 1-3. Все используют мелкие (2 см) воды, содержащейся в белом (для повышения его неприятие) основание, которое окружено прозрачными стенками из плексигласа или прозрачного акрилового пластика. Они имеют истина / ложь выходит установленных в них. Ложные выходы окклюзии черного цвета деревянные пробки, в то время как истинный выход открыт и соединен с черной пластиковой трубы, которые могут быть удалены с помощью мыши внутри. Затем мышь быстро и атравматически возвращается в исходную клетку, а внутри трубы. После первой публикации детский бассейн, стало известно, что возвращение в доме клетку было также эффективным стимулом для обучения лабиринт Лэшли III 2.

Температура воды 20-25 ° С используется. 20-21 ° C идеально; было отмечено, что некоторые мыши кажутся менее мотивированными при более высоких температурах.

Содержание "> Первый лабиринт 5 представляет собой замкнутый круг. Тем не менее, иногда мышей (особенно с повреждениями гиппокампа) представляется не заметить открытую трубу выхода. восьмиугольной конструкции, с выходом трубы по углам, чтобы привлечь внимание мышей, значительно улучшается этой проблемы. Однако частота ошибок в случайного выполнения задачи будет 4/trial, в отличие от 6/trial с 12-трубчатую конструкцию круговой. Поэтому двенадцатиугольными бассейн в настоящее время используется с 11 ложных и один истинный выход устанавливается в углы, стыки стен.

1.1. Эволюция и характеристика детский бассейн

Mk 1: круглый бассейн диаметром 85 см с 12 True / False выходы (рис. 1).

Mk 2: восьмиугольный бассейн 86 см в диаметре с 8 True / False выходы установлены в углах.

Мк 3: двенадцатиугольными (12 сторон) бассейн 120 см в диаметре с 12 True / False выход установлен в кукурузеERS (рис. 4).

Во всех перечисленных выше (и детский Y-лабиринте, см. ниже) выход трубы на 40 мм в диаметре. Однако, это было иногда чувствовал, что мышей не хотели войти в эти, а также контроль исполнения в Y-образном лабиринте иногда окунуться после того как они были хорошо реагирует. Поэтому, а также учитывая, как легко они вошли в роющие аппарата (см. JOVE публикации "Оценка роющие, строительство гнезда и накопления у мышей"), также, что выходные отверстия в лабиринте Barnes составляют 50 мм в диаметре, было признано, если 40 мм была слишком мал. Испытание было проведено в доме клетки шести мышей C57BL / 6. (Они, кажется, больше готовы войти 40 мм труб в доме клетку как предположительно напряженности ниже, чем в один прибор, таким образом теста в доме клетку позволит свести к минимуму различия в позиции, если при меньших трубах были немного отвращение, что делает проверить более консервативный). Два 40 мм трубок и двух 50 мм трубы были размещены на полу вчередуются. Как и предсказывалось, было больше записей в 50 мм труб (28 записей), чем 40 мм (9 записей). Поэтому пилотные испытания запланированы на новом Y-лабиринт с 50 мм трубы выхода, а если это успешное старые трубы 40 мм на двенадцатиугольными бассейн и детский Y-лабиринт будет заменен новым 50 мм из них.

Как детский бассейн, детский Y-лабиринт и пространственное новинку Y-образном лабиринте все пространственные тесты, опираясь на номер сигналы, которые мышь видит через прозрачные стенки аппарата, комната должна быть хорошо оборудована отличительные сигналы (например, полки, шкафы, черные пластиковые формы на стенах).

2. Запуск детском бассейне

  1. Поместите мышь в центре бассейна сталкивается с одной из четырех положений по периметру (9, 12 или 3:00, если экранирующим трубки в 6:00). Размещение полу-случайных; максимум три последовательных испытаний может быть в том же направлении. Это может быть трудно реализовать на практике, так какраспознавание переходит мышей, как правило, ориентируются в направлении правильного выхода, как они опускают в бассейн за хвост. Если они делают это сильно не пытайтесь быть сделано, чтобы заставить их в запланированное положение, так как они просто демонстрируют обучения.
  2. Отпустите их, когда они прямо над водой, как и тогда они падают и мгновенно знают, что они больше не проводятся. Медленно выпуская их результаты в них изо всех сил пытается освободиться, и это может привести к ухудшению исходной ориентации. Это также относится к Y-детский лабиринт.
  3. Максимальная длина пробы 60 сек. Если мышь не в состоянии спастись Затем вручную направлять его к выходу с помощью пары ясно весла плексигласа, каждый размером около 30 х 20 см. Принимаемые меры времени, чтобы найти выход (определение: все головки по трубе) и ошибки. Ошибки были определены как входящие в длину головы из трубы (в том числе реальной выход). Проходя рядом реального выхода, без входа, как правило, происходит яnfrequently после первых испытаний. Хотя дело может быть сделано, что это проблема, альтернативная точка зрения в том, что нарушения в мышах пространственного мышления делают это, потому что они не знают есть выход вокруг там. Управление знаю, и, следовательно, более полно исследовать. Потолок 11 ошибок / пробный накладывается на количество ошибок в анализе, чтобы предотвратить слишком много перекоса данных. Это позволит смягчить дефицит был найден в пространственно нарушениями мышей, то есть консервативной мерой. Мышей, которые не в состоянии добраться до выхода в течение 60 секунд присваивается балл 11 ошибок, что для суда. Так 60 сек раз всегда есть 11 ошибок.

3. Детский Y-лабиринт

Для упрощения процедуры детский бассейн и аппарата было решено экспериментировать с Y-образном лабиринте, работает в соответствии с теми же принципами, детским бассейном. Аппарат состоит из трех группах из прозрачного полистирола или оргстекла, каждый 30х 8 х 20 см. Эта установлен на белой основы (рис. 7). Белые была выбрана, чтобы максимизировать неприятие пол цвет и так способствовать выхода из мелких (2 см глубиной). Как и в водный лабиринт, есть только один истинный выход, с двумя другими группами заканчивающуюся ложные выходы, выглядят одинаково внутри лабиринта (рис. 8).

Запуск детский Y-образном лабиринте

Поместите мышь в конце одной из закрытого руки, обращенной в сторону от центра. Последовательность оружие выбрано в качестве исходного положения определяется полу-случайную последовательность, не более трех последовательных испытаний с той же позиции, и равного количества левой или правой рук. Каждое испытание длится 60 сек. Если мышь не может выйти (всю головку в выпускной трубе) в течение этого времени поддерживать его ввести руку с помощью куска прозрачного плексигласа. Базы выход руки заблокирован плексигласа и мышь разрешено находит выход сам по себе, этодолжна содействовать улучшению обучения, чем нажав на нее прямо в трубу. Но это возможно, необходимо будет воспользоваться, если мышь не хочет, чтобы войти в трубку через 15 сек. Принять меры общего времени для выхода и количество ошибок (всего тела без учета хвоста входит слепой руки).

Забив детский Y-образном лабиринте

Есть два определения правильного суда: во-первых, в котором мышь находит выход в <60 сек и не делает записей в слепое оружие, с ошибками время забил если слепой оружия вводятся и / или если выход не найден в течение 60 секунда Этот анализ смешивает неудачи, чтобы начать двигаться с ошибками в руке записей. Во-вторых, пробный анализ, который подчеркивает познавательную способность может быть выполнена путем исключения, для каждой мыши, все испытания, где мышь не оставил начала руку в течение 60 сек (т.е. удаление всех 0 +60 баллов) с последующим расчетом% правильно из остальных испытаниях.

4. Два типа Y-образном лабиринтеКомбинированный

1. Аппарат

При построении детский Y-образном лабиринте, полезно включить две двери чтобы он мог быть запущен в качестве (сухой) пространственные эксперимента памяти новинка 6 (рис. 13). Прозрачной дверью гильотинного закрывает выходное отверстие в торцевой стенке выход руки, в то время как непрозрачные двери гильотинного могут быть вставлены, чтобы запечатать одной руки с двумя другими во время фазы дискретизации теста. Важно, что бегуны на эти двери не в пределах досягаемости от мышей, так как иначе они могут отвлечь их внимание, потому что они появляются потенциальные маршруты побега. В идеале должны распространяться 7 см вниз от верхней части лабиринта стены.

2. Настройка

Место тонкий (0,5 см) слоем щепы подстилки на полу Y-образном лабиринте. Это происходит перераспределение между двумя испытание фазы для отдельных мышей, а также между мышами. Для лучшей практики, чтобы сделать окружающую среду обонятельные MoПохожие повторно в течение первых против последующего мышей, место одного или двух не подопытные мыши в лабиринте в течение нескольких минут до эксперимента начинается.

3. Процедура

С выходом руку перекрыли непрозрачные двери, и его выходное отверстие заблокирован прозрачная дверь, поместите курсор в начало руки (одна из двух не выход рукавах лабиринта) и позволить ему исследовать в течение 5 мин. Затем снимите его, поднять непрозрачные двери, чтобы обеспечить доступ ко всем трем оружие, заменить его в руку и начала наблюдать его в течение 2 мин. Обратите внимание на количество записей и время, проведенное в каждой руке. Контрольные мыши следует помнить, что первые две руки, и проводить больше времени в ранее недоступные руку.

Representative Results

Гиппокампа поражения сильно ухудшают обучения в детском бассейне 5. Использование перемешивание Y-лабиринт, возрастной дефицит была продемонстрирована в 10 и 14, но не 3 месяца Tg2576 мышей (модель амилоида сверхэкспрессии). В возрасте (21 месяц) контрольных мышей также выполняется плохо 3. Пространственные эксперимента памяти Новый Run в сухой Y-образном лабиринте нарушений выявлено у мышей с нокаутом рецептора глутамата-A (GluR-A) субъединиц рецептора АМРА 9.

Рисунок 1
Рисунок 1. Мышью в круговом Mk 1 детский бассейн.

Рисунок 2
Рисунок 2. Мышь находит выход трубки детский бассейн.

Рисунок 3 "SRC =" / files/ftp_upload/2608/2608fig3.jpg "/>
Рисунок 3. Мышь побега в выпускной трубе. Затем трубка отделена от лабиринта и мышь возвращается в исходную клетку.

Рисунок 4
Рисунок 4. Мышью в двенадцатиугольными детском бассейне.

Рисунок 5
Рисунок 5. Мышью собирается совершить ошибку, как он приближается к ложным выхода.

Рисунок 6
Рисунок 6. Ошибки, совершенные в носу мыши приходит на расстоянии головы ложного выхода. Реальный выход находится справа от нее, при этом выпускная труба прикреплена.


Рисунок 7. Детский Y-образном лабиринте.

Рисунок 8
Рисунок 8. Деталь конца выхода рукава У-образном лабиринте. Мелкий П-образный желоб примыкает к выходное отверстие в торцевой стенке. Это подтверждает выход трубки, как показано ниже поддержки на картинке выше. Выпускная труба может быть удален с поддержкой принять мышь обратно в исходную клетку. Все руки оснащены этой установки, но только одна торцевая стенка рука имеет круглое вырезанное отверстие в него, чтобы позволить побега.

Рисунок 9
Рисунок 9. Мышь в тупик детский Y-образном лабиринте.

Рисунок 10 Рисунок 10. Мышь находит выход трубки.

Рисунок 11
Рисунок 11. Мышь, удалившись от господствующего детский Y-образном лабиринте, ждет, чтобы быть возвращены в исходное клетке.

Рисунок 12
Рисунок 12. Мыши обычно можно положиться, чтобы остаться в трубку, они осуществляются назад к их клетке неподалеку дома.

Рисунок 13
Рисунок 13. Объединение детский Y-образном лабиринте с пространственным новинку Y-образном лабиринте конфигурации. Непрозрачные двери гильотинного вставляется в слайд на проксимальном конце одной руке, и прозрачный гильотиныдверь перекрывает выходное отверстие.

Discussion

В заключение, детский кажется целом эффективны мотиватором для мышей, и позволяет избежать стресса, связанного с глубоким бассейном воды. В отличие от длины пути и времени выхода мер в водном лабиринте Морриса, частота ошибок в детском бассейне для повреждениями гиппокампа мышей оставались постоянными на протяжении всего периода обучения 5, так что это представляет чисто меру пространственной памяти, в отличие от времени выхода или пути длины, которая, как снизить, как мыши стали знакомиться с непространственной элементы задачи. Ошибки мера также обеспечивает большую величину разницы между нарушениями (например, повреждением гиппокампа) мышей и управления.

В оригинальной публикации, зонд испытания проводились, чтобы проверить, действительно мышей использованием пространственных сигналов 5. В Probe 1, лабиринт вращался 120 °, но географическое положение побега трубки остались такими же, как на тренировках. Производительность практически не изменились. В Probe 2, аналогично стандартному тесту исчезновения в лабиринте Морриса, выход трубки был заблокирован. Время, затраченное на подготовку квадранте лабиринт, где выход трубки был ранее расположен, было 50% контрольных мышей, 25% мышей с гиппокампа поражений. В третьей щупа в котором положение выпускной трубы был изменен, управление снова провели больше времени в исходной квадрант обучения. Эти зонда тесты подтвердили, что мышей не используют сигналы intramaze но руководствовались пространственных сигналов в лаборатории внешней по отношению к лабиринту. Это отсутствие влияния intramaze сигналы ставит детский бассейн на преимущество над лабиринтом Барнс.

Хотя мы еще не пробовали крыс в детский лабиринт, это может быть возможным, хотя это может быть преимуществом, чтобы сделать воду холоднее, чем 20-25 ° С обычно используются в лабиринте Морриса. Однако, поскольку их тела никогда не будут погружены в воду это не должно оказать неблагоприятное воздействие на благосостояние.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgments

Wellcome Trust для обеспечения открытого доступа к финансированию Оксфордского университета. Роберт Дикон является членом группы Оксфорда Oxion, финансируемого Wellcome Trust грант 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).
Мелководье (Детский) Варианты тесты с водным лабиринтом у мышей
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