Summary
هذا المقال يعرض بروتوكول تي المتاهة التجارب باستخدام جهاز تعديل آلية لتقييم وظائف التعلم والذاكرة لدى الفئران.
Abstract
وقد تم تداول القسري، والمهام التمييز بين اليسار واليمين باستخدام T-المتاهة المستخدمة على نطاق واسع لتقييم العمل والذاكرة المرجعية، على التوالي، في القوارض. في مختبرنا، قمنا بتقييم نوعين من الذاكرة في أكثر من 30 سلالة من الفئران المعدلة وراثيا باستخدام الإصدار الآلي من هذا الجهاز. هنا، نقدم تعديل T-المتاهة التي يشغلها جهاز كمبيوتر مع نظام فيديو لتتبع وبروتوكولات لدينا في شكل فيلم. جهاز T-متاهة تتكون من مدارج ينفصل عن طريق تحريك الأبواب التي يمكن أن تفتح تلقائيا النزولي، مع كل مربع البداية، وزقاق على شكل حرف T، واثنين من صناديق مع بيليه موزعات أوتوماتيكية في جانب واحد من المربع، واثنين من الممرات على شكل حرف L . يرتبط كل زقاق على شكل حرف L إلى مربع البداية حتى أن الفئران يمكن أن ترجع إلى مربع البداية، والذي يستثني من آثار التعامل مع مجرب على سلوك الماوس. هذا الجهاز أيضا لديه ميزة أن microdialysis في الجسم الحي، في الكهربية الجسم الحي، وميتاليك optogeneticsلا يمكن أن يؤديها iques خلال T-المتاهة أداء لأنها مصممة على أبواب النزول الى الأرض. في هذا المقال الفيلم، وصفنا T-المتاهة المهام باستخدام جهاز الآلي وأداء T-متاهة من + /-α CaMKII - الفئران، والتي تشير التقارير إلى إظهار عجز الذاكرة العاملة في المهمة ثماني ذراع شعاعي المتاهة. وأشارت البيانات المتوفرة لدينا أن α-CaMKII + / - الفئران أظهرت عجز الذاكرة العاملة، ولكن لا ضعف الذاكرة والإشارة، وتتسق مع النتائج السابقة باستخدام ثمانية ذراع مهمة المتاهة شعاعي، والذي يدعم صحة بروتوكول لدينا. وبالإضافة إلى ذلك، البيانات المتوفرة لدينا تشير إلى أن طفرات تميل إلى إظهار عجز انعكاس التعلم، مما يشير إلى أن α-CaMKII يسبب نقص المرونة السلوكية تخفيضها. وهكذا، فإن اختبار T-المتاهة باستخدام جهاز تعديل التلقائي هو مفيد لتقييم العمل وذاكرة مرجعية والمرونة السلوكية في الفئران.
Protocol
1. جهاز تحديد
- يتم إنشاء آلية تعديل T-المتاهة جهاز (اوهارا وشركاه، طوكيو، اليابان) من مدارج البلاستيك الأبيض مع 25 سم، وأسوار عالية 1. يتم تقسيم المتاهة قبالة إلى 6 مناطق (A1، A2، S1، S2، P1، P2) من قبل أبواب منزلقة (S1، S2، S3، A1، A2، P1، P2) (الشكل 1) التي يمكن فتحها تلقائيا نحو الانخفاض. وتتألف تنبع من T من منطقة S2 (13 X 24 سم)، وسلاح تي تشمل المناطق A1 و A2 (11.5 X 20.5 سم). المناطق P1 و P2 تشمل الممرات التي تربط من الذراع (منطقة A1 أو A2) إلى مقصورة بداية (S1 المنطقة).
- وقد تم تجهيز نهاية كل ذراع مع موزع بيليه الذي يوفر تلقائيا بيليه السكروز (20 ملغ، الفورمولا 5 توت، TestDiet، ريتشموند، والولايات المتحدة) كمكافأة. تم الكشف عن كمية بيليه بواسطة الماوس عن طريق جهاز استشعار بالأشعة تحت الحمراء ويتم تسجيلها تلقائيا بواسطة جهاز كمبيوتر.
- الأجهزة المتقارنة الشحن (CCD) وكاميرا محمولة فوق جهاز لمراقبة الماوس & #ويتم التقاط الصورة السلوك، والصور من أجهزة والماوس عن طريق الكمبيوتر؛ x2019.
- وضع جهاز T-المتاهة في غرفة عازلة للصوت (170 × 210 × 200 سم، اوهارا وشركاه، طوكيو، اليابان) قدر الإمكان. يضيء الجهاز بواسطة مصابيح الفلورسنت في 100 لوكس في مختبرنا. يمكن لشدة الضوء تكون أضعف من هذا المستوى لوكس ولكن ينبغي أن تعقد على مستوى ثابت خلال كافة التجارب.
2. حيوان إعداد
- منزل حول 2-4 الفئران في قفص في غرفة التحكم في درجة حرارته (23 ± 2 درجة مئوية) مع دائرة الضوء / الظلام 12 ساعة (أضواء على فى الساعة 7:00 صباحا)، وفقا لتوجيهات والبروتوكولات التي وضعتها رعاية الحيوانات المحلية واستخدم اللجنة.
- نقل جميع الأقفاص التي تحتوي على الفئران الى غرفة عازلة للصوت من غرفة سكنية على الأقل 30 دقيقة قبل أن تبدأ المحاكمة الأولى.
- وينبغي أن كل التجارب أجريت دائما خلال الفترة الزمنية نفسها (على سبيل المثال، من الساعة 9:00 صباحا حتى 6:00 مساء). خلال المؤسسة العامة للاختبارRIOD، يجب اختبار كل الموضوعات من النمط الجيني أو حالة تجريبية من أجل رباعية، منذ يمكن أن يكون هناك تأثير محتمل من الوقت في يوم واحد على أداء هذه المهمة.
3. تقييد الغذاء
- حتى بداية التجربة، وإعطاء حرية الوصول إلى مستوى بيليه تشاو والمياه على الفئران.
- من 1 قبل أسبوع من جلسات ما قبل التدريب، ووزن الفئران يوميا، وإطعامهم مع معيار بيليه تشاو للحفاظ على 80٪ إلى 85٪ من وزن الجسم الحرة التغذية في كافة مراحل التجربة.
- تقدم يوميا مع الكريات السكروز ثمانية في الماوس، بالإضافة إلى مستوى بيليه تشاو في قفص وطنهم لروض لكريات السكروز حتى بداية الدورات السابقة للتدريب.
4. التعود على الجهاز وقبل التدريب
- مكان الصورةالكريات السكروز التاسع في الماوس في وسط كل واحدة من المقصورات ستة من جهاز، وإيداع بيليه واحد في كل علبة من موزعات الغذاء.
- وضع جميع الفئران في قفص في جهاز والسماح لهم بحرية لاستكشاف الجهاز مع جميع الأبواب مفتوحة لمدة 30 دقيقة.
- من 1 بعد يوم والتعود، ويتعرض يوميا للتدريب الفئران قبل. مع إغلاق جميع الأبواب وبيليه المودعة في علبة الطعام، والماوس مكان في منطقة A1. إذا كان الماوس يستهلك مرور دقيقة بيليه أو 5، ونقل الماوس إلى A2 المنطقة والبدء في مرحلة ما قبل التدريب مرة أخرى. ويتكرر هذا النوع من التدريب خمس مرات في اليوم، واستمرت حتى الفئران تستهلك أكثر من 80٪ من الكريات.
- بعد الدورات السابقة للتدريب كاملة، والتي يتعرض لها الفئران لاما مهمة تناوب القسري أو بين اليسار واليمين مهمة تمييز.
5. اضطر تناوب مهمة
- في مهمة تناوب القسري، ومحاكمة كل يتكون من فل خيار التشغيل القسريlowed بواسطة سلسلة الاختيار الحر.
- تشغيل برنامج التطبيق (صورة TM) لبدء المهمة، ووضع الماوس في المربع بدء (S1 المنطقة).
- انقر على زر البداية، ويبدأ التشغيل القسري للخيار. في هذا المدى، وفتحت أبواب المربع بدء (باب S2) و A1 من منطقة إما (باب A1) أو منطقة A2 (A2 الباب)، ويتم تسليمها تلقائيا بيليه السكروز إلى علبة غذاء للمنطقة مع الباب مفتوحا . ولا يسمح للفأر لدخول المنطقة وتستهلك بيليه. عندما الماوس قد أكل وبيليه، وفتحت الباب بالقرب من صينية الطعام للذراع أن الماوس يبقى حاليا (إما باب P1 أو P2). ثم، الماوس تقترب من باب (إما S1 أو S3) المجاورة لمربع البداية، ويتم إغلاق باب إما P1 أو P2 ويتم فتح باب S1 (أو S3) بحيث يمكن للفأر عودة إلى مربع البداية. إذا فشل الماوس على أكل بيليه في غضون 30 ثانية، يتم تسجيل استجابة بأنه "خطأ الامتناع". ثم، يتم إزالة تلقائيا بيليه من علبة الغذاء وتيوافتتح باب ذراع أن الفئران بقيت (إما P1 أو P2)، ثم الماوس يمكن العودة إلى مربع البداية.
- بعد المدى القسري للخيار، على المدى خالية من خيار يبدأ تلقائيا. وفتحت الباب S2 وعلى حد سواء الأبواب A1 و A2. ولا يسمح للفأر أن تختار بين اثنين من الأسلحة. إذا كان الفأر يدخل ذراع العكس أنها اضطرت للاختيار في المدى القسري للخيار، ويعتبر استجابة لها أن تكون "صحيحة" والفأر يتلقى بيليه السكروز. إذا فشل الماوس على أكل بيليه في غضون 30 ثانية، يتم تسجيل استجابة بأنه "خطأ الامتناع"، وتتم إزالة تلقائيا بيليه من علبة الغذاء. إذا كان الفأر يذهب إلى الذراع نفسها التي زارها في مهمة القسري للاختيار، ويقتصر الماوس داخل المنطقة لمدة 10 ثانية كما من ركلة جزاء ("خطأ" استجابة). ثم، وفتحت أبواب P1 (أو S1) و P2 (أو S3)، والفار من العودة إلى مربع البداية.
- يتعرض فأر التجارب إلى 10 على التوالي في دورة واحدة فياليوم (وقت قطع، 50 دقيقة). ويتم تدريب السيطرة على الفئران يوميا للوصول إلى متوسط مجموعة من الإجابة الصحيحة بنسبة 80٪ في جلسة واحدة. يتم حساب متوسط مجموعة من الإجابة الصحيحة عن طريق حساب متوسط الاستجابات٪ صحيح من كل الماوس في جلسة عمل في كل مجموعة.
- بعد يتم تدريب مراقبة و / أو التجريبية الفئران إلى المعيار، يمكنك اختبار مزيد من الفئران في مهمة تناوب تأخر عن طريق إدراج 3 -، 10 -، 30 - أو 60-S التأخير بين خيار القسري وحرية الاختيار، يدير.
- بعد كل جلسة، والعودة إلى قفص الفئران وطنهم، وتنظيف الجهاز مع الماء تحت الكلور السوبر (الرقم الهيدروجيني 6-7) للحيلولة دون تحيز على أساس العظة حاسة الشم.
6. بين اليسار واليمين تمييز مهمة
- في مهمة التمييز بين اليسار واليمين، وتعطى كل فأر شوط حرية اختيار 10 أو 20 محاكمات. يتم تسليم دائما وبيليه السكروز إلى علبة طعام واحدة من الأسلحة، وهي ذراع هدف. الفئران أن تتعلم لدخول ذراع هدف. موقع الهدفذراع هو ثابت عبر التجارب والدورات، ويوازن عبر سيطرة والفئران التجريبية.
- تشغيل برنامج التطبيق (صورة TM) لبدء المهمة، ووضع الماوس في المربع بدء (S1 المنطقة).
- انقر على زر البداية، وتبدأ سلسلة خالية من خيار. في هذا المدى، وفتحت الباب S2 وعلى حد سواء الأبواب A1 و A2، وموزع بيليه يسلم تلقائيا بيليه لعلبة الطعام من الذراع هدف. ولا يسمح للفأر أن يختار بحرية بين أحضان اليمين واليسار. عندما يدخل الفأر الذراع الهدف، فهو يعتبر الرد الصحيح. إذا كان الفأر يأكل بيليه أو مرور 30 ثانية، P1 الباب (أو P2) يتم فتح. عندما الماوس يقترب من المربع بدء بعبورها P1 منطقة (أو P2)، يتم فتح باب S1 (أو S3) بحيث يمكن للفأر عودة إلى مربع البداية.
- يخضع عادة فأر 10 إلى 20 محاكمات متتالية في دورة واحدة في اليوم (وقت قطع، 50 دقيقة). ويتم تدريب السيطرة على الفئران يوميا للوصول إلى متوسط مجموعة من كور 80٪العلاج بالصدمات الكهربائية استجابة في جلسة واحدة. يتم حساب متوسط مجموعة من الإجابة الصحيحة عن طريق حساب متوسط الاستجابات٪ صحيح من كل الماوس في جلسة عمل في كل مجموعة.
- بعد الفئران تصل إلى المعيار، يمكنك ان تعطي دورات إضافية للفئران إما لتقييم الذاكرة الاحتفاظ بها وإعادة التعلم عن طريق إدراج تأخير لعدة أسابيع بين الدورتين، أو لتقييم مرونة السلوكية عن طريق وضع مكافأة في المقابل، ذراع unbaited سابقا (أي انعكاس التعلم)، حسب الضرورة.
- بعد كل جلسة، والعودة إلى قفص الفئران وطنهم، وتنظيف الجهاز مع الماء تحت الكلور السوبر (الرقم الهيدروجيني 6-7) للحيلولة دون تحيز على أساس العظة حاسة الشم.
7. تحليل صورة
- وتسجل السلوكيات في جهاز T-المتاهة بواسطة كاميرا فيديو مثبتة في الكمبيوتر ويتم تخزين الصورة في تنسيق TIFF. ويستند التطبيق المستخدم للحصول على وتحليل البيانات السلوكية (صورة TM) على برنامج الملكية العامة J صورة (التي وضعتهاوين Rasband في المعهد الوطني للصحة العقلية والمتاحة في http://rsb.info.nih.gov/ij/ )، الذي تم تعديله من قبل Miyakawa تسويوشي (المتاحة من خلال اوهارا وشركاه، طوكيو، اليابان).
- سافر مسافة برنامج TM صورة تلقائيا بإنشاء ملفات نصية عن النسبة المئوية للاستجابة الصحيحة، كمون (ثانية) لإكمال الدورة، خلال الدورة، وعدد من أخطاء السهو في الدورة. أيضا، ويتم إنتاج هذه الصور أثر على فأرة الحاسوب، والبيانات موقف الخام، والبيانات استجابة الخام (الصحيح، والامتناع عن فعل، أو الخطأ) في كل المدى وحفظها.
8. التحليل الإحصائي
تحليل كل البيانات السلوكية التي اتجاهين (الشرط التجريبية (على سبيل المثال، التركيب الوراثي) الجلسة العاشرة أو شرط تجريبية X التأخير) وكرر التدابير تحليل التباين.
9. ممثل النتائج
مثال على T-المتاهة الأداء + /-α CaMKII - ماجستيرالفئران جنيه والأخوات من السيطرة البرية من نوع (C57BL/6J الخلفية) (11-18 أسابيع من العمر، ن = 10 في المجموعة لاختلاف القسري أو بين اليسار واليمين مهمة التمييز) ويظهر في الأرقام 2-4. لأن α-CaMKII + / - الفئران تبدي مستويات عالية من العدوان نحو زملائه في قفص 2،3، على حد سواء وتم إيواء منفردة والمسوخ والسيطرة على الفئران في قفص من البلاستيك (22.7 X 32.3 X 12.7 سم) بعد الفطام. تمت الموافقة على هذه التجارب من قبل رعاية الحيوانات المؤسسية واللجنة استخدام فوجيتا الصحة جامعة.
في مهمة تناوب القسري، وسوف تعلم السيطرة على الفئران على نحو متزايد على الاختيار الصحيح، ويمكن أن تصل عادة معيار الاستجابة الصحيحة يعني 80٪ في حوالي 1 إلى 2 أسابيع (الشكل 2A). وأظهرت الفئران نسبة أقل بكثير من الاستجابات الصحيحة (النمط الجيني: F (1،18) = 29.04، P <0.0001) - α-CaMKII + / بالمقارنة مع الفئران التي تحكم، وأقصر كمون (النمط الجيني: F (1،18) = 8.88 ، ع = 0.008؛ الوراثي الجلسة العاشرة: F (9162) = 2.24، P = 0.0218) وسافر أقصر دistance (النمط الجيني: F (1،18) = 8.67، P = 0.0086؛ الوراثي الجلسة العاشرة: F (9162) = 3.19، P = 0.0014) من السيطرة على الفئران (الشكل 2A، B و C). ولم يعثر على أي أثر كبير في التركيب الوراثي في أخطاء السهو (الشكل 2D). أيضا، في مهمة التناوب المؤجل، والنسب المئوية الاختيار الصحيح من + /-α CaMKII - كانت الفئران أقل بكثير من تلك التي البرية من نوع الفئران في أي وقت التأخير (النمط الجيني: F (1،18) = 38.781، P <0.0001، وتأخر : F (3،54) = 8.074، P = 0.0002؛ الوراثي X التأخير: F (3،54) = 0.223، P = 0.88؛ الشكل 3). هذه النتائج تشير إلى أن ضعف أداء المسوخ عرض مقارنة للسيطرة على الفئران على الرغم من أن فئرانا معدلة وراثيا يمكن أن يؤدي المهمة بشكل أسرع من الضوابط، مما يوحي بأن α-CaMKII نقص يؤدي الى عجز الذاكرة العاملة.
في مهمة التمييز بين اليسار واليمين، والنسب المئوية الاختيار الصحيح للα-CaMKII + / - ارتفع تدريجيا المسوخ عبر جلسات، مماثل للسيطرة على الفئران (الشكل 4A). أيضا، عندما تم إدراج تأخير 1-شهر بين الدورتين، لم تكن هناك اختلافات كبيرة في المئة الصحيح بين فئرانا معدلة وراثيا والتحكم. كما هو الحال في مهمة تناوب القسري، α-CaMKII + / - أظهرت المسوخ 1 كمون أقصر بكثير لإكمال الدورة (النمط الجيني: F (1،18) = 12.12، P = 0.0027)، وأقصر مسافة سافر في الجهاز خلال جلسة (النمط الجيني : F (1،18) = 25.08، P <0.0001؛ الوراثي الجلسة العاشرة: F (15270) = 2.83، P = 0.0004) من السيطرة على الفئران عبر دورات تدريبية (الشكل 4B وجيم). هذه المعطيات تشير إلى أن α-CaMKII جرعة نقص لا يؤثر على الذاكرة المرجعية وفقا لتقييم هذه المهمة. في دورات انعكاس للتعلم، ومع ذلك، α-CaMKII + / - أظهرت المسوخ نسبة أقل بكثير من الاستجابات الصحيحة (النمط الجيني: F (1،18) = 10.92، P = 0.0039؛ الوراثي الجلسة العاشرة: F (5،90) = وكان الشكل 4A) والأخطاء أكثر إغفال (النمط الجيني: F (1،18)، 5.54، P = 0.0002 = 17.12، P = 0.0006؛ الشكل 4D) من السيطرة على الفئران. هذه النتائج تشير الى ان α-CaMKII + / - فئرانا معدلة وراثيا قد قللت من المرونة في السلوك.
<ف الطبقة = "jove_content">
الشكل 1. (A) T-المتاهة جهاز لاختلاف المهام القسري والتمييز بين اليسار واليمين. ويستشهد هذا الرقم من تاكاو وآخرون. (2008). (ب) تم التقاط الصورة بواسطة كاميرا CCD التي شنت فوق الجهاز. يتم تقسيم T-المتاهة قبالة إلى 6 مناطق (A1، A2، S1، S2، P1، P2) من أبواب منزلقة (S1، S2، S3، A1، A2، P1، P2). (C) لتكوين وتوجيه الإشارات وجهاز إضافي المتاهة، في غرفة عازلة للصوت. يتم وضع اثنين من الأجهزة التي تواجه في نفس الاتجاه نحو جدار في غرفة عازلة للصوت، والأشياء، مثل باب الغرفة، ومصابيح الفلورسنت على السقف، والجدران من الغرفة، والكاميرات لاتفاقية مكافحة التصحر من الأجهزة، ورفوف لاستيعاب الماوس يتم تعيين الأقفاص.
الشكل 2. T-المتاهة أجبرت مهمة التناوب. تلقت الفئران 10 محاكمات يوميا لكل sessioن. بيانات من (أ) النسبة المئوية للاستجابات الصحيحة، (B) كمون (ثانية)، (C) المسافة المقطوعة (سم)، و (د) عدد من الأخطاء إغفال تمثل وسيلة مع الأخطاء المعيارية لكل كتلة من دورتين، وكانت تحليل من قبل ANOVA التدابير ذات اتجاهين المتكررة. α-CaMKII + / - أظهرت الفئران نسبة أقل من الاستجابات الصحيحة (P <0.0001) وأقصر كمون (P = 0.008)، وسافر أقصر مسافة (P = 0.0086) من السيطرة على الفئران عبر جلسات.
الشكل 3. T-المتاهة أجبرت مهمة تناوب مع تأخير من 3، 10، 30، و 60 ثانية. ما يقرب من 24 ساعة بعد انتهاء الدورة التدريبية الأخيرة، وتعرض الفئران لدورات تأخير خمس سنوات. وتمثل النسبة المئوية للاستجابات الصحيحة لكل تأخير كوسيلة مع الأخطاء المعيارية، وحللت من قبل ANOVA التدابير ذات اتجاهين المتكررة. α-CaMKII + / - أظهرت الفئران نسبة أقل من الإجابات الصحيحة من السيطرة على الفئران في أي تأخيرالوقت (P <0.0001).
الشكل 4. T-المتاهة مهمة التمييز بين اليسار واليمين. تلقت الفئران يوميا 10 أو 20 المحاكمات في جلسة واحدة. بيانات من (أ) النسبة المئوية للاستجابات الصحيحة، (B) كمون (ثانية)، (C) المسافة المقطوعة (سم)، و (D) يتم تمثيل عدد من الأخطاء إغفال كوسيلة مع الأخطاء المعيارية لكل كتلة من 20 المحاكمات، التي وقد تم تحليل من قبل ANOVA التدابير ذات اتجاهين المتكررة. خلال دورات تدريبية أولية ودورات إعادة التعلم 1 شهر بعد انتهاء الدورة التدريبية الأخيرة، فإن نسبة من الإجابات الصحيحة لا تختلف اختلافا كبيرا بين + /-α CaMKII - متحولة والسيطرة على الفئران. فئرانا معدلة وراثيا، ومع ذلك، اظهرت نسبة أقل بكثير من الإجابات الصحيحة من السيطرة على الفئران خلال جلسات التعلم انعكاس (P = 0.0039).
Discussion
وتستخدم القسري المهام تمييز اختلاف اليسار واليمين باستخدام T-المتاهة على نطاق واسع لتقييم العمل والذاكرة المرجعية، على التوالي، في القوارض 4،5. في T-المتاهة المهام، وأنه من المعروف أن القوارض يمكن استخدام استراتيجيات مختلفة لأداء المهام، استنادا إلى إشارات المكانية وغير المكانية، مثل خارج المتاهة العظة، تكوين غرفة العظة، والتوجه من المتاهة، وهلم جرا 6،7،8. قد توجه من المتاهة في غرفة ولها الاستقرار، وغياب أو وجود استقطاب العظة في الغرفة، وقدرة على القوارض أن نرى اشارات في غرفة تؤثر على استراتيجيات. وبالتالي، يحتاج الباحثون إلى النظر في تكوين وتوجيه أجهزة والعظة في غرفة في إجراء تجربة وتفسير البيانات السلوكية. في مختبرنا، ونحن نضع 2 جهاز تواجه في نفس الاتجاه نحو جدار في غرفة عازلة للصوت ومجموعة الكائنات، مثل باب الغرفة، ومصابيح الفلورسنت على السقف، والجدران من الغرفة، والكاميرات لاتفاقية مكافحة التصحر منالأجهزة، ورفوف لاستيعاب الأقفاص الفأر، التي قد تكون خارج المتاهة الاشارات المكانية بالنسبة للفئران (انظر الشكل 1C).
في كثير من الحالات، وقد تم الاختبارات T-المتاهة التي أجريت يدويا من قبل مجرب الإنسان على النحو التالي: في كل محاكمة، ومجرب يضع بيليه السكروز على علبة الطعام، ويفتح الأبواب مقصلة للجهاز لبدء الاختبار. ثم، عندما الفأر يدخل أي من الأسلحة، ومجرب يغلق الأبواب، والسجلات سلوك الماوس، وينقل الفار من الذراع إلى مربع البداية باليد. قد المتغيرات ممكن الخلط من التعامل مع التفاعل مع التركيب الوراثي الماوس أو حالة تجريبية تؤثر على أداء T-المتاهة. خلال العقد الماضي، تم استخدام تعديل T-المتاهة اختبار لمهمة التناوب المستمر التي لا تنطوي على نقل يدوي من هذا الموضوع من ذراع الهدف مرة أخرى إلى مربع البداية. 9-11 وحتى عندما الجهاز، وبروتوكولات الاختبار، و وساوى بقوة المتغيرات البيئية كثيرة، ستاالاختبارات السلوكية ndardized لا تنتج دائما نتائج مماثلة في مختبرات مختلفة 12،13. قد المجربون محددة أداء الاختبار تكون فريدة من نوعها لكل مختبر، ويمكن أن تؤثر أيضا على سلوك الفئران. وبالإضافة إلى ذلك، وهو مجرب الإنسان عموما عرضة لجعل الأخطاء، مثل خطأ في وضع بيليه السكروز، وفتح أو إغلاق الأبواب الأخرى، فضلا عن الأخطاء في تتبع عدد والمحاكمة وضبط الوقت. للحد من تأثير المتغيرات التباس، وحدوث أخطاء بشرية، قمنا بتطوير واستخدام الآلي T-المتاهة جهاز السيطرة عليها من قبل نظام فيديو لتتبع مع صورة TM برنامج. وتحسين T-المتاهة جهاز لديها أيضا مزايا التي تسمح لنا استخدام microdialysis، الكهربية، وتقنيات optogenetics خلال T-المتاهة أداء لأنها مصممة على أبواب النزول الى الأرض. وهكذا، فإن جهاز الآلي هو أداة مفيدة لتسهيل دراسات علم الأعصاب في العمل وذاكرة مرجعية في القوارض.
لتمكين التنفيذ التلقائي ومتعاقبة من سلسلة من المحاكمات في جلسة عمل، وبروتوكولات لدينا بعض العيوب المحتملة. على سبيل المثال، في مهمة تناوب القسري، والوقت المناسب للفئران في العودة إلى S1 من A1 أو A2 يمكن أن تؤثر على أدائها. قد لا يكون مشكلة خطيرة، رغم ذلك، منذ P1 البقاء أو منطقة P2 نفسه يمكن أن يكون جديلة المكانية وإقامة طويلة أو قصيرة في أي منطقة في المدى القسري الخيار قد لا تغيير حمولة الذاكرة. مشكلة محتملة أخرى هي أن درب رائحة الفئران التي أدلى بها، بدلا من مكاني الذاكرة العاملة، يمكن أن تستخدم. ومع ذلك، بعد بوصفها محاكمات قليلة، ويمكن أن تكون مسارات رائحة الكتابة عدة مرات، وسوف يصبح من الصعب أن تستخدم كما العظة. أيضا، في مهمة تمييز اليسار ضوء ذلك، قد تكون بمثابة مسارات رائحة العظة حاسة الشم للفئران للعثور على موقع لمكافأة عبر التجارب المتعاقبة. يمكن أن تؤثر على اشارات التعلم والذاكرة عملية عبر المحاكمات في الدورة، والتي قد تكون قد يمثل مشكلة. ومع ذلك،يمكن أن الفئران لا تستخدم استراتيجية درب رائحة في المحاكمة الأولى للغاية في جلسة وغير ذلك من العروض من المحاكمات الأولى سوف تكون بمثابة المؤشر الذي يخلو من استخدام محتمل للرائحة استراتيجية درب.
كما هو مبين في نتائج ممثل، الاستجابات الصحيحة في المئة من الفئران C57BL/6J السيطرة تدريجيا عبر دورات في كل من المهام. وتؤكد النتائج أن الفئران C57BL/6J يمكن أن تتعلم لاتخاذ قرارات صحيحة في آلية تعديل T-المتاهة. في هذه الدراسة، بقيت الفئران في الخيارات حوالي 80٪ صحيحة وليس أكثر من ذلك بعد تدريب واسع النطاق (انظر الشكل 2A). بالنظر إلى أن تظهر أنها تبقي بعض الأخطاء إغفال طوال التدريبات، قد لا تكون دوافعها مرتفعة جدا بالنسبة للفئران يصل إلى مستوى أعلى من الأداء. في مهمة تناوب القسري، α-CaMKII + / - أظهرت الفئران نسبة أقل من الإجابات الصحيحة من السيطرة على الفئران. وبالتالي، عرض فئرانا معدلة وراثيا ضعف الأداء بالمقارنة مع الفئران التي تحكم في هذا تاكيه. هذه النتيجة تتفق مع النتائج السابقة التي حصل عليها في اختبار ثمانية ذراع شعاعي 2،14 المتاهة، وتوفير مزيد من الأدلة التي α-CaMKII نقص الحث على العجز في الذاكرة العاملة، وبأن مهمة تناوب القسري في جهاز T-المتاهة الآلي يكشف بدقة يعمل العجز في الذاكرة من فئرانا معدلة وراثيا. في مهمة التمييز بين اليسار واليمين، فإن النتائج تشير إلى أن α-CaMKII جرعة نقص لا يؤثر على الذاكرة المرجعية. كما هو مبين في نتائج الدورات انعكاس للتعلم، ومع ذلك، قد α-CaMKII نقص تقليل المرونة السلوكية. وفئرانا معدلة وراثيا أيضا عرض أخطاء أكثر إغفال من السيطرة على الفئران خلال جلسات التعلم انعكاس. يمكن أن الزيادة في عدد من الأخطاء إغفال الحد من فرصة للتعلم الذي يرتبط مع ذراع المكافأة. ولذلك، يمكن لاكتساب التعلم يتم تأجيلها نظرا للزيادة في عدد الأخطاء إغفال خلال الجلسات الأولى، ولكن ليس إلى انعكاس ل ضعافكسب. الاحتمال الآخر هو أن من الممكن الخلط بين المسوخ بواسطة التغيير في النظام الداخلي، الذي قد يدفع أخطاء السهو وتتداخل مع وظيفة السلطة التنفيذية. وبالتالي، لاستخلاص النتائج معقولة، ينبغي فحص أخطاء السهو وكذلك نسبة الاختيار الصحيح.
برنامج TM صورة يولد نتائج إضافية للكمون والمسافة لإكمال دورة وكذلك النسبة المئوية للاستجابة الصحيحة وعدد من الخطأ إغفال. ويمكن تفسير الاختلاف في الكمون والمسافة لإكمال الدورة والفرق في مستوى النشاط الحركي، والميل إلى التسرع في اختيار الأسلحة، والدافع لتنفيذ المهمة، ومستوى التعود على هذه المهمة، واستراتيجية التعلم المختلفة وغير ذلك وفيما يتعلق نتائج ممثل، α-CaMKII + / - أظهرت الفئران أقصر الكمون وأقصر مسافة سافر من تلك الضوابط. في الواقع، α CaMKII + / - أظهرت الفئران نشاط hyperlocomotor مقارنة مع تيهو السيطرة على الفئران (3) وهذا النمط الظاهري قد تكمن وراء الاختلافات في الأرقام القياسية.
في مختبرنا، لقد قمنا بتقييم أكثر من 36 سلالة من الفئران المعدلة وراثيا، والسيطرة على الفئران من النوع البري في اختبار T-المتاهة باستخدام جهاز الآلي لتوضيح العلاقة بين الجينات والدماغ والسلوك 15،16. لقد حصلنا على مجموعة كبيرة من البيانات الخام من أكثر من 1200 الفئران، وأفادت بيانات لأداء T-المتاهة في عدة سلالات من الفئران الطافرة 3،16-22. يتم تضمين البيانات من السلالات التي سبق نشرها في مقالة بحثية في "قاعدة البيانات الفأر النمط الظاهري السلوكية" وقاعدة بيانات عامة (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). بعض الدراسات أظهرت أن الفئران مع Dtnbp1 متحولة 1، Nrd1 20، أو الجينات Plp1 21 إظهار العمل العجز في الذاكرة. وبالتالي، لدينا بروتوكول موحد للمهام T-المتاهة مع الآليجهاز مناسب للكشف عن التأثيرات الجينية على وظائف الذاكرة بين السيطرة على الفئران الطافرة والبرية من نوع. بروتوكولات اختبار السلوكية تحتاج إلى أن تكون موحدة، وتكرار، ومقارنة النتائج عبر المختبرات. وتحسين T-المتاهة جهاز يؤدي إلى أتمتة إجراءات الاختبار، والتي يمكن أن تسهم في توحيد البروتوكولات المستخدمة في جميع أنحاء المختبرات.
كما هو موضح في هذا المقال الفيديو، يمكن أن الإصدار الحالي من أجهزة وبرامج تسمح لنا لاختبار أسود أو الفئران آغوطي، ولكن ليس الفئران البيضاء. الآن، ونحن على انتاج نسخة معدلة من نظام لتمكين لفحصها الفئران البيضاء. النظام لديه ميزة أن microdialysis في الجسم الحي، في الجسم الحي الكهربية، ويمكن أن يؤديها optogenetics التجارب خلال T-متاهة الاختبار، ومنذ تم تصميم أبواب النزول تحت الأرض. على سبيل المثال، قد حاول بعض الباحثين لدراسة الخصائص الكهربية للخلايا العصبية في قرن آمون خلال اختيار الأسلحةعلى الرغم من أن قد تكون هناك حاجة إلى بعض التحسينات في جهاز للحد من الضوضاء الكهربائية من الأبواب والمحركات بيليه آلية الإزالة.
اضطر T-المتاهة مجتمعة، والمهام التمييز تناوب اليسار واليمين باستخدام جهاز تعديل أوتوماتيكي مفيدة لتقييم العمل وذاكرة مرجعية والمرونة السلوكية في الفئران.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
نشكر كازو ناكانيشي لمساعدته في تطوير صورة TM برنامج التحليل السلوكي. وأيد هذا البحث من قبل ذات المنح المعونة في البحوث الاستكشافية (19653081)، منحة تقدمها الحكومة للبحث العلمي (B) (21300121)، منحة تقدمها الحكومة للبحث العلمي في مجالات مبتكرة (الشامل شبكة علوم الدماغ) من وزارة التعليم والعلوم والرياضة والثقافة في اليابان، ومنحة من اليابان Neuroinformatics مركز (NIJC)، والمنح المقدمة من كريست والطير اليابانية للعلوم والتكنولوجيا وكالة (JST).
References
- Takao, K., Toyama, K., Nakanishi, K., Hattori, S., Takamura, H., Takeda, M., Miyakawa, T., Hashimoto, R. Impaired long-term memory retention and working memory in sdy mutant mice with a deletion in Dtnbp1, a susceptibility gene for schizophrenia. Mol. Brain. 1, 11-11 (2008).
- Chen, C., Rainnie, D. G., Greene, R. W., Tonegawa, S. Abnormal fear response and aggressive behavior in mutant mice deficient for alpha-calcium-calmodulin kinase II. Science. 266, 291-294 (1994).
- Yamasaki, N., Maekawa, M., Kobayashi, K., Kajii, Y., Maeda, J., Soma, M., Takao, K., Tanda, K., Ohira, K., Toyama, K. Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders. Mol. Brain. 1, 6-6 (2008).
- Aultman, J. M., Moghaddam, B. Distinct contributions of glutamate and dopamine receptors to temporal aspects of rodent working memory using a clinically relevant task. Psychopharmacology. 153, 353-364 (2001).
- Papaleo, F., Yang, F., Garcia, S., Chen, J., Lu, B., Crawley, J. N., Weinberger, D. R. Dysbindin-1 modulates prefrontal cortical activity and schizophrenia-like behaviors via dopamine/D2 pathways. Molecular Psychiatry. , 1-14 (2010).
- Douglas, R. J. Cues for spontaneous alternation. J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 171-183 (1966).
- Dudchenko, P. A., Davidson, M. Rats use a sense of direction to alternate on T-mazes located in adjacent rooms. Anim. Cogn. 5, 115-118 (2002).
- Dudchenko, P. A. An overview of the tasks used to test working memory in rodents. Neurosci Biobehav. Rev. 28, 699-709 (2004).
- Gerlai, R. A new continuous alternation task in T-maze detects hippocampal dysfunction in mice: A strain comparison and lesion study. Behav. Brain. Res. 95, 91-101 (1998).
- Wood, E. R., Dudchenko, P. A., Robitsek, R. J., Eichenbaum, H. Hippocampal neurons encode information about different types of memory episodes occurring in the same location. Neuron. 27, 623-633 (2000).
- Lee, I., Griffin, A. L., Zilli, E. A., Eichenbaum, H., Hasselmo, M. E. Gradual translocation of spatial correlates of neuronal firing in the hippocampus toward prospective reward locations. Neuron. 51, 639-650 (2006).
- Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
- Wahlsten, D., Metten, P., Phillips, T. J., Boehm, S. L., Burkhart-Kasch, S., Dorow, J., Doerksen, S., Downing, C., Fogarty, J., Rodd-Henricks, K. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. J. Neurobiol. 54, 283-311 (2003).
- Matsuo, N., Yamasaki, N., Ohira, K., Takao, K., Toyama, K., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Miyakawa, T. Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice. Front Behav. Neurosci. 3, 20-20 (2009).
- Takao, K., Miyakawa, T. Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1086, 144-159 (2006).
- Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Impact of brain-behavior phenotypying of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders. Neurosci. Res. 58, 124-132 (2007).
- Ikeda, M., Hikita, T., Taya, S., Uraguchi-Asaki, J., Toyo-oka, K., Wynshaw-Boris, A., Ujike, H., Inada, T., Takao, K., Miyakawa, T. Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia. Hum. Mol. Genet. 17, 3212-3222 (2008).
- Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., Tomonaga, S., Watanabe, Y., Chung, Y. J., Banerjee, R. Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell. 137, 1235-1246 (2009).
- Hashimoto-Gotoh, T., Iwabe, N., Tsujimura, A., Takao, K., Miyakawa, T. KF-1 Ubiquitin Ligase: An Anxiety Suppressor. Front. Neurosci. 3, 15-24 (2009).
- Ohno, M., Hiraoka, Y., Matsuoka, T., Tomimoto, H., Takao, K., Miyakawa, T., Oshima, N., Kiyonari, H., Kimura, T., Kita, T., Nishi, E. Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system. Nat. Neurosci. 12, 1506-1513 (2009).
- Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities. J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).
- Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function. Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).
