Denne artikkelen presenterer protokollen av T-labyrint tester ved hjelp av en modifisert automatisert apparat for å vurdere læring og hukommelse funksjoner i mus.
Tvunget veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av T-labyrint har vært mye brukt for å vurdere arbeids-og referanse minne, henholdsvis i gnagere. I vårt laboratorium, evaluert vi to typer minne i mer enn 30 stammer av genmanipulerte mus ved hjelp av automatiserte versjonen av dette apparatet. Her presenterer vi den modifiserte T-labyrint apparat drevet av en datamaskin med en video-system for sporing og våre protokoller i en film format. Den T-labyrint apparat består av rullebaner fradeles ved skyvedører som kan automatisk åpne nedover, hver med en start boks, en T-formet Alley, to bokser med automatiske pelletskaminer dispensere ved en side av sekstenmeteren, og to L-formede alleer . Hver L-formet smug er koblet til startboksen slik at mus kan gå tilbake til start boksen, som ekskluderer effekten av eksperimentator håndtering på mus oppførsel. Dette apparatet har også en fordel at in vivo microdialysis, in vivo elektrofysiologi, og optogenetics techniques kan utføres i løpet av T-labyrint ytelse fordi dørene er konstruert for å gå ned i gulvet. I denne filmen artikkelen beskriver vi T-labyrint oppgaver ved hjelp av automatiserte apparater og T-labyrint ytelsen α-CaMKII + / – mus, som rapporteres å vise jobbe minne underskudd i åtte-arm radial labyrint oppgave. Våre data viser at α-CaMKII + / – mus viste en fungerende minne underskudd, men ingen svekkelse av referanse hukommelse, og er i samsvar med tidligere funn ved hjelp av åtte arm radial labyrint oppgave, som støtter gyldigheten av protokollen vår. I tillegg er våre data tyder på at mutantene hadde en tendens til å stille reversering læring underskudd, noe som tyder på at α-CaMKII mangel forårsaker redusert atferdsmessig fleksibilitet. Dermed er T-labyrint test ved hjelp av modifisert automatisk apparat nyttig for å vurdere arbeids-og referanse minne og atferdsmessige fleksibilitet i mus.
Tvunget veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av T-labyrint benyttes i utstrakt grad til å vurdere arbeids-og referanse minne, henholdsvis i gnagere 4,5. I T-labyrint oppgaver, er det kjent at gnagere kan bruke ulike strategier for å utføre oppgavene, basert på romlige og ikke-romlig signaler, slik som ekstra-labyrint pekepinner, konfigurasjon av rommets pekepinner, orientering av labyrinten og så videre 6,7,8. Orientering av labyrinten i et rom og dens stabilitet, fravær eller tilstedeværelse av polariserende pekepinner i rommet, og evne til gnagere til å se signaler i rommet kan påvirke strategier. Dermed forskerne må vurdere konfigurasjon og orientering av apparater og pekepinner på et rom i gjennomføring av forsøk og en tolkning av atferdsdata. I vårt laboratorium, plasserer vi to apparater vendt i samme retning mot en vegg i et lydtett rom og sett objekter, for eksempel en dør i rommet, lysrør i taket, veggene i rommet, CCD-kameraer avapparatene og stativer å imøtekomme mus bur, som kan fungere som ekstra-labyrint romlige pekepinner for mus (se figur 1C).
I mange tilfeller har T-labyrint tester er manuelt utført av et menneske eksperimentator som følger: I hver studie plasserer eksperimentator en sukrose pellet på mat skuffen, og åpner giljotinen dørene til apparat for å starte testen. Så, når en mus kommer inn enten av armene, lukkes eksperimentator dørene, plater musen atferd, og overfører musen fra armen til startboksen hånd. De mulige konfunderende variabler håndtering samhandle med musen genotype eller eksperimentell tilstand kan påvirke T-labyrint ytelse. I løpet av det siste tiåret har den modifiserte T-labyrint test for en kontinuerlig veksling oppgave som ikke involverer manuell overføring av faget fra målet armen tilbake til startboksen blitt brukt. 9-11 Selv når apparatet, test protokoller, og mange miljømessige variabler er kraftig likestilles, standardized atferdsmessige tester ikke alltid produsere lignende resultater i forskjellige laboratorier 12,13. Spesifikke forskere som utfører testingen kan være unikt for hvert laboratorium, og kan også påvirke atferden til mus. I tillegg er en menneskelig eksperimentator generelt tilbøyelige til å gjøre feil, for eksempel misplacing en sukrose pellet, åpner eller lukker andre dører, samt feil i å spore rettssaken antall og tidtaking. For å redusere påvirkning av konfunderende variabler og forekomsten av menneskelige feil, har vi utviklet og brukt den automatiserte T-labyrint apparat styres av en video-system for sporing med bildet TM-programmet. Den forbedrede T-labyrint apparat har også fordeler som tillater oss å bruke microdialysis, elektrofysiologi, og optogenetics teknikker under T-labyrint ytelse fordi dørene er konstruert for å gå ned i gulvet. Dermed er den automatiserte apparatet et nyttig verktøy for å lette studier av nevrobiologi av arbeids-og referanse minne hos gnagere.
Slik aktiverer du automatisk og fortløpende gjennomføring av en serie rettssaker i en økt, våre protokoller har noen potensielle ulemper. For eksempel, i tvunget vekslingen oppgave, tiden for musene å gå tilbake til S1 fra A1 eller A2 potensielt kan påvirke ytelsen. Det kan ikke være et alvorlig problem, men siden du bor P1 eller P2 området i seg selv kan være en romlig kø og en lang eller kort opphold i et område i en tvungen-choice løp kan ikke endre et minne belastning. Et annet potensielt problem er at lukt sti gjort av musene, istedenfor romlig arbeidsminnet, kunne brukes. Men etter som noen studier, kan lukt løyper bli overskrevet flere ganger og ville bli vanskelig å bli utnyttet som pekepinner. Også i venstre-lys diskriminering oppgaven, kan lukt stier tjene som olfactory pekepinner for musene å finne plasseringen av en belønning på tvers påfølgende forsøk. De signaler kan påvirke læring og hukommelse prosessen på tvers av studier i en sesjon, som kan potensielt være et problem. Imidlertidmus kan ikke bruke lukt stien strategien i den aller første rettssaken i en sesjon, og slik at fremføringer av de første forsøkene skulle tjene som en indeks som er blottet for en potensiell bruk av lukt stien strategien.
Som vist i de representative resultater, prosent riktige svar av kontrolltiltaket C57BL/6J musene økte gradvis over økter i begge oppgavene. Funnene bekrefter at C57BL/6J mus kan lære å ta riktige valg i den modifiserte automatiske T-labyrint. I denne studien, ble musene på rundt 80% riktige valg, og ikke mer selv etter omfattende trening (se figur 2A). Tatt i betraktning at de holder viser noen unnlatelse feil opp gjennom treningene, kan deres motivasjon ikke være så høy for musene å komme høyere ytelse. I tvunget veksling oppgave, α-CaMKII + / – viste mus en lavere prosentandel av riktige svar enn kontroll mus. Dermed viste de muterte musene nedsatt ytelse i forhold til kontroll mus i dette task. Dette resultatet er konsistent med tidligere funn oppnådd i de åtte-arm radial labyrint test 2,14, som gir ytterligere bevis på at α-CaMKII mangel induserer underskudd i arbeidsminnet og at tvang vekslingen oppgave i den automatiserte T-labyrint apparat nøyaktig oppdager arbeider minne underskudd av mutant mus. I venstre-høyre diskriminering oppgave, tyder resultatene på at α-CaMKII mangel dose ikke påvirke referanse minne. Som vist i resultatene for reversering-læring sesjoner, kan imidlertid α-CaMKII mangel redusere atferdsmessige fleksibilitet. De muterte musene viste også flere unnlatelse feil enn kontroll mus i løpet av de reversering opplæringsøkter. Økningen i antall unnlatelse feil kunne redusere muligheten til å lære hvilke arm er knyttet til belønning. Derfor kan den forsinkede læring oppkjøpet skyldes økningen i antall unnlatelse feil i de innledende økter, men ikke til dårlegare reversering ltjene. En annen mulighet er at mutantene kan bli forvirret av endringen i reglene, som kan indusere feil av unnlatelse og forstyrre utøvende funksjon. Derfor, for å trekke en fornuftig konklusjon, bør unnlatelse feil undersøkes samt riktig valg prosent.
Image TM Programmet genererer ekstra resultatene for ventetid og distanse å fullføre en sesjon samt prosentandelen av riktige svar og antall unnlatelse feil. Forskjellene i ventetid og distanse for å fullføre en sesjon kan tolkes som en forskjell i locomotor aktivitetsnivå, impulsive tendens til valg armene, motivasjon for å utføre oppgaven, habituering nivå til oppgaven, annerledes læringsstrategi og etc. Når det gjelder representative resultater, α-CaMKII + / – viste mus kortere ventetid og kortere distanse enn kontrollene. Faktisk, α CaMKII + / – viste mus en hyperlocomotor aktivitet sammenlignet med than styre mus 3 og denne fenotypen kunne ligge til grunn forskjellene i indeksene.
I vårt laboratorium har vi vurdert mer enn 36 stammer av genmanipulerte mus og vill type kontroll mus i en T-labyrint test ved hjelp av automatiserte apparater å belyse forholdet mellom gener, hjerne og atferd 15,16. Vi har fått et stort sett med rådata om mer enn 1200 mus, og har rapportert data for T-labyrint ytelse i flere stammer av muterte musene 3,16-22. Dataene stammer som allerede er publisert i vitenskapelig artikkel er inkludert i "Mouse Behavioral Phenotype Database" som en offentlig database (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Noen av studiene viste at mus med mutant en Dtnbp1, Nrd1 20, eller Plp1 21 gener viser arbeider minne underskudd. Dermed vår standardisert protokoll for T-labyrint oppgaver med automatisertApparatet er egnet for å påvise genetiske effekter på minnefunksjon mellom mutant og villtype kontroll mus. De atferdsmessige prøveprotokoller må være standardisert, replikert, og resultatene sammenlignet på tvers av laboratorier. Den forbedrede T-labyrint apparat fører til automatisering av test prosedyrer, som kan bidra til standardisering av protokoller som brukes på tvers laboratorier.
Som vist i denne videoen artikkel, kan den gjeldende versjonen av apparater og programmet lar oss teste svart eller agouti mus, men ikke albino mus. Nå er vi produserer en modifisert versjon av systemet for å kunne albino mus som skal testes. Systemet har en fordel som in vivo microdialysis, in vivo elektrofysiologi, og optogenetics eksperimenter kan utføres i løpet av T-labyrint testing, fordi dørene er konstruert for å gå ned under gulvet. For eksempel kan noen forskere prøve å undersøke elektrofysiologiske egenskaper av nerveceller i hippocampus under valg av våpenselv om enkelte forbedringer av apparatet kan være nødvendig å minimere elektrisk støy fra dørene og pelletskaminer fjerning mekanisme aktuatorer.
Til sammen tvunget T-labyrint veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av den modifiserte automatisk apparat er nyttige for å vurdere arbeids-og referanse minne og atferdsmessige fleksibilitet i mus.
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Kazuo Nakanishi for hans hjelp i å utvikle Bilde TM program for atferdsanalyse. Denne forskningen ble støttet av Grant-i-Aid for utforskende forskning (19653081), Grant-i-Aid for Scientific Research (B) (21300121), Grant-i-Aid for vitenskapelig forskning på innovative områder (Comprehensive Brain Science Network) fra departementet for utdanning, vitenskap, sport og kultur i Japan, tilskudd fra Neuroinformatics Japan Center (NIJC), og tilskudd fra CREST & Bird of Japan Science and Technology Agency (JST).