Den här artikeln presenterar protokollet av T-maze tester med ett modifierat automatiserad apparat för att bedöma lärande och minne funktioner i möss.
Forcerad växlingen och vänster-höger arbetsuppgifter diskriminering med hjälp av T-labyrinten har i stor utsträckning använts för att bedöma arbets-och referens minne, respektive hos gnagare. I vårt laboratorium, utvärderade vi de två typerna av minnet i mer än 30 stammar av genetiskt manipulerade möss med användning av automatiserad version av denna anordning. Här presenterar vi den modifierade T-labyrinten Apparater som drivs av en dator med en video-system för spårning och våra protokoll i en film format. T-labyrinten Utrustningen består av start-och landningsbanor avskärmad från skjutdörrar som automatiskt kan öppna nedåt, vardera med en start box, en T-formad gränd, två lådor med automatiska pellets automater på ena sidan av lådan och två L-formade gränder . Varje L-formade gränden är ansluten till början rutan så att möss kan återvända till början boxen, som exkluderar effekterna av försöksledaren hantering på musen beteende. Denna anordning har också en fördel att in vivo mikrodialys in vivo elektrofysiologi och optogenetics Techniques kan utföras under T-labyrinten prestanda eftersom dörrarna är utformade för att gå ner i golvet. I den här filmen artikeln beskriver vi T-maze uppgifter med den automatiserade apparaten och T-labyrinten prestanda α-CaMKII + / – möss, som redovisas för att visa arbetsminne underskott i åttaarmade labyrinten uppgift. Våra data visade att α-CaMKII + / – möss visade en arbetsminne underskott, men ingen försämring av referens minne, och överensstämmer med tidigare resultat med hjälp av åttaarmade labyrinten, som stöder giltigheten av vår protokollet. Dessutom har våra data tyder på att mutanter tenderar att uppvisa omkastning lärande underskott, vilket tyder på att α-CaMKII brist orsakar reducerad beteende flexibilitet. Sålunda är T-labyrint-test med användning av den modifierade automatisk apparat som är användbar för utvärdering av arbets-och referensminnet och beteendemässiga flexibilitet i möss.
Forced växling och vänster-höger diskriminering uppgifter med hjälp av T-labyrinten används i stor utsträckning för att bedöma arbets-och referens minne, respektive hos gnagare 4,5. I T-maze uppgifter är det känt att gnagare kan använda olika strategier för att utföra de uppgifter, som bygger på rumsliga och icke-ledljud, såsom extra labyrint ledtrådar, konfiguration av rummet ledtrådar, orientering av labyrinten, och så vidare 6,7,8. Orientering av labyrinten i ett rum och dess stabilitet, frånvaro eller närvaro av polariserande signaler i rummet, och förmåga gnagare att se signaler i rummet kan påverka strategier. Således, forskare behöver tänka på konfiguration och orientering av apparater och signaler i ett rum i dirigering ett experiment och en tolkning av beteendemässiga data. I vårt laboratorium, placerar vi två apparater vänd i samma riktning mot en vägg i ett ljudisolerat rum och föremål uppsatta, såsom en dörr i rummet, lysrör i taket, väggar i rummet, CCD-kameror förapparaterna och ställ att rymma mus burar, som kan tjäna som extra labyrint ledljud för möss (se figur 1C).
I många fall har de T-maze tester har manuellt genomförts av en mänsklig försöksledaren enligt följande: I varje studie placerar försöksledaren ett sackaros pellet på mat facket och öppnar giljotindörrar av apparaten för att starta testet. Sedan, när en mus inträder någon av armarna, stänger den som utför experimentet dörrarna, protokoll musen beteende, och överför mus från armen till startboxen för hand. De möjliga störfaktorer att hantera interaktion med musen genotyp eller experimentella tillståndet kan påverka T-labyrinten prestanda. Under det senaste decenniet har den modifierade T-labyrinten test för en kontinuerlig växling uppgift som inte innebär manuell överföring av motivet från målet armen tillbaka till startboxen använts. 9-11 Även när apparaten, testprotokoll och många miljö-variabler kraftigt jämställs, STAndardized beteendemässiga test inte alltid ge liknande resultat i olika laboratorier 12,13. Särskilda praktiker som utför testning kan vara unik för varje laboratorium och kan också påverka beteendet hos möss. Dessutom är en mänsklig försöksledaren generellt benägna att göra fel, såsom misplacing ett sackaros pellet, öppna eller stänga andra dörrar, liksom misstag i att spåra rättegången nummer och tidtagning. För att minska påverkan av störande variabler och förekomsten av mänskliga fel, har vi utvecklat och använt den automatiserade T-labyrinten apparater som styrs av en video-tracking system med Image TM-programmet. Den förbättrade T-labyrinten apparaten har också fördelar som tillåter oss att använda mikrodialys, elektrofysiologi och optogenetics tekniker under T-labyrinten prestanda eftersom dörrarna är utformade för att gå ner i golvet. Således är den automatiserade apparaten ett användbart verktyg för att underlätta studier av neurobiologi arbets-och referens-minne hos gnagare.
För att möjliggöra automatisk och successiv genomförandet av en serie försök i en session, våra protokoll har några potentiella nackdelar. Till exempel i påtvingad omväxlande arbete, tid för mössen att gå tillbaka till S1 från A1 eller A2 skulle kunna påverka deras prestanda. Det kan inte vara ett allvarligt problem, dock, eftersom du bor P1 eller P2-området i sig kan vara en rumslig kö och en lång eller kort vistelse i antingen område i en forcerad-val sikt kan inte ändra ett minne belastning. Ett annat potentiellt problem är att lukt spår som gjorts av de möss, i stället för spatial arbetsminnet, skulle kunna användas. Men efter som några försök, kan lukt spår skrivs över flera gånger och skulle bli svåra att användas som ledtrådar. Även i vänstra ljus diskriminering uppgift, kan lukt spår tjäna som lukt ledtrådar för mössen att hitta platsen för en belöning över varandra prövningar. De signaler kan påverka inlärning och minne över alla prövningar i en session, som potentiellt kan vara ett problem. Emellertidmöss kan inte använda strategin lukten leden i den allra första rättegången i en session och så prestationer av de första försöken skulle fungera som ett index som saknar en potentiell användning av lukten leden strategin.
Såsom visas i de representativa resultat, de procentuella korrekta responser i kontrollgrupperna C57BL/6J-möss ökade gradvis över arbetspass i båda uppgifterna. Resultaten bekräftar att C57BL/6J-möss kan lära sig att göra riktiga val i den modifierade automatiska T-labyrint. I denna studie stannade mössen till cirka 80% korrekt val och inte mer även efter omfattande utbildning (se figur 2A). Med tanke på att de håller visar vissa brister vad fel hela utbildningarna, kan deras motivation inte vara så hög för mössen att nå högre prestanda. I den påtvingade växlingen uppgiften, α-CaMKII + / – visade möss en lägre andel korrekta svar än kontroll möss. Således uppvisade muterade mössen försämrad prestanda jämfört med kontrollmössen i denna taSK. Detta resultat stämmer överens med tidigare resultat som erhållits i åttaarmade labyrinten testet 2,14, vilket ger ytterligare belägg för att α-CaMKII brist inducerar underskotten i arbetsminne och att den påtvingade växlingen uppgiften i den automatiserade T-labyrinten apparater noggrant upptäcker arbetsminne underskott av muterade möss. I vänster-höger diskriminering uppgift, tyder resultaten på att α-CaMKII brist dosen inte påverkar referens minne. Som framgår av resultaten av återföring-lärande sessioner, dock α-CaMKII brist minskar beteende flexibilitet. De muterade möss visade också fler utelämnande fel än kontrollmössen under sessionerna omkastning lärande. Ökningen av antalet utelämnande fel kan minska chansen att lära sig vilka armen är associerad med belöning. Därför kunde den fördröjda inlärning förvärvet vara på grund av ökningen av antalet utelämnande fel under de initiala sessioner, men inte att försämras återföring ltjäna. En annan möjlighet är att mutanterna kan förväxlas av förändringen i reglerna, vilket kan leda fel i underlåtenhet och störa verkställande funktion. Således, för att dra en rimlig slutsats, bör underlåtenhet felaktigheter undersökas, liksom rätt val procent.
Bilden TM-programmet genererar ytterligare resultat för latensen och tillryggalagd sträcka för att slutföra en session samt andelen korrekta svar och antalet försummelse fel. Skillnaderna i latens och sträcka för att slutföra en session kan tolkas som en skillnad i rörelseaktivitet nivå, impulsiv tendens att välja armarna, motivation att utföra uppgiften, tillvänjning nivå uppgiften, annorlunda lärande och etc. När det gäller representativa resultat, α-CaMKII + / – visade möss kortare fördröjning och kortare körsträcka än kontrollerna. I själva verket α CaMKII + / – visade möss en hyperlocomotor aktivitet jämfört med tHan styr möss 3 och denna fenotyp kan ligga bakom skillnaderna i indexen.
I vårt laboratorium har vi bedömt mer än 36 stammar av genetiskt manipulerade möss och vildtyp möss kontroll i en T-labyrint-test med hjälp av automatiserad apparat för att belysa sambandet mellan gener, hjärnan och beteende 15,16. Vi har fått ett stort antal rådata på mer än 1200 möss, och har rapporterat data för T-labyrinten prestanda i flera stammar av muterade möss 3,16-22. Uppgifterna av stammar som redan publicerats i forskningen artikeln ingår i "Mus Behavioral Fenotyp Database" som en offentlig databas (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Några av de studier har visat att möss med mutant Dtnbp1 1, Nrd1 20 eller Plp1 21 gener visar arbetsminne underskott. Sålunda vår standardiserat protokoll för de T-labyrint uppgifter med den automatiseradeAnordningen är lämplig för att detektera genetiska effekter på minnesfunktionen mellan mutant-och vildtyp kontrollmöss. Beteendemässiga testprotokoll måste standardiseras, replikerade, och resultaten jämföras över laboratorier. Den förbättrade T-labyrinten apparatur leder till automatisering av testprocedurer, som kan bidra till standardiseringen av protokoll som används över hela laboratorier.
Som visas i denna videon artikeln kan den aktuella versionen av apparaten och programmet ger oss möjlighet att testa svart eller agouti mus, men inte albino möss. Nu producerar vi en modifierad version av systemet så att albinomöss som ska testas. Systemet har fördelen att in vivo mikrodialys in vivo elektrofysiologi och optogenetics experiment kan utföras under T-labyrint testning, eftersom dörrarna är utformade för att gå ned under golvet. Till exempel kan vissa forskare att försöka att undersöka de elektrofysiologiska egenskaperna hos neuroner i hippocampus under valet av armarnaäven om vissa förbättringar av apparaten kan behövas för att minimera elektriska störningar från dörrar och pellet borttagning ställdon mekanism.
Sammantaget tvingade T-labyrinten växling och vänster-höger diskriminering uppgifter med den modifierade automatiska apparaten är användbara för att bedöma arbets-och referens-minne och beteendemässiga flexibilitet i möss.
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar Kazuo Nakanishi för hans hjälp med att utveckla Image TM program för beteendeanalys. Denna forskning stöddes av Grant-i-Stöd till Förberedande forskning (19653081), Grant-i-Stöd till vetenskaplig forskning (B) (21.300.121), Grant-i-Stöd för vetenskaplig forskning om innovativa områden (Comprehensive Brain Science Network) från ministeriet för utbildning, vetenskap, idrott och kultur i Japan, bidrag från Neuroinformatics Japan Center (NIJC), och bidrag från CREST & Bird i Japan Science and Technology Agency (JST).