यह लेख चूहों में सीखने भय और स्मृति का आकलन करने के लिए एक वीडियो विश्लेषण प्रणाली का उपयोग कर एक प्रासंगिक और cued डर कंडीशनिंग परीक्षण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है.
प्रासंगिक और cued डर कंडीशनिंग परीक्षण जानने के लिए और पर्यावरण cues और प्रतिकूल अनुभवों के बीच एक संघ को याद करने के लिए चूहों की क्षमता का आकलन है कि व्यवहार परीक्षण में से एक है. इस परीक्षण में, चूहों एक कंडीशनिंग कक्ष में रखा जाता है और एक वातानुकूलित उत्तेजना (एक श्रवण क्यू) के कर्कट और एक aversive असुविधाजनक उत्तेजना (एक बिजली footshock) दिया जाता है. एक देरी समय के बाद, चूहों ही कंडीशनिंग चैम्बर और श्रवण क्यू की प्रस्तुति के साथ एक अलग ढंग से आकार का कक्ष के संपर्क में हैं. परीक्षण के दौरान व्यवहार बर्फ़ीली डर स्मृति के एक सूचकांक के रूप में मापा जाता है. स्वचालित रूप से व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए, हम http://www.mouse-phenotype.org/ पर एक मुफ्त डाउनलोड के रूप में उपलब्ध है जो ImageFZ अनुप्रयोग सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का उपयोग करते हुए एक वीडियो विश्लेषण प्रणाली विकसित की है. इधर, हमारे प्रोटोकॉल का विवरण दिखाने के लिए, हम प्रासंगिक के लिए हमारी प्रक्रिया का प्रदर्शन और ImageFZ syst का उपयोग C57BL/6J चूहों में भय कंडीशनिंग परीक्षण cuedउन्हें. इसके अलावा, हम अपने प्रोटोकॉल और एक मानव पर्यवेक्षक द्वारा बने उस के साथ ImageFZ प्रणाली या एक photobeam आधारित कंप्यूटर माप प्रणाली द्वारा मापा ठंड समय की तुलना करके वीडियो विश्लेषण प्रणाली के प्रदर्शन को मान्य किया. हमारे प्रतिनिधि परिणामों में दिखाया गया है, ImageFZ से प्राप्त आंकड़ों ImageFZ प्रणाली का उपयोग कर व्यवहार विश्लेषण अत्यंत विश्वसनीय है यह दर्शाता है कि एक मानव पर्यवेक्षक द्वारा विश्लेषण के समान ही थे. वर्तमान फिल्म लेख परीक्षण प्रक्रियाओं के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है और प्रयोगात्मक स्थिति की समझ को बढ़ावा देंगे.
प्रासंगिक और cued डर कंडीशनिंग परीक्षण कृन्तकों 1-3 में साहचर्य सीखने भय और स्मृति का आकलन करने के लिए इस्तेमाल व्यवहार प्रतिमान है. इस परीक्षा में व्यापक रूप से ट्रांसजेनिक और पीटा चूहों 1,4-16 में डर सीखने और स्मृति के neurobiological तंत्र को समझने के लिए इस्तेमाल किया गया है. सांस लेने के अपवाद के साथ पूरा गतिहीनता के रूप में परिभाषित किया गया है जो बर्फ़ीली व्यवहार, भयभीत स्थितियों के लिए एक सामान्य प्रतिक्रिया है. जानवरों के एक बिजली footshock साथ एक श्रवण क्यू की एक जोड़ी करने के लिए सामने आ रहे हैं के बाद इस व्यवहार प्रतिमान में, वे साहचर्य डर सीखने और स्मृति के एक सूचकांक के रूप में मापा जाता है, जो ठंड व्यवहार, प्रदर्शित करके डर उत्पादक उत्तेजना का जवाब. इस परीक्षण कम विस्तृत उपकरण, अन्वेषक द्वारा कम शारीरिक श्रम, और अन्य सीखने और स्मृति कार्यों से चूहों के लिए बहुत कम प्रशिक्षण समय की आवश्यकता है, यह आम तौर पर 2 दिनों के लिए लगभग 5-10 मिनट / दिन माउस प्रति की आवश्यकता है. परीक्षण प्रक्रिया सी हैmple और प्रदर्शन करने के लिए कम समय की आवश्यकता है, अन्वेषक ध्यान से निरीक्षण और माउस व्यवहार उपाय होना चाहिए, इसलिए कई स्वचालित माप सिस्टम व्यवहार विश्लेषण 17-20 संचालन करने के लिए विकसित किया गया है. हम ImageFZ सॉफ्टवेयर प्रोग्राम के साथ विकसित की है, जो हमारे वीडियो विश्लेषण प्रणाली, हमें आसानी से ठंड व्यवहार का विश्लेषण और अत्यंत विश्वसनीय परिणामों का निर्माण करने की अनुमति देता है. इस अनुच्छेद के हमारे परीक्षण प्रक्रिया के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है और ImageFZ सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का उपयोग कैसे करें.
प्रासंगिक और cued डर कंडीशनिंग परीक्षण सीखने और स्मृति का आकलन करने के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया मानदंड में से एक है. यह परीक्षण एक संघ एक संदर्भ और / या एक वातानुकूलित उत्तेजना (श्रवण क्यू) और एक aversive उत्तेजना (बिजली footshock) के बीच किया जाता है, जिसमें Pavlovian कंडीशनिंग का एक रूप है. संदर्भ या क्यू के साथ या तो सामना करना पड़ा जब संदर्भ / श्रवण क्यू और footshock का एक भी बाँधना के बाद, चूहों लंबे समय से स्थायी ठंड दिखा रहे हैं. इस परीक्षण में, ठंड व्यवहार डर स्मृति के एक सूचकांक के रूप में प्रयोग किया जाता है. औषधीय और घाव पढ़ाई स्मृति गठन, समेकन, और पुनर्प्राप्ति ऐसे प्रमस्तिष्कखंड, हिप्पोकैम्पस, और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स 3,33-35 के रूप में कई मस्तिष्क क्षेत्रों, द्वारा विनियमित रहे हैं कि पता चला है. इसके अलावा, आणविक आनुवंशिकी के अध्ययन के विशिष्ट जीन और अनुवांशिक इंजीनियर चूहों 36 का उपयोग करते हुए इन क्षेत्रों के मस्तिष्क में सीखने और स्मृति में शामिल अणुओं की भूमिका का प्रदर्शन किया है. इसलिए, इस परीक्षण simpl हैई और neurobiological आधार अंतर्निहित डर सीखने और स्मृति की खोज के लिए उपयोगी. इस फिल्म के एक लेख में, हम समझते हैं और आसानी से परीक्षण करने के लिए विस्तृत जानकारी के साथ प्रयोगकर्ताओं प्रदान करने के लिए हमारे प्रोटोकॉल की शुरुआत की.
बर्फ़ीली व्यवहार मानव प्रयोगकर्ताओं द्वारा प्रत्यक्ष अवलोकन के माध्यम से मात्रा निर्धारित किया गया था. एक अच्छी तरह प्रशिक्षित प्रयोगकर्ता टिप्पणियों भर में विश्वसनीय, स्थिर परिणामों का उत्पादन होने की उम्मीद है. हालांकि, इस पद्धति ऐसी अवलोकन पद्धति में मतभेद, पर्यवेक्षक पूर्वाग्रहों, और सरल मात्रा का ठहराव गलतियों के रूप में संभावित समस्याओं, यह मुश्किल सीधे स्वतंत्र प्रयोगकर्ताओं और विभिन्न प्रयोगशालाओं से परिणामों की तुलना करने के लिए बनाने शामिल है. एक स्वचालित photobeam आधारित कंप्यूटर सिस्टम माप भी 26,30-32 इस्तेमाल किया गया है. हालांकि, इस प्रणाली को भी ठंड व्यवहार को मापने में संभावित समस्याओं को प्रस्तुत. क्योंकि सेंसर व्यवस्था की, इस प्रणाली typica होगा कि छोटे सिर आंदोलनों का पता लगाने में असमर्थ हो सकता हैlly मानव अवलोकन के माध्यम से 'सक्रिय' के रूप में बने रहना. इसके अलावा, ठंड के दौरान कांप एक पशु जमा देता है, photobeam में रुक – रुक कर रुकावट कांप का एक परिणाम के रूप में मनाया जाता है क्योंकि जब nonfreezing के रूप में माना जा सकता है. एक वैकल्पिक पद्धति के रूप में, स्वचालित छवि और वीडियो का विश्लेषण प्रणालियों 17-20,37,38 विकसित किया गया है. Anagnostaras एट अल. 37 अच्छा वैधता है और अच्छी तरह से 17,20,37-38 ठंड स्कोर कि छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर प्रोग्राम के साथ कुछ प्रणालियों का वर्णन किया. हालांकि, इन प्रणालियों और विश्लेषण कार्यक्रमों की सबसे वाणिज्यिक आपूर्तिकर्ताओं से प्राप्त किया जा करने के लिए है और आमतौर पर महंगी हैं. हम ठंड व्यवहार के विश्लेषण के लिए ImageFZ सॉफ्टवेयर प्रोग्राम विकसित की है, और इस कार्यक्रम के लिए एक मुफ्त सॉफ्टवेयर प्रोग्राम के रूप में वितरित किया जाता है. ImageFZ पिक्सल के एक शरीर (एक कण) के रूप में माउस का पता लगाता है और राशि के आधार पर 'ठंड' या 'गैर ठंड' के रूप में सूक्ष्म माउस आंदोलन भेदभावलगातार छवियों के प्रत्येक जोड़ी के कणों के बीच nonoverlapping क्षेत्रों के क्षेत्र. प्रतिनिधि परिणामों में दिखाया गया है, ImageFZ प्रोग्राम का उपयोग माप के साथ संगत या अन्य तरीकों का उपयोग कर प्राप्त की तुलना में ज्यादा सटीक हैं. इस प्रकार, ImageFZ प्रोग्राम स्वचालित रूप से मानव पर्यवेक्षकों परिभाषित मापदंड का उपयोग ठंड के रूप में न्यायाधीश कि व्यवहार के उपाय. इसके अलावा, ImageFZ कार्यक्रम दूरी पहले के दौरान (सेमी) की यात्रा की, और footshock प्रदर्शन के बाद, ठंड व्यवहार का झटका संवेदनशीलता और विश्लेषण के एक आकलन की सुविधा की गणना करता है.
Methodological मतभेद प्रयोगशालाओं के बीच मौजूद हैं. इन मतभेदों प्रयोगशालाओं के बीच डेटा की तुलना में कठिनाई में और विभिन्न प्रयोगशालाओं में परिणाम नकल करने में हो सकता है. अधिक स्थिर और तुलनीय डेटा प्राप्त करने के लिए, यह परीक्षण प्रोटोकॉल जितना संभव मानकीकृत करने के लिए आवश्यक है. ImageFZ साथ विश्लेषण प्रणाली में योगदान कर सकते हैं, जो परीक्षण प्रक्रियाओं के स्वचालन की ओर जाता हैप्रोटोकॉल के मानकीकरण प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल किया.
ठंड व्यवहार का विश्लेषण करते समय कई व्यवहार प्रतिक्रियाओं पर विचार किया जाना चाहिए. जानवरों के एक भयभीत स्थिति का सामना सबसे पहले, जब वे बजाय 39 ठंड का पलायन हो सकता है. भागने डर प्रतिक्रियाओं में से एक है, और इसकी घटना डर स्मृति underestimating को बढ़ावा मिलेगा. दूसरा, ठंड एक सामान्य गतिविधि के स्तर पर निर्भर हो सकता है, और प्रयोगात्मक और नियंत्रण चूहों में गतिविधि के स्तर की जांच की जाने की जरूरत है. एम 1 मुस्कारिनिक acetylcholine रिसेप्टर कमी चूहों जंगली प्रकार चूहों की तुलना में ठंड के कम स्तर से पता चला हालांकि उदाहरण के लिए, विभिन्न व्यवहार परीक्षण के परिणाम के बजाय उनकी स्मृति हानि 18 की उनकी सक्रियता phenotype के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है कि संकेत दिया. ImageFZ विषयों द्वारा तय की गई दूरी (सेमी) की गणना करता है. डेटा मतभेद विषयों के बीच सामान्य गतिविधि के स्तर में मौजूद है या नहीं, जांच करने के लिए उपलब्ध हैं. में एक समूह फर्क हैदूरी समस्या का एक संभावित दृष्टिकोण दूरी आधारभूत गतिविधि के रूप में प्रशिक्षण के पहले 2 मिनट के दौरान कूच पर विचार करने के लिए और के दौरान आधारभूत + गतिविधि के दौरान / (गतिविधि (दमन अनुपात = (गतिविधि परीक्षण के दौरान) एक दमन अनुपात का उपयोग करने के लिए है, कूच डर 17,40 के एक माध्यमिक सूचकांक के रूप में परीक्षण)). अंत में, एक बिजली footshock के लिए जेट में परिवर्तन उत्प्रेरण दर्द संवेदनशीलता में एक फर्क है, यदि कोई हो, ठंड व्यवहार में बदलाव हो सकता है. ImageFZ भी दूरी footshock संवेदनशीलता के एक सूचकांक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है (6 सेकंड के लिए) अपने प्रदर्शन के बाद 2 सेकंड के लिए एक 2 सेकंड footshock के एक जोखिम, पहले 2 सेकंड से विस्तार में (सेमी) कूच गणना करता है.
वीडियो विश्लेषण प्रणाली, काले agouti सूरजमुखी मनुष्य, की ठंड व्यवहार को मापने, और भूरे रंग के चूहों को कमजोर करने के लिए विकसित किया गया है. ImageFZ (चित्रा 1 बी देखें) सफेद चूहों की जांच के लिए एक काले रंग की मंजिल ट्रे और काला ग्रिड का उपयोग करता है. काला ग्रिड तकनीक और नवीनता के बने होते हैं सहयोगी लेपित काले रंग के साथ धातुओं संसाधित और आमतौर पर काले चूहों के लिए उपयोग किया जाता है जो noncoated धातु ग्रिड के समान एक विद्युत चालकता है. ImageFZ भी कार्यक्रम मापदंडों का समायोजन के माध्यम से चूहों और अन्य कृन्तकों में ठंड व्यवहार का विश्लेषण करती है. ImageFZ के वर्तमान संस्करण में, विषय के व्यवहार ठंड का विश्लेषण करने के लिए शीर्ष दीवार से एक वीडियो कैमरे का उपयोग कर दर्ज की गई है. ImageFZ छवियों चैम्बर की ओर से कब्जा कर रहे हैं, जहां एक सेट अप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अलावा, ImageFZ 4 apparatuses के एक अधिकतम नियंत्रित करता है. इस सुविधा के समय की बचत और प्रत्येक विषय के निष्पादन के समय और व्यवहार पर परीक्षण के क्रम में मतभेद से संभावित प्रभावों को कम करने, शोधकर्ता एक साथ 4 चूहों की जांच करने के लिए अनुमति देता है. इस प्रकार, ImageFZ परीक्षण प्रक्रिया और ठंड व्यवहार का विश्लेषण सरल करता है, और इस कार्यक्रम कम परिश्रम के साथ और व्यवहार प्रयोगों के लिए किसी भी प्रशिक्षण के बिना परीक्षण की सुविधा.
Miyakawa प्रयोगशाला में e_content ">, हम सीखने और स्मृति पर किसी जीन के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए वीडियो विश्लेषण प्रणाली का उपयोग प्रासंगिक और cued डर कंडीशनिंग परीक्षण में अनुवांशिक इंजीनियर चूहों और जंगली प्रकार चूहों पर नियंत्रण के 110 से अधिक उपभेदों का आकलन किया है 41-42 हम 5000 से अधिक चूहों के लिए कच्चे डेटा का एक बड़ा सेट प्राप्त की है प्रकाशित शोध लेख 4-16 के लिए इस्तेमाल किया गया था कि कच्चे डेटा एक सार्वजनिक डेटाबेस (यूआरएल के रूप में 'माउस Phenotype डाटाबेस' में शामिल किए गए हैं.:. HTTP: / / www.mouse-phenotype.org/). वर्तमान फिल्म लेख हमारे प्रयोगात्मक प्रक्रिया के विवरण के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है और परीक्षण की स्थिति की समझ को बढ़ावा देता है.The authors have nothing to disclose.
यहाँ दिखाए गए डेटा के कुछ मानसिक स्वास्थ्य के अमेरिकी राष्ट्रीय संस्थान में डा. जैकलिन एन करावली की प्रयोगशाला में प्राप्त किया गया है और हम हमारे अखबार में डेटा दिखाने के लिए अनुमति देने के लिए उसे धन्यवाद देना चाहूंगा. हम भी व्यवहार विश्लेषण के लिए ImageFZ कार्यक्रम विकसित करने में उनकी मदद के लिए काज़ुओ नाकानिशी धन्यवाद. इस शोध द्वारा समर्थित किया गया अनुदान सहायता साइंटिफिक रिसर्च (बी) के लिए (21300121), अनुदान सहायता वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए नए क्षेत्रों शिक्षा मंत्रालय से (व्यापक मस्तिष्क विज्ञान नेटवर्क), विज्ञान, खेल और संस्कृति जापान के पर , Neuroinformatics जापान केंद्र (NIJC), और जापान विज्ञान और प्रौद्योगिकी एजेंसी (JST) के शिखर से अनुदान से अनुदान.
ImageFZ program | Developed by Tsuyoshi Miyakawa | This program is available through O'Hara & Co., Tokyo, Japan and for free download at http://www.mouse-phenotype.org/. This software runs on 32-bit Windows XP/Vista/7. | |
Conditioning chamber | O'Hara & co., Japan | CL-3002L | For mouse. |
Cued test chamber | O'Hara & co., Japan | CLT-3002L | For mouse. |
Interface | O'Hara & co., Japan | CL-1040 | The interface includes a white noise/tone generator, which can be controlled by ImageFZ program. |
Scrambled shock generator | O'Hara & co., Japan | SGA-2040 | The shock generator can be controlled by ImageFZ program. |
Shock grid tester (ammeter) | O'Hara & co., Japan | SG-T | |
USB video capture device | XLR8 | USB2IVOSX | |
Quad image splitter | Wireless Tsukamoto Co., Ltd., Japan | 400AS | |
Soundproof room | O'Hara & co., Japan | CL-4210 | |
Freeze Monitor | San Diego Instruments, Inc., CA, USA | 16 x 16 photbeam array ( 2.5 cm spacing) |