Abstract
Este protocolo describe la junta agujero modificado (MHB), que combina las características de un tablero agujero tradicional y campo abierto y que está diseñado para medir múltiples dimensiones de la conducta condicionada en pequeños mamíferos de laboratorio (por ejemplo, ratones, ratas, musarañas y pequeños primates). Este paradigma es una alternativa valiosa para el uso de una batería de pruebas de comportamiento, ya que un amplio espectro de comportamiento de perfil de comportamiento de un animal se puede investigar en una sola prueba.
El aparato consiste en una caja, que representa el área "protegido", separado de un compartimiento de grupo. A bordo, en la que pequeños cilindros están escalonadas en tres líneas, se coloca en el centro de la caja, que representa el área 'sin protección' de la configuración. Las habilidades cognitivas de los animales se pueden medir por hostigamiento algunos cilindros en el tablero y la medición de la memoria de trabajo y de referencia. Otro comportamiento condicionado, como activity-Related-, ansiedad Related- y el comportamiento social, se puede observar el uso de este paradigma. Flexibilidad de comportamiento y la capacidad de habituarse a un nuevo entorno, además, pueden ser observados por someter a los animales a múltiples ensayos en el MHB, revelando una idea de la capacidad de adaptación de los animales.
Debido a las pruebas de los efectos de orden en una batería de pruebas de comportamiento, los animales no tratados previamente se deben utilizar para cada experimento. Al probar múltiples dimensiones de comportamiento en un solo paradigma y de ese modo eludir este problema, se reduce el número de animales experimentales utilizados. Además, al evitar el aislamiento social durante la prueba y sin la necesidad de alimentos privar a los animales, la MHB representa un sistema de prueba de comportamiento, la inducción de si los hay, muy baja cantidad de estrés.
Introduction
La placa de orificio modificado (MHB) se utiliza para evaluar múltiples dimensiones de comportamiento no condicionado, principalmente en ratones y ratas 1. Una serie de pruebas ampliamente utilizados medir un único parámetro de comportamiento que no cubre completamente todo el fenotipo de una dimensión de comportamiento. El MHB fue desarrollado basado en el concepto de que los roedores pueden mostrar su rico repertorio conductual sólo en un entorno de prueba rica 2 y por lo tanto permite observaciones etológicas complejos.
La puesta en marcha comprende las características de la placa de orificio tradicional y la prueba de campo abierto, resultando en un único paradigma complejo que supera las desventajas de una batería de pruebas (es decir, en la reducción del número de animales utilizados 1,3,4, eludir la posibles efectos de la orden de la prueba 5, y reducir el tiempo de efectos y costos 6). En contraste con la mayoría de las pruebas de comportamiento (por ejemplo, Hånell y Marklund, 2014) 7 </ Sup>, una ventaja de la MHB es que los animales no necesitan ser privados de alimentos con el fin de aumentar la motivación para resolver la tarea. Además, el aislamiento social se puede evitar durante la prueba mediante la colocación de compañeros de grupo del animal experimental en un (grupo-) compartimento separado del compartimiento de ensayo por un tabique perforado transparente, lo que permite visual, auditiva y olfativa de contactos de 8,9.
El MHB ha sido (farmacológicamente) validado para ratas y ratones 1,6. Una amplia gama de comportamientos se puede medir, por ejemplo, el comportamiento de evitación, la evaluación de riesgos, la excitación, la exploración, la actividad locomotora, la habituación, la afinidad social y la cognición 2,8-10. Además, el MHB se puede combinar con un ensayo de inhibición de la ingesta de alimentos, así como novela objeto prueba de reconocimiento 10,11. Finalmente, el MHB también se puede utilizar para llevar a cabo experimentos de estrés social mediante pruebas animales socialmente vencidos mientras que la colocación de un individuo dominante enel compartimiento del grupo 12,13. Este protocolo para los ratones y las ratas le dará una visión general de las múltiples aplicaciones de la MHB.
Protocol
NOTA: Los experimentos han sido aprobados por el Comité de Experimentación Animal de la Universidad del Centro Médico de Utrecht y la Universidad de Utrecht, Países Bajos. Por otra parte, los experimentos con animales siguieron los Principios de cuidado de los animales de laboratorio y se refieren a las Directrices para el Cuidado y Uso de los Mamíferos en Neurociencia y Comportamiento de Investigación. 25
1. experimental
NOTA: El aparato estándar MHB consiste en una caja de PVC gris experimental (100 x 50 x 50 cm) separado de un compartimiento adicional (50 x 50 x 50 cm) en las que los compañeros de grupo del animal experimental se pueden colocar durante el período de pruebas por un proceso transparente, división perforada 1. Si la presencia de compañeros de grupo no es deseado o si los animales alojados individualmente se ponen a prueba, reemplace la partición transparente de una partición hecha de PVC gris (Figura 1;. Consulta Ohl et al (2001) 1). El MHB (with mediciones diferentes) utilizados para las pruebas cognitivas se describe en la sección 5 del protocolo.
- Coloque el tablero (60 x 20 x 0,5 cm; de PVC gris) en el centro de la caja.
NOTA: La tarjeta puede contener 20 cilindros (ᴓ 1,5 cm) 14 tambaleó en dos líneas o 23 cilindros (ᴓ 3 cm) 8 escalonados en tres líneas. - Divida el área alrededor de la junta por líneas negras en 10 rectángulos (20 x 15 cm) y 2 plazas (20 x 20 cm).
- Coloque una luz de la etapa anterior del tablero para crear un contraste mayor en intensidad de luz entre la junta (que representa un área no protegida comparable con el centro de un campo abierto o en el compartimento de la luz de una prueba de la transición de luz-oscuridad) y la caja (área protegida) a fin de aumentar el carácter aversivo de la placa de 4,8.
- La Casa de los animales en un 12 hr invierte ciclo día-noche (por ejemplo, las luces apagadas a las 7:00 AM y las luces encendidas a las 7:00 PM).
NOTA: Sin embargo, el MHB también puedeUtilícese bajo la programación de luz convencional (véase la discusión sobre las posibles deficiencias) 1,6. - Realice la prueba de comportamiento en la fase más activa de los animales (por ejemplo, de 10:00 am y 2:00 pm) 4,15.
- Mantener un periodo de habituación de 2 semanas después de la llegada de los animales en las instalaciones. Durante este período tienen la misma persona que realiza el experimento conductual manejar los animales cuatro veces a la semana e incluyen todos los procedimientos de manejo que se deben realizar durante las pruebas reales. Manejar los animales exclusivamente durante el tiempo del día cuando los animales serán expuestos a las pruebas más adelante.
- Registre los experimentos para el almacenamiento de datos en el vídeo y con el fin de optimizar los resultados y reducir la variabilidad entre observadores, practicar el scoring de comportamiento mediante una grabación de vídeo de experimentos anteriores 2. Asegúrese de estandarizar todas las acciones y procedimientos ejecutados por el observador.
2. BehaPrueba vioral - Sin la presencia del grupo Mates
- Realizar las pruebas de comportamiento en la sala de los animales se alojan regularmente (para evitar posibles efectos del traslado a un centro de exámenes) e instalar todo el equipo de prueba antes de la llegada de los animales en las instalaciones (para habituar a los animales a la presencia de los equipos).
- Recoge al animal por la base de la cola de su jaula y directamente colocarlo en el MHB.
- Colocar cada animal en el aparato en la misma esquina frente a la pared (como se indica en la Figura 1).
- Deje que el animal para explorar libremente el MHB por un período de tiempo (a menudo 5 min 1,6,16-18).
- Tienes un observador experimentado puntuación en vivo los parámetros de comportamiento que utilizan el software de puntuación de comportamiento. Utilice los parámetros indicados en la Tabla 1.
NOTA: Algunos parámetros de comportamiento (por ejemplo, motorizado y el comportamiento exploratorio) podrían ser calificados automáticamente como por ejemplo, et al. (2010) 19 tras necesario un ajuste de la MHB. - Limpie el aparato con agua del grifo y una toalla de papel después de cada ensayo con el fin de evitar un sesgo basado en señales olfativas.
NOTA: Los posibles efectos de pruebas de orden al probar los animales alojados socialmente deben mantenerse en mente 17,20.
3. Pruebas de Comportamiento - en la Presencia del Grupo Mates
- En el caso de alojamiento en grupo, medir la interacción con el animal experimental y sus compañeros de jaula durante las pruebas.
- Coloca los compañeros de grupo en el compartimiento de grupo antes de la prueba de que el animal experimental para permitir la habituación (principalmente 10-30 min 1,12).
NOTA: Las pruebas en condiciones de estrés social es posible colocando una jaula compañero dominante en el compartimiento del grupo cuando se prueba un individuo socialmente derrotado 13. - Colocar el animal experimental en el compartimiento de la prueba y deje que se liberaly explorar el MHB como se describe en la sección 2.
NOTA: Los posibles efectos de pruebas de orden al probar los animales alojados socialmente deben mantenerse en mente 17,20. - Tienes un observador experimentado puntuación en vivo los parámetros de comportamiento que utilizan el software de puntuación de comportamiento. Utilice los parámetros indicados en la Tabla 1.
- Limpie el aparato con agua del grifo y una toalla de papel después de cada ensayo con el fin de evitar un sesgo basado en señales olfativas.
- Coloca los compañeros de grupo en el compartimiento de grupo antes de la prueba de que el animal experimental para permitir la habituación (principalmente 10-30 min 1,12).
4. novela objeto de reconocimiento y la Alimentación Consumo de inhibición
- Familiarizar a los animales con un objeto (por ejemplo un dado o una bola de comida) en su jaula hogar 2 días antes del experimento.
- Coloque el objeto familiarizado en el aparato 2 cm aparte de un objeto novedoso (por ejemplo un perno o comida desconocida) en la esquina a través del punto de partida.
- Mida el tiempo que el animal necesita para acercarse a la novela y familiar objeto / comida. Utilice los parámetros <strong> Tabla 1.
- Limpie el aparato con agua del grifo y una toalla de papel después de cada ensayo con el fin de evitar un sesgo basado en señales olfativas.
5. Prueba Cognitiva
- Coloque una tabla más pequeña (35 x 22 x 1 cm) con 10 cilindros en el centro de la caja (Figura 1) Para el ensayo ratas 3,22. Reducir el cuadro en tamaño a 50 x 50 cm para el ensayo de los ratones 21 mediante la inserción de una partición hecha de PVC gris.
- Perfumar todos los cilindros con un sabor animales se sienten atraídos por (por ejemplo, vainilla) y cebo todo con una recompensa (por ejemplo, un trozo de almendra, una recompensa muy apetecibles para los ratones y ratas) debajo de una rejilla para que los animales no pueden eliminarlo.
- Cilindros Cue (a menudo tres) con un anillo de color (en contraste con el PVC gris) y los de cebo con una recompensa extraíble (por ejemplo, 0,05 g pedazo de almendras).
- Familiarizar a los animales con el premio a diario en los 2 días antes del experimento ensu jaula hogar, ofreciendo con pinzas y asegurarse de que los animales comen.
- Tienes un observador experimentado puntuación en vivo los parámetros de comportamiento que utilizan el software de puntuación de comportamiento. Medir los parámetros enumerados en la Tabla 2, además de los parámetros de comportamiento mencionadas en la sección 2 (Tabla 1) con la excepción de los parámetros relacionados con la inhibición objetar el reconocimiento o la ingesta de alimentos.
- Etapa 1: Con cada animal, realizar cuatro ensayos todos los días con un intervalo entre ensayos constante (por ejemplo, 30 a 60 min) hasta que una constante de tiempo para terminar un juicio que se alcance (es decir, cuando se han recogido las tres piezas de almendras).
- Etapa 2: Cue y cebo tres cilindros diferentes y colocan los animales en la configuración de cuatro ensayos para probar la capacidad de aprendizaje de reversión.
- Limpie el aparato con agua del grifo y una toalla de papel después de cada ensayo con el fin de evitar un sesgo basado en señales olfativas.
Representative Results
La gran cantidad de parámetros que se pueden medir en la MHB hacer esta configuración especialmente adecuado para medir numerosas dimensiones de comportamiento. Un ejemplo es la identificación de la adaptación del comportamiento a un ambiente nuevo por la exposición repetida a la prueba. . Salomons et al (2010) estudiaron la habituación de dos cepas puras de ratones (BALB / cJ y 129P3 / J) a la MHB bajo dos condiciones de luz diferentes (luz roja: el contraste entre la caja y cartón: 45 lux vs. luz blanca: contrastar entre la caja y cartón: 115 lux (véase también la sección de protocolo 1.3)) 4. Ratones BALC / cJ muestran una (habituar) latencia decreciente hasta la primera entrada de planchar (véase la Tabla 1) en condiciones de luz roja como se muestra en la Figura 2A. En contraste, 129P3 / J ratones no muestran signos de habituación más de los ensayos. Figura 2B muestra el experimento bajo condiciones de luz blanca. Ratones BALB / cJ muestran de nuevo una disminución de la latencia a la primera entrada tablero sobre ensayos aunque que la unanimals muestran un patrón habituación más lento en comparación con las condiciones de luz roja. Ratones 129P3 / J no sólo muestran una vez más deteriorados habituación, pero también una tendencia hacia la sensibilización bajo la condición de luz blanca. Del mismo modo, en un estudio realizado por Salomons (2012) 129P2 / OlaHsd ratones mostraron un deterioro de la flexibilidad conductual en respuesta a la comparación de la novedad a BALB / cOlaHsd ratones 23. La diferencia en la capacidad de habituación por lo tanto se hace evidente entre dos cepas puras de ratones cuando se probó en el MHB 4.
La versión cognitiva de la MHB puede por ejemplo ser usado para medir los deterioros cognitivos en ratones. Van der Kooij et al. (2010) utilizaron este set-up para medir el funcionamiento cognitivo de los ratones C57BL / 6J con hipoxia-isquemia cerebral leve (45 min de hipoxia; HI-45), HI grave (75 min de hipoxia; HI-75) y sham- ratones de control 9. La posibilidad de completar los ensayos (es decir, encontrar los agujeros cebados a menos de 5 minutos) se muestra en la Figura 3A. Figura 3B-D respectivamente.
Con el fin de confirmar que el grupo de HI-45 no tuvo ningún deterioro cognitivo, este grupo se ensayó frente a los controles simulados en una tarea de reversión. Los tres agujeros cebados fueron nombrados para tres cilindros diferentes y los animales fueron probados para 4 ensayos. El efecto de reversión se hace evidente cuando se compara la última prueba de la primera etapa con la primera prueba de la fase de reversión. La duración para completar los cuatro ensayos de reversión da una indicación en el rendimiento global. La figura 4 muestra la latencia para completar la prueba para ambos grupos y un efecto del tratamiento general clara es evidente. Esto significa que en la tarea de reversión en efecto, hay un deterioro en la flexibilidad cognitiva (re-learning) en el grupo de HI-45, que sea llegó detectable mediante el MHB 9.
Figura 1. Esquema general de la junta agujero modificado. (A) La puesta en marcha consiste en un compartimiento de ensayo (caja) con en el medio de la (sin protección) tablero indica con líneas en zigzag y el compartimiento del grupo. 
= Novela objeto, 
= Objeto familiar, 
= Punto de partida. (B) Esquema general de la versión cognitivo de la junta agujero modificado para ratones. (C) Vista lateral de un cilindro, como se usa en la versión cognitivo de la junta agujero modificado. Un pedazo de almendras se coloca debajo de la rejilla de todos los cilindros.target = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. La luz roja o condiciones de luz blanca. (A) de latencia hasta la primera entrada de planchar (media ± SEM) de BALB / cJ y ratones 123P3 / J medidos bajo condiciones de luz roja (cuadro 0-5 lux y tabla 45 lux). Un ANOVA de medidas repetidas con ajuste Huyn-Feldt revelaron una cepa (P = 0,025), ensayo (P <0,001) y el ensayo de interacción x cepa (P <0,001) Efecto análisis post hoc:. Entre cepas: * = p <0,0026, entre dos ensayos consecutivos: $ = P <0,0026 (BALB / cJ) (B) La latencia de la primera entrada de planchar (media ± SEM) en condiciones de luz blanca (cuadro 0-5 lux y cartón 120 lux).. Un ANOVA de medidas repetidas con ajuste Huyn-Feldt revelaron una cepa (P = 0,031), ensayo (P <0,001) y el ensayo de interacción x cepa (P <0,001) efe. ct análisis post hoc: entre cepas: * = p <0,0026, entre dos ensayos consecutivos: $ = P <0,0026 (BALB / cJ) y T = P <0,0026 (123P3 / J). Esta cifra ha sido modificado desde Salomons et al. 2010 4. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. Las pruebas cognitivas en el MHB (etapa 1). Todas las figuras muestran la media ± SEM. (A) La latencia para completar la prueba (s) de los ratones de control simulado, HI-45 y HI-75. (B) Número de errores de omisión, visitas agujero (C) no cebados y (D) revisita para agujeros cebados. * = P <0,05, ** = p <0,01, *** = p <0.001 vs. farsa HI-75, # = P <0,05, ## = P <0,01, ### = P <0,001HI-45 vs. HI-75. Esta cifra ha sido modificado de Van der Kooij et al. 2010 9. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. Reversión tarea de aprendizaje (etapa 2). Latencia para completar un ensayo (seg) en la tarea de aprendizaje inverso (media + SEM). Efectos del ensayo: # = P <0,05, ## = P <0,01 (primera tarea reversión juicio vs. juicio anterior). El efecto del tratamiento: * = p <0,05, ** = p <0,01 (HI-45 vs simulacro). Esta cifra ha sido modificado de Van der Kooij et al. 2010 9.
| Sistema | La Actividad | Magnitud de medición |
| Avoyo bailo | Entrada Junta | Frecuencia, latencia (s), la duración (%) y la duración media (s) en el tablero |
| Evaluación de riesgos | Asiste estirados | Frecuencia y latencia (s) de posturas corporales estiradas (incluyendo las patas traseras) |
| Excitación | Grooming | Frecuencia, latencia (s), la duración (%) y la duración media (s) de auto-aseo |
| Defecación | La frecuencia y la latencia (s) de boli producido | |
| Micción | La frecuencia y la latencia (s) de micciones | |
| Exploración Dirigida | Visitas Hole | Frecuencia y la latencia (s) de las visitas de los cilindros |
| Exploración de objetos Novela | Frecuencia, la latencia (s), la duración (%) y la duración media (s) explorando el objeto novedoso | |
| Exploración no dirigido | Alzar el cuadro </ Td> | La frecuencia y la latencia (s) de crias en el cuadro (patas delanteras no tocar la pared) |
| Tablero de Crianza | La frecuencia y la latencia (s) de crias en el tablero | |
| Exploración Agujero | La frecuencia y la latencia (s) de exploraciones cilindros | |
| Memoria | Exploración objeto familiar | Frecuencia, la latencia (s), la duración (%) y la duración media (s) explorando el objeto familiar |
| Afinidad Social | La interacción del grupo | Frecuencia, la latencia (s), la duración (%) y la duración media (s) que interactúa con el compartimiento grupo |
| La actividad locomotora | Cruce de la Línea | La frecuencia y la latencia (s) de los cruces de línea |
Tabla 1: Lista de parámetros de comportamiento
| Sistema de memoria | Parámetro | Descripción |
| La memoria a largo plazo | Elección equivocada | Visita al cilindro no con cebo; nariz debajo del borde |
| La omisión de error | La omisión de un cilindro con cebo | Ninguna visita a un cilindro con cebo |
| Memoria a corto plazo | Elección repetida | Vuelve al cilindro con cebo; nariz debajo del borde |
| El rendimiento global | El tiempo total de ensayo | Tiempo hasta que se han visitado todos los cilindros con cebo |
Tabla 2: Lista de parámetros cognitivos
Discussion
El paradigma MHB se puede utilizar para medir múltiples dimensiones de comportamiento no condicionado. El protocolo puede ser alterada ligeramente dependiendo del propósito del experimento. En este protocolo se discuten los ajustes, los tiempos y las mediciones generalmente utilizados en nuestro laboratorio. Sin embargo, ligeras desviaciones a las mediciones del aparato se han utilizado en el pasado y también la cantidad de los cilindros sobre la placa 3 puede variar. A menudo, los estudios emplean un tiempo de prueba de 5 min por el juicio, pero otras veces pruebas también pueden ser apropiados, es decir, poniendo fin a la prueba tan pronto como una prueba cognitiva se ha completado con éxito o en la ampliación de tiempo de prueba si los animales son extremadamente ansioso o discapacitados físicos. Se seleccionó la hora del día de la prueba para estar bajo condición de luz roja ya que los roedores son animales nocturnos y son más activos en la fase oscura temprana. Roedel et al. (2006) muestra los efectos de la luz en las pruebas de fase oscura en el rendimiento conductual y cognitivoen ratones DBA en el MHB 16. Otros estudios han realizado experimentos MHB bajo condiciones de luz blanca 1,6, sin embargo, debe tenerse en cuenta que las pruebas bajo condiciones de luz blanca puede inducir inhibición de la conducta y trastornos cognitivos (como se muestra en ratones DBA) 16.
Tablas 1 y 2 contienen una gran cantidad de parámetros de comportamiento que se desea medir. Durante el análisis de datos esto puede llevar a algunos parámetros que indican un aumento significativo de por ejemplo 'latencia a la primera placa de entrada », pero no en otros parámetros del mismo sistema de motivación (en este caso' Evasión '). En algunos casos, esto puede dar lugar a resultados no concluyentes. Guilloux et al. (2011) introdujo las puntuaciones z de comportamiento integrados al fenotipado conductual en ratones 24. Con el uso de las puntuaciones z de comportamiento integrados los múltiples parámetros pueden combinarse en una sola puntuación z describe una motivatio particular,sistema nal. Las puntuaciones z posteriores pueden a su vez ser más fácil en comparación a través de pruebas de comportamiento y experimentos.
Además de las características descritas de este paradigma, un uso más profunda se hizo evidente en el estudio de Salomons et al. (2012). La habituación a la novedad de dos cepas de ratón (BALC / cJ y 129P3 / J) en el MHB se comparó, mostrando una diferencia en la flexibilidad de comportamiento que indica un perfil de comportamiento no adaptativo de la 129P3 / J ratones 4, reflejando deteriora la capacidad de adaptación y, probablemente, incluso ansiedad patológica.
Concluyendo, la MHB permite la medición de múltiples dimensiones de comportamiento en un solo experimento. Mediante la combinación de características de un tablero tradicional agujero y prueba de campo abierto, el comportamiento condicionado, la interacción social, la cognición y la capacidad de adaptación, es decir, el bienestar puede ser investigado. Esto puede probar, por ejemplo, se utiliza para evaluar los cambios del comportamiento debidos al pharmacological- y / olas manipulaciones genéticas, la cría selectiva y la capacidad de adaptación. En comparación con las baterías de pruebas clásicas, el número de animales necesarios se reduce claramente y el estrés experimentado por los animales durante la prueba es extremadamente bajo.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cognitive mHB apparatus | The box for cognitive testing is 50x50 cm by inserting a partition made of grey PVC in the standard mHB. A smaller board (35x22x1 cm) with 10 cylinders is placed in the middle of the box. All cylinders are scented with a flavor animals are attracted to (e.g. vanilla) and all are baited with a reward (e.g. a piece of almond) beneath a grid so the animals cannot remove it. Cylinders (often three) are cued with a colored ring (contrasting with the grey PVC) and are baited with a removable reward (e.g. 0.05 g piece of almond). | ||
| Vanilla flavor | Vanilla flavor dissolved in water (0.02%) | ||
| Camera | Camera that generates sufficient quality output to rescore the behavior from video. | ||
| Stage light | A theather light that allows to adjust the light intensity and the dimensions of the surface that is lit. | ||
| Behavioral scoring software | Behavioral scoring software. |
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