Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Дважды Н лабиринт: Прочная Поведенческая Тест для обучения и памяти у грызунов

Published: July 8, 2015 doi: 10.3791/52667
Automatic Translation
1, 1, 1, 2,3
1Section of Neuroelectronic Systems, Dept. of Neurosurgery, University Hospital Freiburg, 2Laboratoire d'Imagerie et de Neurosciences Cognitives, UMR 7364 Université de Strasbourg, CNRS, 3Faculté de Psychologie, Neuropôle de Strasbourg

Abstract

Пространственное исследование познавательной у грызунов, как правило, использует использование лабиринта задач, чьи атрибуты изменяются от одного лабиринта в другой. Эти задачи варьируются в зависимости от их поведения и гибкости, необходимой продолжительности памяти, количество голов и путей, а также общая сложность задачи. Озадачив особенностью многих из этих задач является отсутствие контроля над стратегией, используемой грызунов, чтобы достичь цели, например, allocentric (декларативные-как), или эгоцентрических (процедурные) стратегии, основанные. Дважды Н лабиринт роман воды побег задача памяти, решает эту проблему, позволяя экспериментатору направить тип жизненной стратегии, в период обучения. Дважды Н лабиринт прозрачное устройство, которое состоит из центральной аллее с тремя руками выступающие с обеих сторон, а также спасательной платформе погруженной на конце одной из этих рук.

Крысы могут быть обучены с помощью allocentric стратегию, чередуя улХудожественная позиция в лабиринте в непредсказуемым образом (см протокол 1; §4.7), таким образом, требуя от них, чтобы узнать расположение платформы на основе имеющихся allothetic киев. Кроме того, эгоцентричны стратегия обучения (протокол 2; §4.8) может быть использован, выпустив крыс из той же позиции во время каждого испытания, пока они не научатся процессуальное шаблон, необходимый для достижения цели. Эта задача была доказана, чтобы обеспечить формирование стабильных следов памяти.

Память может быть проверены после периода обучения в суде заблуждение зонда, в котором исходное положение для заместителей крыс. После эгоцентрической обучения парадигмы, крысы, как правило, прибегают к стратегии allocentric основе, но только тогда, когда их начальное вид на экстра-лабиринт сигналы заметно отличается от своего первоначального положения. Эта задача идеально подходит для изучения эффектов лекарств / возмущений на allocentric / эгоцентрической производительности памяти, а также взаимодействия между гоESE две системы памяти.

Introduction

У животных, обучение в основном при посредничестве hippocampal- и полосатого тела на основе систем памяти 1,2, играющих центральную роль в отношении место- и Процессуально-памяти, соответственно. Отношения между этими двумя системами является сложной, и они, как известно, взаимодействуют друг с другом в кооператив или в конкурентные манер 1,3. Кроме того, исследования показали, что влияние любой из этих систем памяти на поведение животных может увеличить следующие отсутствии или повреждении другой системы 4-7. Обе эти системы подключены к префронтальной коры через таламус.

Многочисленные неврологические расстройства и нейродегенеративные заболевания могут повлиять пространственное познание на людях, которые полагаются на взаимодействии между процессуальными и декларативных систем памяти. Примеры включают в себя болезнь Паркинсона (PD), Хантингтона болезни (HD) 8-10, болезнь Альцгеймера (AD) 11-14, а такжебоковой амиотрофический склероз (БАС) 15. Животные модели, которые имеют отношение к этим расстройства могут быть вызваны с помощью различных методов лечения наркотиков, которые блокируют рецепторы определенные 16, а также посредством целевых поражений. Когда такие животные используются с задач пространственной памяти, ценную информацию можно получить в основных механизмов, связанных с этими расстройствами, а также с различными вариантами лечения.

Есть много различных типов задач пространственной памяти у грызунов, которые в совокупности предназначены для оценки конкретных аспектов обучения и памяти, а также эффекты потенциальных лекарств для различных расстройств 17,18. Эти задачи можно отличить по количеству голов и путей, степень поведенческой гибкости в решении задачи, продолжительность памяти или задержку, а также выбор стратегии, используемые в решении этой задачи. Хорошие показатели могут быть получены на основе внешних сигналов или ориентиров, которые используются для ориентированияживотное к цели (allocentric или место стратегия). Кроме того, грызуны могут разработать стратегию, которая основана на телесных направлении и сигналы с относительно направления для перемещения в (эгоцентричны или процессуальное стратегии), например, если известно, что крысы цель одна левый поворот с последующим одного правого поворота , то нет особой необходимости для allocentric или места стратегии. Лабиринт задачи часто различаются в зависимости от степени гибкости предлагаемых к грызуна в их решении. Например, в водном лабиринте Morris, сухой версии последней (например, 19) или в лабиринте Barnes (например, 20), есть потенциально бесконечные маршруты крыс можно предпринять, чтобы достичь цели. В водном лабиринте Morris, например, расположение цели могут быть изучены на основе внешних ориентиров или сигналов (allocentric стратегии), или просто плавание в кругах в сторону центра до тех пор, пока платформа находится (эгоцентрическими стратегии) ​​21. Некоторые задачи имеют несколько целейи высокую степень гибкости, например, задачи конуса поля 22 или радиального Olton в лабиринт 23. На другом конце шкалы находятся задачи, которые предлагают ограниченную гибкость в достижении цели, например, камень лабиринт, или переменный версию Т-лабиринт. Эти задачи обеспечивают только один правильный путь достижения цели, и содействовать формированию познавательных процедур, которые принципиально регулируемых полосатого основе системы процедурной памяти.

Дважды Н лабиринт роман пространственное тестирования памяти устройства, которая была разработана, чтобы позволить экспериментатору направить тип стратегии, узнал от грызунов в решении задачи 24. Состоит из трех параллельных пробега оружия, пересекающих перпендикулярную центральной аллее, дважды Н лабиринт воды побег задача, в которой грызуны узнать достичь побег платформу, погруженного в одном из мест лабиринт. Во время обучения, процедурная стратегия может быть разработана путем поддержания тон же начать и места гол всем. Кроме того, стратегия allocentric могут быть разработаны переменного начальное положение в случайном порядке, что требует крысу, чтобы узнать расположение скрытой платформе, основанной на сигналы окружающей среды, как это имеет делать в водном лабиринте. Это преодолевает препятствие, присутствующий в различных задач лабиринт, в котором экспериментатор в противном случае имеет мало контроля над типом стратегии, что грызуны использовать. Это важно, учитывая, что последствия некоторых когнитивных усиливающих кандидатов наркотиков полагаться на гиппокампа основе системы место-памяти, таким образом, появление когнитивных процедур или процедур, могут затруднить интерпретацию поведенческих наблюдений, когда животные, например переход от allocentric в процедурной памяти во время обучения. Точно так же, может быть желательно, чтобы оценить последствия препаратов и методов лечения на процедурной памяти, без влияния allocentric место на основе памяти. Наконец, это устройствомогут быть использованы для изучения кооперативных или конкурентные взаимодействия между этими системами памяти, и условия, при которых грызуны могут переключаться от одной системы к другой.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Общие соображения

Этот протокол утвержден уходу и использованию комитета животное университетской больницы Фрайбург (то же самое в Страсбург) по. Острота зрения необходимо для выполнения тестов в пространственной обучения. Грызуны с нарушениями визуальных систем, таким образом, не подходит. Кроме того, освещение должно быть достаточным для того, чтобы крысы, чтобы увидеть различные сигналы, расположенные на окружающих стен. Это полезно использовать основные в форме (квадрат, круг, треугольник), но хорошо контрастируют реплики (например, черные окрашенные реплики на белом фоне роспись). Точно так же, тяжелые моторные дефициты критерии исключения, потому что плавание требуется для этого теста и утопления может произойти. Наконец, гипер-беспокойство грызуны могут отображать сильно смещен поведение поиска, который влияет на производительность.

2. Аппарат Настройка

  1. Построить двойной H лабиринт, состоящий из 160 см центральной аллее, которая пересекается с обоих концов и в центретри 160 см параллельных работать руками (рисунок 1). Убедитесь, что центральная аллея и его перпендикулярно оружие шириной 20 см, и в окружении 35 см высокие прозрачные стены из оргстекла. Толщина оргстекла 6 мм для всех частей.
  2. Безопасный стены в месте, используя клей и винты, и водонепроницаемый лабиринт с помощью силиконовых швов на всех внутренних углов. Эти соединения могут быть легко заменены, если они теряют водонепроницаемость. Поместите сливное отверстие на конце одного из угловых оружия (или в середине лабиринта) для опорожнения.
  3. Поместите лабиринт на 80 см высоким столом, с достаточным пространством вокруг него для прогулки) вокруг лабиринта и б) размещения хорошо контрастируют киев. Назначить каждый руку в лабиринте его положением, т.е. северо-западе (СЗ), Север (N), к северо-востоку (NE), юго-западный (SW), юг (S) и юго-востоке (SE).
  4. Поставьте потолочные камеры над лабиринтом для пост-тест анализа поведения животных, используя ручной или AutOmatic (видео слежение) методы (см § 5).

3. Общие Комментарии

  1. Перед использованием, заполнить лабиринт с водой с приблизительной высоты 18 см (200 л). Это достаточно высокой, чтобы предотвратить крыс от касания дна лабиринта ногами, но достаточно, чтобы предотвратить побег мелкой.
  2. После предпроектной подготовки, оказывают воды непрозрачной смешивания 250 г порошка обезжиренного молока. Изменение воду на ежедневной основе, чтобы предотвратить молоко воду стать прогорклым. Поддерживайте температуру воды между 21 - 23 ° C, чтобы обеспечить стимулы для крыс искать запасной платформы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В крыс ознакомиться с положением платформы во время предварительной подготовки, его позиция перемещается в другую руку во время тренировки.
  3. Перед использованием погрузите высокий 17 см, 10 см платформа диаметр на конце одного из угловых оружия (СВ, СЗ, SE или SW). Обеспечить высоту, чтобы быть погружен в 1 см ниже поверхности воды на поверхность. Поезд крыс, чтобы достичьцелевая платформа, используя либо allocentric или эгоцентрической стратегии обучения, которая зависит от типа используемого парадигмы (см § 4).

4. Основные учебные протоколы

ПРИМЕЧАНИЕ: Крысы, как правило, предоставляется первоначальный день предварительной подготовки, что позволяет им познакомиться с лабиринта.

  1. Для предварительной подготовки освободить крысу от края одной из центральных оружия (например, S рука) и поместите цель платформу на конце одного из угловых оружия (например, NE), а затем дать крысам 4 последовательных 60 сек испытания, в которых для достижения целевой платформы.
  2. При достижении побег платформу, позволяют крысы ждать там в течение 15 сек, так что они могут отдохнуть и наблюдать за окружающей обстановкой. Независимо от стартовой позиции, всегда блокировать противоположное плечо с прозрачным гильотины дверь, которая предотвращает запись.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Во время предпроектной подготовки, оставить воду прозрачной, и отрегулируйте платформу онIGHT таким образом, что он выступает на 1 см выше поверхности воды, что делает его видимым на крысах.
  3. Выполните ежедневную тренировку, состоящую из до 4 последовательных испытаний, разделенных зазором 10 сек, по крайней мере (дискретного обучения, т.е. с интервалом в несколько минут между испытаниями, является альтернативой).
  4. Для обучения, переместить платформу от его предпродажная подготовка положения в выбранной руку (например, NW), и погрузить его на своем конечности на 1 см ниже поверхности воды. Теперь сделать воду непрозрачной добавлением молока власти и выполнять следующие учебные (раздел 4).
  5. Для крыс, которые не достигают целевую платформу в течение 60 сек, возвращения их в исходное положение, и осторожно направлять их на платформу экспериментатором.
  6. Измерьте несколько переменных во время учебных сессий и зонда, такие как, расстояние плавали, задержки в цель постановки / платформы, время, проведенное в каждой руке, а также количество первичных / повторяющихся ошибок (см рисунок2). Имейте в виду, что задержки могут влиять трудности двигателя. Если дело возникают, расстояние и появляются ошибки, как более надежные переменных относительно когнитивных функций.
  7. Allocentric стратегия подготовки:
    1. День 1 - Предварительная подготовка:
      1. Не добавлять сухое молоко для этого шага. Поместите побег платформу, выступающую на 1 см выше поверхности воды в определенном месте. Поезд крысы в ​​4 последовательных испытаний на платформу.
    2. Дни 2 - 5 - Обучение:
      1. Добавить 250 г порошка обезжиренного молока в воде, чтобы сделать его непрозрачным. Перемещение платформы на другую руку (например, с северо-востока на северо-запад) и добавьте воду так, чтобы платформа 1 см ниже поверхности воды. Крысы выпуску либо от руки или N S в непредсказуемых последовательностей для каждой сессии, так что обе руки используются в два раза пробный пуск в одной сессии (4 испытаний / день, например, SNNS, NSNS; рисунок 3).
    3. День 6 - зонд Сессия:
      1. Удалить платформу для суда зонда. Отпустите крыс из другой руки, чтобы те, которые используются в процессе обучения (например, SW), и позволить им плавать в течение 60 сек. Рисунок 4 репрезентативных плавать дорожек. Анализ времени, проведенного в целевой руку (бывший местонахождения платформы) дает указание об использовании ли крысы пространственную стратегию, другой тип стратегии, последовательной комбинации различных стратегий (см ниже), или дезорганизованы шаблон поиска.
  8. Эгоцентрическая стратегия подготовки:
    1. День 1 - Предварительная подготовка:
      1. Это же, как первый шаг в подготовке к allocentric стратегии (шаг 4.1). Не добавлять сухое молоко для этого шага. Поместите побег платформу, выступающую на 1 см выше поверхности воды в определенном месте. Поезд крысы в ​​4 последовательных испытаний на платформу.
    2. Дни 2 - 5 - Обучение:
      1. Добавить 250 гобезжиренное сухое молоко в воду, чтобы сделать его непрозрачным. Перемещение платформы на другую руку и добавить воду так, чтобы платформа 1 см ниже поверхности воды. Крысы релиз от начала же руке (S или N; рисунок 5) для каждого испытания (4 испытания / день).
    3. День 6 - зонд Сессия:
      1. Удалить платформу для суда зонда. Крысы будут освобождены от кронштейна другом, откуда они были освобождены в ходе обучения. Разрешить крысы плавать в течение 60 сек. Блок противоположный руку с прозрачным гильотины двери.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Изменение вышеуказанных стратегий обучения в соответствии с теми требованиями конкретного эксперимента, например, тестирование на наркотики и т.д. Effects.
  9. Высушите крысу от абсорбирующими полотенец после каждого сеанса в воде.

5. Анализ

  1. Выполните измерения задержек, начальных и повторяющихся ошибок, первый выбор и типа реагирования МануаLLY путем записи этих переменных из видео, взятых из верхнего камеры.
  2. Либо, если возможно, используйте имеющийся в продаже видео-слежения программное обеспечение и настроить на автоматическую запись этих переменных.
  3. Статистический Анализ:
    ПРИМЕЧАНИЕ: Конкретная реализация статистического анализа зависит от исследования, которое происходит.
    1. Выполните один, два или три путь ANOVAs относительно начальных / повторяющихся ошибок, задержка в цель руку / платформы, и время, проведенное в целевой руку; с факторами, которые включают день тестирования и группу (ы) обработки.
    2. При необходимости, выполните следующие ANOVAs используя ретроспективном Ньюман-Keuls множественные сравнения испытания. Для сравнения производительности, использовать эталонное значение (например, время, проведенное в целевой руку во время судебного разбирательства против зонда случайного уровня), а также выполнять Т-тест.
    3. При необходимости, используйте непараметрические статистики в дополнение (например, χ² см ниже) или вместо, когда условия для PARAMETметрические те не будут выполнены.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Эгоцентрическая Учебная стратегия

Исследование проводилось, чтобы определить, является ли стратегии, выбранной памяти у крыс изменений, основанных на изменения их точки зрения внешней среды сигналы, следующих эгоцентрической-обучения парадигмы 25. Крысы были обучены в течение 4 дней (4 испытания / день), чтобы достичь цели руку, расположенный на северо-востоке, а затем были протестированы на пятый день с использованием зонда суда заблуждение, в котором начало рука либо переехали 60 см влево (т.е. Н.Е. начать для животных, выпущенных из N руку во время тренировки; SW начать для животных обученных от S руке), или повернуть на 180 °. В ходе судебного разбирательства зонда крыс показано развитие предпочтение ответов процедурного памяти, когда платформа была сдвинута на 60 см левее своего нормального положения (в 92,3%, используя 26 крыс, см рис 6). Это было очевидно для крыс, которые были обучены в обоих N и S оружия (и впоследствии освобожденных от NE и SW рукус в течение пробного судебного разбирательства, соответственно). Напротив, только 8 из 25 крыс (32%), которые были выпущены с противоположной руке от того, что они были обучены в (то есть, переход от N к S, и наоборот) проявили процессуальное ответ, с выше наличие места ответов. Χ 2 анализ показал, что разница в этом распределении была очень существенной (χ 2 = 19,80, р <0,001). В группе вращения, 5 из 13 крыс, которые были выпущены из N руку во время тренировки, проявили, что поведение не приходиться либо месте или процессуального ответ (обозначенный как "ДРУГОЙ" на рисунке 6), который было значительным (χ 2 = 5,77, р <0,05). Подводя итог, крысы, которые были выпущены в суде зонда с аналогичным экологической точки зрения в том, что наблюдается во время тренировки (60 см боковой сдвиг) была преимущественно используется эгоцентрическую стратегии, в то время как у крыс с большим чаНГРЭС в их экологической точки зрения (через 180 ° поворота) проявили более высокую заболеваемость месте или «другое» ответов.

Глубокая стимуляция мозга-в спинной стриатуме-- Последствия для процессуального обучения

Процессуальное обучение парадигма была использована у крыс, которые подверглись стимуляции глубоко мозга (DBS) в спинной стриатуме 26, в попытке понять, как это влияет на приобретение животных, и выбор стратегии в суде, вводящей в заблуждение зонда. Крысы были разделены на три группы (стимуляция, ложно стимулирование и контроль) и обучались в течение трех последовательных дней (4 испытания / день), чтобы плавать со стартовой позиции в S руке, к эвакуации платформы спрятанной в северо-восточной руку. Сразу же после каждой тренировки крыс вводили DBS более 4 часов в чередующихся периодов 20 мин. Крысы были впоследствии дал пробную зонда 20 сек 24 ч после последнего учебного дня, в котором платформа РемоВЭД и начальное местоположение было перенесено на 60 см влево (SW руки). Хотя это исследование не сообщили никаких существенных различий между стимуляцией (STIM) и ложно стимуляция (ШАМ) групп во время выступления приобретения, они отображаются в измененное поведение во время судебного процесса зонда. Выполнение каждой из групп крыс во время судебного разбирательства зонда показано на рисунке 7 Хотя каждый из трех групп крыс продемонстрировали выше среднего времени, проведенного в целевой руке. (Р <0,01; 2,9 сек шанс уровне), не было никаких существенных различий между группами (F (2,42) = 1,4), а анализируется с использованием одностороннего ANOVA (Group). Уровень Шанс был определен в этом случае путем деления площади поверхности цель руки по всей площади лабиринта, и умножения на зонд суда время (20 сек). Кроме того, никаких существенных различий не наблюдалось между группами в отношении задержки, чтобы достичь прежнего расположения платформы (F (2,24) = 0,5). Вообще говоря каждой из группкрысы, необходимые между 8 и 11 сек, чтобы достигнуть руку, где был расположен платформы в период обучения, с между 6 и 8 сек провел в целевой руку (~ 35% от продолжительности зонда суда). Это было значительно лучше, чем шанс уровне (на 2,9 сек; р <0,01). Выбор первого рука отличается от крыс стим и CONT также с 42% крыс стим, выбирающих N руку (с указанием процессуального реагирования памяти), 42% выбирают NW (другой ответ) в качестве первого выбора, и оставшиеся 14 % выборе СВ руки (место ответ). Напротив, 65% крыс CONT плавали прямо в руки N, с только 7% выборе NW один. Различия между этими группами были значительными, а оценивали с помощью χ 2 (χ статистика 2 = 4,09, р <0,05). Взятые вместе, замечания, сделанные в ходе судебного разбирательства зонда указывает на модификацию процессов, лежащих в процедурной памяти крыс, получавших стимуляцию глубоких мозга.

ProcedУральский Тестирование памяти у крыс Модели неврологических расстройств

Шизофрения

Процессуальное обучения и памяти у крыс был исследовали с помощью животных моделей, имеющих отношение к шизофрении, используя стратегию эгоцентричны обучения в двойной H лабиринта. Lecourtier и его коллеги изучили, как 27 новорожденных брюшной гиппокампа поражения (NVHL) влияет процедурной памяти у крыс, при послеродовых дней 84 - 87. После дня предварительной подготовки, крысы обучались в течение 3 дней подряд (4 испытания / день) в которых они были освобождены от рычага (S с N руку заблокирован прозрачной дверью гильотинного), а платформа была расположена на конце рычага СВ. На следующий день подряд после периода обучения, процесс в заблуждение зонд в которой приняли участие платформа была удалена, и крысы были освобождены образуют SW руку (с S руку заблокирован), и было разрешено плавать в течение 60 сек.

Результаты, полученные в ходе 3-дневного TRAining показать среднюю задержку на платформу (рис 8A, вверху), а среднее число ошибок, совершенных (8А, внизу). За 3 дня периода обучения, было существенное влияние Тренировочный день от задержки платформы (F (2,38) = 46,67, р = 0,0000) и число ошибок, сделанных (F (2,38) = 7,06, р = 0,002), что отразилось на уменьшенной задержкой платформы и количество ошибок (соответственно), на протяжении всего курса обучения обеими группами крыс. При сравнении производительности обеих группах крыс, существуют значительные эффекты поражения как на платформе задержки (F (1,19) = 25,81, р = 0,00006), а также от количества ошибок, совершенных (F (1,19 ) = 14,92, р = 0,001), в этом случае крысы NVHL были показаны для выполнения хуже. Не наблюдалось существенных взаимодействий между днем ​​и учебного поражения относительно задержки для достижения целевой платформы (F (2,38) = 0,34, р = 0,72) или количество ошибок (F (2,38) = 0,18, р = 0,18 ), что может быть объясненов присутствии аналогичной тенденции в улучшении производительности протяжении всего периода обучения, для обеих групп крыс. Типичные следы плавать, записанные во время начала обучения, и зонда судебного разбирательства изображены на рисунке 9. Пропорция первых-выбор, что крысы, используемые в ходе судебного разбирательства зонда были проанализированы с помощью теста χ 2, в котором сравнения делу производится на основании доли вариантов, которые соответствовали процедурным стратегии обучения на основе. Несмотря на то, 8/8 крыс из мнимого группы (100%) проявили процессуальное обучения на основе выбора в ходе сессии зонда, только 1/13 крыс из группы NVHL (7,7%) проявили такое поведение, при этом остальные варианты находятся в Рука, что не отражается либо место- или процедурного-стратегии (8В, внизу). Эти различия были статистически значимыми (χ 2 = 1 17.23, р = 0,0000). Вообще говоря, эти данные подчеркивают дефицит в ABIмируемости из NVHL крыс) приобретают задачи, и б) получают процедурное ответ памяти на основе, по сравнению с мнимым группы. Это последнее обстоятельство отражает пространственную дезориентацию в крыс NVHL.

Болезнь Гентингтона

Процедурный обучение и память также исследовали в трансгенных крысиной модели болезни Хантингтона (tgHD), с использованием аналогичной парадигмы, как описано ранее 28. 40 tgHD крыс (25 мужчин, 5 гомозиготы, 15 гетерозиготные, 5 дикого типа, и 15 женщин, 4 гомозиготы, гетерозиготы 5, 5 дикого типа) были испытаны в двойной H лабиринт, используя стратегию эгоцентричны-обучения на 13 месяцев , Животные были обучены в течение 4 дней с 4 испытаний в день (дни 1 - 4; Рис 10А) с последующей суда одного зонда (Probe 1, 5 дня, рис 10б). На 6-й день, животные подверглись 4 дополнительных испытаний обучения, который затем последовал второй суде зонда на 7 день (Probe 2; рис 10C </ STRONG>). На протяжении всего периода обучения все три группы крыс проявил прогрессивное улучшение производительности приобретения, хотя не было никаких статистически значимых различий между этими группами (рис 10D; генотип, F (2,43) = 2,9, р = 0,07). Несмотря на это, есть четкая тенденция для гомозиготных крыс не выполнять, а также гетерозиготных и дикого типа крыс во время первого судебного процесса каждого учебного или зонда сессии, которая, возможно, свидетельствует об дефицит информации отзыва (рис 10D , генотип × испытаний F (38646) = 2,6, р <0,001).

Во время первой и второй зонд-испытаний не было никаких существенных различий между группами крыс относительно ожидания для достижения расположение платформы (рис 10E и F, генотип, F (2,34) = 1,6 и 0,1, оба нс), или время, проведенное в целевой руку (рис 10G и H, Genotype F (2,34) = 2,7 и 1,3, оба нс). Однако, когда количество начальных и повторяющихся ошибок между группами были оценены, гомозиготы крыс показано, имеют значительно увеличенное число начальных ошибок (рис 10i: генотип, F (2,34) = 11,1, р <0,001; апостериорный Ньюман-Keuls тест, гомозиготы tgHD> дикого типа, гетерозиготных tgHD, р <0,05), и повторяющиеся ошибки (рис 10J: генотип, F (2,34) = 12,1, р <0,001; постфактум Ньюман-Keuls тест, гомозиготы tgHD> дикого типа, гетерозиготных tgHD, р <0,05). Взятые вместе, эти данные наводит на мысль о четкой дефицита памяти у крыс tgHD.

Allocentric обучения и памяти после двусторонней Мусцимол инактивации mPFC или dHip

Роль reuniens и ромбовидной (ReRh) ядер таламуса, касающихся регулирования кортико-гиппокампа взаимодействий изучали в пункте allocentric обученияДИГМ помощью двойной H лабиринт и двусторонние мусцимол (MSCI) инактивации этих областей мозга 29. Один эксперимент в этом исследовании описано здесь, в которых крысы были обучены в течение 4 дней (4 испытания / день), с выхода платформа находится на оконечности северо-восточного плеча. Они были освобождены от любой N или S руку в рандомизированном последовательности (например, S, N, N, S, см §4.7 для объяснения). Два зонда испытания дали (1) 24 ч после первых 2 дней тренировок и (2) 24 ч после 2-х дополнительных дней обучения. Таким образом, животные были обучены на 1, 2, 4 и 5; с зондом испытаний проходит в дни 3 и 6 за 30 мин до каждого испытания зонда крысам вводили с 0,26 или 0,70 нмоль в 1 мкл мусцимола (MSCI) в средней префронтальной коры (mPFC) или дорсального гиппокампа (dHip). Остальных животных вводили с эквивалентным объемом фосфатно-солевого буферного раствора (PBS) в качестве контроля.

Во время учебных сессий (Дни 1 - 2 и 4 - 5),LL группы крыс показали сравнимую производительность относительно общего расстояния плавал в лабиринте (рис 11A-B). Несмотря на то, расстояние плавал показал сократить в течение нескольких дней (F (3159) = 59,3, р <0,0001), не было никакого существенного влияния области мозга (F (1,153) = 0,2, нс), инактивации (F (3,53) = 0,3, нс), и нет значимого взаимодействия между структурой и инактивации (F (2,53) = 0,8, нс). Взятые вместе, это показывает, сравнимый образец обучения между всеми группами крыс в течение тренировок 4, без каких-либо существенных различий между ними.

Представительства плавать дорожки для зонда и учебных сессий, показаны на рис 11E. Что касается времени, проведенного в месте-руке каждой из групп крыс (рис 11C-D), исполнение было показано, что значительно выше случайного уровне групп mPFC и dHip предварительно обработанных PBS на суда второй зонд ( р <0,05), и выше шансУровень для группы mPFC-PBS в течение первого судебного процесса зонда (р <0,05). Когда MSCI был введен в mPFC, время, проведенное у крыс в место-рука не отличаются от случайно на любом суде зонда, либо для концентрации 0,26 нмоль или 0,70. В отличие от этого, группа dHip-MSCI провели значительно меньше времени в руке процедурное-ответ (чем шанс) для обеих концентрациях в течение первого зонда-проб, но их эффективность не отличалась от случайно во втором процессе зонда (обе концентрации, снова). Во втором исследовании зонда, 2 х 2 х 2 дисперсионный времени, проведенного в месте руку (NE) показали значительное структуру (F (1,53) = 11,2, р <0,01), инактивации (F (2,53 = 17,4, р <0,001), и суд зонд (F (1,53) = 9,0, р <0,01) эффекты. Что это свидетельствует о том, что способность контрольных крыс, чтобы найти платформу руку заметно улучшилась после 4 дней тренировки ( в отличие от 2-х дней) -. эффекта, который был нарушен в обоих инактивации групп mPFC и dHip Generally говоря, эти нарушения были более выражены в dHip групп, особенно учитывая, что дефицит производительности наблюдались как 0,26 и 0,70 нмоль концентрации MSCI. В отличие от этого mPFC-инактивации дефициты были более выраженными при более высокой концентрации MSCI.

Фигура 1
Рисунок 1. Дважды Н лабиринт схеме. Дважды Н Лабиринт занимает площадь в мм 1600 х 1600 с внутренней площадью примерно 1.084 м 2, и состоит из стеновых панелей, дверей, гильотинных ригелей и прозрачных крышек в конце каждый рычаг (А). Диаметр 100 мм, 140 мм в высоту цилиндра находится в конце одной из целей оружия служат в качестве эвакуационного платформы (B). Толщина стеновых панелей по всей лабиринт 6 мм. Фотография Дважды H лабиринта показано (D;перепечатано из 24), с лабиринтом края выделены для ясности. Для получения дополнительной информации о строительстве лабиринт, чертежи лабиринта предоставляются по запросу. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2
Рисунок 2. Схема зон для анализа ошибок вид с высоты птичьего полета двойной H лабиринт, показывая зоны ошибках (EZ1 - EZ4) для 2-х разных исходных положений (Южной - а; в Северной - В).. Зоны ошибках выделены серым цветом, и закрытая рука (с помощью гильотины двери) выделена черным. Зоны ошибках определяются на основе каких-либо возможных отклонений крысы могли сделать из кратчайшего пути между началом и цель оружия. Таким образом, на время освобождены отS рычаг (А), начальное правый поворот приведет к ошибке, поступающего крысы зону 1 (EZ1), которая представляет собой начальную ошибку. Повторяющиеся ошибки подсчитываются, когда это происходит более чем один раз, для каждой зоны. Вылупились линия B подчеркивает пример плавать путь, который размещает крысу во всех зонах 4 ошибок до достижения цели в СЗ, образуя таким образом 4 начальные ошибки (EZ1, EZ3, EZ2 и EZ4). Печатается с 24. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Протокол, используемый в allocentric подготовки стратегии allocentric обучение парадигма происходит более 3 -. 4 дня, и крысы даны до 4 испытаний в день. Крысы будут освобождены от N (A) и S ( (например, NSSN, NSNS, SSNN и т.д.), с противоположной руки заблокирован прозрачной дверью гильотинного. Побег платформа фиксируется в том же месте (NW в данном случае). Для испытания зонда, платформа была удалена, и крысы освобождаются от S рычага, а также учитывая 60 сек плавать внутри лабиринта. Печатается с 24. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4. Примеры плавать треков из allocentric подготовки стратегии. Плавать примеры трек изображены штриховых линий во время судебного разбирательства зонда, который был дан через 1 день задержки следующие 4 учебных дня (на 4 испытаний / день). Крысы были освобождены от S руку и платформа была удалена из ее NW (TRAI) Положение Нин. В, след соответствует задержкой, чтобы достичь прежнего расположения платформы в 6,62 сек, и время, проведенное в этой руке был 25.16 сек (шанс на 8,2 сек). В B, дорожки соответствует латентности 14,02 сек, с время, проведенное внутри кронштейна на 26,45 сек. Печатается с 24. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5. Протокол Используется в эгоцентрической стратегии обучения. Во время обучения (A), крысы были освобождены от N руку двойной H лабиринт (белая стрелка), с S рука закрыта прозрачной гильотины двери. Побег платформа находится в северо-западной руку, и крысы были обучены, чтобы найти эту руку на 4 дня подряд (на 4 испытаниях/ День). Во время суда зонда, побег платформа была удалена, и крысы были освобождены от или NE (B, белая стрелка), или S рычага (C, белая стрелка), с оружием или SE N закрыты, соответственно. Испытание зонд продолжалась 60 сек и крысы сделать либо эгоцентрическая реакция помощью процедурной памяти (плавать N, для начала NE; плавать SE, для начала S), ответ, используя место место памяти (плавать на СЗ), или ни одного. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 6
Рисунок 6. Производительность при Зонд суда. Процент ответов, сделанных каждой из 4 групп крыс показано суда зонда. Независимо от крыс обучаются либо из N или S руке, сдвигу начала рукой по 60см влево (Транс) привело преимущественно в процессуальных ответов (соответственно 92,3;%). Однако две группы крыс, которые их начала руку поворачивать на 180 ° (Рот) отображается большее количество места ответов (место). Это означает, что тонкие изменения в окружающей зрения (в группах Trans) в результате более крыс переключения разместить-памяти, чтобы найти место платформы. Ответы, которые были ни место, ни процессуальные ответы были обозначены как другие. Печатается с 25. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 7
Рисунок 7. Влияние HFS от производительности памяти в два раза H лабиринта. Крысы прошли сессии зонд 20 сек следующий 3 дней обучения в эгоцентрической парадигмы (4 испытания / день). Данные показаны FOг сессия зонд, который состоялся на следующий день подряд, со стимуляцией (STIM), ложно стимуляция (ШАМ) и управления (продолжение) группами крыс. Там не было никаких существенных различий наблюдается между тремя группами крыс в отношении среднего времени ожидания для достижения расположение обучение платформы (А), и в то же время, проведенное в целевой рычага (B). В B * представляет собой значительную разницу во времени, проведенного в целевой руку от случайного уровня (как указано в прерывистой линией; р <0,05). Что касается среднего количества ошибок, сделанных каждой группой в течение первых 20 сек, значительная разница наблюдалась между группами стим и CONT (р <0,05). Процент процессуального, место и «другое» ответов для каждой группы показано в (D), как белые, серые и черные полосы, соответственно. Разница между стим и CONT крыс относительно N и NW ответов было значительным (χ 2 = 4,09, Р <0,05), что, возможно, свидетельствует измененное использование процедурного стратегии в СТИМ во время сессии зонда. Печатается с 26. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 8
. Рисунок 8. NHVL-индуцированный дефицит процедурной памяти Во время каждого из учебных дней 3, крысы с неонатальной вентральной гиппокампа поражений (NVHL) провел значительно большее количество времени достижения целевой платформы, чем ложнооперированных животных (A, вверху). Кроме того, группа NVHL сделал больше ошибок до размещения целевую платформу (A; снизу). Схема лабиринта в ходе суда зонда показана на B (сверху), с начальной руке, расположенный в SW, и каждый из доступных оружия, изложенную на основекрысы выбрали стратегию, когда выбрасывается в лабиринте: Место ответ (МЕСТО; Н.Е.), процедурной памяти (PROC, N), и ни (ДРУГИЕ; СЗ и SE). S рука была закрыта с гильотиной двери. В ходе судебного разбирательства зонда NVHL крысы отображается преобладание других ответов, которые составили ни места, ни процедурной памяти, в отличие от мнимого группа, которая все отображается процессуальные ответов (B; нижние). В целом ухудшение работы обучение и отсутствие четкой стратегии в ходе сессии зонда у крыс NVHL продемонстрировать дефицит обучения и пространственную дезориентацию, соответственно. Печатается с 27. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 9
Рисунок 9. Типичные следы плавать во время тренировки и удержание. Типичные следы плавать показаны как для ложнооперированных (ложной операции) и неонатальной брюшной гиппокампа поражение группы (NVHL), для первой и четвертой испытаний в течение первого тестового дня (высшего и среднего), и в ходе судебного разбирательства зонда ( низ). Во время фазы подготовки рука N был закрыт с прозрачной дверью гильотинного и крысы были освобождены от S руке. В ходе заседания зонда начало руки, который был использован во время обучения (S) был закрыт с прозрачной дверью гильотинного и крысы были освобождены от SW руку. "Х" обозначает место, где крысы были выведены из лабиринта после 60 сек пробный период прошло. Ответ процедурного память учитываются при крыса переехала сначала в N руку. Печатается с 27. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

YS "> Рисунок 10
Рисунок 10. Подготовка и выступление удержания в крыс моделей болезни Гентингтона. Обучение (A) и зонд (до н.э.) конфигураций дважды H лабиринт на 13 месяцев, показали, в том числе стартовых точек (определенных белой стрелкой) и закрытого от руки (выделены серым цветом). Во время фазы подготовки, крысы плавали от N руку к платформе, которая была расположена на оконечности северо-западе руку. Во зонда сеансов платформа была удалена, и крыс были освобождены форму либо СВ рычага (зонд 1, B) или S рычаг (зонд 2; C). В обоих случаях вылупились линия показывает ответ, основанный процедурного памяти, в то время как сплошная линия указывает на реакцию место-памяти. Задержка на платформу во время тренировки (D), зонд 1 (Е) и зонда 2 (F) сессий показаны для трехгруппам крыс. Время, проведенное в крыс целевой руку (предыдущая местонахождения платформа) во время первого (G) и второй (H) зонд сессии также показали, с прерывистой линией, представляющей шанс уровня (8,25 сек). Начальная (I), и повторяющиеся (J) ошибки в течение каждого из учебных и пробных сеансов показаны для каждой группы. Все данные представлены в виде среднего значения ± SEM. Печатается с 28. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 11
. Рисунок 11. Подготовка и выступление удержания у крыс с dHip или mPFC инактивации Все группы крыс были обучены дней 1 - 2 и 4 - 5, используя allocentric-обучения парадигму (4 испытания / день), с зондом сессииы происходит в дни 3 и 6. Во время пробных сеансов крыс были освобождены от SW руку, с северо-восточной руку закрыта прозрачной гильотины двери (E). Крысы получил двусторонних настой или 0,26 или 0,70 нмоль MSCI, или PBS, в любом медиальной префронтальной коры (mPFC) или спинной гиппокампе (dHip) перед каждой сессией зонда. Среднее расстояние плавал для mPFC (A) и (B dHip) крысы до достижения побег платформу приведены для каждого из учебных дней, без существенных различий между группами. В ходе судебного разбирательства зонда, время, проведенное в руку целевого место-ответ (NE) в течение периода 60 сек показаны (CD). Типичные траектории кромки показаны для каждой из групп крыс во время сеанса зонда (Е). Все данные представлены в виде среднего значения ± SEM, с указанием # существенную разницу по сравнению с PBS (р <0,05), и * указывает на существенную разницу по сравнению с шансом (р <0,05; chancе уровень показан как прерывистой линией). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Комментарии по изучению дизайна и анализа

С момента зачатия, дважды Н лабиринт был использован в ряде поведенческих экспериментов на крысах, которые в совокупности были разработаны для изучения эгоцентричных и / или allocentric ответов у крыс при нормальном 24,25 и измененных состояний мозга 26-29. Последние исследования включают полосатого тела стимуляции глубоко мозга (DBS) 26, модели на животных неврологических расстройств 27,28, а также двусторонние отключениями различных областях мозга корково-гиппокампа с использованием Мусцимол 29. Многие из исследований, описанных использовать либо allocentric- или стратегии эгоцентрического-обучения, которые обобщены в §4.7 и §4.8, соответственно; хотя тонких изменений в основной парадигмы (например, 180 ° вращение в стартовом руку во время судебного разбирательства в заблуждение зонда 25) выполнены в соответствующих случаях в конкретном исследовании. Специфика учебного парадигмы зависитс на исследовании, которое проходит (например, 24-29). Начальное сообщение об ошибке рассчитывали, когда крыса отклоняется от правильного пути цели обратно в любом начальном руку или в новый сегмент лабиринт, впервые. Повторяющаяся ошибка считается всякий раз, когда это происходит более чем один раз. Правильный путь цель определяется как кратчайший маршрут между начальной позиции и платформы / цели руке. Например, если начальная позиция в S руку, и бежать платформа на северо-западе руку, полученные 4 зоны ошибках (EZ1 - EZ4) расположены в юго-западном, северо-восточном и SE оружия, а также к востоку часть Центральный пер (2А). Пример плавать след на рис 2B представляет 4 начальные ошибки, а крыса посетила каждой из зон ошибках 4 раз. Крысы считаются только ввели сегмент рука / лабиринт, когда все 4 лапы внутри него.

Статистический Анализ

Учитывая плотный correlaции между задержки (между начальной позиции и платформы) и расстояние плавал, последний параметр часто опускается. Тем не менее, у крыс, отображающих очевидные проблемы двигателя, расстояние или количество ошибок, кажется более надежной переменную. Для крыс, которые прошли обучение по эгоцентрической парадигмы, их первый выбор плавать внутри двойной H лабиринт в ходе судебного разбирательства зонда составляет либо эгоцентрической, allocentric или "Другое" ответ, в зависимости от того, где они плавают в первую очередь. Это анализировали с помощью χ 2 статистики. Что касается времени, что крысы, проведенное в целевой руке во время испытаний зонда, шанс уровня была рассчитана на основе доли площади поверхности в этой руке, по отношению к остальной части лабиринта (13,76%). Таким образом, 13,76% х 60 = 8,25 сек сек.

Модификация стратегии обучения в течение, например, тестирование на наркотики Effects и т.д.

Многочисленные адаптация к стандартным allocentric и эгоцентрической обученияПротоколы были использованы в различных исследований, которые испытали крыс в двойной H лабиринта. Частота и продолжительность тренировок могут быть сконфигурированы в соответствии с определенным протоколом. Например, Поль-Bodetto и его коллеги варьировать количество тестовых дней (2, 4 или 6, а также ряд испытаний в день (3 или 4) 24. Кроме того, в то время как большинство исследований использует испытание датчика 60 сек (например, 24,25,27-29), Шумахера и его коллеги использовали 20 сек 26. Животные могут лечить с помощью препаратов либо перед тренировкой 24 или до начала сессии зонда 29. Наконец, расположение в исходное положение во время сеанса зонд может быть изменены, чтобы дать животным подобное (например, Шумахер и др. 26) или заметно изменена (например, 24,25) первоначальный вид экстра-лабиринт сигналы.

Общие Соображения

Задача лабиринт дважды Н доказала егосам, чтобы быть простой задачей память, которая может быть быстро приобрел грызунов, и не требует никаких предварительных методов армирования, такие как ограничение пищи. Его основной принцип заключается крыс плавание, чтобы достичь скрытый побег платформу, а затем учиться свои позиции, так же, как Моррис водном лабиринте. Крысы могут быть обучены стабильной работы в качестве лишь 2 дня (6 исследований / день), давая эту задачу значительное преимущество в отношении времени в сознании исследований, таких как доклинических приложений и скрининга лекарств. Протокол обучение может быть адаптирована в соответствии с в allocentric или эгоцентрической обучения парадигму, и зонд испытания произошли в течение может обеспечить понимание динамического баланса между двумя системами памяти, которые регулируют эти поведения, в том числе способность крыс переключения из одной системы в другой. Наконец, многочисленные приспособления к стандартному протоколу (например, боковое смещение пускового рычага, против вращения) может осуществляться для усиления йе использование той или иной стратегии в заблуждение суда зонда 25.

Приобретение и отслеживать продолжительность

В многочисленных исследованиях с использованием двойной H лабиринт, и allocentric 24,29 и эгоцентрических 24-28 учебных парадигмы привели к стабильным следов памяти, даже в присутствии амнестических наркотиков, поражениями и высокочастотной стимуляции (см ниже). Примечательно в allocentric протокола (см §4.7) крыс не способны разработать процедуру для решения задачи, потому что стартовая позиция рандомизированы по испытаний (в основном N или S, более может быть использован для увеличения пространственного спрос задачи ). Производительность всей задачи была измерена путем подсчета начальных и повторяющихся ошибок (отклонения от цели задачи), а также измерения задержки, чтобы достичь цели рычаг / платформу. Дополнительные меры, сделанные во время испытаний в заблуждение датчиков включает в себя время, проведенное в руке место-ответ, а также начальную Choice крысы, сделанные при выбрасывается в лабиринте. Последовательно, в исследованиях, которые имели место до сих пор, эти переменные были замечены постепенно менять на относительно короткий период обучения в стабильном режиме, таким образом, отражает улучшение производительности. Например, в день 6 протокола в allocentric обучения крыс наблюдалось снижение числа первичных ошибок (от ~ 2 до почти 0) и повторяющихся ошибок (от ~ 0,5 до 0), а также их задержку, чтобы достичь побега платформу (от ~ 35 сек до ~ 10 сек) 24. Во время этого конкретного исследования было очевидно, в зондовых испытаниях, что крысы научились и удалось получить расположение побега платформы, как показали среднего времени ожидания, чтобы войти в целевую руку будучи ниже 8 сек (в отличие от среднего первого пробного латентности 42,8 сек). Кроме того крыс было показано, чтобы сохранить расположение побега платформы даже при самой длинной задержкой после приобретения (18 дней) между последнего дня обучения и сессии зонда 24. Кроме того, нет статистических данных для снижения производительности не было найдено при меньших задержек (1 и 5 сут).

Переключение из одного места в процедурной памяти

Ранее, компания Packard и McGaugh 7 продемонстрировали тенденцию к крысам, чтобы перейти с места процедурной ответ, как только они приобрели повторяющиеся задачи внутри крестообразном лабиринте. В этом эксперименте крысам последовательно освобождается от той же начальной точки, чтобы достичь пищевого вознаграждения в другой фиксированной точке. Солевые лечение крысы продемонстрировали стратегии реагирования учета за место памяти после 8 дней обучения, и процедурной памяти после 16 дней обучения; вводящим в заблуждение испытаний зонда в результате чего начало рука была перенесена в другое место. Это явление было впоследствии показали следующее расширенное процессуальное обучения в двойном-H лабиринт 24,25, в котором крысы были последовательно освобождается от той же стартовой руке (с помощью эгоцентрической улrategy; см §4.8). В одном из первых исследований, которые использовали двойную H лабиринт, было установлено, что тонкие изменения в экологической точки зрения в суде в заблуждение зонда (60 см боковой сдвиг в положении пуска), привело к главным процедурные ответы на крысах, в отличие от крыс, перенесших сдвиг в начальное местоположение на 180 ° и впоследствии отображаемых гораздо более высокий уровень ответов место 24. Этот эффект был приписан к крысам с использованием процедурного основе стратегии, когда их экологическая перспектива была достаточно похожи, которое наблюдалось во время учебных сессий. Это было продолжено в более позднем исследовании, которое принял во внимание начальную позицию (крысы разделить на N и S рука исходное положение), в котором группы крыс, обученных либо из N или S рукой опытного либо боковой или вращательное смещение, последний из которых заметно изменили первоначальное экологическое взгляд на лабиринт 25. Они обнаружили не только аналогичные результаты гegarding выбор стратегии на основе первоначального экологической точки зрения, но также этот выбор был относительно инвариант положение, в котором крысы были первоначально обучался в лабиринте. Взятые вместе, эти наблюдения показывают, что корректировки в исходное положение в двойной H лабиринт (во время испытаний в заблуждение зонда) может способствовать либо процедурного или место ответ, в зависимости от того, как сильно отличается крысы начальная взгляд на сигналы окружающей среды являются. Для больших различий, как показано на крысах, которые начинаются с противоположной руке, из которого они были обучены, они прибегают в основном для размещения памяти. Это интересно, потому что это демонстрирует способность к крысам, чтобы перейти к ранее узнали место-памяти по требованию, когда ситуация требует этого, а также укрепляет ранее сделанные выводы, которые предполагают, что крысы узнать процедурный ответ после приобретения задачу с помощью место памяти 7. Это может быть полезным в будущих исследованиях, в которых экспериментальтер, возможно, пожелает, чтобы узнать, можно ли перейти от крыс процессуальное разместить память после определенного лечения.

Дефицит Производительность в животных моделях ухудшение памяти

С момента своего зачатия, дважды Н лабиринт был использован в нескольких исследованиях, которые оценивали эффекты нарушения памяти у грызунов, на основе выборочных гиппокампа поражений 27 инактивация кортико-гиппокампа регионах мозга, полосатого тела 29 стимуляции глубоко мозга (DBS) 26 а также за счет использования различных системно-управляемых наркотиков 24. Несмотря на то, все эти примеры проявил разницу в производительности в зондовых испытаниях после обучения, производительность обработанных и контрольных крыс нормализовалось к концу учебных занятий. Это подчеркивает простоту задачи в том, что он может быть быстро приобрела даже в присутствии лекарственных средств, влияющих холинергической нейротрансмиссии или глутаматергическую 24, для гnstance. Различные изменения в производительности было отмечено в зондовых сессий. DBS спинной стриатуме выявили значительно изменен распределение место / процедурных / других ответов у крыс (против контрольных крыс), что предпринял заблуждение зонд суда следующее, эгоцентрическую обучения парадигмы 26. Это было предложено, чтобы в результате модификации нейронных процессов, лежащих в основе процедурной памяти, у крыс, которым вводили DBS. Двустороннее мусцимол инактивация кортико-гиппокампа регионах мозга (в 0,70 и 0,26 нмоль) был найден, чтобы побудить основные дефициты в стратегии переключения передач, когда крысы были протестированы на вводящей в заблуждение суда зонда 29. В этом исследовании было отмечено, что эти дефициты также присутствовали путем двустороннего инактивации reuniens и ромбовидные (ReRh) ядер таламуса, который впоследствии выделены его возможную роль в стратегии перехода в задачах, которые требуют как корковых и гиппокампа информационных обменов. Дефицит памяти вживотных моделях неврологических заболеваний были также оценены в двойном-H лабиринт 27,28. Крысы с неонатальной вентральной гиппокампа поражений (NVHL) проявили значительно больше задержки для достижения целевой платформы (р = 0,00006), а также увеличение количества ошибок, сделанных (р = 0,001), по сравнению с контрольными крысами 29. Кроме того, NVHL крысы отображается в первую очередь ответов в ходе судебного разбирательства зонда, которые приходилось ни места, ни процедурной памяти (в отличие от контрольных крыс, которые имели все отображаемые процессуальные ответов), которые выделенные пространственную дезорганизацию. Наконец, трансгенные модели крыс болезни Хантингтона показали четкие дефициты памяти во время тестирования испытаний, следующие процессуального обучения парадигмы 28. Взятые вместе, эти данные подчеркивает интригующую роль двойного Н лабиринт, который будет использован в исследованиях, которые оценивают неврологические нарушения (и возможные варианты лечения) у животных, так как она позволяет тонкой Сontrol по типу обучения и стратегии, которые необходимы для завершения задачи.

Преимущества и недостатки

Подводя итог предыдущего обсуждения, дважды Н лабиринт просто и быстро приобрела задача, которая может привести к стабильным следов памяти. Кроме того, можно включить экспериментатору направить тип обучения, который участвует, а именно allocentric или эгоцентричны обучения. Динамические взаимодействия между этими двумя системами памяти могут наблюдаться в суде зонда, и оцениваются в различных условиях (например, поражения, наркотиков, DBS), как описано ранее. Учитывая, что дважды Н лабиринт Водный лабиринт, один из его основных недостатков включает в себя острый стресс для животных при помещены в воду, как и в любом водном лабиринте (например, 30). Кроме того, многие из зависимых переменных в задаче (например, задержка в целевой платформы) требуют нормальную работу двигателя у крыс. Это важно, посколькукрысы с моторными нарушениями (например, модели болезни Паркинсона), как известно, плавать по-другому с контрольными животными, таким образом, больше задержки в задаче может быть неправильно истолковано как нарушение памяти. В таком случае, расстояние может быть использован в качестве последней инстанции. Учитывая, что вода должна быть оказана непрозрачным использованием сухого обезжиренного молока, лабиринт необходимо опорожнить и пополнен каждый день, чтобы предотвратить воду из становится прогорклым, который сам по себе является трудоемкой задачей, в зависимости от лабораторной установки. Сухое молоко, однако, может быть заменен синтетическим красителем. Наконец, в отличие от других задач лабиринт, использование воды не позволяет использовать одновременно ЭЭГ записи (с помощью кабеля или троса системы беспроводной записи), если) имплантируемые системы не используется (что редко имеют дальность передачи, чтобы покрыть дважды Н лабиринт), или б) усилия предприняты для обеспечения водонепроницаемости системы.

Будущие Улучшения этого метода

С момента своего Conceавтомеханик, дважды Н лабиринт был вовлечен в нескольких исследованиях, которые каждый из тонких Адаптации к стандартному протоколу, как описано в представительных результатов. Многочисленные другие переменные могут быть записаны, которые имеют отношение к будущим исследованиям, которые будут проходить, как второй выбор крыс делают следующее процессуального ответ во время сессии зонда. Например крысы могут переключиться на место памяти сразу после обнаружения, что побег платформа отсутствует (отрицательная обратная связь). Другие поведенческие меры могут включать в себя анализ скорости плавания, а также характеристики плавать путей, принятых крысы. Как отметил во время в доме исследований, крысы, которые плавают вдоль конкретной части двойного Н руку имеют тенденцию превратить в этой определенном направлении, как только они достигают следующей соединение. Такое поведение может быть записано с использованием коммерчески доступного видео-слежения программное обеспечение. Наконец, что касается текущего протокола allocentric-обучения, она не может быть исключено, чтоэта процедура может привести крыс в развитие двух подпрограмм. Кроме отправной точкой в ​​исследовании зонда может быть таким же, как один из отправных точек обучения. Таким образом, более соответствующий протокол тренировать allocentric стратегии может состоять в использовании 4 начиная руки / день, откуда крыса выпущен в непредсказуемом порядке (например, N, NW, SE, S, S, N, NW, SE, и т.д. ). Один из оставшихся оружия будет, где побег платформа расположена во время учебных сессий (например, NE), другой закрывается во время тренировки, но используется в качестве отправной руку на суде зонда (например, SW). Хотя нет никаких опубликованных результатов с этим протоколом, продолжающиеся эксперименты показали, что этот протокол отлично работает с гораздо меньшими сомнениями пространственной природы обучения.

Вывод

Дважды Н является эффективным и надежным тестом лабиринт, которые могут быть использованы для оценки места и процедурный обучения у крыс. Егоотносительно короткие сроки приобретения делают его идеальным для быстрого доклинических оценки кандидатов наркотиков, и отсутствие снижения производительности на протяжении почти 3 недели после приобретения подчеркивает роль в идентификации пространственно-временных динамики отдаленных воспоминаний на системном уровне. Кроме того, она позволяет исследований, основанных на динамическом взаимодействии между процессуальными и декларативных систем памяти.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Университета Страсбурга и Neurex-Neuroscience Верхнего Рейна сети (пост-док стипендий РП) и BrainLinks-BrainTools кластера передового опыта, финансируемых Немецкого исследовательского фонда (DFG, грант номер EXC 1086). Мы благодарим Надя Мартини для экспертного технической помощи.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rats or Mice Charles River
Towels for drying University Hospital 1 / animal
Water ~200 L / day
Skim milk powder Grocery store 250 g / 200 L water
Garden Hose Hardware store
Drying rack for towels Hardware store
Kinect camera Kinect
PC computer any
Name Company Catalog Number Comments
Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built)
External lateral walls, 1600 × 350 × 6 mm 2
Internal lateral walls, 706 × 350 × 6 mm 8
Central corridor panels, 500 × 350 × 6 mm 4
Arm extremities, 188 × 350 × 6 mm 6
Guillotine doors, 187 × 350 × 6 mm 3
Extremity covers, 200 × 250 mm 6
Crossbars, 200 × 40 mm 6
Name Company Catalog Number Comments
Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built)
Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm 2
Platform cover, 100 mm diameter × 6 mm 2

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Izquierdo, I., et al. The connection between the hippocampal and the striatal memory systems of the brain: a review of recent findings. Neurotoxicity Research. 10 (2), 113-121 (2006).
  2. Albouy, G., et al. Both the hippocampus and striatum are involved in consolidation of motor sequence memory. Neuron. 58 (2), 261-272 (2008).
  3. Albouy, G., et al. Interaction between Hippocampal and Striatal Systems Predicts Subsequent Consolidation of Motor Sequence Memory. Plos One. 8 (3), (2013).
  4. Chang, Q., Gold, P. E. Intra-hippocampal lidocaine injections impair acquisition of a place task and facilitate acquisition of a response task in rats. Behav Brain Res. 144 (1-2), 19-24 (2003).
  5. McDonald, R. J., Hong, N. S., Devan, B. D. The challenges of understanding mammalian cognition and memory-based behaviours: an interactive learning and memory systems approach. Neurosci Biobehav Rev. 28 (7), 719-745 (2004).
  6. Packard, M. G. Anxiety cognition, and habit: a multiple memory systems perspective. Brain Res. 1293, 121-128 (2009).
  7. Packard, M. G., McGaugh, J. L. Inactivation of hippocampus or caudate nucleus with lidocaine differentially affects expression of place and response learning. Neurobiol Learn Mem. 65 (1), 65-72 (1996).
  8. Lawrence, A. D., et al. Executive and mnemonic functions in early Huntington's disease. Brain. 119 (Pt 5), 1633-1645 (1996).
  9. Lawrence, A. D., Watkins, L. H., Sahakian, B. J., Hodges, J. R., Robbins, T. W. Visual object and visuospatial cognition in Huntington's disease: implications for information processing in corticostriatal circuits. Brain. 123 (Pt 7), 1349-1364 (2000).
  10. Walker, F. O. Huntington's disease. Lancet. 369 (9557), 218-228 (2007).
  11. Cushman, L. A., Stein, K., Duffy, C. J. Detecting navigational deficits in cognitive aging and Alzheimer disease using virtual reality). Neurology. 71 (12), 888-895 (2008).
  12. Liu, L., Gauthier, L., Gauthier, S. Spatial disorientation in persons with early senile dementia of the Alzheimer type. A`m J Occup Ther. 45 (1), 67-74 (1991).
  13. Mapstone, M., Steffenella, T. M., Duffy, C. J. A visuospatial variant of mild cognitive impairment: getting lost between aging and AD. Neurology. 60 (5), 802-808 (2003).
  14. Vliet, E. C., et al. The neuropsychological profiles of mild Alzheimer's disease and questionable dementia as compared to age-related cognitive decline. J Int Neuropsychol Soc. 9 (5), 720-732 (2003).
  15. Hanagasi, H. A., et al. Cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: evidence from neuropsychological investigation and event-related potentials. Brain Res Cogn Brain Res. 14 (2), 234-244 (2002).
  16. Robbins, T. W., Murphy, E. R. Behavioural pharmacology: 40+ years of progress, with a focus on glutamate receptors and cognition. Trends Pharmacol Sci. 27 (3), 141-148 (2006).
  17. Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents. Behav Brain Res. 203 (2), 151-164 (2009).
  18. Hodges, H. Maze procedures: the radial-arm and water maze compared. Brain Res Cogn Brain Res. 3 (3-4), 167-181 (1996).
  19. Kesner, R. P., Farnsworth, G., Kametani, H. Role of parietal cortex and hippocampus in representing spatial information. Cereb Cortex. 1 (5), 367-373 (1991).
  20. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Physiol Psychol. 93 (1), 74-104 (1979).
  21. Whishaw, I. Q., Cassel, J. C., Jarrad, L. E. Rats with fimbria-fornix lesions display a place response in a swimming pool: a dissociation between getting there and knowing where. J Neurosci. 15 (8), 5779-5788 (1995).
  22. Staay, F. J., Raaijmakers, W. G., Lammers, A. J., Tonnaer, J. A. Selective fimbria lesions impair acquisition of working and reference memory of rats in a complex spatial discrimination task. Behav Brain Res. 32 (2), 151-161 (1989).
  23. Olton, R. S., Samuelson, R. J. Remembrance of places past: Spatial memory in rats. J Exp Psych. 2 (2), 97-116 (1976).
  24. Pol-Bodetto, S., et al. The double-H maze test, a novel, simple, water-escape memory task: acquisition, recall of recent and remote memory, and effects of systemic muscarinic or NMDA receptor blockade during training. Behav Brain Res. 218 (1), 138-151 (2011).
  25. Cassel, R., Kelche, C., Lecourtier, L., Cassel, J. -C. The match/mismatch of visuo-spatial cues between acquisition and retrieval contexts influences the expression of response vs. place memory in rats. Behavioural Brain Research. 230 (2), 333-342 (2012).
  26. Schumacher, A., de Vasconcelos, A. P., Lecourtier, L., Moser, A., Cassel, J. C. Electrical high frequency stimulation in the dorsal striatum: Effects on response learning and on GABA levels in rats. Behavioural Brain Research. 222 (2), 368-374 (2011).
  27. Lecourtier, L., et al. Intact neurobehavioral development and dramatic impairments of procedural-like memory following neonatal ventral hippocampal lesion in rats. Neuroscience. 207, 110-123 (2012).
  28. Kirch, R. D., et al. Early deficits in declarative and procedural memory dependent behavioral function in a transgenic rat model of Huntington's disease. Behav Brain Res. 239, 15-26 (2013).
  29. Cholvin, T., et al. The ventral midline thalamus contributes to strategy shifting in a memory task requiring both prefrontal cortical and hippocampal functions. J Neurosci. 33 (20), 8772-8783 (2013).
  30. Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res Brain Res Rev. 36 (1), 60-90 (2001).

Tags

Поведение выпуск 101 двухместный-Н лабиринт пространственной памяти процедурная память консолидация allocentric эгоцентрических привычки грызуны видео система слежения
Дважды Н лабиринт: Прочная Поведенческая Тест для обучения и памяти у грызунов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kirch, R. D., Pinnell, R. C.,… More

Kirch, R. D., Pinnell, R. C., Hofmann, U. G., Cassel, J. C. The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents. J. Vis. Exp. (101), e52667, doi:10.3791/52667 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter