Summary
השטח הפתוח מגדל המבוך (OFTM) הוא מבוך נוצר כדי ללמוד את המנגנונים התנהגותיים ועצביים של למידה מרחבית (למשל, במקומה או למידת תגובה) בחולדות. מבוך זו שימושי במיוחד לנסיינים שרוצים להשתמש בפרדיגמה מבוך לא מלחיצה לחקור למידה מרחבית במחקר שלהם.
Abstract
פרוטוקול זה מתאר כיצד מגדל מבוך הפרדיגמה פתוח שדה (OFTM) משמשת ללמוד למידה מרחבית במכרסמים. מבוך זו שימושי במיוחד לבחינה איך חולדות ללמוד להשתמש במקומה או למידת תגובה לנווט בהצלחה בזירת שטח פתוח. בנוסף, פרוטוקול זה מתאר כיצד OFTM שונה מפרדיגמות מבוך התנהגות אחרות שמשמשות בדרך כלל כדי ללמוד למידה מרחבית במכרסמים. OFTM המתואר במאמר זה הותאם מזה שתואר בעבר על ידי קול, קליפרטון, ווולט (2007). באופן ספציפי, OFTM נוצר כדי לבדוק למידה מרחבית במכרסמים ללא הניסוי שיש לשקול כיצד "מתח" עשוי לשחק תפקיד כמשתנה מתערב. ניסויים הראו כי לחץ-לבד יכול להשפיע על תפקוד הקוגניטיבי 1 באופן משמעותי. סעיף תוצאות הנציג מכיל נתונים מניסוי שהשתמש בOFTM לבחון את ההשפעות של טיפול באסטרדיול ובמקומה תגובה-learning בנקבה בוגרת חולדות ספראג Dawley 2. מחקרים עתידיים יהיו שנועד לבחון את תפקידו של ההיפוקמפוס וסטריאטום בלמידה תגובה במקומה ובOFTM.
Introduction
מבוך מגדל השדה הפתוח (OFTM) יכול לשמש כדי לבחון את המנגנונים התנהגותיים ונוירו-ביולוגיים של למידה מרחבית במכרסמים. חשוב לציין, OFTM מאפשר לחוקרים לבחון את שני סוגים "המבוסס על תגובה" "מבוסס מקום" ולמידה. במהלך המקום-למידה בבעלי חיים מנווט במבוך באמצעות הרמזים מרחביים בסביבה (למשל, גמול מזון מוקם בסמוך למגדלור גבוה). במהלך החיה-learning תגובה גורמת תגובת תור ספציפית ללא קשר לעמדתה ביחס לרמזים מרחביים (למשל, לעשות פנייה שמאלה או ימינה כדי למצוא גמול מזון). זה כבר דווח בעבר כי למידה-תגובה ולמידה-המקום להסתמך על שתי מערכות שונות זיכרון 3, 4 ומיפוי המנגנונים העצביים שלהם כבר מרדף מתמשך מדעי 2, 5-7. העיצוב של OFTM הותאם מזה שתואר בעבר 8.
פתוחפרדיגמות שדה (רכיב של OFTM) משמשים בדרך כלל כדי לחקור חרדה במכרסמים 9. במהלך יש חולדות טיפוסיות פתוחות חרדת שדה הבדיקה שמבלות יותר זמן במרכז שדה פתוח רמות מתח והחרדה נמוכות יותר מחולדות שמבלות יותר זמן בסמוך למתחם. בOFTM, חולדה חייבת להיכנס למרכז המבוך כדי למצוא את גמול מזון. לכן, ניווט נכון בOFTM מציין כי חולדות אלה הדגישו שאינן. אחת סיבות לכך החולדות לא הדגישו במהלך האימון היא כי בניגוד בדיקות שטח פתוח סטנדרטית של חרדת אימון OFTM דורש שלב טרום-אימונים שבמהלכו החולדה נחשפה מראש למבוך על פני תקופה ארוכה של זמן. בנוסף, האימון מתרחש בסביבה אפלולית הפחתת היבט גרימת החרדה של שדה פתוח שהוא מואר בדרך כלל בהיר יותר
תכונה נוספת ייחודית של OFTM, בהשוואה לכמה מבוכים אחרים, היא כיצד למידה נמדדת. הנסיינים באמצעותמבוך המים מוריס או בארנס מבוך בדרך כלל למדוד למידה על ידי ניתוח אורך המהירות ו / או נתיב עכברוש נוסע להגיע מיקום היעד שלה. יכולים להיות מושפעים אמצעים תלויים אלה על ידי גורמי למידה שאינה, כגון שינויים בפעילות המוטורית הכללית של חולדה. עם זאת, צעדי OFTM למידה באמצעות אחוזים מהתשובה הנכונה הראשונה-בחירת עכברוש הופכים למצוא את גמול מזון. מדד תלוי זה אינו פגיע לשינויים בביצועי מנוע ולכן, באופן מדויק יותר מעריך לומד ממדידות של מהירות ומרחק. עם זאת, הניסוי ניתן גם למדוד את המהירות של חולדה והמרחק נסעו בOFTM באמצעות תוכנת מעקב וידאו.
מבוך-סוגים אחרים, כגון T-המבוך, מבוך המים של מוריס ובארנס המבוך יכולים לשמש כדי לחקור במקומה ולמידה-תגובה. עם זאת, OFTM הוא ייחודי בכמה דרכים ראויות לציון. ראשית, OFTM הוא assay התנהגות רגיש יותר מאשר T-המבוך כי יש OFTM סיכוי performancדואר של 25%, ואילו T-המבוך יש ביצועי סיכוי של 50%. שנית, חולדה יכולה להפוך רק באחת משתי דרכים בT-המבוך, אך בלתי מוגבלת אפשרויות מסלול בעת הניווט בOFTM. שלישית, בניגוד למשימות מבוך המים של מוריס ובארנס המבוך (שיש לי אפשרויות בלתי מוגבלת כמו מסלול OFTM), ניסויים באמצעות OFTM אינם דורשים חולדות כדי לנווט מצב מרתיע. החולדות הן motived כדי לנווט במבוך מוריס המים לברוח השחייה במים והם מוטיבציה כדי לנווט במבוך בארנס להימנע מלהיות בסביבה פתוחה, מוארת. הוכח כי חשיפה למבוך מוריס המים או בארנס מבוך גורם לשחרור של הורמון לחץ (כלומר, corticosterone) במכרסמים 10. עם זאת, חולדות לנווט בOFTM כי הם מונעים למצוא גמול מזון ואימונים מתבצעים עם תאורה מפוזרת עמומה. לפיכך, OFTM היא משימת תיאבון שאינו מרתיעה. תוצאות מניסויים המשתמשים מ 'מלחיץהפרדיגמה Aze לבחון את ההשפעות של מניפולציות כגון סמים, הורמון, פעילות גופנית, תזונה או על מנגנוני למידה וזיכרון יכול להיות קשה לפרש, כי "מתח", על ידי עצמו, עשוי להשפיע על תפקוד הקוגניטיבי 11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
פרוטוקול זה אושר על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים של אוניברסיטת ניופורט כריסטופר.
1. בנייה של מכשירי OFTM
- לבנות קיר הגבול (40 סנטימטר וקוטר 183 סנטימטרים) משלוש חתיכות של רבד הלבן. לבנות את הרצפה העגולה מבוך (183 סנטימטרים קוטר) מרבד השחור ומדביק אותו לראש טבלת פלסטיק. אבטח את קיר הגבול לקצה השולחן עם ברגים ודבק.
- לקשט את פני השטח הפנימיים של קיר הגבול: השאר רבע מוצק לבן; צבע שחור מוצק רבע; צבע רבע עם פסים שחורים; צבע רבע עם עיגולים שחורים.
- לבנות ארבעה "מגדלי מזון" (8 סנטימטרים X 8 סנטימטרים X 20 סנטימטרים; איור 1 א) לחתוך מהודעת PVC לבנה בצורת ריבוע. דבק פיסת רבד השחור (8 סנטימטרים X 8 סנטימטרים) לחלק העליון של כל מגדל. לאבטח אותם לרצפת המבוך עם דבק מטורף 54 סנטימטר זה מזה.
- לבנות שלוש גרירה מראש אימונים "ERS "(5 סנטימטרים, 10 סנטימטר 15 סנטימטר וגבוה, בהתאמה; איור 1) מהודעת PVC לבנה בצורת ריבוע. דבק פיסת רבד השחור (8 סנטימטרים X 8 סנטימטרים) לחלק העליון של כל מגדל. מגדלים אלה הודבקו לרצפת המבוך רק בשלב טרום-אימונים (שיפורט להלן).
- דבק כוס אחת שחורה אטומה פלסטיק מזון עם מכסה בורג העליון (= מיכל חרוז פלסטיק השקוף הצבוע בשחור; 1.75 סנטימטר וקוטר 3.75 סנטימטרים) לחלק העליון של כל מגדל מזון. מקדחת שלושה חורים קטנים אוורור (קוטר 3 מ"מ) בכל מיכסה. החורים להבטיח שהעכברוש לא ניתן לאתר את מגדל מזון "נכון" באמצעות רמזי חוש הריח. הגובה של מגדלי ההכשרה מבטיח שהחולדה לא יכולה לאתר את המגדל "הנכון" באמצעות כוס מזון הסירה את המכסה כרמז חזותי.
איור 1. תצלומים של השטח הפתוח המגדל מאze (OFTM). (א) החולדה היא מסוגלת למצוא ולאחזר גמול מזון מרק "מגדל אימון" אחד-התגרה גמול במהלך רכישה, כמו גם את כל אימונים ובדיקות שלאחר מכן. "מגדלי קדם-אימון" שלוש (B) ממוקמים במרכזה של זירת המבוך במהלך קדם-אימון. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
2. OFTM חדר מבוך
- השתמש במנורה עם 60 הנורה (Lumens: 800) W כדי להאיר את חדר המבוך עמום. המנורה ממוקמת 3 רגל מעל הרצפה ורגל 2 לצד השני של המבוך, פונה לכיוון התקרה. לשחק רעש לבן ברקע (~ 70 dB) באמצעות מכונה צליל.
- הר מצלמת וידאו דיגיטלי לתקרה מעל המבוך להעביר וידאו למחשב. לתלות וילון אטום כדי להפריד את המבוך מניטור המחשבאזור.
טיפול 3. עכברוש, מזון הגבלה והשיכון
- יש כל ניסוי לטפל בכל החולדות במשך שבעה מראש הכשרה מוקדמת ימים (4 דק 'ליום).
- מניחים חולדות בדיאטת מזון מוגבלת (שעה 1 של חופשית האכלה ליום). דיאטה זו מבטיחה כי חולדות תהיה מוטיבציה כדי לאחזר תגמולים במהלך אימון, תוך שמירה על משקל בריא (~ 90% ממשקל חופשי האכלה).
- חולדות פעמיים בית (אם נשים משתמשים) בכל משך הזמן של הניסוי. חולדות נקבות-שוכנו זוג הן פחות חרדה מאשר בחולדות נקבות-שוכנו אחת 12.
4. נהלים טרום אימון
- פיתיון כל כוס מזון הסירה את מכסה על שבעה מגדלים עם גמול מזון (למשל, פיסת דגני פירות אחד) בפנים.
- מניחים חולדה לתוך המבוך במיקום אקראי עד שהוא מוצא וצורך את כל שבעת פרסי מזון לפני שהוא מוסר.
- אם החולדה לא לשלוף את כל התגמולים מזון בתוך 10דקות, ולאחר מכן להסיר אותו מהמבוך ולתת נהלים טרום אימון שוב למחרת. הערה: כמה חולדות ייקחו זמן רב יותר מאחרים להתחלה ללמוד כדי לאחזר את התגמולים מזון מהחלק העליון של המגדלים.
- אם חולדה לא לשלוף ולצרוך את כל שבעת פרסי מזון מהמגדלים בתוך שני הימים הראשונים של קדם-אימון, נותן לו מפגשי 30 דקות נוספות בOFTM עד התגמולים מזון אחזור. בדרך כלל, החולדה תמצא ולצרוך את כל התגמולים מזון לאחר שאחד או שתיים של הפעלות דקות אלה 30.
5. נהלי מקום הכשרה ותגובה-אימון
- להקצות לכל חולדה בשתיים מתוך ארבעה מקומות התחלה. לאזן הבא: נקודת שחרור מיקום ההתחלה בתוך ובין בכל יום אימונים; הסוג של לימוד (לעומת מקום תגובה); "המגדל הנכון" לכל לומדי המקום; והתור כל תגובה-לומד מיומן לעשות (מימין לעומת שמאל).
- בתחילת כלתור אימון יום על מכונת הרעש ולפתוח את תכנית הקלטת וידאו. פיתיון כל ארבעת המגדלים ולכסות שלוש מתוך ארבע כוסות מזון, עוזב את גמול מזון במגדל "הנכון" החשוף.
- בכל ניסוי נתון, להתחיל הקלטת וידאו (עיין במדריך למשתמש של היצרן לקבלת הוראות), ואז מניח את החולדה במבוך במיקום ההתחלה שהוקצה לו. ואז, ללכת מאחורי הווילון כדי להתבונן בהתנהגות של החולדה על צג מחשב. הסר את העכברוש מהמבוך מייד לאחר שמאחזר את הפרס או אחרי 3 דקות חלפו ולהפסיק את הקלטת וידאו.
- לחולדות ללמוד-מקום, תמיד להשתמש באותו מגדל מזון "נכון", ומניח את החולדה באחד משני מקומות התחלה. מקום-לומד פותר את OFTM על ידי מציאת מיקום ספציפי באמצעות הרמזים מרחביים הניתנים במבוך. לדוגמא, מגדל הפיתיון D (= המגדל "הנכון") ולשחרר את העכברוש ממיקום ההתחלה '2 "או" 3217; (חיצים מוצקים באיור 2 א, משמאל), או מגדל פיתיון ולשחרר עכברוש ממיקום ההתחלה '1' או '4' (חיצים מקווקוים באיור 2 א, משמאל).
- לחולדות ללמוד-תגובה, לעבור מגדל מזון "נכון" בהתאם למיקום ההתחלה. תגובה-לומדים לפתור OFTM על ידי הלמידה לעשות תפנית מסוימת (לדוגמא, תמיד פונה ימינה), ללא קשר למיקום ההתחלה שלה במבוך. לדוגמא, מגדל הפיתיון D ולשחרר את העכברוש ממיקום ההתחלה '3', או מגדל B פיתיון ולשחרר אותו עכברוש ממיקום התחלה '2' (חיצים מוצקים באיור 2, משמאל). לעכברוש שונה, מגדל B פיתיון ולשחרר את העכברוש מהמיקום '1', או מגדל פיתיון ולשחרר עכברוש שממיקום '4' (מקווקו חצים באיור 2, משמאל).
- תן את כל החולדות כוללת של 48 ניסויי אימונים על פני 12 ימים (ארבעה ניסויים לדה y).
איור 2. נהלים במקומה ותגובה-הדרכה ובדיקה מציג סכמטי תקורה. נתון זה מראה את מיקומי ההתחלה וגמול מזון למקום-לומדי הכשרה (, שמאל) ולומדי תגובה (B, משמאל), וגם התחלה וגמול מקומות המשמשים במהלך בדיקת מתג מיקום התחלה למקום-לומדים (, ימין) ולומדי תגובה (ב ', מימין). מספרים מציינים את מיקומו של עכברוש מתחיל; ריבועים אפורים מייצגים מגדלי מזון; קווים מוצקים ומיהרו להצביע על מגדל המזון התגרה. מתחילים מיקומים מתאזן בתוך כל מצב אימון. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
- אחרי כל החולדות לבצע ברמה אסימפטוטי שלהם (~ 80% מהבחירה הראשונה נכונה להגיב) לבצע "ארץ התחל Switch בדיקה" כדי לבדוק את ההתמדה של ההתנהגות נלמדת.
- לאזן את מיקומי התחלת הרומן (כלומר, מקומות ההתחלה שלא שימשו בעבר לחולדה).
- בצע את הנהלים לכל ניסוי הכשרה מתואר בסעיף 5 פרוטוקול עם מיקומי ההתחלה החדשים.
- לחולדה לומד-מקום שהמקור שוחרר ממיקום '2 "או" 3 "והייתה לי מגדל D כמגדל" הנכון "שלה, מניח את החולדה באחת מהמיקום החדש ההתחלה' 1 'או' 4 ', ועדיין מגדל מתגרה D (איור 2 א, מימין).
- לחולדה-learning תגובה שפורסמה במקור מהמיקום '2 "או" 3 "ולמדה להפוך זכות לקבל את הפרס (במגדלי Bו- D, בהתאמה), מניח את החולדה באחת מהמיקום החדש ההתחלה '1' או '4' ופיתיון או מגדל או C, בהתאמה (שעדיין ידרוש החולדה לפנות ימינה כדי למצוא את הפרס מזון) איור 2, תקין.
- לנהל את כל חולדות ניסויי שמונה התחלת מתג מיקום מבחן על פני יומיים (ארבעה ניסויים ליום).
ניתוח 7. נתונים
- האם ניסוי שלא הוכשר חולדות ואינו יודע את הטיפול בכל ניסויים מוקלטים בוידאו טייפ ציון חולדה על ידי ספירת מספר תגובות עכברוש הופך למצוא את המגדל "נכון" על כל משפט (שצוין על ידי החולדה מתרוממת מעל מזון כוס).
- לחשב את אחוז הפעמים שחולדה מוצאת את הפרס על הבחירה הראשונה שלה (% מתשובות נכונות הבחירה הראשונה) בכל יום אימונים. לבנות ללמוד עקומות באמצעות אחוזים מתשובות נכונות הבחירה הראשונה על פני ימי הדרכה. השתמש באחוזים של fתשובה נכונה בחירת irst לניתוח הסטטיסטי.
- לחשב את מספר הניסויים שלקח את העכברוש להגיע הקריטריון מראש סט לרכוש את המשימה (כלומר, הבחירה ראשונה נכונה להגיב על 8 מתוך 10 ניסויים ברציפות). תכלול חולדות מניתוח שאינו מגיעות לקריטריון מראש.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
תוצאות הנציג המתוארות כאן כבר פורסמו בעבר בנוירוביולוגיה של למידה וזיכרון, Elsevier 2. בניסוי זה OFTM שימש כדי לבדוק את ההשפעות של טיפולי אסטרדיול כרוניים ורכיבה על אופניים ובבמקומה בSprague-Dawley חולדות נקבות למידה-תגובה (250-300 G; N = 48). היו שתי סיבות חשובות לכך OFTM שימש לנהל את הניסוי הזה. ראשית, אסטרדיול הוכח לגרום להשפעות שונות על למידת תגובה-במקומה ו -7. שנית, היה צורך לבדוק את ההשפעות של אסטרדיול בלמידה בסביבה שאינה מלחיצה, כי יש לי הורמוני האשכים אפקטי ההפרש בבני האדם נחשפו למצבים מלחיצים 13. בזריקות תת עורית היומית Lipatova et al. (2014) חולדות נקבות כריתה שחלות להתנסות נוהלו של אסטרדיול (10 מיקרוגרם / קילוגרם) או פתרון רכב (שמן בוטנים). חולדות במצב "הרציף" קיבלוזריקות יומיות של אסטרדיול וחולדות במצב "הרכב" קיבלו זריקות יומיות של פתרון הרכב. חולדות במצב "רכיבה על אופניים" קיבלו זריקות של אסטרדיול בכל יום ופתרון רכב ה 4 בימים האחרים. מחצית החולדות בכל מצב הוכשרו לנהלי מקום אימון וחצי הוכשרו לנהלי תגובה להכשרה. שש חולדות לא הגיעו לרכישה מראש קריטריון ולכן לא נכללו בניתוח. הקבוצות הסופיות היו: רכב-מקום (רכב-P; n = 9), הרכב-תגובה (רכב-R, n = 6), רציף-P (n = 7), רציף-R (n = 7), רכיבה על אופניים -P (N = 7) והרכיבה על אופניים-R (n = 6).
רכישת קריטריון: מקום-הדרכה לעומת תגובה-הדרכה
לאחר שלפני אימון, כל חולדה ניתנה 48 ניסויי רכישה על OFTM. (טיפול x סוג אימון) 2 x 3 ANOVA בוצע באמצעות מספר ניסויי החולדות לקחו to להגיע מראש קריטריון הרכישה, אשר חשף השפעה העיקרית משמעותית של טיפול [F (2, 36) = 5.6, p <0.01] וסוג אימון [F (1, 36) = 5.09, p <0.04]. בדיקת מעקב (HSD) הראתה כי חולדות שקבלו אסטרדיול-החלפת אופניים לקחו פחות ניסויים כדי להגיע לקריטריון הרכישה ללמידה-מקום מאשר חולדות שקבלו זריקות רכיבה על אופניים או זריקות רכב, p <0.01. היה לי טיפול אסטרדיול אין השפעה על מספר הניסויים שלקח החולדות להגיע קריטריון הרכישה לתגובת למידה (איור 3).
איור 3. ניסויים לקריטריון לבמקומה ותגובה-אימון. גרף זה מראה את מספר הניסויים הממוצע לחולדות מקום מסוימים (פסים שחורים) ותגובה (ברים לבנים) הכשרה הדרושה כדי להגיע ל -8 מתוך 10 תשובות נכונות בחירה הראשונה ברציפות. חולדות נקבות replacem אסטרדיול אופניים נתוןאף אוזן גרון נדרש פחות ניסויים להגיע קריטריון ללמידה-מקום מאשר חולדות שקבלו תחליף אסטרדיול רציף וחולדות שטופלו רכב. לא היה הבדל משמעותי ברכישת תגובת למידה מעבר לתנאי הטיפול השונים. [השתנה מLipatova et al. 2014 ו הודפס מחדש באישור מElsevier] אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
רכישה במקום-הלומדים
איור 4 מראה עקומות רכישה לרכב והחולדות שטופל באסטרדיול שניתנו מקום אימון. 3 x 12 (בלוק משפט x טיפול) חזרו-אמצעי ANOVA חשף תוקף תוך-הנושא משמעותי של בלוק משפט [F (11, 220) = 22.47, p <0.01], המצביע על ביצועים שהשתפרו במהלך אימון. בנוסף, הניתוחים חשפו o בין-הנושא משמעותית השפעהטיפול ו [F (1,20) = 3.76, p <0.05] (איור 4). בדיקת מעקב (HSD) הראתה כי חולדות שקבל טיפול אסטרדיול רכיבה על אופניים (רכיבה על אופניים-P) באחוזים גבוהים יותר של ניסויים נכונים 1 בחירת רח מאשר רכב (רכב-P) ורציפות חולדות (הרציף-P) אסטרדיול טופל, p <0.02. לא היה הבדל באחוזים של תשובות נכונות 1 בחירת רח בין הרכב-P והקבוצה הרציף-P. תוצאות אלו מראות כי טיפול אסטרדיול הרכיבה משופרת רכישה של למידה-מקום.
איור 4. מחיר לרכישה. גרף למידה-מקום זה מציג את שיעור הרכישה לחולדות שקבלו מקום אימון המבוסס על אחוז התשובות הנכונות הבחירה הראשונות עשו בלוקים של ארבעה ניסויים. לאחר 48 ניסויים כל החולדות הגיעו ~ בחירת 80% הראשונים להגיב נכון. replac אסטרדיול רכיבה על אופניים ement חולדות (רכיבה על אופניים-P; משולשים לבנים) שנרכשו באופן משמעותי מהר יותר מחולדות רציפות החלפת אסטרדיול (הרציף-P; ריבועים לבנים) לומד-מקום וחולדות שטופלו רכב (רכב-P; עיגולים לבנים). [השתנה מLipatova et al. 2014 ו הודפס מחדש באישור מElsevier] אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
רכישה בלומדי תגובה
איור 5 מראה עקומות רכישה לתגובה-הכשרת רכב וחולדות שטופל באסטרדיול נתון. 3 x 12 (בלוק משפט x טיפול) חזרו-אמצעי ANOVA חשף תוקף תוך-הנושא של בלוק משפט [F (11, 176) = 12.59, p <0.01], מראה ביצועים שהשתפרו בכל אימון. עם זאת, סוג הטיפול לא היה השפעה משמעותית על שיעור למידת תגובה.
הין-page = "תמיד"> 
איור 5. רכישת מחיר לתגובה-למידה. גרף זה מראה את קצב הרכישה לחולדות שקבלו הכשרת תגובה מבוססת על אחוז התשובות הנכונות הבחירה הראשונות עשו בלוקים של ארבעה ניסויים. לאחר 48 ניסויים של אימון כל החולדות הגיעו בחירה ~ 80% הראשונים נכונה להגיב. לא היה הבדל משמעותי בשיעור רכישה על פני התנאים השונים טיפול (רכיבה על אופניים-P; משולשים שחורים לעומת רציף-P; ריבועים שחורים לעומת הרכב-P; עיגולים שחורים). [השתנה מLipatova et al. 2014 ו הודפס מחדש באישור מElsevier] אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
התחל החלף מיקום במקום-הלומדים
מקום-לומדים בתחילה היו לקויים כאשר lo ההתחלהקטיון הופעל, ללא קשר לטיפול. 2 x 3 (בלוק אחרון ניסוי במיקום ההתחלה המקורי לעומת בלוק המשפט הראשון בטיפול x מבחן מיקום התחלת מתג) חזרו אמצעי ANOVA גילה השפעה משמעותית של מיקום התחלה [F (1,18) = 9.68, p < 0.01] (איור 6). לא הייתה שום אינטראקציה משמעותית או השפעה בין-נושאים. עם זאת, ממצאים קודמים הראו כי מקום-לומדי רכב שטופל פחות לקויים מאשר החולדות שטופל באסטרדיול במהלך בדיקת מתג מיקום התחלה 14. לכן, השוואות pairwise בוצעו להשוות אחוזים של 1 תגובות בחירת רח בין הבלוק האחרון של כל קבוצה על מיקום ההתחלה המקורי ולחסום המשפט הראשון על מיקום התחלת מתג. היו חולדות שטופל באסטרדיול אחוזי תגובה נמוכים בחירת 1 st במהלך בדיקת תחילת מתג לעומת מיקומם המקורי התחלה, p <0.05. כפי שדווח בעבר, לא היה declin משמעותידואר בביצועים נמצא עבור חולדות שטופלו רכב. ההבדל בביצועים בין חולדות טופל רכב וטופל אסטרדיול הפך גדול יותר בשכונה המשפט השנייה של מבחן מיקום התחלת מתג (איור 6). (בלוק אחרון על מיקום ההתחלה המקורי לעומת בלוק המשפט השני בטיפול x מיקום התחלת המתג) 2 x 3 חזרו אמצעי ANOVA גילה השפעה משמעותית של מיקום התחלה [F (1,18) = 20.69, p <0.01] (איור 6), המציג ביצועים שבחולדות שטופלו רכב ברחוב השני של מבחן מיקום התחלת המתג היה זהה לביצועים שלהם על מיקום ההתחלה המקורי וחולדות שטופל באסטרדיול מוצג גירעון ממושך. השוואות Pairwise הראו כי רציף-P וחולדות רכיבה על אופניים-P הפחיתו את ביצועים באופן משמעותי ביום השני של מיקום ההתחלה החדש בהשוואה לביצועיהם במהלך היום האחרון של מיקום המקורי התחלה, p <0.01. כל החולדות חזרו מראש מתג רמות בדיקה של PErformance כאשר הם לאחר מכן הוכשרו על מיקום ההתחלה המקורי שלהם (איור 6). צעדי ממצא זה אושר עם 2 x 3 (מיקום התחלה מקורי לפני המתג לעומת מיקום התחלה מקורי לאחר טיפול x המתג) חזרו ANOVA שחשפו לא משמעותי לתוקף תוך-נושא או בין-נושאים.
איור 6. התחל מבחן החלף מיקום למקום-הלומדים. גרף זה מציג את אחוז התשובות הנכונות הבחירה הראשונה בלוקים ארבעה-משפט למקום-לומדים ביום האחרון לפני מתג מיקום ההתחלה (פנל משמאל), במתג מיקום ההתחלה מבחן (פנל באמצע) וחוזר עם המיקום המקורי ההתחלה (פנל מימין). חולדות שטופל באסטרדיול (ריבועים לבנים ומשולשים לבנים) היו האחוזים הכוללים נמוכים של 1 בחירה נכונה stתגובות מחולדות שטופלו רכב (עיגולים לבנים). [השתנה מLipatova et al. 2014 ו הודפס מחדש באישור מElsevier] אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
התחל ch מיקום Swit בלומדי תגובה
תגובה-לומדים היו לקויים כאשר ניתנו מבחן מיקום התחלת מתג. (הבלוק אחרון של מיקום ההתחלה המקורי לעומת הבלוק הראשון של משפט טיפול x מיקום ההתחלה החדש) 2 x 3 חזר אמצעי ANOVA גילה השפעה משמעותית של מיקום התחלה [F (1,16) = 10.28, p <0.01], אבל אין אינטראקציה או השפעה העיקרית של טיפול. לכן, הירידה בביצועים בבלוק הראשון של מבחן תחילת המתג הייתה שווה על פני כל מצב טיפול (איור 7). עם זאת, שלא כמו במקרה של מקום-לומדים, השוואות pairwise חשפו Perf שormance בתגובה-לומדים טופל אסטרדיול התאושש מראש מתג רמת ביצועי מבחן על בלוק המשפט השני של מבחן מיקום התחלת מתג, ואילו חולדות שטופלו רכב המשיכו להציג ביצועים לקויים, p <0.04. לכן, תגובה-לומדי רכב שטופל היו לקויים יותר במבחן מיקום התחלת מתג מתגובה-לומדים טופל אסטרדיול. כל החולדות חזרו מראש מתג רמות בדיקה של ביצועים כאשר הם נבדקו לאחר מכן עם מיקומם המקורי התחלה (איור 7). ממצא זה אושר עם 2 x 3 (מיקום התחלה מקורי לפני בדיקת המתג לעומת מיקום התחלה מקורי לאחר טיפול x מבחן מתג) מדידות חוזרות ANOVA לא גילו כל תופעות בתוך-נושא או בין-נושאים משמעותיות.
איור 7. התחל מיקום מתג בדיקה למילponse-הלומדים. גרף זה מראה את אחוז התשובות הנכונות הבחירה הראשונה בלוקים ארבעה-משפט ללומדי תגובה ביום האחרון לפני מתג מיקום ההתחלה (פנל משמאל), במהלך בדיקת מתג מיקום ההתחלה (פנל באמצע) וחוזרים עם מיקום מקורי התחלה (פנל מימין). חולדות שטופל באסטרדיול (ריבועים שחורים ומשולש שחורים) היו כוללות שיעור גבוה יותר של תשובות נכונות 1 בחירת רח מאשר חולדות שטופלו רכב (עיגולים שחורים). [השתנה מLipatova et al. 2014 ו הודפס מחדש באישור מElsevier] אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
פרדיגמות רבות ניתן להשתמש כדי לחקור את למידה וזיכרון במכרסמים, וכל אחד יש צעדים חשובים שהנסיינים צריכים לעקוב. בOFTM, חשוב שתנאי מבוך (למשל, עמדתו של מבוך, התוך ורמזים נוסף מבוך, תאורה עמומה ורמת רעש רקע, הזמן יומי של אימונים) נשמרות קבועים לאורך כל תקופת הניסוי. זה גם הכרחי כדי למזער את הלחץ בנושאי חולדה כדי להבטיח ביצועים מתמשכים בOFTM. מתח יכול להישמר עד למינימום בחולדות נקבות על ידם וגם דרך טיפול שוטף על ידי הנסיינים לפני אימון דיור הזוג. כדי להבקיע בצורה מדויקת את הביצועים של חולדה במהלך אימון ובדיקה (כלומר, כאשר חולדה עושה בחירה מגדל נכונה או שגויה), חשוב להשתמש מגדלי מזון שהם גבוהים מספיק כדי החולדה חייבת "לטפס" המגדל ואחורי על כוס מזון כדי לאחזר גמול. המכסה של כוס המזון אינו גלוי לחולדהעד ש" מטפס "המגדל. מגדל המזון שהעכברוש בוחר, ולכן, הוא חד-משמעי ויכול להיות הבקיע באופן מהימן על ידי הנסיין. רצפת המבוך חייבת להיות בנויה מחומר שיש ניגודיות גבוהה יחסית לצבע של החולדה אם הנסיין רוצה לנתח מהירות של החולדה, מרחק שעבר ו / או משך זמן בחלק מסוים של המבוך באמצעות תוכנת מעקב וידאו.
שימור זיכרון לטווח ארוך מקום ולמידה תגובה של יכול להיות נבחן באמצעות משימת OFTM. בעקבות השלמת 48 ניסויי אימון, כל החולדות יכולות לבלות 21 ימים בכלובים בביתם ללא כל טיפול. מרווח של 21 יום זה משמש בדרך כלל כדי לבדוק עבור ההחזקה של זיכרון לטווח ארוך 15-17. החולדות יכולות להשלף הגבלת מזון בתחילת תקופת שימור הזיכרון הזה ולאחר מכן חזרו להגבלת מזון בשבוע לפני הבדיקה. כל החולדות אז יכולות לקבל 12 ניסויי רכישה מחדש על פני שלושה ימים (ארבעה ניסויים ליום) של אימונים (במהלך ניסויי הרכישה מחדש, בצעו את הפרוטוקול שתואר בכתב היד הזה). אם הנסיין צריך להעריך שימור זיכרון לטווח ארוך, אז לא צריכים להיות מטופלים חולדות במהלך הפסקת ההחזקה כי רמזי שליפה, כגון טיפול, נוטים לחסום טווח ארוך שוכח 18, 19. ניסויים הדורשים טיפול במרווח השימור צריך להיות מתוכנן לכלול מרווח שימור ארוך יותר מ -21 ימים, כדי למנוע לבלבל זה. בנוסף לבדיקות לשימור זיכרון לטווח ארוך, OFTM יכול לשמש גם כדי לבחון את יכולתו של העכברוש ללמוד שלטון מבוך חדש (למשל, למידת היפוך).
OFTM נועד להעריך את הלמידה מרחבית במיוחד (Sprague-Dawley חולדות מבוגרות למשל, במקומה ובמכרסמי למידה-תגובה, אלא רק שימשו בניסויים בפועל עם המבוך הזה. עם זאת, ניתן בהחלט להשתמש בסוגים אחרים של מכרסמים בOFTM, כגון חולדה אחרתזנים ועכברים. אפשר גם לבדוק את המכרסמים בגילים שונים בOFTM, אם כי ייתכן שיהיה צורך להרחיב את ממדי המבוך למעלה או למטה בהתאם לגודל של הנושא נבדק. OFTM אינו זמין כעת לרכישה בשוק הפתוח, כך הנסיינים יצטרכו לבנות המבוך שלהם. אין זה סביר כי הבדלים קלים בחומרי בנייה (למשל, מרקם ו / או צבע) או חריגת גודל מבוך מOFTM המתוארת בפרוטוקול הנוכחי ישפיעו באופן משמעותי איך מבצע חולדה במבוך; עם זאת, השערה זו לא נבדקה. מומלץ גם שהנסיינים לנהל עבודת טייס לפני שהם מתחילים ניסוי.
יש כמה סיבות בולטות למה OFTM היא פרדיגמה שימושית לחקר המנגנונים התנהגותיים ונוירו-ביולוגיים של למידה מרחבית. OFTM דומה במורכבות למבוך מוריס המים; עם זאת, העכברוש הוא לא נאלץ לשחות במשימה זו. לפיכך, OFTMניתן להשתמש כדי להעריך את הלמידה במצב לא מלחיץ, שלא כמו מבוך המים של מוריס שמטבעו מעורר תגובת לחץ במכרסמים 10. בנוסף, ההסתברות לעכברוש לעשות תשובה נכונה במקרה זה 25% נמוך יותר בOFTM מאשר בT-מבוך. כמו כן, במקום שנאלץ לבצע בחירה אחת ממספר מוגבל של מסלולים קבועים מראש (כפי שנדרש בחלק פרדיגמות מרחבית), נתיב הניווט של החולדה אינו מוגבל בOFTM.
מחקרים קודמים הראו למידת המקום שתלויה בהיפוקמפוס ולמידת תגובה תלוי בסטריאטום (שנסקר ב5). הבחנה המוח-אזור זה בין במקומה ולמידת תגובה כבר מצאה באמצעות מנגנון T-מבוך 4, משימת רדיאלי-זרוע 20, כמו גם את מבוך מוריס המים 3, 21. ניסויים עתידיים יבוצעו כדי לבדוק אם ההיפוקמפוס וסטריאטום נחוצים לבמקומה ולמידה-תגובה בOFTM. אניF זה המקרה, ניסויים נוספים יוכלו לבדוק בביטחון את ההשפעות שהורמונים, תרופות, תזונה, וכו 'יש לי על מסלולי לימוד striatal תלויים hippocampal- לעומת בסביבה לא מלחיצה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| OFTM construction supplies | |||
| Safety Glasses, Clear, Uncoated | Grainger | 4EY97 | Used for general eye protection during maze construction |
| Masking Tape, Beige, 18 mm x 55 m | Grainger | 15F739 | General supply |
| Wiss All-purpose Scissor | Home Depot | 37103278647 | General supply |
| Lancaster 6 foot Round Folding table - Heavy Duty white granite plastic - 29" | www.webstaurantstore.com | 384YCZ72RND | Used as base of the maze |
| Laminate Countertop sheet in White Matte Finish (48 x 96 x 0.039) | Home Depot | 1573603504896 | Used as walls for the maze |
| Laminate Countertop sheet in Black Matte Finish (48 x 96 x 0.039) | Home Depot | 1595603504896 | Used as floor of the maze |
| Adhesive, Spray, 24 oz, 17.6 oz Net. 3M | Grainger | 3MA16 | Used to adhere the laminate floor to the table top and pieces of laminate to each other |
| 16.6 oz #90 hi-strength S | Lowe's | 193252 | Used to adhere the laminate floor to the table top |
| Superflex RTV, Silicone Adhesive Sealant, Loctile | VWR | 300040-068 | Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze) |
| Industrial Sealant; 10.1 oz | Grainger | 4UH06 | Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze) |
| Painter's Masking Tape; Shurtape; 2 in x 60 yd | Grainger | 6FET7 | Used to mark out visual patterns on maze walls |
| Mini/Trim paint tray | ACE Hardware | 1365105 | Used to hold paint |
| Foam mini roller 4" 6 pk | ACE Hardware | 1494871 | Used for painting patterns |
| Val Sample Set Nbase paint | ACE Hardware | 1505031 | Used as paint for pattern on the walls of the maze |
| HP Paint Black | Walmart | 72450405005 | Used to paint pattern on the walls of the maze |
| Brush | Walmart | 81773801110 | Used to paint pattern on the walls of the maze |
| Duct Tape, 2 in x 60 yd, 10.5 mil. Black | Grainger | 15F767 | Used to wrap the exterior of the maze |
| 4x4 8 ft PT pine Vinyl-CTD Post W/Cap | Home Depot | 40933070541 | Used to build towers for the maze |
| 20 gram Pro Super Glue | Lowe's | 125870 | Used to glue tower tops, towers to the floor of the maze and food cups to the tower tops |
| Bead Containers 9 - 1/2 | Michaels | 652695766978 | Used as food cups on top of towers |
| Spray Paint, Black, 12 oz | Grainger | 6KP22 | Used to paint food cups & covers |
| Room prepration | |||
| Conair SU1W Sound Machine; 10 Sounds | Home Depot | 204493600 | Used for background noise |
| Lamp | Walmart | 5027698392 | Used for dim lighting of maze room |
| ES 14 W DayLight Spiral Bulb 4 pk | Home Depot | 762148208433 | Used for dim lighting of maze room |
| Shower Curtain | Walmart | 3429910901 | Used for separation between the maze and the experimenter |
| Curtain Rod | Bed Bath & Beyond | 76598645104 | Used for separation between the maze and the experimenter |
| Froot Loops Cereal | Walmart | 3800039122 | Used as reward |
| Recording equipment | |||
| Media Recorder 3:4 video | Noldus | NMR4-0200 | Used to record training trials |
| Monochrome GigE Camera | Noldus | XCFW-BG62 | Used to record training trials |
| Precision M4800 Laptop | Dell | N/A | Used to run video software |
References
- Luine, V., et al. Repeated stress causes reversible impairments of spatial memory performance. Brain Res. 639 (1), 167-170 (1994).
- Lipatova, O., et al. Effects of continuous vs. cycling estrogen replacement on the acquisition, retention and expression of place- and response-learning in the open-field tower maze. Neurobiol Learn Mem. 114, 81-89 (2014).
- Packard, M. G., McGaugh, J. L. Double dissociation of fornix and caudate nucleus lesions on acquisition of two water maze tasks: further evidence for multiple memory systems. Behav Neurosci. 106 (3), 439-446 (1992).
- 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).
- Poldrack, R. A., Packard, M. G. Competition among multiple memory systems: converging evidence from animal and human brain studies. Neuropsychologia. 41 (3), 245-251 (2003).
- Quinlan, M. G., Hussain, D., Brake, W. G. Use of cognitive strategies in rats: the role of estradiol and its interaction with dopamine. Horm Behav. 53 (1), 185-191 (2008).
- Korol, D. L. Role of estrogen in balancing contributions from multiple memory systems. Neurobiol Learn Mem. 82, 309-323 (2004).
- Cole, M. R., Clipperton, A., Walt, C. Place versus response learning in rats. Learn Behav. 35 (4), 214-224 (2007).
- Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmaco. 463 (1-3), 3-33 (2003).
- Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav Brain Res. 198 (1), 247-251 (2009).
- Bowman, R. E., Beck, K. D., Luine, V. N. Chronic stress effects on memory: sex differences in performance and monoaminergic activity. Horm Behav. 43 (1), 48-59 (2003).
- Lunga, P., Herbert, J. 17Beta-oestradiol modulates glucocorticoid, neural and behavioural adaptations to repeated restraint stress in female rats. J Neuroendocrinol. 16 (9), 776-7785 (2004).
- Newhouse, P. A., et al. Estrogen treatment impairs cognitive performance after psychosocial stress and monoamine depletion in postmenopausal women. Menopause. 17 (4), 860-873 (2010).
- Lipatova, O., Toufexis, D. J. Estrogen enhances the retention of spatial reference memory in the open field tower task, but disrupts the expression of spatial memory following a novel start position. Neurobiol Learn Mem. 99, 50-58 (2012).
- Lipatova, O., et al. Recency-to-primacy shift in cue competition. J Exp Psychol Anim Behav Process. 32 (4), 396-406 (2006).
- De La Casa, L. G., Timberlake, W. Effects of preexposure and retention interval placement on latent inhibition and perceptual learning in a choice-maze discrimination task. Learn Behav. 34 (2), 193-201 (2006).
- Liang, K. C., et al. Buspirone impaired acquisition and retention in avoidance tasks: involvement of the hippocampus. Chin J Physiol. 41 (1), 33-44 (1998).
- Gisquet-Verrier, P., Alexinsky, T. Does contextual change determine long-term forgetting. Animal Learning and Behavior. 14 (4), 349-358 (1986).
- Gisquet-Verrier, P., et al. Exposure to retrieval cues improves retention performance and induces changes in ACTH and corticosterone release. Psychoneuroendocrinology. 29 (4), 529-556 (2004).
- Packard, M. G., Hirsh, R., White, N. M. Differential effects of fornix and caudate nucleus lesions on two radial maze tasks: evidence for multiple memory systems. J Neurosci. 9 (5), 1465-1472 (1989).
- Devan, B. D., McDonald, R. J., White, N. M. Effects of medial and lateral caudate-putamen lesions on place- and cue-guided behaviors in the water maze: relation to thigmotaxis. Behav Brain Res. 100 (1-2), 5-14 (1999).
