Waiting
Login processing...

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

Behavior

Место и реагирования обучение в Открытом поле башня лабиринт

Published: October 28, 2015 doi: 10.3791/53227
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Psychology, Christopher Newport University, 2Department of Psychological Science, University of Vermont

Summary

Открытое поле башня лабиринт (OFTM) представляет собой лабиринт создан для изучения поведенческих и нервных механизмов пространственного обучения (например, место- или ответ обучения) у крыс. Этот лабиринт особенно полезно для экспериментаторов, которые хотят использовать не напряженный лабиринт парадигму для расследования пространственное обучение в своих исследованиях.

Abstract

Этот протокол описывает, как открытое поле башни Лабиринт (OFTM) парадигма используется для изучения пространственное обучение у грызунов. Этот лабиринт особенно полезно для изучения того, как крысы научиться использовать место- или ответ-обучение, чтобы успешно ориентироваться в открытом поле арене. Кроме того, этот протокол описывает, как OFTM отличается от других поведенческих парадигм лабиринт, которые обычно используются для изучения пространственное обучение у грызунов. OFTM описано в этой статье, взято из одного описанной ранее Коул, Клиппертон, и Уолт (2007). В частности, OFTM был создан, чтобы проверить пространственное обучение у грызунов без экспериментатора, имеющего рассмотреть, как "стресс" может играть роль как искажающего переменной. Эксперименты показали, что стресс-одиночку могут существенно повлиять на когнитивные функции 1. Ориентированный на результаты раздела представитель содержит данные из эксперимента, который использовал OFTM изучить эффекты лечения эстрадиола на место- и ответ-Learning в взрослых женщин Спрэг Dawley крыс 2. Будущие исследования будут направлены на изучение роли гиппокампа и полосатого тела в размеще- и реагирования обучения в OFTM.

Introduction

Открытая поле башня лабиринт (OFTM) может быть использован для изучения поведенческих и нейробиологических механизмов пространственного обучения у грызунов. Важно отметить, что OFTM позволяет исследователям изучать как "место на основе" и обучения типов "ответов" на основе. Во время обучения месте животное переходит через лабиринт, используя пространственные сигналы в окружающую среду (например, пищевой наградой находится рядом с маяком высотой). Во время отклика обучения животное делает определенный поворот ответ, независимо от его положения по отношению к пространственными аллюзиями (например, сделать левый поворот или правильный, чтобы найти награду пищи). Ранее было сообщено, что реакция обучение и место обучения опираются на два различных систем памяти 3, 4 и отображение их нервные механизмы была постоянной научно погоня 2, 5-7. Конструкция OFTM был адаптирован из одного описано ранее 8.

открытополевые парадигмы (компонент OFTM) обычно используется для исследования беспокойство у грызунов 9. Во время типичные открытый тест крысы поле тревоги, которые проводят больше времени в центре открытого поля имеют более низкие напряжения и тревоги уровней, чем у крыс, которые проводят больше времени вблизи периметра. В OFTM, крыса необходимо ввести центр лабиринта, чтобы найти пищевого вознаграждения. Таким образом, правильно навигация в OFTM показывает, что эти крысы не являются подчеркнул. Одна из причин, крыс, не подчеркнуто в ходе подготовки происходит потому, что в отличие от стандартных испытаний на открытом поле тревоги обучения OFTM требует предварительной фазы обучения, в течение которого крысы предварительно подвергается воздействию лабиринт в течение длительного периода времени. Кроме того, обучение происходит в тускло освещенной среде дальнейшего снижения тревожности вызывающие аспект открытом поле, которое, как правило, ярко горит

Еще одна уникальная особенность OFTM, по сравнению с некоторыми другими лабиринты, как обучение измерить. Экспериментаторы, используяМоррис Водный лабиринт или лабиринт Барнс обычно измеряют обучения путем анализа скорости и / или длина пути крыса путешествует, чтобы достичь своей цели месте. Эти зависимые меры могут быть затронуты факторы, не обучения, таких, как изменения в общей двигательной активности крысы. Тем не менее, меры OFTM обучения с использованием процент от первого выбора правильного ответа крысу делает, чтобы найти пищевого вознаграждения. Это зависит мера не является уязвимой к изменениям в двигательной и, следовательно, более точно оценивает обучение, чем измерения скорости и расстояния. Тем не менее, экспериментатор может также измерять скорость крыса и расстояние в OFTM использованием отслеживания видео программное обеспечение.

Другие лабиринт типа, такие как T-лабиринте, в водном лабиринте Morris и Barnes лабиринт может быть использован для изучения и место-отклика обучения. Тем не менее, OFTM является уникальным в нескольких заметных способами. Во-первых, OFTM является более чувствительным, чем поведенческие анализ Т-образном лабиринте, потому что OFTM есть шанс ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕе 25%, в то время как Т-образном лабиринте есть шанс производительность на 50%. Во-вторых, крыса может превратить только в одном из двух путей в T-лабиринте, но неограниченные возможности маршрутизации при навигации в OFTM. В-третьих, в отличие от задач Моррис водном лабиринте и Барнс Maze (которые имеют неограниченные возможности маршрутизации, как в OFTM), эксперименты с использованием OFTM не требуют крыс для навигации по отвращение ситуации. Крысы motived ориентироваться в водном лабиринте Morris, чтобы избежать плавание в воде, и они мотивированы, чтобы ориентироваться в лабиринте Barnes, чтобы избежать в открытом, ярко освещенной среде. Было показано, что воздействие на водном лабиринте Morris или Barnes лабиринт индуцирует высвобождение гормона стресса (например, кортикостерона) у грызунов 10. Тем не менее, крысы ориентироваться в OFTM, потому что они мотивированы, чтобы найти еду и вознаграждение Обучение проводится с тусклом освещения. Таким образом, OFTM не является отвращение задача аппетитивная. Результаты экспериментов, использующих стрессовой мAZE парадигма для изучения влияния манипуляций, таких как лекарства, гормона, физические упражнения, или диета на обучения и памяти механизмов может быть трудно интерпретировать из-за "стресс", само по себе, может повлиять на когнитивные функции 11.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот протокол утвержден уходу и использованию комитета Институциональная животных Кристофер Ньюпорт университета по.

1. Строительство OFTM аппарата

  1. Построить пограничной стены (40 см в высоту и 183 см в диаметре) из трех частей белого ламината. Построить круговую лабиринт этаж (183 см диаметр) от черного слоистого материала, и приклейте его на пластиковую столешницу. Закрепите пограничной стены к краю стола с помощью шурупов и клея.
  2. Украсьте внутреннюю поверхность ограждающей стены: Оставьте четверть твердого белого; Краска на четверть твердый черный; Краска четверть с черными полосами; Краска четверть с черными кругами.
  3. Построить четыре "пища башни" (8 см х 8 см х 20 см; рис 1а), вырезанные из квадратной белой сообщению ПВХ. Клей кусок черного ламината (8 см х 8 см) в верхней части каждой башни. Безопасный их в лабиринте пол с ума клея 54 см друг от друга.
  4. Построить три "предпродажную подготовку буксирERS "(5 см, 10 см и 15 см высотой соответственно; Фигура 1В) от квадратной формы белого сообщению ПВХ. Клей кусок черного ламината (8 см х 8 см) в верхней части каждой башни. Эти башни, приклеенный к полу лабиринта только на этапе предварительного обучения (описано ниже).
  5. Клей один черный непрозрачный пластиковый пищевой чашку с винтовой крышкой (верхней = а прозрачный пластик шарик контейнера окрашены в черный цвет; 1,75 см и 3,75 см в диаметре) в верхней части каждой пищевой башни. Дрель три небольших отверстия вентиляционных (диаметр 3 мм) в каждой крышке. Отверстия гарантировать, что крысы не могут найти "правильный" продовольственной помощи башню обонятельные сигналы. Высота учебных башен гарантирует, что крыса не может найти «правильную» башню с помощью кэппированную чашку пищевых продуктов в качестве визуального кия.

фигура 1
Рисунок 1. Фотографии с открытого поля Башня МаZE (OFTM). (А) Крыса в состоянии найти и получить награду пищи только с одной награды наживкой "учебной башни" во время приобретения, а также все последующие обучение и тестирование. (Б) Три "предпродажная подготовка башни" находятся в центре лабиринта арене во время предварительной подготовки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

2. OFTM Лабиринт номер

  1. Используйте лампу с 60 Вт лампочки (люмен: 800) тускло освещают лабиринт комнату. Лампа расположена на 3 фута над полом и 2 фута в сторону лабиринта, обращенной к потолку. Играть белый шум в фоновом режиме (~ 70 дБ) с использованием звуковой машину.
  2. Установите цифровую видеокамеру, чтобы над лабиринтом потолка для передачи видео на компьютер. Повесьте непрозрачный занавес, чтобы отделить лабиринт из компьютерного мониторингаплощадка.

3. Крыса Обращение, Еда Ограничение и жилищно

  1. Пусть каждый экспериментатор обрабатывать все крысы в ​​течение семи дней (4 мин в день) до предварительного обучения.
  2. Поместите крыс на диете питания ограниченного (1 час свободного вскармливания в день). Эта диета гарантирует, что крысы будут мотивированы, чтобы получить награды во время обучения, в то время как поддержание здорового веса (~ 90% от массы свободного вскармливания).
  3. Дважды дома крыс (при использовании женщин) на протяжении всего эксперимента. Пара-расположен самок крыс менее тревожны, чем одно- расположен самок крыс 12.

4. Предварительная подготовка процедуры

  1. Наживка каждый кэппированную чашку пищи на семью башнями с пищевой наградой (например, одна часть фруктового зерновых) внутри.
  2. Поместите крысу в лабиринт в случайном месте, пока он не находит и уничтожает все семь пищевые награды, прежде чем он будет удален.
    1. Если крыса не получить все продовольственные наград в течение 10мин, затем удалить его из лабиринта и дать процедур предварительного обучения снова на следующий день. Примечание: некоторые крысы займет больше времени, чем другие, изначально научиться извлекать выгоды из пищевых верхней части башни.
    2. Если крыса не получить и потреблять все семь пищевые награды от башен в течение первых двух дней предварительного обучения, дать ему дополнительные сеансы 30 мин в OFTM до еды награды не извлекаются. Как правило, крыса найти и потреблять все продукты питания награды после одного или двух из этих 30 сеансов мин.

5. Место-учебные и реагирования-учебные процедуры

  1. Связать каждый крысу два из четырех местах запуска. Автопогрузчик следующее: начало местоположения точки выброса внутри и между каждого учебного дня; тип обучения (место против ответ); "правильный башня" для всех место учащихся; и очередь каждый ответ-ученик обучается сделать (справа против слева).
  2. В начале каждогоучебный день очередь на шум машины и открыть программу записи видео. Наживка все четыре башни и охватывают три из четырех кормушками, оставляя награду пищи на "правильной" башни подвергается.
  3. На каждом данном суде, начать запись видео (обратитесь к руководству пользователя производителя для получения инструкций), а затем поместить крысу в лабиринте на ее назначенной стартовой локации. Затем перейдите за занавеской, чтобы наблюдать за поведением крысы на мониторе компьютера. Удалить крысу из лабиринта сразу после он получает награду или после 3 мин прошло, и остановить запись видео.
    1. Для места обучения крыс, всегда использовать тот же «правильный» пищи башню, и поместить крысу в одном из двух мест запуска. Место-ученик решает OFTM находя определенное место, используя пространственные сигналы, предусмотренные в лабиринте. Например, приманки башни D (= "правильный" башня) и отпустите крысу от начального места "2" или "3217; (сплошные стрелки на рисунке 2А, слева), или приманка башней и выпустить крысу начального местоположения '1' или '4' (пунктирными стрелками на рисунке 2А, слева).
    2. Для крыс реагирования обучения, переключения "правильно" пищи башню в зависимости от начального положения. Response-учащиеся решить OFTM, научившись делать определенную очередь (например, всегда повернуть направо), независимо от его начальной точки в лабиринте. Например, приманки башни D и отпустить крысу из начального местоположения '3', или приманки башни В и освободить тот же крысы из начального местоположения '2' (сплошные стрелки на фиг.2b, слева). Для отличается крыса, приманки башни Б и выпустить крысу с места "1", или приманка башней и отпустите эту крысу с места "4" (пунктирная стрелки на рисунке 2b, слева).
  4. Дайте всех крыс в общей сложности 48 учебных испытаний по 12 дней (четыре испытания на DA у).

Рисунок 2
Рисунок 2. Накладные Схематическое изображение место- и реагирования-учебные и испытательные процедуры. Эта цифра показывает начальную и пищевой наградой места для подготовки географических учащихся (A, слева) и учащихся реагирования (B, слева), а также время начала и вознаграждение места, используемые в ходе испытания выключателя старт местоположения для географических учащихся (A, справа) и учащиеся реагирования (B, справа). Цифры показывают, местонахождение, крысы,; серые квадраты представляют пищевые башни; сплошные и штриховые линии указывают на наживкой пищевой башни. Начать места уравновешиваются внутри каждого учебного состоянии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

е "> 6. Начало процедуры Переключить Место тестирование

  1. После того как все крысы выполнить на их асимптотической уровне (~ 80% правильного выбора первого отвечать) провести "Пуск положение переключателя Test", чтобы проверить сохранение ученого поведения.
  2. Противовес новые места старта (т.е. места старта, которые не были ранее использованы для крысы).
  3. Выполните процедуры, для каждого учебного судебного процесса, описанного в разделе протокола 5 с новыми местах запуска.
    1. Для места обучения крыс, что первоначально был выпущен из расположения "2" или "3" и был башня D, как его "правильной" башни, поместите крысу либо нового начального местоположения '1' или '4', в то время как до сих пор травля башня D (2А, справа).
    2. Для крыс отклика обучения, которая была первоначально выпущен из расположения "2" или "3" и научились превращать право на получение вознаграждения (на башнях Bи D, соответственно), поместите крысу либо нового начального местоположения '1' или '4' и приманки либо башню А или С, соответственно (которые все равно требуют крысу повернуть направо, чтобы найти награду пищи) 2В, право.
    3. Администрирование всех крыс восемь стартовых испытания переключатель Расположение тест через два дня (четыре исследования, в день).

Анализ данных 7.

  1. Уже экспериментатор, который не тренировался крыс и не знает, лечение каждого надреза крысы видеообращении испытаний путем подсчета количества ответов крыса делает, чтобы найти "правильный" башню на каждом испытании (указывается крысы на дыбы над еда чашка).
  2. Рассчитать процент времени, что крыса находит награду на его первого выбора (% первого выбора правильных ответов) в течение каждого учебного дня. Построить кривые обучения, используя процент первого выбора правильных ответов по всей учебных дней. Используйте процентов Fрежде выбор правильный ответ для статистического анализа.
  3. Рассчитать количество испытаний он взял крысу, чтобы достичь априори заданному критерию приобрести задачи (т.е., первый выбор правильный отвечая на 8 из 10 последовательных испытаний). Исключить крыс из анализа, которые не достигают априори критерий.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Представительные результаты, описанные здесь ранее опубликованы в нейробиологии обучения и памяти, Elsevier 2. В этом эксперименте OFTM был использован для тестирования эффекты хронических и велосипедных лечения эстрадиола на размеще- и реагирования обучения у самок крыс Sprague-Dawley (250 - 300 г, N = 48). Были две важные причины, почему OFTM был использован для проведения этого эксперимента. Во-первых, эстрадиола было показано, чтобы побудить различные эффекты на место- и ответ обучения 7. Во-вторых, необходимо было проверить влияние эстрадиола на обучение в не-стрессовых условиях, потому что гормоны имеют половых дифференциальные эффекты у людей, подвергающихся стрессовым ситуациям 13. В Липатова и др. (2014) Эксперимент ичниками самок крыс вводили ежедневно подкожные инъекции эстрадиола (10 мкг / кг) или раствора носитель (арахисовое масло). Крысы в ​​"Continuous" состоянии получилежедневные инъекции эстрадиола и крыс в состоянии "Автомобиль" получил ежедневные инъекции раствора носителя. Крысы в "Велоспорт" состоянии были даны инъекции эстрадиола каждый 4 день и автомобиль решение на другие дни. Половина крыс в каждой состоянии были обучены процедурам место учебных и половина были обучены процедурам ответ-обучения. Шесть крыс не достичь априори приобретение критерию и, таким образом, не были включены в анализ. Окончательные группы были: Автомобиль-Место (Автомобиль-П, п = 9), Автомобиль-Ответ (Автомобиль-R, N = 6), непрерывной Р (п = 7), непрерывная-R (п = 7), Велоспорт -P (п = 7) и Велоспорт-R (п = 6).

Приобретение, чтобы Критерий: Место-тренинг против Response-тренинг

После предпроектной подготовки, каждая крыса была дана 48 испытаний на приобретение OFTM. 2 х 3 (тип обучения х обработка) ANOVA проводили с использованием числа испытаний крысам принял тО достигнуть априори критерий приобретения, который показал значительное Основной эффект лечения [F (2, 36) = 5,6, р <0,01] и тип обучения [F (1, 36) = 5,09, р <0,04]. Следовать до (HSD) показали, что крысы, данные на велосипеде эстрадиол-замена взял меньше испытаний, чтобы достичь критерий приобретения за место обучения, чем крыс, получавших инъекции велосипедные или инъекции автомобиль, р <0,01. Обработка эстрадиолом не имели никакого эффекта на количество испытаний он взял крыс, чтобы достичь критерий приобретения для ответа обучения (рис 3).

Рисунок 3
Рисунок 3. Испытания на критерий место- и реагирования подготовки. Этот график показывает среднее количество испытаний для крыс данном месте (черные полосы) и ответ (белые столбцы) обучение, необходимое для достижения 8 из 10 последовательных первый выбор правильные ответы. Самки крыс приведены на велосипеде эстрадиол replacemЛОР требуется меньшее число попыток, чтобы достичь критерий места обучения, чем крыс, получавших непрерывную замену эстрадиола и обработанных носителем крыс. Там не было никакого существенного различия в приобретении ответ обучения по различным условиям лечения. [Изменено из Липатова и др. 2014 и перепечатано с разрешения Elsevier от] Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Приобретение в Место-учащихся

Рисунок 4 показывает кривые приобретение для автомобиля и эстрадиола-крыс, которые были даны место-обучение. 3 х 12 (лечение х судебный блок) повторных измерений ANOVA показали значительное внутри-субъектных эффект испытательного блока [F (11, 220) = 22,47, р <0,01], указывая, что улучшения производительности во время тренировки. Кроме того, анализ показал, значительное между предметом-эффект плечение F [F (1,20) = 3,76, р <0,05] (рис 4). Следовать до (HSD) показали, что крысы, данные на велосипеде эстрадиола лечения (Велоспорт-П) имели более высокие проценты 1-й выбор правильных испытаний, чем автомобиль (транспортное средство-P) и непрерывно (непрерывной P) эстрадиола крыс, р <0,02. Там не было никакой разницы в процентах от 1-го выбора правильных ответов между автомобиль-P и P-непрерывной группы. Эти результаты показали, что лечение на велосипеде эстрадиола усиливается приобретение место обучения.

Рисунок 4
Рисунок 4. Оценить Приобретение за место обучения. Этот график показывает скорость приобретения для крыс, место-обучение, основанное на проценте выбор первых правильных ответов, сделанных в пределах блоков четырех испытаниях. После 48 испытаний все крысы достигли ~ 80% первый выбор правильный отвечать. Велоспорт эстрадиол замеement крыс (Велоспорт-P, белые треугольники) приобрела место обучения значительно быстрее, чем непрерывных крыс запасных эстрадиола (Continuous-P, белый квадраты) и транспортных средств крыс (Vehicle-Р; белые кружки). [Изменено из Липатова и др. 2014 и перепечатано с разрешения Elsevier от] Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Приобретение в ответ учащихся

Рисунок 5 показывает кривые приобретение для автомобиля и эстрадиола-крыс дали ответ подготовки. 3 х 12 (лечение х судебный блок) повторных измерений ANOVA показали в пределах объекта съемки эффект испытательного блока [F (11, 176) = 12,59, р <0,01], показывая, что улучшение показателей на протяжении обучения. Тем не менее, тип лечения не оказало существенного влияния на скорость обучения отклика.


Рисунок 5. Оценить приобретение для реагирования-Learning. Этот график показывает скорость приобретения для крыс, обучение ответ основан на процентах от выбора первых правильных ответов, сделанных в пределах блоков четырех испытаниях. После 48 испытаний подготовки всех крыс, достигнутые ~ 80% первый выбор правильный отвечать. Там не было никакого существенного различия в скорости приобретения по различным условиям лечения (Велоспорт-р; черные треугольники против непрерывного P; черные квадраты против автомобиля-Р; черные кружки). [Изменено из Липатова и др. 2014 и перепечатано с разрешения Elsevier от] Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Начните положение переключателя на месте, изучающих-

Место-учащиеся были изначально нарушена, когда начало вотКатион был включен, независимо от лечения. 2 х 3 (последнее испытание блока на оригинальной начального местоположения против первого пробного блока на пусковой выключатель расположение тест х лечения) повторяется ANOVA меры показали значительное влияние начального местоположения [F (1,18) = 9,68, р < 0,01] (рис 6). Там не было значимого взаимодействия или между субъектами-эффект. Тем не менее, предыдущие результаты показали, что автомобиль обращению место-учащиеся менее чем нарушение эстрадиола крыс, получавших во время запуска положение переключателя теста 14. Таким образом, парные сравнения проводили сравнение процентов 1-й выбор ответах последнего блока каждой группы на первоначальном месте старта и первого пробного блока на пусковой выключатель месте. Эстрадиола обработанные крысы имели более низкие процентные 1-й выбор реагирования во время испытания стартового переключателя по сравнению с их первоначальной стартовой локации, р <0,05. Как сообщалось ранее, не было никакого существенного склонениее в исполнении найдено обработанных носителем крыс. Разница в производительности между обработанных носителем и эстрадиола-крыс стало больше на второй судебной блока теста пусковой выключатель местонахождения (рисунок 6). 2 х 3 (последний блок на оригинальном начального местоположения против второго пробного блока на пусковой выключатель расположение х лечения) повторяется ANOVA меры показали значительное влияние начального местоположения [F (1,18) = 20,69, р <0,01] (фиг.6), показывающий, что производительность в обработанных носителем крысах на втором блоке теста местоположения пусковой выключатель был таким же, как их исполнении на оригинальном начального местоположения и эстрадиола обработанные крысы демонстрировали продолжительный дефицит. Парные сравнения показали, что непрерывная-П и Велоспорт-P крысы значительно снижается производительность на второй день нового начального местоположения по сравнению с их производительности в течение последнего дня первоначального начального местоположения, р <0,01. Все крысы вернулись к предварительно переключатель испытательные уровни ПЭrformance, когда они были впоследствии подготовку по их первоначальной стартовой локации (рис 6). Этот вывод был подтвержден с 2 х 3 (оригинал начального местоположения перед выключателем против первоначального начального местоположения после включения х лечения) повторные меры ANOVA, что не выявило достоверных внутри предметные или между субъектами-эффект.

Рисунок 6
Рисунок 6. Начало положение переключателя тест для географических учащихся. Этот график показывает процент первого выбора правильных ответов в четырех пробных блоков для географических учащихся в последний день перед выключателем пуска местонахождения (слева), во время переключения начало местонахождения тест (средняя панель) и с оригинальным начального местоположения (справа). Эстрадиола обработанные крысы (белые квадраты и треугольники) белые были в целом более низкие проценты 1-й выбор правильноответы, чем обработанных носителем крысах (белые кружки). [Изменено из Липатова и др. 2014 и перепечатано с разрешения Elsevier от] Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Начните Расположение Świt ч В ответ учащихся

Response-учащиеся были нарушена, когда дается испытание местоположения пусковой выключатель. 2 х 3 (последний блок оригинального начального местоположения против первого пробного блока нового начала местонахождения х лечения) повторных измерений ANOVA показали значительное влияние начального местоположения [F (1,16) = 10.28, p <0,01], но нет взаимодействия или основной эффект от лечения. Таким образом, снижение производительности во время первого блока теста пусковой выключатель был эквивалентен по каждому состоянии обработки (рисунок 7). Однако, в отличие от случая географических учащихся, парные сравнения показали, что Performance в эстрадиола обработанные отклика учащихся восстановлены предварительного переключатель уровня производительности тест на второй испытательный блок теста местонахождения пусковой выключатель, в то время как автомобиль-крыс по-прежнему показывают нарушение производительность, р <0,04. Таким образом, транспортное средство лечение реагирования-учащиеся были более нарушение на старте переключатель местонахождения теста, чем эстрадиола обработанные отклика учащихся. Все крысы вернулись к предварительно переключатель испытательные уровни производительности, когда они были впоследствии протестированы с их первоначальной стартовой локации (рис 7). Этот вывод был подтвержден с 2 х 3 (оригинал начального местоположения перед испытанием выключателя против первоначального пуска месте после лечения тест х переключатель) повторные меры ANOVA не выявили каких-либо существенных пределах, предмет или между субъектами-эффекты.

Рисунок 7
Рисунок 7. Начало положение переключателя тест для ResПонсе-Обучающиеся. Этот график показывает процент первого выбора правильных ответов в четырех пробных блоков для учащихся реагирования на последний день перед выключателем пуска местонахождения (слева) во время испытания выключателя начальное местоположение (средняя панель) и обратно с Оригинальный начальное местоположение (правая панель). Эстрадиола обработанные крысы (черные квадраты и черные треугольники) в целом были более высокий процент 1-й выбор правильных ответов, чем обработанных носителем крыс (черные кружки). [Изменено из Липатова и др. 2014 и перепечатано с разрешения Elsevier от] Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Многочисленные парадигмы могут быть использованы для исследования обучения и памяти у грызунов, и каждый имеет важные шаги, которые экспериментаторы должны следовать. В OFTM, важно, чтобы условия лабиринт (например, положение лабиринта, внутри- и экстра-лабиринт сигналы, тусклом освещении и уровень фонового шума, ежедневное время обучения) поддерживаются постоянными в течение всего срока эксперимента. Необходимо также, чтобы свести к минимуму стресс у крыс субъектов, чтобы обеспечить непрерывное выполнение в OFTM. Стресс может быть сведено к минимуму в самок крыс парой-дома их, а также через обычной работе экспериментаторов до тренировки. Для того, чтобы точно забить производительность крысы во время обучения и тестирования (то есть, когда крыса делает правильный или неправильный выбор башня), важно использовать пищевые башни, которые являются достаточно высокий, так что крыса должна "подняться" на башню и сзади по пищевой чашку, чтобы получить награду. Крышка пищевой чашки не видно крысыдо тех пор, "не лезет" башню. Пища башни, который выбирает крыса, следовательно, однозначно и может быть надежно набрал экспериментатором. Лабиринт этаж должен быть построен из материала, который имеет высокую контрастность по отношению к цвету крысы, если экспериментатор хочет, чтобы проанализировать скорость крысы, пройденное расстояние и / или время, проведенное в определенной части лабиринта, используя отслеживания видео программное обеспечение.

Долгосрочный сохранение данных в памяти места и обучения отклика могут быть рассмотрены с помощью задачи OFTM. После завершения 48 учебных испытаниях, все крысы может потратить 21 дней в их клетках без обработки. Это 21-дневный интервал обычно используется для проверки удержания в долговременной памяти 15-17. Крысы могут быть сняты ограничения пищи в начале этого периода хранения памяти, а затем возвращается к ограничению пищевой неделю до начала испытаний. Все крысы, то может получить 12 Reacquisition испытания по три дня (четыре испытания в день) обучения (в течение захват сигнала испытаний, следуйте протокол, описанный в этой рукописи). Если экспериментатор должен оценить задержку долгосрочной памяти, то крысы не должны быть обработаны в течение интервала удержания, потому что поисковые подсказки, например, обращения, как правило, блокировать долгосрочные забывая 18, 19. Эксперименты, которые требуют обработки в течение интервала удержания должны быть разработаны, чтобы включить интервал хранения дольше, чем 21 дней, чтобы избежать этого смешаем. В дополнение к тестированию на удержание долговременной памяти, то OFTM также может быть использован для изучения возможности крыс к обучению новое правило лабиринт (например, разворот обучения).

OFTM был разработан специально для оценки пространственного обучения (например, место- и ответ обучения у грызунов, но только для взрослых Sprague-Dawley крыс были использованы в реальных экспериментах с этого лабиринта. Тем не менее, это, конечно, можно использовать и другие типы грызунов в OFTM, таких как крысы другойШтаммы и мышей. Кроме того, можно проверить грызунов разных возрастов в OFTM, хотя это может быть необходимо для масштабирования размеров лабиринт вверх или вниз в зависимости от размера субъекта испытания. OFTM в настоящее время не доступны для покупки на открытом рынке, так экспериментаторы нужно будет построить свой собственный лабиринт. Маловероятно, что незначительные различия в строительных материалах (например, текстуры и / или цвет) или лабиринт размер отклонения от описанной OFTM в настоящем протоколе будет значительно влиять, как крыса выполняет в лабиринте; Однако, эта гипотеза не была проверена. Рекомендуется также, что экспериментаторы проводить экспериментальной работы, прежде чем они начинают эксперимент.

Есть несколько заметных причин, почему OFTM является полезная парадигма для изучения поведенческих и нейробиологических механизмов пространственного обучения. OFTM похожа на сложности в водном лабиринте Морриса; Однако, крыса не вынуждены плавать в решении этой задачи. Таким образом, OFTMмогут быть использованы для оценки обучения в не-стрессовой ситуации, в отличие от водном лабиринте Morris, который по своей сути вызывает стрессовую реакцию у грызунов 10. Кроме того, вероятность крысы, чтобы сделать правильный ответ случайно находится в OFTM 25% ниже, чем в Т-образном лабиринте. Кроме того, вместо того, чтобы вынужден сделать выбор одного из ограниченного числа заранее определенных траекторий в (как это требуется в некоторых пространственных парадигм), путь навигации крысы не ограничивается в OFTM.

Предшествующие исследования показали, что место обучения зависит от гиппокамп и ответ обучения зависит от полосатого тела (обзор 5). Это мозга область различие между место- и отклика обучения было обнаружено с использованием устройства Т-лабиринт 4, а радиально-рычага задачу 20, а также в водном лабиринте Morris 3, 21. Дальнейшие эксперименты будут проводиться для проверки, является ли гиппокамп и полосатое необходимы для место- и реагирования обучения в OFTM. Яе это дело, дополнительные эксперименты смогут уверенно проверить эффекты, что гормоны, препараты, диета, и т.д. иметь на hippocampal- против полосатой-зависимых путей обучения в не-стрессовых условиях.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Luine, V., et al. Repeated stress causes reversible impairments of spatial memory performance. Brain Res. 639 (1), 167-170 (1994).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Korol, D. L. Role of estrogen in balancing contributions from multiple memory systems. Neurobiol Learn Mem. 82, 309-323 (2004).
  8. Cole, M. R., Clipperton, A., Walt, C. Place versus response learning in rats. Learn Behav. 35 (4), 214-224 (2007).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Lipatova, O., et al. Recency-to-primacy shift in cue competition. J Exp Psychol Anim Behav Process. 32 (4), 396-406 (2006).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Gisquet-Verrier, P., Alexinsky, T. Does contextual change determine long-term forgetting. Animal Learning and Behavior. 14 (4), 349-358 (1986).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).

Tags

Поведение выпуск 104 место обучения ответ-обучения пространственное обучение память экспериментальная психология поведенческая неврология крыса гиппокамп полосатое открытое поле башни лабиринт стресс
Место и реагирования обучение в Открытом поле башня лабиринт
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lipatova, O., Campolattaro, M. M.,… More

Lipatova, O., Campolattaro, M. M., Toufexis, D. J., Mabry, E. A. Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze. J. Vis. Exp. (104), e53227, doi:10.3791/53227 (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