Summary
El Open de campo Torre Maze (OFTM) es un laberinto creado para estudiar los mecanismos de comportamiento y neurales de aprendizaje espacial (por ejemplo, colocación o la respuesta-learning) en ratas. Este laberinto es especialmente útil para los experimentadores que quieran utilizar un paradigma laberinto no estresante para investigar el aprendizaje espacial en sus investigaciones.
Abstract
Este protocolo se describe cómo se utiliza el Abierto de campo Torre Maze (OFTM) paradigma para estudiar el aprendizaje espacial en roedores. Este laberinto es especialmente útil para examinar cómo las ratas aprenden a utilizar una colocación o la respuesta-learning para navegar con éxito en una arena en campo abierto. Además, este protocolo se describe cómo la OFTM difiere de otros paradigmas de laberinto de comportamiento que se utilizan comúnmente para estudiar el aprendizaje espacial en roedores. El OFTM descrito en este artículo es una adaptación de la descrita previamente por Cole, Clipperton, y Walt (2007). En concreto, el OFTM fue creado para poner a prueba el aprendizaje espacial en roedores sin el experimentador tener que considerar cómo "estrés" puede jugar un papel como una variable de confusión. Los experimentos han demostrado que el estrés-alone puede afectar significativamente la función cognitiva 1. La sección de resultados representativos contiene datos de un experimento que utilizó la OFTM para examinar los efectos del tratamiento estradiol sobre colocación y la respuesta-learning en mujeres adultas Sprague Dawley 2. Futuros estudios serán diseñados para examinar el papel del hipocampo y el cuerpo estriado de colocación y la respuesta-learning en el OFTM.
Introduction
La torre de campo abierto laberinto (OFTM) se puede utilizar para examinar los mecanismos conductuales y neurobiológicos de aprendizaje espacial en roedores. Es importante destacar que la OFTM permite a los investigadores estudiar ambos tipos de aprendizaje "basado en la respuesta" "lugar de base" y. Durante lugar de aprendizaje un animal navega a través de un laberinto usando las claves espaciales en el entorno (por ejemplo, un premio de comida se encuentra junto a un faro de altura). Durante la respuesta-aprendizaje del animal hace una respuesta específica a su vez, independientemente de su posición en relación con un entorno espacial (por ejemplo, hacer un giro a la izquierda oa la derecha para encontrar un premio de comida). Se ha informado anteriormente de que la respuesta-learning y el lugar-aprendizaje se basan en dos sistemas diferentes de memoria 3, 4 y mapeo de sus mecanismos neurales ha sido una búsqueda científica en curso 2, 5-7. El diseño de la OFTM fue adaptado de la anteriormente descrita 8.
Abiertoparadigmas de campo (un componente de la OFTM) se utilizan comúnmente para investigar la ansiedad en roedores 9. Durante los típicos abiertos ansiedad campo de ratas de prueba que pasan más tiempo en el centro de un campo abierto tienen niveles de estrés y ansiedad más bajos que las ratas que pasan más tiempo cerca del perímetro. En el OFTM, una rata debe entrar en el centro del laberinto para encontrar la recompensa de comida. Por lo tanto, la navegación correcta en el OFTM indica que estas ratas no son estresado. Una razón por la que las ratas se no estresado durante el entrenamiento es porque a diferencia de las pruebas de campo estándar de apertura de la formación de la ansiedad OFTM requiere fase de pre-formación durante el cual la rata se pre-expuesto a el laberinto durante un largo período de tiempo. Además, la formación se produce en un entorno con poca luz reduciendo aún más el aspecto de la ansiedad que induce un campo abierto que es típicamente brillantemente iluminado
Otra característica única de la OFTM, en comparación con algunos otros laberintos, es cómo se mide el aprendizaje. Los experimentadores utilizando elLaberinto acuático de Morris o Barnes Maze típicamente medir el aprendizaje mediante el análisis de la longitud de velocidad y / o la ruta de una rata viaja a alcanzar su ubicación de destino. Estas medidas dependientes pueden verse afectados por factores no-aprendizaje, tales como cambios en la actividad motora general de una rata. Sin embargo, las medidas OFTM aprendizaje mediante el porcentaje de la respuesta correcta de primera elección una rata hace para encontrar la recompensa de comida. Esta medida dependiente no es vulnerable a los cambios en el rendimiento del motor y por lo tanto, más exactamente evalúa el aprendizaje de que las mediciones de velocidad y distancia. Sin embargo, el investigador también puede medir la velocidad y la distancia a una rata viajaron en el OFTM utilizando software de seguimiento de vídeo.
Otros tipos de laberinto, como el T-laberinto, laberinto acuático de Morris y Barnes Maze se pueden utilizar para estudiar colocación y la respuesta-aprendizaje. Sin embargo, el OFTM es único en algunas maneras notables. En primer lugar, la OFTM es un ensayo de comportamiento más sensible que el laberinto en T debido a que el OFTM tiene una oportunidad performance de 25%, mientras que el laberinto en T tiene un rendimiento probabilidad de 50%. En segundo lugar, una rata sólo se puede convertir en una de dos maneras en la T-laberinto, pero ha sin restricciones posibilidades de ruta cuando se navega en el OFTM. En tercer lugar, a diferencia de las tareas Morris laberinto de agua y Barnes Maze (que tienen posibilidades de rutas sin restricciones como el OFTM), experimentos utilizando el OFTM no requieren ratas para navegar a través de una situación aversiva. Las ratas son motivó para navegar en el laberinto acuático de Morris para escapar de la natación en agua y están motivados para navegar por el laberinto de Barnes para evitar estar en un entorno abierto, brillantemente iluminada. Se ha demostrado que la exposición al laberinto acuático de Morris o Barnes Maze induce la liberación de hormona del estrés (es decir, corticosterona) en roedores 10. Sin embargo, las ratas a navegar en el OFTM porque están motivados para encontrar una recompensa de alimentos y la formación se lleva a cabo con luz ambiental tenue. Así, el OFTM es una tarea apetitiva no aversivo. Los resultados de experimentos que utilizan un m estresanteaze paradigma para examinar los efectos de las manipulaciones tales como las drogas, la hormona, el ejercicio o la dieta en los mecanismos de aprendizaje y memoria pueden ser difíciles de interpretar debido a que "el estrés", por sí mismo, puede influir en la función cognitiva 11.
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Protocol
Este protocolo ha sido aprobado por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional de Christopher Newport University.
1. construcción del aparato OFTM
- Construir el muro de la frontera (40 cm de alto y 183 cm de diámetro) de tres piezas de laminado blanco. Construir el piso laberinto circular (183 cm de diámetro) de negro laminado y péguelo en una mesa de plástico. Asegure el muro de la frontera hasta el borde de la mesa con tornillos y pegamento.
- Decorar la superficie interior de la pared limítrofe: Deja cuarto sólido blanco; Pinte un cuarto negro sólido; Pinte un cuarto con rayas negras; Pinte un cuarto con círculos negros.
- Construye cuatro "torres de alimentos" (8 cm x 8 cm x 20 cm; Figura 1A) cortadas de un blanco después de PVC de forma cuadrada. Pegue un pedazo de laminado negro (8 cm x 8 cm) de la parte superior de cada torre. Asegure que el suelo laberinto con pegamento loco 54 cm de distancia unos de otros.
- Construir tres "remolque pre-formaciónres "(5 cm, 10 cm y 15 cm de alto, respectivamente; Figura 1B) de un blanco después de PVC de forma cuadrada. Pegue un pedazo de laminado negro (8 cm x 8 cm) de la parte superior de cada torre. Estas torres están pegadas al suelo laberinto sólo durante la fase de pre-entrenamiento (que se describe más adelante).
- Pegue un negro opaco taza de comida de plástico con una tapa de rosca (= una clara contenedor grano plástico pintado de negro, de 1,75 cm de alto y 3,75 cm de diámetro) de la parte superior de cada torre alimentos. Perforar tres agujeros de ventilación pequeños (de 3 mm de diámetro) en cada tapa. Los agujeros aseguran que la rata no puede localizar la torre comida "correcta" utilizando señales olfativas. La altura de las torres de formación asegura que la rata no puede localizar la torre "correcta" con la taza de alimentos destapado como una señal visual.
Figura 1. Fotografías del Abierto de campo Torre Maze (OFTM). (A) La rata es capaz de encontrar y recuperar un premio de comida de un solo "torre de entrenamiento" recompensa con cebo durante la adquisición, así como todo el entrenamiento y las pruebas posteriores. "Torres pre-formación" (B) Tres se colocan en el centro de la arena laberinto durante el pre-entrenamiento. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. El OFTM Maze habitaciones
- Utilice una lámpara con un 60 W bombilla (Lúmenes: 800) para iluminar tenuemente la habitación laberinto. La lámpara se encuentra a 3 pies por encima del suelo y 2 pies al lado del laberinto, mirando hacia el techo. Juega ruido blanco en el fondo (~ 70 dB) utilizando una máquina de sonido.
- Montar una cámara de vídeo digital en el techo por encima del laberinto para transmitir vídeo a un ordenador. Cuelgue una cortina opaca para separar el laberinto de la supervisión de la computadorazona.
Manipulación 3. Rata, la restricción de alimentos y vivienda
- Haga que cada experimentador manejar todas las ratas durante siete días (4 min por día) para pre-entrenamiento previo.
- Coloque las ratas en una dieta restringida de alimentos (1 hora de la lactancia gratis por día). Esta dieta se asegura de que las ratas se sentirán motivados para recuperar recompensas durante el entrenamiento, mientras que el mantenimiento de un peso saludable (~ 90% del peso de la lactancia gratis).
- Ratas Doble-casa (si se utiliza hembras) durante toda la duración del experimento. Ratas hembra alojada en pareja son menos ansiosos que las ratas hembras alojados individualmente 12.
4. Procedimientos Pre-entrenamiento
- Cebo cada taza de alimentos sin tope salarial en las siete torres con una recompensa de alimentos (por ejemplo, una pieza de cereal de la fruta) en el interior.
- Coloque una rata en el laberinto en un lugar al azar hasta que encuentra y consume los siete premios de alimentos antes de ser retirado.
- Si la rata no recupera todas las recompensas de comida dentro de 10min, luego retírelo del laberinto y dar procedimientos previos a la formación de nuevo al día siguiente. Nota: algunas ratas tardarán más que otros aprendan inicialmente para recuperar los beneficios de los alimentos desde la parte superior de las torres.
- Si una rata no recupera y consumir los siete premios de comida de las torres dentro de los dos primeros días de pre-entrenamiento, le dan sesiones de 30 minutos más en el OFTM hasta que se recuperan las recompensas de comida. Por lo general, la rata será encontrar y consumir todas las recompensas de comida después de una o dos de estas 30 sesiones min.
5. Lugar de entrenamiento y respuesta de entrenamiento Procedimientos
- Asigne a cada rata dos de los cuatro lugares de inicio. Contrarrestar la siguiente: el punto de liberación ubicación de inicio dentro de y entre cada día de entrenamiento; el tipo de aprendizaje (lugar vs respuesta); la "torre correcta" para todos los estudiantes de lugar; y el giro de cada respuesta en el alumno está capacitado para hacer (derecha vs izquierda).
- Al comienzo de cadaentrenamiento día a su vez en la máquina de ruido y abra el programa de grabación de vídeo. Cebo las cuatro torres y cubrir tres de las cuatro copas de alimentos, dejando el premio de comida en la torre "correcta" expuesta.
- En cada ensayo dado, iniciar la grabación de vídeo (consulte el manual de usuario del fabricante para obtener instrucciones), luego colocar la rata en el laberinto en su ubicación inicial asignado. Luego, ir detrás de la cortina para observar el comportamiento de la rata en un monitor de computadora. Retire la rata del laberinto inmediatamente después recupera la recompensa o una vez transcurridos 3 minutos y detener la grabación de vídeo.
- Para las ratas lugar de aprendizaje, utilice siempre la misma "correcta" torre de los alimentos, y colocar la rata en una de las dos ubicaciones de partida. Un lugar en el alumno resuelve el OFTM por encontrar un lugar específico utilizando las claves espaciales previstos en el laberinto. Por ejemplo, la torre de cebo D (= la torre "correcta") y suelte la rata de ubicación de inicio '2' o '3217; (flechas continuas en la figura 2A, izquierda), o torre cebo A y liberar una rata de ubicación de inicio '1' o '4' (flechas discontinuas en la Figura 2A, izquierda).
- Para las ratas de respuesta-learning, cambie la torre comida "correcta" en función de la ubicación de inicio. Respuesta de los alumnos resuelven el OFTM aprendiendo a hacer un giro específico (por ejemplo, siempre se gira a la derecha), con independencia de su punto de partida en el laberinto. Por ejemplo, la torre de cebo D y suelte la rata de ubicación de inicio '3', o cebo torre B y liberan la misma rata de una ubicación de inicio '2' (flechas continuas en la figura 2B, izquierda). Para una rata diferente, cebo torre B y suelte la rata de la ubicación "1", o torre cebo A y liberar esa rata de la ubicación "4" (discontinua flechas en la figura 2B, izquierda).
- Dar todas las ratas un total de 48 ensayos de entrenamiento en 12 días (cuatro ensayos por da y).
Figura 2. Mostrando Esquema lugar- y Respuesta-Capacitación y Exámenes Procedimientos de arriba. Esta figura muestra los lugares de inicio y de recompensa alimentos para la capacitación lugar-alumnos (A, izquierda) y los aprendices de respuesta (B, izquierda), y también el inicio y recompensa lugares utilizados durante la prueba de interruptor de posición de inicio de lugar-alumnos (A, derecha) y los alumnos de respuesta (B, derecha). Los números indican la ubicación de partida de una rata; cuadrados grises representan torres de alimentos; líneas continuas y discontinuas señalan a la torre comida cebo. Start lugares se compensan dentro de cada estado de entrenamiento. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Después de todas las ratas rendir al nivel asintótica (~ 80% de la correcta primera opción de responder) llevar a cabo una "Inicio Ubicación interruptor de prueba" para poner a prueba la persistencia del comportamiento aprendido.
- Contrarrestar los lugares de inicio nuevos (es decir, los lugares de inicio que no han sido utilizados anteriormente para la rata).
- Siga los procedimientos para cada ensayo de formación descrito en el apartado 5 del protocolo con las nuevas ubicaciones de inicio.
- Para una rata lugar-learning que originalmente fue lanzado desde la ubicación '2' o '3' y tenía la torre D como su torre "correcta", coloque la rata en cualquiera de la nueva ubicación de inicio '1' o '4', al tiempo que cebo torre D (Figura 2, derecha).
- Para una rata respuesta-learning que se publicó originalmente de ubicación '2' o '3' y aprendió a girar a la derecha para recibir la recompensa (en torres By D, respectivamente), coloque la rata en cualquiera de la nueva ubicación de inicio '1' o '4' y el cebo sea la torre A o C, respectivamente (que aún requeriría la rata para girar a la derecha con el fin de encontrar la recompensa de comida) Figura 2B, a la derecha.
- Administrar todas las ratas de ocho inicio ensayos de prueba de interruptores de ubicación a través de dos días (cuatro ensayos por día).
Análisis 7. Datos
- Haga que un experimentador que no ha entrenado ratas y no sabe el tratamiento de cada puntuación rata pruebas grabadas en video contando el número de respuestas a una rata hace para encontrar la torre "correcta" en cada ensayo (indicado por la rata se alza para arriba sobre el la taza del alimento).
- Se calcula el porcentaje de veces que una rata encuentra la recompensa en su primera elección (% de la primera elección de respuestas correctas) dentro de cada día de entrenamiento. Construir curvas utilizando el porcentaje de primera elección respuestas correctas a través de jornadas de formación de aprendizaje. Utilice el porcentaje de felección rimero respuesta correcta para el análisis estadístico.
- Calcular el número de ensayos que tomó la rata para llegar a la a priori criterio conjunto para adquirir la tarea (es decir, primera elección correcta de responder en 8 de cada 10 intentos consecutivos). Excluir ratas de análisis que no alcanzan el criterio a priori.
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Representative Results
Los resultados representativos descritos aquí han sido publicados previamente en la Neurobiología del Aprendizaje y la Memoria, Elsevier 2. En este experimento, la OFTM se utilizó para probar los efectos de los tratamientos de estradiol crónicas y ciclismo en colocación y la respuesta-aprendizaje en ratas Sprague-Dawley (250-300 g; N = 48). Había dos razones importantes por las que se utilizó el OFTM para llevar a cabo este experimento. En primer lugar, el estradiol se ha demostrado que induce efectos diferenciales sobre la colocación y la respuesta de aprendizaje 7. En segundo lugar, era necesario probar los efectos del estradiol en el aprendizaje en un ambiente no estresante, porque las hormonas gonadales tienen efectos diferenciales en los seres humanos expuestos a situaciones de estrés 13. En las inyecciones subcutáneas diarias se administraron (2014) ratas hembras ovariectomizadas experimentar Lipatova et al. De estradiol (10 mg / kg) o solución de vehículo (aceite de cacahuete). Ratas en la condición de "continuo" recibidosinyecciones diarias de estradiol y ratas en la condición de "vehículo" recibieron inyecciones diarias de la solución vehículo. Ratas en la condición de "Ciclismo" recibieron inyecciones de estradiol cada día y vehículo solución 4º en los otros días. La mitad de las ratas en cada condición fueron entrenados con los procedimientos de lugar de entrenamiento y la mitad fueron entrenados con los procedimientos de respuesta de formación. Seis ratas no alcanzaron la adquisición a priori al criterio y por lo tanto no se incluyeron en el análisis. Los grupos finales fueron: Vehículo-Place (CU-P; n = 9), Vehículo-Respuesta (CU-R; n = 6), Continuo-P (n = 7), Continuo-R (n = 7), Ciclismo -P (n = 7) y de ciclo-R (n = 6).
Adquisición de criterio: Lugar-Entrenamiento vs. Respuesta-Training
Después de pre-entrenamiento, cada rata se le dio 48 ensayos de adquisición sobre el OFTM. A 2 x 3 (tipo de entrenamiento x tratamiento) ANOVA se realizó mediante el número de ensayos las ratas tomaron to llegar a la a priori criterio de adquisición, que reveló un efecto principal significativo del tratamiento [F (2, 36) = 5,6, p <0,01] y el tipo de formación [F (1, 36) = 5.09, p <0.04]. Un seguimiento de prueba (HSD) demostró que las ratas tratadas con el ciclismo estradiol reemplazo tomaron menos ensayos para alcanzar el criterio de adquisición de lugar-aprendizaje de ratas que recibieron inyecciones de ciclismo o inyecciones de vehículos, p <0.01. El tratamiento con estradiol no tuvo efecto sobre el número de ensayos que tomó las ratas para alcanzar el criterio de adquisición para la respuesta aprendizaje (Figura 3).
Figura 3. Ensayos de criterio para Place- y Respuesta-entrenamiento. Este gráfico muestra el número medio de ensayos para las ratas lugar determinado (barras negras) y respuesta (barras blancas) la formación necesaria para llegar a 8 de cada 10 primera elección respuestas correctas consecutivas. Las ratas hembra ciclismo dado estradiol REPLACEMent requiere un menor número de ensayos para llegar a criterio de lugar-aprendizaje de las ratas tratadas con estradiol reemplazo continuo y ratas tratadas con vehículo. No hubo diferencia significativa en la adquisición de la respuesta aprendizaje a través de las diferentes condiciones de tratamiento. [Modificado de Lipatova et al. 2014 y reimpreso con permiso de Elsevier] Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Adquisición de Place-Estudiantes
La figura 4 muestra las curvas de adquisición para el vehículo y las ratas tratadas con estradiol que se les dio el lugar de entrenamiento. A 3 x 12 (bloque de ensayo x tratamiento) de medidas repetidas ANOVA reveló un efecto significativo dentro de la materia de bloque de ensayo [F (11, 220) = 22.47, p <0,01], lo que indica que el rendimiento mejorado durante el entrenamiento. Además, los análisis revelaron una significativa entre sujeto-efecto of tratamiento [F (1,20) = 3,76, p <0,05] (Figura 4). Un seguimiento de prueba (HSD) mostró que ratas que recibieron tratamiento estradiol en bicicleta (Ciclismo-P) tuvieron porcentajes más altos de 1 elección st juicios correctos de vehículo (Vehicle-P) y continua (Continuous-P) de estradiol ratas tratadas, p <0.02. No hubo diferencia en el porcentaje de respuestas correctas 1 st elección entre el vehículo y el grupo P-continua-P. Estos resultados mostraron que el tratamiento de ciclismo estradiol mejorado adquisición de lugar-aprendizaje.
Figura 4. Adquisición Tasa de Place-Learning. Este gráfico muestra la tasa de adquisición de las ratas tratadas con el lugar de entrenamiento basado en el porcentaje de primeros elección respuestas correctas hechas dentro de los bloques de cuatro ensayos. Después de 48 ensayos todas las ratas alcanzaron ~ 80% la primera opción de responder correcta. Ciclismo estradiol replacement ratas (Ciclismo-P; triángulos blancos) adquiridas lugar de aprendizaje mucho más rápido que las ratas continuas de reemplazo de estradiol (Continuo-P; cuadrados blancos) y ratas tratadas con vehículo (Vehicle-P; círculos blancos). [Modificado de Lipatova et al. 2014 y reimpreso con permiso de Elsevier] Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Adquisición de Estudiantes de Respuesta
Figura 5 muestra las curvas de adquisición para la respuesta de la formación del vehículo y las ratas tratadas con estradiol dado. A 3 x 12 (bloque de ensayo x tratamiento) de medidas repetidas ANOVA reveló un efecto de bloques de prueba [F (11, 176) = 12.59, p <0.01] intra-sujeto, lo que demuestra que el rendimiento mejorado a lo largo de la formación. Sin embargo, el tipo de tratamiento no tuvo efecto significativo sobre la tasa de aprendizaje de respuesta.
Figura 5. Adquisición Tasa de Respuesta-Learning. Este gráfico muestra la tasa de adquisición de ratas que recibieron capacitación de respuesta basado en el porcentaje de primeros elección respuestas correctas hechas dentro de los bloques de cuatro ensayos. Después de 48 ensayos de la formación de todas las ratas alcanzados ~ 80% primera elección correcta de responder. No hubo diferencia significativa en la tasa de adquisición a través de las diferentes condiciones de tratamiento (Cycling-P; triángulos negros frente a continua-P; cuadrados negros vs. Vehículo-P; círculos negros). [Modificado de Lipatova et al. 2014 y reimpreso con permiso de Elsevier] Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Ubicación inicial Interruptor en Place-Estudiantes
Place-alumnos fueron perjudicados inicialmente cuando el lo iniciode cationes se cambió, independientemente del tratamiento. A 2 x 3 (último bloque de prueba de la ubicación de inicio original respecto al primer bloque de ensayo sobre el tratamiento de inicio interruptor lugar de la prueba x) medidas repetidas ANOVA reveló un efecto significativo de la ubicación de inicio [F (1,18) = 9,68, p < 0.01] (Figura 6). No hubo interacción significativa o efectos inter-sujetos. Sin embargo, los hallazgos anteriores han demostrado que de lugar los alumnos tratados con vehículo son menos deteriorada que las ratas tratadas con estradiol durante una prueba de interruptor de posición de inicio 14. Por lo tanto, se realizaron comparaciones por pares para comparar ciento de 1ª respuestas de opción entre el último bloque de cada grupo en la ubicación de inicio original y el primer bloque de prueba en la ubicación de inicio interruptor. Estradiol ratas tratadas tenían bajos 1ª porcentajes de respuesta de elección durante la prueba de arranque del interruptor en comparación con su posición de inicio original, p <0.05. Como se informó anteriormente, no había Declin significativae en el rendimiento encontró para las ratas tratadas con vehículo. La diferencia en el rendimiento entre las ratas tratadas con vehículo y tratados con estradiol se hizo más grande en el segundo bloque de prueba de la prueba de ubicación de inicio interruptor (Figura 6). A 2 x 3 (último bloque de la ubicación de inicio original vs. el segundo bloque de ensayo sobre el tratamiento interruptor de arranque ubicación x) de medidas repetidas ANOVA reveló un efecto significativo de la ubicación de inicio [F (1,18) = 20,69, p <0,01] (Figura 6), lo que demuestra que el rendimiento en las ratas tratadas con vehículo en el segundo bloque de la prueba de ubicación de inicio interruptor fue el mismo que su desempeño en la ubicación de inicio original y ratas tratadas con estradiol muestra un déficit prolongado. Pairwise comparaciones mostraron que continua-P y ratas Ciclismo-P habían reducido significativamente el rendimiento en el segundo día de la nueva ubicación de inicio en comparación con su desempeño durante el último día de la ubicación de inicio original, p <0.01. Todas las ratas volvieron a pre-switch niveles de prueba de performance cuando fueron posteriormente entrenados en su ubicación original de inicio (Figura 6). Este hallazgo fue confirmado con un (ubicación de inicio original antes interruptor vs. ubicación de inicio original después de interruptor x tratamiento) 2 x 3 ANOVA de medidas repetidas que revelaron ningún efecto significativo dentro de la materia o entre-sujetos.
Figura 6. Ubicación inicial del interruptor de prueba para Place-Estudiantes. Este gráfico muestra el porcentaje de primera elección respuestas correctas en bloques de cuatro ensayos de lugar-alumnos en el último día antes de que el interruptor de la ubicación de inicio (izquierda), durante el cambio de ubicación de inicio prueba (panel central) y de nuevo con la ubicación de inicio original (panel derecho). Ratas tratadas con estradiol (cuadrados blancos y triángulos blancos) tuvieron porcentajes en general más bajas de 1 st elección correctarespuestas que las ratas tratadas con vehículo (círculos blancos). [Modificado de Lipatova et al. 2014 y reimpreso con permiso de Elsevier] Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Ubicación inicial Swit ch en Estudiantes de Respuesta
Respuesta de los alumnos fueron perjudicados cuando se les da la prueba de ubicación de inicio interruptor. A 2 x 3 (último bloque de la ubicación de inicio original vs. primer bloque de prueba de la nueva ubicación de inicio x tratamiento) de medidas repetidas ANOVA reveló un efecto significativo de la ubicación de inicio [F (1,16) = 10,28, p <0,01], pero no hay interacción o efecto principal del tratamiento. Por lo tanto, la disminución en el rendimiento durante el primer bloque de la prueba de arranque Interruptor equivalía a través de cada condición de tratamiento (Figura 7). Sin embargo, al contrario que en el caso de los alumnos de lugar, las comparaciones por pares revelaron que performance en respuesta de los alumnos de estradiol tratada recuperó comprobar la validez de interruptor de nivel de rendimiento de la prueba en el segundo bloque de prueba de la prueba de ubicación de inicio de conmutación, mientras que las ratas tratadas con vehículo continuaron mostrando un rendimiento deteriorado, p <0.04. Por lo tanto, la respuesta-alumnos tratados con vehículo eran más deteriorada en la prueba de ubicación de inicio Interruptor de respuesta de los estudiantes de estradiol-tratada. Todas las ratas volvieron a los niveles pre-interruptor de prueba de desempeño cuando fueron posteriormente probados con su ubicación de inicio original (Figura 7). Este hallazgo fue confirmado con un (ubicación de inicio original antes de la prueba del interruptor vs. ubicación de inicio original después de la prueba de interruptor de x tratamiento) 2 x 3 ANOVA de medidas repetidas no revelaron importantes efectos en materia o inter-sujetos.
Figura 7. Comienza la ubicación del interruptor de prueba para ResPonse-Estudiantes. Este gráfico muestra el porcentaje de primera elección respuestas correctas en bloques de cuatro ensayos para estudiantes de respuesta en el último día antes de que el interruptor de la ubicación de inicio (izquierda), durante la prueba de interruptor de posición de inicio (panel central) y la espalda con la ubicación de inicio original (panel derecho). Ratas tratadas con estradiol (cuadrados negros y triángulos negros) en general tuvieron mayores porcentajes de elección 1 st respuestas correctas que las ratas tratadas con vehículo (círculos negros). [Modificado de Lipatova et al. 2014 y reimpreso con permiso de Elsevier] Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Numerosos paradigmas pueden ser utilizados para investigar aprendizaje y la memoria en roedores, y cada uno tiene pasos importantes que los experimentadores deben seguir. En el OFTM, es importante que las condiciones de laberinto (por ejemplo, la posición del laberinto, intra y señales extra-laberinto, luz tenue y el nivel de ruido de fondo, tiempo diario de entrenamiento) se mantienen constantes a lo largo de la duración del experimento. También es necesario para minimizar el estrés en los sujetos de rata para garantizar un rendimiento continuo en la OFTM. El estrés puede ser mantenido al mínimo en las ratas hembras por par-alojarlos y también a través de la manipulación de rutina por los experimentadores antes del entrenamiento. Con el fin de marcar con precisión el rendimiento de una rata durante el entrenamiento y las pruebas (es decir, cuando una rata hace una elección torre correcta o incorrecta), es importante la utilización de torres de alimentos que son lo suficientemente alto como por lo que la rata debe "subir" la torre y trasera sobre la copa de alimentos para recuperar una recompensa. La tapa de la taza del alimento no es visible para la ratahasta que se "sube" la torre. La torre de alimentos que la rata elige, por lo tanto, no es ambigua y se puede marcar de forma fiable por el experimentador. El suelo laberinto debe ser construido a partir de material que tiene alto contraste en relación con el color de la rata si el experimentador quiere analizar la velocidad de la rata, la distancia recorrida y / o tiempo de permanencia en una parte específica del laberinto usando software de seguimiento de video.
Retención de la memoria a largo plazo de lugar y el aprendizaje respuesta podría ser examinado mediante la tarea OFTM. Tras la realización de 48 ensayos de entrenamiento, todas las ratas pueden pasar 21 días en sus jaulas sin ningún tipo de manipulación. Este intervalo de 21-día se utiliza comúnmente para la prueba de retención de una memoria a largo plazo 15-17 de. Las ratas podrían ser retirados restricción de alimentos en el principio de este período de retención de memoria y posteriormente volvieron a la restricción de alimentos una semana antes de la prueba. Todas las ratas entonces podrían recibir 12 ensayos readquisición lo largo de tres días (cuatro ensayos por día) de la formación (durante los ensayos readquisición, siguen el protocolo descrito en este manuscrito). Si un experimentador debe evaluar la retención de la memoria a largo plazo, entonces las ratas no deben ser manejados durante el intervalo de retención debido a las señales de recuperación, como la manipulación, tienden a bloquear a largo plazo olvidando 18, 19. Los experimentos que requieren un manejo durante el intervalo de retención debe ser diseñado para incluir un intervalo de retención más de 21 días para evitar este factor de confusión. Además de las pruebas para la retención de la memoria a largo plazo, la OFTM también puede ser utilizado para examinar la capacidad de rata para aprender una nueva regla de laberinto (por ejemplo, el aprendizaje reversión).
El OFTM fue diseñado para evaluar específicamente el aprendizaje espacial (por ejemplo, colocación y la respuesta de aprendizaje en roedores, pero sólo ratas adultas Sprague-Dawley se han utilizado en experimentos reales con este laberinto. Sin embargo, es ciertamente posible utilizar otros tipos de roedores en el OFTM, como otra ratacepas y ratones. También es posible probar roedores de diferentes edades en el OFTM, aunque puede ser necesario reducir las dimensiones laberinto arriba o hacia abajo dependiendo del tamaño del sujeto a prueba. El OFTM no está disponible para su compra en el mercado abierto, por lo que los experimentadores tendrán que construir su propio laberinto. Es poco probable que pequeñas diferencias en los materiales de construcción (por ejemplo, la textura y / o color) o el tamaño laberinto de desviación de la OFTM descrito en el presente protocolo influirán significativamente cómo una rata realiza en el laberinto; sin embargo, esta hipótesis no ha sido probado. También se recomienda que los experimentadores realizan trabajo piloto antes de comenzar un experimento.
Hay algunas razones notables por qué el OFTM es un paradigma útil para el estudio de los mecanismos conductuales y neurobiológicos de aprendizaje espacial. El OFTM es similar en complejidad al laberinto acuático de Morris; sin embargo, la rata no se ve obligado a nadar en esta tarea. Por lo tanto, la OFTMse puede utilizar para evaluar el aprendizaje en una situación no estresante, a diferencia del laberinto acuático de Morris que evoca una respuesta de estrés inherentemente en roedores 10. Además, la probabilidad de una rata a dar una respuesta correcta por casualidad es un 25% menor en el OFTM que en un T-laberinto. También, en lugar de ser forzados a hacer una selección de un número limitado de rutas predeterminadas (como se requiere en algunos paradigmas espaciales), ruta de navegación de la rata no se limita en el OFTM.
Estudios anteriores han demostrado que lugar-learning depende del hipocampo y la respuesta de aprendizaje depende de el cuerpo estriado (revisado en 5). Este cerebro-región distinción entre colocación y la respuesta-learning se ha encontrado utilizando el aparato de laberinto en T 4, una tarea de brazo radial 20, así como el Laberinto Morris de agua 3, 21. Los futuros experimentos se llevarán a cabo para probar si el hipocampo y cuerpo estriado son necesarios para la colocación y la respuesta-learning en el OFTM. yof este es el caso, los experimentos adicionales podrán probar con seguridad los efectos que las hormonas, medicamentos, dieta, etc. tienen en hippocampal- vs. itinerarios de aprendizaje estriatal-dependientes en un ambiente no estresante.
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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
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