Summary
فتح الميدان برج المتاهة (OFTM) هو متاهة أنشئت لدراسة الآليات السلوكية والعصبية التعلم المكاني (على سبيل المثال، مكان-أو استجابة التعلم) في الفئران. هذه المتاهة هي مفيدة بشكل خاص للالمجربون الذين يريدون استخدام متاهة نموذج غير مرهقة للتحقيق التعلم المكاني في أبحاثهم.
Abstract
يصف هذا البروتوكول كيفية استخدام مفتوح مجال برج المتاهة (OFTM) نموذج لدراسة التعلم المكاني في القوارض. هذه المتاهة هي مفيدة بشكل خاص لدراسة كيفية تعلم الجرذان لاستخدام المكان-أو استجابة التعلم للتنقل بنجاح في ساحة الميدان المفتوح. بالإضافة إلى ذلك، يصف هذا البروتوكول كيف يختلف عن غيره من النماذج OFTM متاهة السلوكية التي تستخدم عادة لدراسة التعلم المكاني في القوارض. تم تعديل OFTM الموضحة في هذه المقالة من وصفها من قبل كول، كليبرتون، والت (2007). على وجه التحديد، تم إنشاء OFTM لاختبار التعلم المكاني في القوارض دون المجرب الحاجة إلى النظر في كيفية "الإجهاد" قد يلعب دورا كمتغير التباس. وقد أظهرت التجارب أن الإجهاد وحدها يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على الوظيفة الإدراكية 1. يحتوي قسم النتائج تمثيلي البيانات من التجربة التي استخدمت OFTM لدراسة آثار العلاج استراديول على مكان-والاستجابةالتعلم الإلكتروني في الإناث البالغات سبراغ داولي الفئران 2. وسيتم تصميم الدراسات المستقبلية لدراسة دور الحصين والمخطط في مكان-والاستجابة التعلم في OFTM.
Introduction
برج متاهة حقل مفتوح (OFTM) يمكن استخدامها لدراسة آليات السلوكية والعصبية الحيوية من التعلم المكاني في القوارض. الأهم من ذلك، OFTM يسمح للباحثين لدراسة كل من "القائم على المكان" وأنواع التعلم "القائم على رد". خلال مكان للتعلم حيوان يتنقل عبر متاهة باستخدام الاشارات المكانية في البيئة المحيطة (على سبيل المثال، ويقع على مكافأة الطعام بجوار منارة طويل القامة). خلال الحيوان التعلم استجابة يجعل استجابة بدوره محددة بغض النظر عن موقفها بالنسبة إلى العظة المكانية (على سبيل المثال، وجعل بدوره إلى اليمين أو اليسار لتجد مكافأة الغذاء). وقد ذكرت سابقا أن استجابة التعلم ومكان التعلم تعتمد على نظامين مختلفين الذاكرة 3 و 4 و رسم آلياتها العصبية وقد مسعى العلمي الجاري 2، 5-7. تم تعديل تصميم OFTM من واحد المذكورة سابقا 8.
فتحوتستخدم النماذج الميدانية (مكون من OFTM) عادة لتحقيق القلق لدى القوارض 9. خلال نموذجية مفتوحة القلق حقل اختبار الفئران التي تنفق المزيد من الوقت في وسط حقل مفتوح لها خفض مستويات التوتر والقلق من الفئران التي تنفق المزيد من الوقت بالقرب من محيط. في OFTM، يجب على الفئران تدخل وسط المتاهة للعثور على مكافأة الغذاء. لذلك، والملاحة الصحيح في OFTM يشير إلى أن هذه الفئران غير المجهدة. أحد الأسباب التي تجعل الفئران وغير شدد خلال التدريب هو أنه على عكس اختبارات ميدانية مفتوحة القياسية من القلق تدريب OFTM يتطلب مرحلة ما قبل التدريب خلالها الفئران يتعرض مسبقا لالمتاهة على مدى فترة طويلة من الزمن. وبالإضافة إلى ذلك، يحدث التدريب في بيئة الإضاءة الخافتة وكذلك الحد من الجانب الذي يحفز القلق من حقل مفتوح وهو المضاءة عادة
ميزة أخرى فريدة من نوعها من OFTM، مقارنة مع بعض متاهات أخرى، هو كيف يتم قياس التعلم. المجربون باستخدامموريس متاهة مائية أو بارنز المتاهة قياس عادة التعلم عن طريق تحليل سرعة و / أو مسار طول فأر يسافر للوصول إلى المكان المستهدف. يمكن أن تتأثر هذه التدابير تعتمد بعوامل عدم التعلم، مثل التغيرات في النشاط الحركي العام للجرذ. ومع ذلك، فإن التدابير OFTM التعلم باستخدام المئة من الإجابة الصحيحة الخيار الأول فأر يجعل للعثور على مكافأة الغذاء. هذا الإجراء يعتمد ليس عرضة للتغييرات في الأداء الحركي وبالتالي، أكثر دقة يضع تقييما التعلم من قياسات السرعة والمسافة. ومع ذلك، يمكن للمجرب أيضا قياس سرعة الفئران والمسافة سافر في OFTM باستخدام برنامج تتبع الفيديو.
متاهة أنواع أخرى، مثل T-المتاهة، متاهة موريس المائية وبارنز المتاهة يمكن استخدامها لدراسة المكان-والاستجابة والتعلم. ومع ذلك، فإن OFTM هي فريدة من نوعها في عدد قليل من الطرق ملحوظة. أولا، OFTM هو فحص السلوكية أكثر حساسية من T-متاهة لأن OFTM لديه فرصة الاداء(ه) من 25٪، في حين أن T-متاهة لديه فرصة أداء 50٪. ثانيا، يمكن أن الفئران تتحول فقط في واحدة من طريقتين في T-المتاهة، ولكن غير المقيد الاحتمالات الطريق عند التنقل في OFTM. ثالثا، على عكس المهام موريس المتاهة المائية وبارنز المتاهة (التي لديها إمكانيات الطريق غير المقيدة مثل OFTM)، والتجارب باستخدام OFTM لا تتطلب الفئران للتنقل من خلال وضع مكره. الفئران هي motived للتنقل في المياه متاهة موريس للهروب السباحة في الماء، وأنها ذات دوافع للتنقل في بارنز المتاهة لتجنب التعرض للفي بيئة مفتوحة المضاءة. وقد ثبت أن التعرض للماء متاهة موريس أو بارنز المتاهة الحث على الافراج عن هرمون التوتر (أي كورتيزون) في القوارض 10. ومع ذلك، الفئران تنقل في OFTM لأنها هي الدافع للعثور على مكافأة الغذاء ويتم التدريب مع الخافتة الإضاءة المحيطة. وهكذا، فإن OFTM مهمة مشهي غير مكره. النتائج من التجارب التي تستخدم م المجهدةأذربيجان نموذج لدراسة آثار التلاعب مثل المخدرات، هرمون، وممارسة، أو النظام الغذائي على آليات التعلم والذاكرة يمكن أن يكون من الصعب تفسير لأن "التوتر"، في حد ذاته، قد تؤثر على الوظيفة المعرفية 11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي للجامعة كريستوفر نيوبورت.
1. بناء جهاز OFTM
- بناء الجدار الحدودي (40 سم ارتفاع و 183 سم القطر) من ثلاث قطع من صفح بيضاء. بناء الطابق متاهة دائري (183 سم القطر) من صفح الأسود والغراء على سطح طاولة من البلاستيك. تأمين السور إلى حافة الطاولة مع مسامير وغراء.
- تزيين السطح الداخلي للجدار الحدودي: اترك ربع صلب أبيض؛ ترسم ربع أسود خالص. ترسم ربع مع خطوط سوداء. ترسم ربع مع الدوائر السوداء.
- بناء أربعة "أبراج الغذاء" (8 سم × 8 سم x 20 سم؛ الشكل 1A) من قطع على شكل مربع آخر PVC بيضاء. الغراء قطعة من صفح الأسود (8 سم × 8 سم) إلى الجزء العلوي من كل برج. تأمينها إلى الطابق متاهة مع الغراء مجنون 54 سم بعيدا عن بعضها البعض.
- بناء ثلاثة "سحب ما قبل التدريبالمتطلبات البيئية "(5 سم، 10 سم و 15 سم ارتفاع على التوالي؛ الشكل 1B) من على شكل مربع آخر PVC بيضاء. الغراء قطعة من صفح الأسود (8 سم × 8 سم) إلى الجزء العلوي من كل برج. وسجلت هذه الأبراج إلى الطابق متاهة فقط خلال مرحلة ما قبل التدريب (هو موضح أدناه).
- الغراء واحدة سوداء مبهمة البلاستيك الغذائي كوب مع غطاء المسمار أعلى (= واضحة الحاويات حبة البلاستيك باللون الأسود، 1.75 سم ارتفاع و 3.75 سم القطر) إلى الجزء العلوي من كل برج الغذاء. حفر ثلاثة ثقوب التنفيس صغيرة (3 مم) في كل غطاء. الثقوب التأكد من أن الفئران لا يمكن تحديد موقع البرج "الصحيح" المواد الغذائية التي تستخدم العظة الشمية. ارتفاع الأبراج التدريب يضمن أن الفئران لا يمكن تحديد موقع البرج "الصحيح" باستخدام كوب الغذاء لم يسبق لهم اللعب باعتباره جديلة البصرية.
الشكل 1. صور لفتح الميدان برج مازي (OFTM). (A) الفأر قادر على العثور على واسترداد مكافأة الغذائية من "برج التدريب" فقط واحد اصطاد مكافأة خلال الاستحواذ، فضلا عن التدريب والاختبار لاحق. "أبراج التدريب المسبق" (B) ثلاثة وضعت في وسط الساحة متاهة خلال مرحلة ما قبل التدريب. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. OFTM المتاهة غرفة
- استخدام مصباح مع 60 W مصباح (لومينز: 800) لإلقاء الضوء خافت غرفة المتاهة. يقع المصباح 3 أقدام فوق الأرض و2 قدم إلى الجانب من المتاهة، التي تواجه نحو السقف. لعب الضوضاء البيضاء في الخلفية (~ 70 ديسيبل) باستخدام آلة سليمة.
- جبل كاميرا الفيديو الرقمية إلى السقف فوق متاهة لنقل الفيديو إلى جهاز كمبيوتر. تعليق ستارة غير شفافة لفصل متاهة من رصد جهاز الكمبيوترمنطقة.
3. التعامل مع الجرذ، تقييد المأكولات و الإسكان
- يكون كل مجرب التعامل مع جميع الفئران لمدة سبعة أيام (4 دقيقة يوميا) إلى ما قبل تدريب مسبق.
- وضع الفئران على الحمية الغذائية المقيد (1 ساعة من التغذية خالية يوميا). هذا النظام الغذائي يضمن أن الفئران التي سوف يكون الدافع لاسترداد المكافآت خلال التدريب، مع الحفاظ على وزن صحي (~ 90٪ من وزنه تغذية حرة).
- الفئران منزل مزدوج (في حال استخدام الإناث) طوال مدة التجربة. الفئران يضم الزوج الإناث هي أقل قلقا من الفئران واحدة إيواء الإناث 12.
4. إجراءات قبل التدريب
- الطعم كل كوب الغذاء لم يسبق لهم اللعب على الأبراج السبعة مع مكافأة الغذائية (على سبيل المثال، قطعة واحدة من الحبوب الفاكهة) في الداخل.
- وضع الفئران في المتاهة في موقع عشوائي حتى يجدها وتستهلك جميع المكافآت الطعام سبع قبل إزالته.
- إذا لم الفئران استرداد كل من المكافآت الطعام في غضون 10دقيقة، ثم إزالته من المتاهة، وإعطاء إجراءات ما قبل التدريب مرة أخرى في اليوم التالي. ملاحظة: بعض الفئران يستغرق وقتا أطول من غيرهم للتعلم في البداية لاسترداد المكافآت الغذاء من أعلى الأبراج.
- إذا لم فأر استرداد وتستهلك كل سبعة المكافآت الطعام من الأبراج في اليومين الأولين من قبل التدريب، وإعطائها دورات إضافية 30 دقيقة في OFTM حتى يتم استرداد المكافآت الغذاء. عادة، سوف تجد الفئران وتستهلك جميع المكافآت الغذاء بعد واحد أو اثنين من هذه الدورات 30 دقيقة.
5. مكان التدريب والتدريب استجابة الإجراءات
- تعيين كل الفئران اثنين من أربعة مواقع البداية. موازنة ما يلي: نقطة بداية إطلاق موقع داخل وبين كل يوم تدريب. نوع من التعلم (مكان مقابل الاستجابة). "برج الصحيح" لجميع المتعلمين مكان. وبدوره يتم تدريب كل استجابة المتعلم لجعل (يمين مقابل يسار).
- في بداية كلتدريب اليوم بدوره على آلة الضجيج وفتح برنامج تسجيل الفيديو. الطعم الأبراج الأربعة، وتغطي ثلاثة من أصل أربعة أكواب الطعام، وترك مكافأة الطعام على برج "الصحيح" عرضة للخطر.
- على كل تجربة معينة، بدء تسجيل الفيديو (الرجوع إلى دليل المستخدم الشركة المصنعة للحصول على تعليمات)، ثم وضع الفئران في المتاهة في موقعه بداية تعيينه. بعد ذلك، انتقل وراء الستار لمراقبة سلوك الفئران على شاشة الحاسوب. إزالة الفئران من المتاهة على الفور بعد أن يسترد مكافأة أو بعد مرور 3 دقائق، ووقف تسجيل الفيديو.
- بالنسبة للفئران التعلم مكان، دائما استخدام نفس "الصحيح" برج الغذائية، ووضع الفئران في واحد من موقعين البداية. مكان المتعلم يحل OFTM من خلال إيجاد موقع معين باستخدام الاشارات المكانية الواردة في المتاهة. على سبيل المثال، برج الطعم D (= البرج "الصحيح") والإفراج عن الفئران من البداية موقع '2' أو '3217؛ (السهام صلبة في الشكل 2A، الأيسر)، أو برج الطعم ألف والافراج عن الفئران من موقع بداية '1' أو '4' (السهام متقطع في الشكل 2A، اليسرى).
- بالنسبة للفئران التعلم ردا على ذلك، تبديل برج "الصحيح" الغذاء اعتمادا على موقع البداية. استجابة المتعلمين حل OFTM عن طريق التعلم لجعل بدوره محددة (على سبيل المثال، تتحول دائما على حق)، بغض النظر عن مكان انطلاق لها في المتاهة. على سبيل المثال، برج الطعم D والافراج عن الفئران من موقع بداية '3'، أو الطعم برج B والافراج عن أن نفس الفئران من موقع بداية '2' (السهام صلبة في الشكل 2B، يسار). لفأر مختلفة، والطعم برج B والافراج عن الفئران من موقع '1'، أو برج الطعم A والافراج عن أن الفئران من موقع '4' (متقطع السهام في الشكل 2B، يسار).
- إعطاء كل الفئران ما مجموعه 48 محاكمات التدريب في 12 يوما (أربع محاكمات في دا ذ).
الرقم 2. العلوية تخطيطي يظهر مكان-والاستجابة للتدريب واختبار إجراءات. هذا الرقم يدل على بداية ومكافأة الغذائية مواقع للتدريب مكان المتعلمين (A، يسار) والمتعلمين استجابة (B، يسار)، وأيضا بداية والثواب المواقع التي استخدمت خلال اختبار مفتاح بدء التشغيل موقع ل-المتعلمين مكان (A، يمين) والمتعلمين استجابة (B، يمين). الأرقام تشير إلى مكان وجود الفئران ابتداء؛ تمثل المربعات الرمادية أبراج الغذائي؛ خطوط متصلة وانطلق تشير إلى برج الغذاء اصطاد. بدء موازن المواقع داخل كل شرط التدريب. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
- بعد أداء جميع الفئران عند مستوى مقارب (~ 80٪ من الصحيح الخيار الأول الاستجابة) تنفيذ "موقع البدء التبديل اختبار" لاختبار استمرار سلوك مكتسب.
- موازنة المواقع بداية جديدة (أي المواقع البداية التي لم يتم سابقا المستخدمة في الفئران).
- اتبع الإجراءات لكل محاكمة التدريب هو موضح في القسم بروتوكول 5 مع المواقع بداية جديدة.
- لفأر تعلم المكان الذي تم إصداره في الأصل من موقع '2' أو '3' وكان برج D كما في برج "الصحيح"، ووضع الفئران في أي من الموقع الجديد بداية '1' أو '4'، في حين لا يزال الاصطياد برج D (الشكل 2A، يمين).
- لفأر التعلم الرد الذي تم إصداره في الأصل من موقع '2' أو '3' وتعلمت لتحويل الحق في الحصول على مكافأة (على أبراج BوD، على التوالي)، ووضع الفئران في أي من الموقع الجديد بداية '1' أو '4' والطعم إما برج A أو C، على التوالي (والتي لا تزال تتطلب الفئران لتحويل الحق في أجل العثور على مكافأة الطعام) الشكل 2B، والحق.
- إدارة جميع الفئران ثمانية بداية تبديل المكان اختبار التجارب عبر يومين (أربع محاكمات يوميا).
تحليل 7. البيانات
- هل لديك المجرب الذي لم تدرب الفئران ولا يعرف علاج كل درجة فأر التجارب مسجلة على شريط فيديو عن طريق حساب عدد الردود فأر يجعل العثور على برج "الصحيح" في كل محاكمة (المشار إليها الفئران تربية على مدى كأس الغذائية).
- حساب في المئة المرات التي فأر يجد مكافأة على خيارها الأول (٪ من الخيار الأول الإجابات الصحيحة) في كل يوم تدريب. بناء منحنيات باستخدام المئة من الخيار الأول الإجابات الصحيحة عبر أيام التدريب التعلم. استخدام في المئة من واختيار IRST الاستجابة الصحيحة للتحليل الإحصائي.
- حساب عدد من التجارب استغرقت الفئران للوصول إلى بداهة مجموعة المعيار للحصول على المهمة (أي الخيار الأول الصحيح الاستجابة على 8 من 10 محاكمات متتالية). استبعاد الفئران من التحليل أن لا تصل إلى معيار مسبق.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
نتائج تمثيلية الموصوفة هنا قد نشرت سابقا في بيولوجيا الأعصاب من التعلم والذاكرة، إلسفير 2. في هذه التجربة تم استخدام OFTM لاختبار آثار العلاج استراديول المزمنة وركوب الدراجات على مكان-والإناث في الفئران سبراغ داولي التعلم استجابة (250-300 غرام؛ N = 48). كان هناك اثنين من الأسباب الهامة لماذا تم استخدام OFTM لإجراء هذه التجربة. لأول مرة، وقد تبين استراديول على إحداث تأثيرات متباينة على مكان-والاستجابة للتعلم 7. ثانيا، كان من الضروري لاختبار آثار استراديول على التعلم في بيئة غير ضاغطة، لأن هرمونات الغدد التناسلية لها آثار التفاضلية في البشر المعرضين لحالات التوتر 13. في الحقن تحت الجلد يوميا Lipatova وآخرون كانت تدار (2014) تجربة مستأصلة المبيض إناث الفئران من استراديول (10 ميكروغرام / كغ) أو حل السيارة (زيت الفول السوداني). الفئران في حالة "مستمرة" تلقتحقن يومية من استراديول والجرذان في "مركبة" حالة تلقت حقن يومية من الحل السيارة. أعطيت الفئران في "الدراجات" حالة حقن استراديول كل 4 عشر يوما وسيلة حل في الأيام الأخرى. تم تدريب نصف الفئران في كل حالة مع إجراءات تدريبية وتم تدريب نصف مع إجراءات التدريب على الاستجابة. لم ستة الفئران لا تصل إلى بداهة الاستحواذ على معيار، وبالتالي لم تدرج في التحليل. كان من أبرز المجموعات النهائية: مركبة مكان (مركبة P؛ ن = 9)، مركبة الاستجابة (مركبات-R، ن = 6)، المستمر ف (ن = 7)، المستمر-R (ن = 7)، ركوب الدراجات ف (ن = 7) والدراجات-R (ن = 6).
الاستحواذ على معيار: مكان التدريب مقابل الاستجابة التدريب
بعد مرحلة ما قبل التدريب، أعطيت كل فأر 48 محاكمات الاستحواذ على OFTM. أجري 2 × 3 (نوع تدريبية x العلاج) ANOVA باستخدام عدد من التجارب أخذت الفئران رس الوصول إلى بداهة اكتساب المعيار، والتي كشفت عن وجود تأثير كبير الرئيسي من العلاج [F (2، 36) = 5.6، P <0.01] ونوع التدريب [F (1، 36) = 5.09، p <0.04]. وأظهر متابعة اختبار (HSD) أن الفئران التي أعطيت الدراجات استراديول استبدال أخذت أقل التجارب للوصول إلى المعيار الاستحواذ على المركز التعلم من الفئران التي أعطيت حقن ركوب الدراجات أو الحقن السيارة، ف <0.01. كان العلاج استراديول أي تأثير على عدد من التجارب استغرقت الفئران للوصول إلى معيار اكتساب للاستجابة التعلم (الشكل 3).
الرقم 3. المحاكمات إلى معيار مكان-والاستجابة للتدريب. ويبين هذا الرسم البياني متوسط عدد المحاكمات بالنسبة للفئران مكان معين (أشرطة سوداء) والاستجابة (أشرطة بيضاء) التدريب اللازم للوصول إلى 8 من أصل 10 على التوالي الخيار الأول الإجابات الصحيحة. إناث الفئران الدراجات نظرا استراديول replacemوالأنف والحنجرة يتطلب أقل التجارب للوصول إلى معيار مكان التعلم من الفئران التي أعطيت المستمر استبدال استراديول والفئران المعالجة السيارة. لم يكن هناك اختلاف كبير في الحصول على استجابة التعلم عبر الشروط معاملة مختلفة. [معدلة من Lipatova وآخرون 2014 وأعيد طبعها بإذن من السيفير] الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الاستحواذ في مكان-المتعلمين
ويبين الشكل 4 منحنيات اقتناء السيارة والفئران المعالجة استراديول التي اعطيت للتدريب المكان. A 3 × 12 (العلاج س كتلة محاكمة) المتكررة تدابير ANOVA كشف تأثير كبير داخل موضوع كتلة محاكمة [F (11، 220) = 22.47، P <0.01]، مشيرا إلى أن تحسن الأداء خلال التدريب. بالإضافة إلى ذلك، كشفت التحليلات وكبير بين-موضوع تأثير سو العلاج [F (1،20) = 3.76، p <0.05] (الشكل 4). وأظهر متابعة اختبار (HSD) أن الفئران التي أعطيت الدراجات العلاج استراديول (الدراجات-P) كانت نسب أعلى من 1 الحادي واختيار التجارب الصحيحة من مركبة (سيارة-P) وبشكل مستمر (مستمر-P) استراديول الفئران المعالجة، ف <0.02. لم يكن هناك اختلاف في المئة من 1 الحادي واختيار الإجابات الصحيحة بين مركبة P ومجموعة المستمر-P. وأظهرت هذه النتائج أن العلاج ركوب الدراجات استراديول عززت الاستحواذ على مكان التعلم.
ويبين الشكل 4. اكتساب قيم للتعلم مكان. هذا الرسم البياني نسبة التملك الفئران التي أعطيت للتدريب المكان على أساس النسبة المئوية من الخيار الأول الإجابات الصحيحة في غضون كتل من أربع محاكمات. بعد 48 محاكمات جميع الفئران وصلت ~ اختيار 80٪ الأولى صحيحة الاستجابة. ركوب الدراجات استراديول replac ement الفئران (الدراجات-P؛ مثلثات بيضاء) المكتسبة بشكل أسرع من الفئران مستمرة استبدال استراديول (المستمر-P؛ المربعات البيضاء) للتعلم مكان والمركبات الفئران المعالجة (مركبة P؛ دوائر بيضاء). [معدلة من Lipatova وآخرون 2014 وأعيد طبعها بإذن من السيفير] الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
اكتساب المتعلمين في الاستجابة
ويبين الشكل 5 منحنيات اقتناء السيارة والفئران المعالجة استراديول نظرا الاستجابة التدريب. A 3 × 12 (العلاج س كتلة محاكمة) المتكررة تدابير ANOVA كشف تأثير داخل موضوع كتلة محاكمة [F (11، 176) = 12.59، P <0.01]، وتبين أن الأداء تحسن في جميع أنحاء التدريب. ومع ذلك، كان نوع العلاج ليس له تأثير كبير على معدل التعلم استجابة.
هين صفحة = "دائما"> 
الرقم 5. اكتساب قيم للاستجابة للتعلم. ويبين هذا الرسم البياني نسبة الاستحواذ على الفئران التي أعطيت التدريب على الاستجابة على أساس النسبة المئوية من الخيار الأول الإجابات الصحيحة في غضون كتل من أربع محاكمات. بعد 48 محاكمات تدريب جميع الفئران التي تم التوصل إليها اختيار ~ 80٪ الأولى صحيحة الاستجابة. لم يكن هناك اختلاف كبير في معدل الاستحواذ عبر الشروط معاملة مختلفة (الدراجات-P؛ مثلثات سوداء مقابل المستمر-P؛ المربعات السوداء مقابل مركبة P؛ الدوائر السوداء). [معدلة من Lipatova وآخرون 2014 وأعيد طبعها بإذن من السيفير] الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
بدء الموقع التبديل في مكان-المتعلمين
وضعاف مكان المتعلمين في البداية عندما لو بدايةوقد تحولت الموجبة، بغض النظر عن العلاج. A 2 × 3 (آخر كتلة المحاكمة في الموقع بداية الأصلي مقابل كتلة المحاكمة الأولى المتعلقة بمعاملة بداية تبديل المكان اختبار س) تدابير المتكررة كشفت ANOVA تأثير كبير من بداية الموقع [F (1،18) = 9.68، p < 0.01] (الشكل 6). لم يكن هناك تفاعل كبير أو بين-الموضوعات تأثير. ومع ذلك، فقد أظهرت النتائج السابقة أن المعالجة المركبة مكان المتعلمين هم أقل ضعف من الفئران المعالجة استراديول خلال اختبار مفتاح بدء التشغيل موقع 14. لذلك، أجريت مقارنات البشرى للمقارنة في المئة من 1 الحادي والردود الاختيار بين الماضي كتلة كل مجموعة على موقع البدء الأصلي وكتلة المحاكمة الأولى على موقع بداية التحول. كانت الفئران المعالجة استراديول أقل 1 ش نسب استجابة الاختيار أثناء الاختبار بداية التحول مقارنة موقعهم بداية الأصلي، ف <0.05. كما ذكرت سابقا، لم يكن هناك declin كبيره في الأداء وجدت للفئران المعالجة السيارة. أصبح الفرق في الأداء بين الفئران المعالجة السيارة والمعالجة استراديول أكبر على كتلة محاكمة الثاني من الاختبار بداية تبديل المكان (الشكل 6). A 2 × 3 (كتلة الماضي على موقع البدء الأصلي مقابل كتلة محاكمة الثاني على العلاج مفتاح بدء التشغيل موقع خ) تدابير المتكررة كشفت ANOVA تأثير كبير من بداية الموقع [F (1،18) = 20.69، P <0.01] كان (الشكل 6)، وتبين أن الأداء في الفئران المعالجة المركبة على الكتلة الثاني من اختبار الموقع بداية التحول نفس أدائها على موقع البدء الأصلي والفئران المعالجة استراديول عرض عجز لفترة طويلة. وأظهرت مقارنات البشرى التي المستمر-P والجرذان الدراجات-P قد خفضت بشكل ملحوظ أداء في اليوم الثاني من موقع بداية جديدة مقارنة أدائها خلال اليوم الأخير من موقع بداية الأصلي، ف <0.01. كل الفئران عادت إلى ما قبل التبديل مستويات اختبار المؤسسة العامةrformance عندما تم تدريبهم في وقت لاحق على موقعها بداية الأصلي (الشكل 6). وقد تأكدت هذه النتيجة مع 2 × 3 (الموقع بداية الأصلي قبل التبديل مقابل موقع البدء الأصلي بعد التبديل X العلاج) تدابير المتكررة ANOVA التي كشفت ليس له تأثير كبير داخل الموضوع أو بين-الموضوعات.
الرقم 6. ابدأ الموقع التبديل اختبار مكان-المتعلمين. ويبين هذا الرسم البياني نسبة الخيار الأول الإجابات الصحيحة في الكتل الأربع للمحاكمة لمكان المتعلمين في اليوم الأخير قبل بداية التحول الموقع (لوحة على اليسار)، خلال مفتاح بدء التشغيل موقع اختبار (لوحة المتوسطة) والعودة مع الموقع بداية الأصلي (اللوحة اليمنى). كانت الفئران المعالجة استراديول (المربعات البيضاء ومثلثات بيضاء) نسبا أقل عموما من 1 الحادي والاختيار الصحيحردود من الفئران المعالجة سيارة (دوائر بيضاء). [معدلة من Lipatova وآخرون 2014 وأعيد طبعها بإذن من السيفير] الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
بدء الموقع SWIT الفصل في المتعلمين الاستجابة
وضعف استجابة المتعلمين عندما تعطى اختبار الموقع بداية التحول. A 2 × 3 (كتلة الأخير من موقع البدء الأصلي مقابل أول كتلة محاكمة بداية الموقع العاشر علاج جديد) المتكررة التدابير كشفت ANOVA تأثير كبير من بداية الموقع [F (1،16) = 10.28، P <0.01]، ولكن لا يوجد تفاعل أو التأثير الرئيسي من العلاج. ولذلك، كان الانخفاض في الأداء خلال اللبنة الأولى للاختبار بداية التحول يعادل عبر كل حالة العلاج (الشكل 7). ومع ذلك، خلافا لما يحدث في حالة مكان المتعلمين، وكشفت مقارنات البشرى أن الأداء الإقتصادي الأداءormance في المعالجة استراديول استجابة المتعلمين استرداد ما قبل التبديل مستوى أداء الاختبار على كتلة المحاكمة الثانية للاختبار الموقع بداية التحول، في حين استمرت الفئران المعالجة المركبة لإظهار أداء ضعف، ف <0.04. ولذلك، كانت استجابة المتعلمين المعالجة السيارة أكثر من ضعف على اختبار الموقع بداية التحول من المعالجة استراديول استجابة المتعلمين. كل الفئران عادت إلى ما قبل التبديل اختبار مستويات الأداء عندما تم اختبارها في وقت لاحق أنها مع موقعها بداية الأصلي (الشكل 7). وقد تأكدت هذه النتيجة مع 2 × 3 (الموقع بداية الأصلي قبل الاختبار التبديل مقابل موقع البدء الأصلي بعد الاختبار التبديل العاشر العلاج) تدابير المتكررة ANOVA لم تكشف عن أي آثار كبيرة داخل الموضوع أو بين-الموضوعات.
الرقم 7 ابدأ الموقع التبديل اختبار للوحدات السكنيةponse-المتعلمين. هذا الرسم البياني تظهر النسبة المئوية للخيار الأول الإجابات الصحيحة في الكتل الأربع للمحاكمة للمتعلمين استجابة في آخر يوم قبل بداية التحول الموقع (لوحة على اليسار)، خلال اختبار مفتاح بدء التشغيل موقع (لوحة المتوسطة) ومرة أخرى مع موقع البدء الأصلي (اللوحة اليمنى). الفئران المعالجة استراديول (المربعات السوداء ومثلثات سوداء) كان عموما نسب أعلى من 1 الحادي واختيار الإجابات الصحيحة من الفئران المعالجة سيارة (الدوائر السوداء). [معدلة من Lipatova وآخرون 2014 وأعيد طبعها بإذن من السيفير] الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
نماذج عديدة يمكن استخدامها لتحقيق التعلم والذاكرة في الفئران، ولكل منها الخطوات الهامة التي يجب أن تتبع المجربون. في OFTM، فمن المهم أن الظروف متاهة (على سبيل المثال، موقف المتاهة، والبينية والعظة خارج المتاهة، والإضاءة الخافتة والخلفية مستوى الضجيج، والوقت اليومي من التدريب) يتم الاحتفاظ ثابتة طوال مدة التجربة. ومن الضروري أيضا للحد من التوتر في مواضيع الفئران لضمان الأداء المستمر في OFTM. يمكن الاحتفاظ التوتر إلى أدنى حد ممكن في إناث الفئران بها، وأيضا من خلال التعامل الروتيني المجربون قبل التدريب تأوي الزوج. من أجل تسجيل بدقة أداء الفئران خلال التدريب واختبار (أي عندما يجعل الفئران اختيار برج الصحيح أو غير صحيحة)، فمن المهم استخدام أبراج الغذائية التي هي طويل بما فيه الكفاية حتى الفئران يجب أن "الصعود" البرج والعمق على كوب الطعام لاسترداد مكافأة. غطاء الكأس الغذاء غير مرئية للفأرحتى "يصعد" البرج. برج الطعام الذي يختار الفئران، لذلك، لا لبس فيه، ويمكن أن يكون سجل موثوق من قبل المجرب. يجب بناء الطابق متاهة من المواد التي لديها تباين عالية نسبة إلى لون الفئران إذا المجرب يريد لتحليل سرعة الفئران، والمسافة المقطوعة و / أو الوقت الذي يقضيه في جزء محدد من المتاهة باستخدام برنامج تتبع الفيديو.
يمكن دراسة احتفاظ الذاكرة على المدى الطويل من مكان والتعلم استجابة باستخدام مهمة OFTM. بعد الانتهاء من 48 محاكمات التدريب، ويمكن لجميع الفئران قضاء 21 يوما في أقفاص وطنهم دون أي معالجة. يستخدم هذا الفاصل الزمني 21 يوما عادة لاختبار الإبقاء على الذاكرة طويلة المدى 15-17. يمكن أن تؤخذ في الفئران من تقييد الغذائية في بداية هذه الفترة احتفاظ الذاكرة وعاد بعد ذلك إلى تقييد الغذائية في الأسبوع قبل الاختبار. كل الفئران ثم يمكن الحصول على 12 المحاكمات إعادة اكتسابها عبر ثلاثة أيام (أربع محاكمات يوميا) التدريب (أثناء المحاكمات إعادة اكتسابها، متابعة بروتوكول صفها في هذه المخطوطة). إذا كان يحتاج مجرب لتقييم الاحتفاظ الذاكرة طويلة المدى، ثم لا ينبغي التعامل مع الفئران خلال فترة الاحتفاظ لأن العظة استرجاع، مثل معالجة، وتميل إلى منع المدى الطويل نسيان 18، 19. التجارب التي تتطلب التعامل مع خلال فترة الاحتفاظ ينبغي أن تصمم لتشمل فترة الاحتفاظ أطول من 21 يوما لتفادي هذا الخلط. بالإضافة إلى اختبار للاحتفاظ الذاكرة على المدى الطويل، يمكن للOFTM أن تستخدم أيضا لفحص قدرة الفئران على التعلم قاعدة متاهة جديدة (على سبيل المثال، والتعلم انعكاس).
تم تصميم OFTM لتقييم تحديدا التعلم المكاني (استخدمت الكبار على سبيل المثال، مكان-والقوارض التعلم ردا على ذلك، ولكن فقط سبراغ داولي الفئران في التجارب الفعلية مع هذه المتاهة. ومع ذلك، فمن الممكن بالتأكيد إلى استخدام أنواع أخرى من القوارض في OFTM، مثل الفئران الأخرىسلالات والفئران. ومن الممكن أيضا لاختبار القوارض من مختلف الأعمار في OFTM، على الرغم من أنه قد يكون من الضروري لقياس أبعاد متاهة أعلى أو لأسفل تبعا لحجم هذا الموضوع اختبارها. وOFTM غير متوفر حاليا للشراء في السوق المفتوحة، لذلك المجربون سوف تحتاج إلى بناء متاهة الخاصة بهم. فمن غير المرجح أن الاختلافات الطفيفة في مواد البناء (على سبيل المثال، والملمس و / أو اللون) أو متاهة حجم الانحراف عن OFTM الموصوفة في هذا البروتوكول سوف تؤثر بشكل كبير كيف ينفذ الفئران في المتاهة. ومع ذلك، لم يتم اختباره هذه الفرضية. ويوصى أيضا أن المجربون إجراء العمل التجريبي قبل أن تبدأ التجربة.
هناك عدد قليل من الأسباب البارزة لماذا OFTM هو نموذج مفيدة لدراسة الآليات السلوكية والعصبية الحيوية من التعلم المكاني. وOFTM مماثل في التعقيد إلى المياه متاهة موريس. ومع ذلك، لا القسري الفئران على السباحة في هذه المهمة. وهكذا، فإن OFTMيمكن استخدامها لتقييم التعلم في وضع غير مرهقة، على عكس المياه متاهة موريس الذي يستحضر بطبيعته الاستجابة للضغط النفسي في القوارض 10. بالإضافة إلى ذلك، فإن احتمال لفأر لتقديم الإجابة الصحيحة عن طريق الصدفة أقل 25٪ في OFTM من في T-المتاهة. أيضا، بدلا من إجبارهم على جعل خيار واحد من عدد محدود من المسارات المحددة مسبقا (كما هو مطلوب في بعض النماذج المكانية)، لا يقتصر مسار الملاحة الفئران في OFTM.
وقد أظهرت دراسات سابقة أن مكان التعلم يعتمد على الحصين والاستجابة والتعلم يعتمد على المخطط (إعادة النظر في 5). تم العثور على هذه المنطقة في الدماغ التمييز بين إجراء والاستجابة والتعلم باستخدام جهاز T-متاهة 4، وهي مهمة شعاعي الذراع 20، فضلا عن متاهة موريس المائية 3، 21. وستجرى تجارب المستقبلية لاختبار ما إذا كان الحصين والمخطط ضرورية للمكان-والاستجابة والتعلم في OFTM. أناو هذا هو الحال، فإن تجارب إضافية تكون قادرة على اختبار بثقة الآثار التي الهرمونات، والأدوية، والنظام الغذائي، وما لها على hippocampal- مقابل ممرات التعلم في العقدة المخططة التي تعتمد في بيئة غير ضاغطة.
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).
