Summary
L'Open-campo di Torre Maze (OFTM) è un labirinto creato per studiare i meccanismi comportamentali e neurali di apprendimento spaziale (ad esempio, o la risposta luogo--learning) nei ratti. Questo labirinto è particolarmente utile per sperimentatori che desiderano utilizzare un paradigma labirinto non stressante per studiare l'apprendimento spaziale nella loro ricerca.
Abstract
Questo protocollo descrive come il campo aperto Torre Maze (OFTM) paradigma è usato per studiare l'apprendimento spaziale nei roditori. Questo labirinto è particolarmente utile per esaminare come i ratti imparare ad usare un posto- o una risposta-learning per navigare con successo in un'arena in campo aperto. Inoltre, questo protocollo descrive come il OFTM si differenzia da altri paradigmi labirinto comportamentali che vengono comunemente utilizzati per studiare l'apprendimento spaziale nei roditori. Il OFTM descritto in questo articolo è stato adattato da quella precedentemente descritta da Cole, Clipperton, e Walt (2007). In particolare, il OFTM è stato creato per testare l'apprendimento spaziale nei roditori, senza lo sperimentatore dover considerare come "stress" potrebbe giocare un ruolo come una variabile di confondimento. Gli esperimenti hanno dimostrato che lo stress-alone in grado di influenzare in modo significativo la funzione cognitiva 1. La sezione risultati rappresentativi contiene i dati da un esperimento che ha utilizzato il OFTM per esaminare gli effetti del trattamento estradiolo sul posto- e risposta-learning nelle donne adulte Sprague Dawley 2. Studi futuri saranno progettati per esaminare il ruolo dell'ippocampo e striato in luogo- e risposta-apprendimento nel OFTM.
Introduction
La torre a campo aperto labirinto (OFTM) può essere utilizzato per esaminare i meccanismi comportamentali e neurobiologiche di apprendimento spaziale nei roditori. È importante sottolineare che il OFTM permette ai ricercatori di studiare i due tipi di apprendimento "a base di risposta-" "place-based" e. Durante il luogo-learning un animale naviga attraverso un labirinto utilizzando gli indizi spaziali nell'ambiente circostante (ad esempio, una ricompensa alimentare si trova accanto a un faro di altezza). Durante la risposta-learning l'animale fa una risposta specifica svolta indipendentemente dalla sua posizione relativa a indizi spaziali (ad esempio, girare a sinistra oa destra per trovare una ricompensa alimentare). E 'stato precedentemente riportato che la risposta-learning e posto-apprendimento si basano su due sistemi differenti di memoria 3, 4 e mappatura dei loro meccanismi neurali è stata una continua ricerca scientifica 2, 5-7. Il disegno del OFTM è stato adattato da quello precedentemente descritto 8.
Apertoparadigmi di campo (un componente del OFTM) sono comunemente utilizzati per l'accertamento di ansia nei roditori 9. Durante le tipiche ratti prova ansia campo aperto che trascorrono più tempo al centro di un campo aperto hanno livelli di stress e ansia inferiori rispetto a ratti che trascorrono più tempo vicino al perimetro. Nel OFTM, un topo deve entrare al centro del labirinto per trovare la ricompensa cibo. Pertanto, la corretta navigazione nel OFTM indica che questi ratti sono non stressati. Una ragione per cui i ratti sono non sottolineato durante la formazione è perché a differenza di test standard in campo aperto di formazione la OFTM ansia richiede fase di pre-allenamento, durante il quale il ratto è già esposto al labirinto per un lungo periodo di tempo. Inoltre, la formazione avviene in un ambiente poco illuminato riducendo ulteriormente l'aspetto ansiogeno di un campo aperto, che è acceso tipicamente brillantemente
Un'altra caratteristica unica del OFTM, rispetto ad alcuni altri labirinti, è come l'apprendimento viene misurato. Sperimentatori che utilizzano ilMorris water maze o Barnes Maze tipicamente misurare l'apprendimento attraverso l'analisi della lunghezza di velocità e / o il percorso di un topo si sposta per raggiungere la sua posizione di destinazione. Queste misure dipendenti possono essere influenzati da fattori non-learning, come i cambiamenti di attività motoria generale di un topo. Tuttavia, le misure OFTM apprendimento con la percentuale di prima scelta risposta corretta un topo fa per trovare la ricompensa cibo. Questa misura dipendente non è vulnerabile a cambiamenti nelle prestazioni del motore e, quindi, più esattamente valuta l'apprendimento di misurazioni di velocità e distanza. Tuttavia, lo sperimentatore può anche misurare la velocità e la distanza di un topo viaggiato nel OFTM utilizzando software di monitoraggio video.
Altri labirinto-tipi, come il T-labirinto, Morris water maze e Barnes labirinto possono essere utilizzati per studiare posto- e la risposta-learning. Tuttavia, il OFTM è unico in alcuni modi di rilievo. In primo luogo, la OFTM è un test comportamentale più sensibile del T-labirinto, perché il OFTM ha la possibilità performance del 25%, mentre il T-labirinto ha una prestazione possibilità del 50%. In secondo luogo, un topo può girare solo in uno dei due modi nella T-labirinto, senza restrizioni ma ha possibilità di percorso durante la navigazione nel OFTM. In terzo luogo, a differenza dei compiti Morris water maze e Barnes Maze (che hanno illimitato possibilità di percorso, come il OFTM), esperimenti usando il OFTM non richiedono ratti di navigare attraverso una situazione avversivo. I ratti sono motived per navigare nel Morris water maze a fuggire nuoto in acqua e sono motivati a navigare nel labirinto Barnes per evitare di essere in un ambiente luminose aperto. È stato dimostrato che l'esposizione alla Morris Water Maze o Barnes Maze induce il rilascio di ormone dello stress (cioè, corticosterone) nei roditori 10. Tuttavia, i ratti navigare nel OFTM perché sono motivati a trovare una ricompensa alimentare e la formazione sono condotti con illuminazione ambientale fioca. Così, il OFTM è un compito appetitiva non aversive. I risultati di esperimenti che utilizzano un m stressanteAze paradigma di esaminare gli effetti delle manipolazioni, come droga, l'ormone, l'esercizio fisico, dieta o sui meccanismi di apprendimento e memoria può essere difficile da interpretare perché "stress", di per sé, può influenzare la funzione cognitiva 11.
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Protocol
Questo protocollo è approvato dalla cura e l'uso degli animali Comitato Istituzionale di Christopher Newport University.
1. Costruzione dell'Apparato OFTM
- Costruire il muro di cinta (alta 40 cm e 183 cm di diametro) da tre pezzi di laminato bianco. Costruire il piano labirinto circolare (183 cm di diametro) da laminato nero e la colla di un tavolo di plastica. Fissare il muro di cinta al bordo del tavolo con viti e colla.
- Decorare la superficie interna del muro di cinta: Lasciare un quarto solido bianco; Vernice quarto nero solido; Vernice quarto con strisce nere; Vernice quarto con cerchi neri.
- Costruzione di quattro "torri di cibo" (8 cm x 8 cm x 20 cm; Figura 1A) tagliate da un bianco posto in PVC di forma quadrata. Colla un pezzo di laminato nero (8 cm x 8 cm) all'inizio di ogni torre. Fissarli al pavimento labirinto con colla pazzo 54 cm l'uno dall'altro.
- Costruire tre "pre-formazione trainoers "(5 cm, 10 cm e 15 cm di altezza, rispettivamente, Figura 1B) da un bianco posto in PVC di forma quadrata. Colla un pezzo di laminato nero (8 cm x 8 cm) all'inizio di ogni torre. Queste torri sono nastrate per terra labirinto solo durante la fase di pre-formazione (descritto di seguito).
- Incollare uno nero opaco cibo bicchiere di plastica con un coperchio a vite superiore (= un contenitore trasparente tallone plastica verniciata nera, alta 1,75 cm e 3,75 cm di diametro) alla parte superiore di ogni torre cibo. Praticare tre piccoli fori di ventilazione (3 mm di diametro) in ogni coperchio. I fori in modo che il topo non può individuare la torre cibo "corretto" con stimoli olfattivi. L'altezza delle torri di formazione assicura che il topo non può individuare la torre "corretto" con la coppa cibo senza cappuccio come un segnale visivo.
Figura 1. Fotografie del campo aperto Torre Maze (OFTM). (A) Il ratto è in grado di trovare e recuperare una ricompensa alimentare da sola ricompensa-esca "torre di formazione" durante l'acquisizione, così come tutte le successive di formazione e test. "Torri di pre-formazione" (B) Tre sono collocati nel centro dell'arena labirinto durante la pre-formazione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
2. Il OFTM Maze Camera
- Utilizzare una lampada con un 60 W lampadina (Lumen: 800) per illuminare debolmente la stanza labirinto. La lampada si trova a 3 km sopra il pavimento e 2 piedi al lato del labirinto, rivolto verso il soffitto. Il rumore bianco in background (~ 70 dB) utilizzando una macchina del suono.
- Montare una videocamera digitale al soffitto sopra il labirinto di trasmettere video a un computer. Appendere una cortina opaca per separare il labirinto dal monitoraggio del computerarea.
Manipolazione 3. Ratto, Food restrizione & Housing
- Chiedete a ogni sperimentatore gestire tutti i ratti per sette giorni (4 min al giorno) prima di pre-formazione.
- Mettere ratti su una dieta ristretta alimentare (1 ora di libera seno al giorno). Questa dieta assicura che i ratti saranno motivati a recuperare le ricompense durante l'allenamento, pur mantenendo un peso sano (~ 90% del peso senza alimentazione).
- Ratti doppio casa (se si utilizza femmine) per tutta la durata dell'esperimento. Ratti femmine alloggiato in coppia sono meno ansiosi di ratti femmine sistemati individualmente 12.
4. Procedure di pre-formazione
- Bait ogni tazza di cibo senza cappuccio sulle sette torri con una ricompensa alimentare (per esempio, un pezzo di frutta cereali) dentro.
- Mettere un topo nel labirinto in una posizione casuale finché non trova e consuma tutti e sette i premi in cibo prima di essere rimosso.
- Se il ratto non recupera tutte le ricompense alimentari entro 10min, quindi rimuoverlo dal labirinto e dare procedure di pre-formazione di nuovo il giorno successivo. Nota: alcuni ratti ci vorrà più tempo di altri per imparare inizialmente per recuperare le ricompense alimentari dalla cima delle torri.
- Se un ratto non recupera e consumare tutti i sette premi in cibo dalle torri entro i primi due giorni di pre-formazione, dare ulteriori 30 min sessioni nel OFTM finché non vengono recuperate le ricompense alimentari. In genere, il ratto troverà e consumare tutte le ricompense alimentari, dopo uno o due di questi 30 min sessioni.
5. Luogo di formazione e di risposta di formazione Procedure
- Assegnare ogni ratto due delle quattro sedi di partenza. Controbilanciare il seguente: il punto di rilascio posizione di partenza all'interno e tra ogni giorno di allenamento; il tipo di apprendimento (luogo vs risposta); la "corretta torre" per tutti i posto discenti; e il turn ogni risposta-discente è addestrato per fare (destra vs sinistra).
- All'inizio di ogniformazione giorno accendere la macchina di rumore e aprire il programma di registrazione video. Bait tutti e quattro torri e coprire tre delle quattro tazze di cibo, lasciando la ricompensa cibo sulla torre "corretto" a vista.
- Su ogni dato prova, avviare la registrazione (fare riferimento al manuale del produttore per le istruzioni), quindi inserire il topo nel labirinto nella sua posizione di partenza assegnata. Poi, vai dietro la tenda per osservare il comportamento del ratto su un monitor di un computer. Rimuovere il ratto dal labirinto subito dopo recupera la ricompensa o dopo 3 minuti sono passati e interrompere la registrazione del video.
- Per place-learning ratti, utilizzare sempre la stessa "corretta" torre cibo, e posizionare il ratto in una delle due posizioni di partenza. Un luogo-discente risolve il OFTM, trovando un punto specifico utilizzando indicazioni spaziali previste nel labirinto. Ad esempio, esca torre D (= la torre "corretto") e rilasciare il topo dalla posizione start '2' o '3217; (frecce continuo in figura 2A, a sinistra), o esca torre A e rilasciare un ratto dalla posizione start '1' o '4' (frecce tratteggiate in figura 2A, a sinistra).
- Per i ratti di risposta-learning, passare la torre cibo "corretto" a seconda della posizione di partenza. Response-studenti risolvono il OFTM imparando a fare una specifica svolta (ad esempio, spegnere sempre a destra), indipendentemente dalla sua posizione di partenza nel labirinto. Ad esempio, esche torre D e rilasciare il topo dalla posizione start '3', o esca la torre B e rilasciano lo stesso topo da una posizione di partenza '2' (frecce solidi in figura 2B, a sinistra). Per un diverso topo, esca la torre B e rilasciare il topo dalla posizione '1', o esca torre A e liberare quel ratto dalla posizione '4' (tratteggiata frecce nella figura 2B, a sinistra).
- Dare tutti i ratti di un totale di 48 prove di formazione in 12 giorni (quattro studi per da y).
Figura 2. Overhead Visualizzazione schematica posto- e risposta-Formazione e procedure di test. Questa figura mostra le posizioni di inizio e di cibo fedeltà per la formazione coperti studenti (A, a sinistra) e gli studenti di risposta (B, a sinistra), e anche l'inizio e la ricompensa luoghi utilizzati durante il test interruttore posizione di partenza per posto-studenti (A, Destra) e gli studenti di risposta (B, a destra). I numeri indicano posizione di partenza di un topo; quadrati grigi rappresentano torri alimentari; linee continue e tratteggiate indicano la torre cibo esca. Iniziano posizioni sono controbilanciati in ogni condizione di formazione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
- Dopo che tutti i topi esibirsi al loro livello asintotico (~ 80% di una corretta prima scelta risponde) effettuare un "Luogo di partenza interruttore di prova" per testare la persistenza del comportamento appreso.
- Controbilanciare posizioni iniziale romanzo (cioè, i luoghi di partenza che non sono stati precedentemente utilizzati per il ratto).
- Seguire le procedure per ogni processo di formazione di cui al punto 5 del protocollo con le nuove posizioni di partenza.
- Per un ratto luogo di apprendimento che in origine è stato rilasciato dalla posizione '2' o '3' e ha avuto la torre D come la torre "corretto", mettere il topo sia della nuova posizione di partenza '1' o '4', mentre ancora baiting torre D (Figura 2A, a destra).
- Per un ratto risposta-learning che è stato originariamente rilasciato dalla posizione '2' o '3' e imparato a girare a destra per ricevere la ricompensa (sulle torri Be D, rispettivamente), posizionare il ratto sia della nuova posizione di partenza '1' o '4' e esca o la torre A o C, rispettivamente, (che richiedono ancora il ratto di girare a destra per trovare la ricompensa cibo) Figura 2B, a destra.
- Amministrare tutti i ratti otto inizio interruttore posizione prove di laboratorio, in tutto due giorni (quattro prove al giorno).
Analisi 7. I dati
- Avere uno sperimentatore che non ha addestrato i topi e non sa il trattamento di ogni punteggio ratto prove videoregistrate contando il numero di risposte un topo fa per trovare la torre "corretto" per ciascuna prova (indicato dal topo allevamento fino oltre il tazza di cibo).
- Calcolare la percentuale di volte in cui un ratto trova il premio sulla sua prima scelta (% di prima scelta risposte corrette) all'interno di ogni giornata di formazione. Costruire curve usando la percentuale di risposte corrette prima scelta attraverso giornate di formazione di apprendimento. Utilizzare la percentuale di first scelta giusta risposta per l'analisi statistica.
- Calcolare il numero di prove ha preso il topo per raggiungere a priori criterio di gruppo per acquisire il compito (ad esempio, la prima scelta giusta rispondere in 8 su 10 prove consecutive). Escludere i ratti di analisi che non raggiungono il criterio a priori.
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Representative Results
I risultati rappresentativi qui descritti sono stati precedentemente pubblicati nel Neurobiologia dell'apprendimento e della memoria, Elsevier 2. In questo esperimento il OFTM è stato utilizzato per testare gli effetti dei trattamenti estradiolo cronici e in bicicletta sul posto- e la risposta-learning in femmine ratti Sprague-Dawley (250-300 g; N = 48). C'erano due importanti motivi per cui la OFTM è stato utilizzato per condurre questo esperimento. In primo luogo, estradiolo ha dimostrato di indurre effetti differenziali su posto- e risposta-learning 7. In secondo luogo, era necessario per testare gli effetti di estradiolo su apprendimento in un ambiente non stressante, perché gli ormoni gonadici hanno effetti differenziali in persone esposte a situazioni stressanti 13. Nelle iniezioni sottocutanee giornaliere Lipatova et al. (2014) sperimentare ovariectomizzati femmine di ratto sono stati somministrati di estradiolo (10 mg / kg) o una soluzione veicolo (olio di arachidi). Ratti in condizione di "Continuous" ricevutiiniezioni quotidiane di estradiolo e ratti nella condizione di "veicolo" ricevuto iniezioni quotidiane di soluzione veicolo. Ratti in "Cycling" condizione sono stati dati iniezioni di estradiolo ogni giorno e veicolo soluzione 4 ° negli altri giorni. La metà dei ratti in ogni condizione sono stati addestrati con le procedure di posto-formazione e mezzo sono stati addestrati con le procedure di risposta di formazione. Sei ratti non hanno raggiunto l'acquisizione a priori al criterio e quindi non sono stati inclusi nell'analisi. I gruppi finali sono stati: Vehicle-Place (Vehicle-P; n = 9), Veicolo-Response (Vehicle-R; n = 6), Continuo-P (n = 7), Continuo-R (n = 7), escursioni in bicicletta -P (n = 7) e bicicletta-R (n = 6).
Acquisizione di Criterio: Place-Formazione vs. Response-Training
Dopo la pre-formazione, ogni ratto è stato dato 48 prove di acquisto sul OFTM. A 2 x 3 (tipo di formazione x trattamento) ANOVA è stata eseguita utilizzando il numero di prove ratti hanno to raggiungere a priori criterio di acquisizione, che ha rivelato un significativo effetto principale del trattamento [F (2, 36) = 5.6, p <0,01] e tipo di formazione [F (1, 36) = 5.09, p <0,04]. Un test di follow-up (HSD) ha dimostrato che ratti trattati con il ciclismo estradiolo-sostituzione hanno un minor numero di prove per raggiungere il criterio di acquisizione per posto-learning di ratti trattati con iniezioni di ciclismo o iniezioni di veicoli, p <0.01. Trattamento Estradiol avuto alcun effetto sul numero di studi ha preso i ratti per raggiungere il criterio di acquisizione per l'apprendimento risposta (Figura 3).
Figura 3. Prove di criterio per Place- e risposta-formazione. Questo grafico mostra il numero medio di prove per i ratti posto dato (barre nere) e risposta (barre bianche) formazione necessaria per raggiungere l'8 su 10 consecutivi prima scelta risposte corrette. Ratti femmina dato ciclismo estradiolo replacement richiesto un minor numero di prove per raggiungere il criterio per posto-learning di ratti trattati con la sostituzione di estradiolo continuo e ratti trattati con veicolo. Non c'era alcuna differenza significativa nella acquisizione di risposta di apprendimento attraverso le diverse condizioni di trattamento. [Modificato da Lipatova et al. 2014 e ristampato con il permesso di Elsevier] Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Acquisizione in Place-Learners
Figura 4 mostra le curve di acquisizione per il veicolo e ratti trattati con estradiolo che sono stati dati posto-formazione. A 3 x 12 (trattamento blocco di prova x) misure ripetute ANOVA ha rivelato un significativo effetto entro i soggetti del blocco di prova [F (11, 220) = 22.47, p <0.01], indicando che le prestazioni migliorate durante l'allenamento. Inoltre, le analisi hanno rivelato una significativa tra i soggetti effetto of trattamento [F (1,20) = 3.76, p <0,05] (Figura 4). Un test di follow-up (HSD), ha dimostrato che ratti trattati con trattamento di estradiolo in bicicletta (bicicletta-P) hanno percentuali più elevate di 1 ° scelta prove corrette di veicolo (Vehicle-P) e continuo (Continuous-P) estradiolo ratti trattati, p <0.02. Non c'era alcuna differenza nella percentuale di 1 ° scelta corretta risposte tra il veicolo-P e di gruppo continua-P. Questi risultati hanno mostrato che il trattamento con il ciclismo estradiolo potenziato acquisizione di luogo-learning.
Figura 4. Acquisizione Prezzo per-luogo di apprendimento. Questo grafico mostra il tasso di acquisizione di ratti trattati con posto-formazione sulla base della percentuale di prima scelta risposte corrette effettuate entro blocchi di quattro prove. Dopo 48 prove tutti i ratti hanno raggiunto ~ 80% prima scelta giusta risposta. Ciclismo estradiolo sostement ratti (bicicletta-P; triangoli bianchi) acquisite posto-learning significativamente più veloce di ratti continui pezzi di estradiolo (Continuous-P; quadrati bianchi) e veicoli ratti trattati (Vehicle-P, cerchi bianchi). [Modificato da Lipatova et al. 2014 e ristampato con il permesso di Elsevier] Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Acquisizione in risposta Learners
La figura 5 mostra le curve di acquisizione per la risposta formazione veicolo e ratti trattati con estradiolo dato. A 3 x 12 (trattamento blocco di prova x) misure ripetute ANOVA ha rivelato un effetto entro i soggetti del blocco di prova [F (11, 176) = 12.59, p <0.01], mostrando che le prestazioni migliorate nel corso di formazione. Tuttavia, il tipo di trattamento ha avuto alcun effetto significativo sul tasso di apprendimento di risposta.
Figura 5. Acquisizione Prezzo della risposta-Learning. Questo grafico mostra il tasso di acquisizione di ratti trattati con la formazione di risposta in base alla percentuale di prima scelta risposte corrette effettuate entro blocchi di quattro prove. Dopo 48 prove di formazione di tutti i ratti raggiunto ~ 80% prima scelta giusta risposta. Non c'era alcuna differenza significativa nel tasso di acquisizione attraverso le diverse condizioni di trattamento (Cycling-P; triangoli neri vs continuo P; quadretti neri contro Vehicle-P, cerchi neri). [Modificato da Lipatova et al. 2014 e ristampato con il permesso di Elsevier] Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Inizia Posizione Interruttore di Place-Learners
Place-studenti sono stati inizialmente compromessa quando il lo iniziozione è stato acceso, indipendentemente dal trattamento. A 2 x 3 (ultimo blocco di prova dalla posizione di partenza originale rispetto al primo blocco di prova sul trattamento inizio interruttore posizione di prova x) misure ripetute ANOVA ha rivelato un effetto significativo del luogo di partenza [F (1,18) = 9,68, p < 0,01] (Figura 6). Non c'era alcuna interazione significativa o effetto tra soggetti. Tuttavia, i risultati precedenti hanno dimostrato che veicoli trattati coperti studenti sono meno compromessa rispetto ai ratti trattati con estradiolo durante un test interruttore posizione di partenza 14. Pertanto, confronti a coppie sono state effettuate per confrontare per cento di 1 st risposte a scelta tra ultimo blocco di ogni gruppo della posizione di partenza originale e il primo blocco di prova dalla posizione di partenza interruttore. Ratti estradiolo trattati avevano più bassi 1 st percentuali di risposta scelta durante la prova di avviamento interruttore rispetto alla loro posizione di partenza originale, p <0,05. Come riportato in precedenza, non vi era alcuna Declin significativoe in termini di prestazioni trovato per i ratti trattati con veicolo. La differenza di prestazioni tra ratti trattati con veicolo e estradiolo trattato è diventato più grande sul secondo blocco di prova del test posizione iniziale interruttore (Figura 6). A 2 x 3 (ultimo blocco sulla posizione di partenza originale rispetto al secondo blocco di prova sul trattamento interruttore di avviamento posizione x) misure ripetute ANOVA ha rivelato un effetto significativo del luogo di partenza [F (1,18) = 20.69, p <0.01] (Figura 6), mostrando che le prestazioni in ratti trattati con veicolo sul secondo blocco di test interruttore posizione iniziale era lo stesso come loro prestazioni dal punto di partenza originale e ratti trattati con estradiolo visualizzato un deficit prolungato. Confronti a coppie hanno dimostrato che continuo P e in bicicletta-P ratti avevano ridotto significativamente le prestazioni il secondo giorno della nuova posizione di partenza rispetto al loro rendimento durante l'ultimo giorno di posizione di partenza originale, p <0.01. Tutti i ratti tornati a pre-switch livelli di prova di performance quando furono successivamente addestrati alla loro posizione iniziale originale (Figura 6). Questo risultato è stato confermato con un (posizione di partenza originale prima dello vs. posizione di partenza originale dopo l'accensione x trattamento) 2 x 3 misure ripetute ANOVA che hanno rivelato alcun effetto significativo entro i soggetti o tra soggetti.
Figura 6. Inizia Posizione Interruttore di prova per la Place-studenti. Questo grafico mostra la percentuale di prima scelta risposte corrette in blocchi di quattro-prova per posto-studenti l'ultimo giorno prima l'interruttore di posizione di partenza (pannello di sinistra), durante il passaggio posizione di partenza Test (pannello centrale) e ritorno con la posizione di partenza originale (pannello di destra). Ratti estradiolo trattati (quadratini bianchi e triangoli bianchi) hanno percentuali complessivamente inferiori di 1 ° scelta giustarisposte di veicoli trattati ratti (cerchi bianchi). [Modificato da Lipatova et al. 2014 e ristampato con il permesso di Elsevier] Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Inizia Posizione Swit ch in risposta Learners
Response-studenti hanno perso di valore quando data la posizione di partenza di prova interruttore. A 2 x 3 (ultimo blocco della posizione di partenza originale vs primo blocco di prova della nuova posizione di partenza x trattamento) misure ripetute ANOVA ha rivelato un effetto significativo del luogo di partenza [F (1,16) = 10.28, p <0.01], ma nessuna interazione o l'effetto principale del trattamento. Pertanto, il calo delle prestazioni durante il primo blocco del test di inizio interruttore era equivalente su ogni condizione di trattamento (Figura 7). Tuttavia, a differenza del caso di luogo-discenti, confronti a coppie hanno rivelato che performance in risposta-discenti estradiolo trattati recuperato pre-switch livello di prestazioni di test sul secondo blocco di prova del test di posizione di partenza interruttore, mentre i ratti trattati con veicolo ha continuato a mostrare prestazioni ridotte, p <0.04. Pertanto, trattati con veicolo di risposta-studenti erano più compromessa sul test posizione di partenza interruttore di risposta-studenti di estradiolo-trattata. Tutti i ratti restituiti pre-switch livelli di prova delle prestazioni quando sono stati successivamente testati con la loro posizione di partenza originale (Figura 7). Questo risultato è stato confermato con un (posizione di partenza originale prima della prova interruttore vs. posizione di partenza originale dopo il test interruttore x trattamento) 2 x 3 misure ripetute ANOVA non sono emersi significativi effetti entro i soggetti o tra soggetti.
Figura 7. Luogo di partenza Interruttore di prova per la Response-Learners. Questo grafico mostra la percentuale di prima scelta risposte corrette in blocchi di quattro prove per gli studenti di risposta l'ultimo giorno prima l'interruttore di posizione di partenza (pannello di sinistra), durante il test interruttore posizione di partenza (pannello centrale) e ritorno con il posizione di partenza originale (pannello di destra). Ratti estradiolo trattati (quadratini neri e triangoli neri) nel complesso avevano percentuali più elevate di 1 ° scelta risposte corrette di veicoli trattati ratti (cerchi neri). [Modificato da Lipatova et al. 2014 e ristampato con il permesso di Elsevier] Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Numerosi paradigmi possono essere utilizzati per studiare l'apprendimento e la memoria nei roditori, e ognuno ha misure importanti che sperimentatori dovrebbero seguire. Nel OFTM, è importante che le condizioni labirinto (ad esempio, la posizione di labirinto, intra ed extra-spunti labirinto, scarsa illuminazione e lo sfondo rumorosità, orario giornaliero di formazione) sono mantenute costanti per tutta la durata dell'esperimento. È inoltre necessario ridurre al minimo lo stress in soggetti ratto per garantire prestazioni continuo nella OFTM. Lo stress può essere ridotto al minimo nei ratti femmina da coppie che ospita loro e anche attraverso la gestione di routine dagli sperimentatori prima dell'allenamento. Al fine di segnare con precisione le prestazioni di un ratto durante l'allenamento e test (cioè, quando un ratto fa una scelta torre corretta o errata), è importante utilizzare torri alimentari che sono abbastanza alto in modo che il ratto deve "salire" torre e posteriore sopra la tazza di cibo per recuperare una ricompensa. Il coperchio della coppa cibo non è visibile al rattofino a quando non "sale" della torre. La torre cibo che il ratto sceglie, quindi, è univoca e può essere ottenuto in modo affidabile dallo sperimentatore. Il pavimento labirinto deve essere costruita da materiale che ha alto contrasto rispetto al colore del ratto se lo sperimentatore vuole analizzare la velocità del ratto, la distanza percorsa e / o il tempo trascorso in una parte specifica del labirinto utilizzando software di monitoraggio video.
La conservazione della memoria a lungo termine di luogo e di apprendimento risposta potrebbe essere esaminata utilizzando l'attività OFTM. A seguito del completamento delle 48 prove di formazione, tutti i ratti possono spendere 21 giorni nelle loro gabbie a casa, senza alcuna manipolazione. Questo intervallo di 21 giorni è comunemente utilizzato per verificare la ritenzione di una memoria a lungo termine 15-17. I ratti potevano essere tolti restrizione alimentare all'inizio di tale periodo di conservazione di memoria e successivamente restituite alla restrizione alimentare una settimana prima del test. Tutti i ratti quindi potevano ricevere 12 studi di riacquisizione in tre giorni (quattro prove al giorno) della formazione (durante le prove di riacquisizione, seguono il protocollo descritto in questo manoscritto). Se uno sperimentatore deve valutare la conservazione della memoria a lungo termine, quindi i ratti non dovrebbero essere trattati durante l'intervallo di ritenzione perché segnali di recupero, come la gestione, tendono a bloccare a lungo termine dimenticando 18, 19. Gli esperimenti che richiedono una gestione durante l'intervallo di ritenzione dovrebbe essere progettato per includere un intervallo di conservazione più lungo di 21 giorni per evitare questo confound. Oltre ai test per la conservazione della memoria a lungo termine, il OFTM può anche essere utilizzato per esaminare la capacità del topo di imparare una nuova regola labirinto (ad esempio, l'apprendimento di inversione).
Il OFTM stato progettato per valutare specificamente l'apprendimento spaziale (ad esempio, luogo- e risposta apprendimento nei roditori, ma solo adulti Sprague-Dawley sono stati usati in esperimenti reali con questo labirinto. Tuttavia, è certamente possibile utilizzare altri tipi di roditori nel OFTM, ad esempio altri rattoceppi e topi. E 'anche possibile testare roditori di età diverse nel OFTM, anche se può essere necessario scalare le dimensioni labirinto alto o in basso a seconda della dimensione del soggetto esaminato. Il OFTM non è attualmente disponibile per l'acquisto sul mercato aperto, in modo da sperimentatori dovranno costruire la propria labirinto. È improbabile che piccole differenze di materiali da costruzione (ad esempio, la consistenza e / o colore) o labirinto formato deviazione dal OFTM descritto nel presente protocollo influenzeranno in modo significativo come un ratto si esibisce nel labirinto; Tuttavia, questa ipotesi non è stato testato. Si raccomanda inoltre che gli sperimentatori condurre attività pilota prima di iniziare un esperimento.
Ci sono alcune ragioni importanti per cui la OFTM è un paradigma utile per lo studio dei meccanismi comportamentali e neurobiologiche di apprendimento spaziale. Il OFTM è simile in complessità alla Morris Water Maze; tuttavia, il ratto non è costretto a fare il bagno in questo compito. Così, il OFTMpuò essere utilizzato per valutare l'apprendimento in una situazione non stressante, a differenza del Morris Water Maze che evoca intrinsecamente una risposta allo stress nei roditori 10. Inoltre, la probabilità di un topo per dare una risposta corretta per caso è inferiore del 25% nel OFTM che in un T-labirinto. Inoltre, invece di essere costretti ad effettuare una scelta da un numero limitato di percorsi prestabiliti (come richiesto in alcune paradigmi spaziali), il percorso di navigazione del ratto non è limitato nel OFTM.
Studi precedenti hanno dimostrato che il luogo-learning dipende l'ippocampo e la risposta-learning dipende striato (rivisto in 5). Questa regione cerebrale distinzione tra luogo- e la risposta-apprendimento è trovato con l'apparecchiatura di T-maze 4, un compito radiale braccio 20, così come il labirinto Morris Acqua 3, 21. I prossimi esperimenti saranno condotti per verificare se la ippocampo e striato sono necessari per luogo- e la risposta-apprendimento nel OFTM. iof questo è il caso, ulteriori esperimenti saranno in grado di verificare con sicurezza gli effetti che gli ormoni, farmaci, dieta, ecc hanno sulla hippocampal- vs percorsi di apprendimento striato-dipendenti in un ambiente non stressante.
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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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