Öppna-fältet Tower Maze (OFTM) är en labyrint som skapats för att studera beteendemässiga och neurala mekanismer spatial inlärning (t.ex. plats- eller respons-learning) hos råttor. Denna labyrint är speciellt användbar för praktiker som vill använda en icke-stressande labyrint paradigm för att undersöka spatial inlärning i sin forskning.
Detta protokoll beskriver hur Open-fältet Tower Maze (OFTM) paradigm används för att studera spatial inlärning hos gnagare. Denna labyrint är speciellt användbar för att undersöka hur råttor lär sig att använda en plats- eller svar-learning för att framgångsrikt navigera i ett öppet fält arena. Dessutom beskriver detta protokoll hur OFTM skiljer sig från andra beteende labyrint paradigm som vanligen används för att studera spatial inlärning hos gnagare. Den OFTM beskrivs i denna artikel har anpassats från en tidigare beskrivits av Cole, Clipperton och Walt (2007). Specifikt var OFTM skapats för att testa spatial inlärning hos gnagare utan att försöks behöva överväga hur "stress" kan spela en roll som confounding variabel. Experiment har visat att stress-alone kan väsentligt påverka den kognitiva funktionen 1. Resultaten avsnitt representativa innehåller data från ett experiment som använde OFTM att undersöka effekterna av estradiol behandling på plats- och svar-learning i vuxen Sprague Dawley 2. Framtida studier kommer att utformas för att undersöka betydelsen av hippocampus och striatum i plats- och svar-learning i OFTM.
Den öppna fält torn labyrint (OFTM) kan användas för att undersöka beteende och neurobiologiska mekanismer för spatial inlärning i gnagare. Viktigt tillåter OFTM forskare att studera både "platsbaserade" och "svarsbaserad" lärande typer. Under plats-learning ett djur navigerar genom en labyrint med hjälp av ledljud i den omgivande miljön (t.ex. är ett livsmedel belöning ligger bredvid en hög fyr). Under svar-learning djuret gör en specifik sväng svar oavsett dess position i förhållande till ledljud (t.ex. gör en vänster eller höger för att hitta ett livsmedel belöning). Det har tidigare rapporterats att respons-lärande och plats-learning är beroende av två olika minnessystem 3, 4 och kartlägga deras neurala mekanismer har varit en pågående vetenskaplig strävan 2, 5-7. Utformningen av OFTM anpassades från en tidigare beskrivna åtta.
Öppenfält paradigm (en komponent i OFTM) används ofta för att undersöka ångest hos gnagare 9. Under de typiska öppna fält ångest prov råttor som tillbringar mer tid i mitten av ett öppet fält har lägre stress och ångest nivåer än råttor som tillbringar mer tid nära omkrets. I OFTM måste en råtta gå in i mitten av labyrinten att hitta mat belöning. Därför korrekt navigering i OFTM tyder på att dessa råttor är icke-stressade. En anledning till att råttorna inte stressade under utbildningen beror till skillnad från standardtester frilands av ångest utbilda OFTM kräver förberedande utbildning under vilken råttan förexponerades till labyrinten under en lång tid. Dessutom sker utbildning i ett svagt upplyst miljö ytterligare minska ångestframkallande aspekt av ett öppet fält som är typiskt starkt upplyst
En annan unik egenskap hos OFTM, jämfört med vissa andra labyrinter, är hur lärandet mäts. Praktiker som använderMorris vatten Maze eller Barnes Maze mäter typiskt lära genom att analysera hastighet och / eller våglängd en råtta reser för att nå sitt mål plats. Dessa beroende åtgärder kan påverkas av icke-learning faktorer, såsom förändringar i en råtta allmänna motorik. De OFTM åtgärder lärande med hjälp av procent av förstahands rätta svaret en råtta gör att hitta mat belöning. Detta beroende åtgärd är inte sårbara för förändringar i motorprestanda och därför mer exakt utvärderar lärande än mätningar av hastighet och avstånd. Ändå kan försöksledaren även mäta en råtta hastighet och tillryggalagd sträcka i OFTM med hjälp av videospårningsprogram.
Andra maze typer, såsom T-labyrinten, kan Morris Water Maze och Barnes Maze användas för att studera plats- och svar-learning. Emellertid är OFTM unik i några anmärkningsvärda sätt. För det första är OFTM en känsligare beteendeanalys än T-labyrinten eftersom OFTM har en chans trädane från 25%, under det att T-labyrinten har en chans prestanda 50%. För det andra, kan en råtta endast vända på två sätt i T-labyrinten, men har obegränsad ruttmöjligheter när du navigerar i OFTM. För det tredje, till skillnad från Morris Water Maze och Barnes Maze uppgifter (som har obegränsad ruttmöjligheter såsom OFTM), experiment använder OFTM kräver inte råttor för att navigera genom en obehaglig situation. Råttor är motived att navigera i Morris Water Maze fly simma i vatten och de är motiverade att navigera i Barnes Maze att undvika att i ett öppet, ljust upplyst miljö. Det har visats att exponering för Morris Water Maze eller Barnes Maze inducerar frisättningen av stresshormon (dvs, kortikosteron) hos gnagare 10. Men råttor navigera i OFTM eftersom de är motiverade att hitta ett livsmedel belöning och utbildningen sker med svag omgivande belysning. Således är den OFTM en icke-aversiv appetitive uppgift. Resultat från experiment som använder en stressig mAze paradigm för att undersöka effekterna av manipulationer, såsom läkemedel, hormon, motion, eller diet på inlärnings- och minnesmekanismer kan vara svåra att tolka eftersom "stress" i sig kan påverka den kognitiva funktionen 11.
Många paradigm kan användas för att undersöka inlärning och minne hos gnagare, och alla har viktiga steg som experimenterar bör följa. I OFTM, är det viktigt att labyrint förhållanden (t.ex. position labyrint, inom och utanför labyrint ledtrådar, svag belysning och bakgrundsbrusnivån, daglig tid för utbildning) hålls konstanta under hela experimentet. Det är också nödvändigt att minimera stress i rått ämnen för att säkerställa kontinuerlig prestanda i OFTM. Stress kan hållas till ett mi…
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Christopher Newport University for funding the preparation of this manuscript and The University of Vermont for funding the experiments described in the representative results section.
OFTM construction supplies | |||
Safety Glasses, Clear, Uncoated | Grainger | 4EY97 | Used for general eye protection during maze construction |
Masking Tape, Beige, 18mm x 55m | 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, 24oz, 17.6oz 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; 10.1oz | Grainger | 4UH06 | Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze) |
Painter's Masking Tape; Shurtape; 2in x 60yd | 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" 6pk | 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, 2in X 60yd, 10.5mil. Black | Grainger | 15F767 | Used to wrap the exterior of the maze |
4X4 8ft 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, 12oz | 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 14W DayLight Spiral Bulb 4pk | 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 |