Summary
Dette dokumentet presenterer en protokoll for etterforskningen av sosiale overføring av mat preferanser i mus. Fordeler og mulige anvendelser for denne prosedyren, for eksempel utheves i å oppdage tidlig endringer i AD musen modeller. For å konkludere, diskuteres tolkning av resultatene i lys av viktige detaljer.
Abstract
Olfactory anerkjennelse underskudd foreslås for å bli kjøpedyktig tjene som klinisk markør for å skille Alzheimers sykdom (AD) fag fra sunn aldring grupper. For eksempel kan olfactory dysfunksjon i Annonsen presentere som svekkelse i olfactory anerkjennelse, nye i tidlige fasen av sykdommen og forverres mens sykdommen utvikler seg. Sosiale overføring av mat preferanser (STFP) aktivitet er basert på en elementære form for kommunikasjon mellom gnagere om fjerne mat avhengig av overføring av olfactory signaler. Sunn vill-type mus foretrekker å spise en roman, flavored mat som var tidligere cued av en conspecific, og preferansen mat ville bli hindret i transgene AD mus, som APP/PS1 modellen. Faktisk en sterk preferanse for cued maten i C57Bl6/J mus på 3 måneder gammel ble funnet, og dette ble redusert i 3 måneder gammel transgene APP/PS1 mus. I sammendraget, kan STFP oppgave være et kraftig mål skal integreres i stede subklinisk oppdagelsen analyser av Annonsen.
Introduction
Olfactory anerkjennelse underskudd foreslås som klinisk markør for å skille Alzheimers sykdom (AD) fag fra normal aldring, grupper,1,,2,,3,,4. En rekke nevropsykiatriske lidelser er preget av forstyrrelser i olfactory anerkjennelse og minne, inkludert AD og Parkinsons5,6. Flere atferdsmessige tester og protokoller er etablert for å vurdere olfactory anerkjennelse og diskriminering i dyr modeller7. Slik kan translasjonsforskning bruke hensiktsmessig og validert dyremodeller og tester for olfactory minne fremme bedre diagnose og behandling for nevrodegenerative lidelser. Derfor var sosiale overføring av mat preferanser (STFP) test som ble opprinnelig oppfunnet i begynnelsen av 808 tilpasset. I denne oppgaven evalueres dyr på deres medfødte evne til å lære om mattrygghet fra deres fra art. Underliggende Velg avvise beslutning, prosesser som involverer vurdering av sensoriske egenskaper av mat og et dyr må kunne gjennomgang og ingrate ulike funksjoner (dvs., smak og lukt).
STFP testen består av en ganske enkel: etter samspillet naiv “observatør” gnagere med ‘demonstrant’ som tidligere brukt mat, observatør normalt viser en større preferanse for denne mat8,9 , 10. analysere nødvendige betingelser som resulterer i denne innstillingen, viste direkte temaet-demonstrant eksponering (spist eller støvet med mat) er nok til å øke observatørens preferanse. Imidlertid rent lukter eller spise mat er ikke tilstrekkelig til å indusere denne typen preferanse11,12.
STFP protokollen består av fire trinn over fem dager. Det første trinnet består av øke motivasjonen for dyrene å gjøre dem spise en roman mat. Gjør er alle gnagere satt på en 23-h, mat deprivasjon tidsplan, motta regelmessige chow 1t/dag for to påfølgende dager. I det andre trinnet, er den grunning fasen, hver demonstrant gitt for 1 h med mat som inneholder en ny smak (chow blandet med kakao eller kanel i den opprinnelige eksperimenter). I det tredje trinnet er sosial interaksjon fasen, hver demonstrant plassert inn i bur for en emne observatør gnager i 30 min. I fjerde trinn 24 timer etter sosial samhandling, tilbys hvert emne valg av både flavored dietter. Observatøren inntak av både mat og preferanse prosenter av både dietter spist av emnet er vurdert.
Selektiv nevrotoksiske lesjoner av hippocampus-subiculum er vist å svekke ytelse på denne oppgaven13. Mutasjoner påvirker hippocampus funksjon i mus har også rapportert å hindre mat preferanser14,15,16,17. Viktigere, stole STFP ytelse ikke utelukkende på riktig hippocampus funksjon. Det ble rapportert i flere farmakologisk, genetisk manipulasjoner og lesjon studier at andre hjerne strukturer ved hippocampus kan spille en rolle i formidling av ulike aspekter av sosialt-indusert kosthold valg læring og hukommelse. For eksempel er cholinergic nevroner i mediale septum/vertikal lem av den diagonale band eller kjernen basalis magnocellularis/substantia innominata foreslått for å ha ulike roller i å anskaffe og hente ikke-romlige sosiale minne av olfactory pekepinner18. Videre orbitofrontal cortex har vært innblandet i lukt-guidede læring og cholinergic uttømming av hele neocortex resulterte i STFP underskudd, indikerer at disse områder av hjernen er avgjørende for denne typen associative læring19.
Mulig forvirrende faktorer ble unngått så mye som mulig, for eksempel spredning av lukt eller dra maten utenfor koppene. En ekstra habituering skritt å apparatet og en supplerende test før selve STFP oppgaven ble lagt, for å vurdere om gnagere kan egentlig lukt og er villig til å spise romanen mat, begravet informasjonskapselen teste20. Også ved automatisert video-sporing, kan tid brukt å utforske begge demonstrant sosiale samspillet i tillegg til maten under testfasen måles. Utforskningen av banen for hvert emne er spilt inn med et kamera koblet til en video sporingsprogrammer utstyrt datamaskin. Som sådan, kan ulike aspekter av leting ytelse, for eksempel i hver sone og antall sonen besøk beregnes. Dette gir mer detaljert informasjon om dyrenes aktivitet under testfasen, i tillegg til mengden av fortært mat som den opprinnelige STFP-protokollen.
I forrige eksperimenter med en annonse musemodell, din-Tau22 modell, ble det funnet at verdifall i denne STFP minne fra en alder av 9-10 måneder kan bli plukket opp, og disse co skjedd med underskudd i hippocampus synaptiske plastisitet og tau patologien inne det hippocampus16. Siden tau patologi skjer sent i sykdomsprogresjon, ifølge amyloid gjennomgripende hypotesen etter fjerning av amyloidal plaketter21, var hypotesen at STFP underskudd ble oppdaget i en tidligere alder i amyloid transgene mus. Derfor ble STFP testen brukt i 3 måneder gammel APP/PS1 mus22, den vanligste brukte modellen av AD. Denne typen sosialt-indusert mat valg var faktisk funnet for å svekkes i APP/PS1 mus. Det er viktig at disse musene, minst i denne alderen, var fri for generell olfactory, locomotor eller sosial leting impairments. For å konkludere, kan olfactory anerkjennelse dysfunksjon være en viktig tidlig screening metode for Annonsen på mennesker og mus likt. Dette pålitelig, billig og enkel screening for tidlig Annonsen kan være nyttig for terapeutisk forskning. Hvis vi kunne skjermen for tidlig Annonsen mer effektivt, kan vi påvirke tidligere i sykdommen prosessen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Et dyr opptreden repertoar kan grovt spores tilbake til fire grunnleggende årsaker, finne mat og vann, unngå rovdyr, sosialt samspill, og reproduserbar. Implementering av en atferd mønster av en person i en sosial gruppe som fremmer direkte adopsjon og utstillingen av en annen er laget sosiale overføring24. Denne typen atferd kan dypt påvirke en art økologi fordi atferd initiert av (noen) personen(e) kan raskt utvide ut til andre i sosiale nettverk, som olfactory informasjon<sup class="xref"…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forskning støttes av CVE postdoktorstipend til AVdJ. Forfatterne vil takke Leen Van Aerschot og Ilse Bloemen for deres teknisk støtte.
Materials
| 3-chamber apparatus | custom made | 19 x 45 cm, height 30 cm | |
| wire cages to hold mouse | custom made | diameter of 12 cm, height 10 cm | |
| ramp to hold food cup | custom made | 10 x 10 cm, height 7 cm | |
| food cups | sunlessbody via ebay | http://www.ebay.com.au/itm/Plastic-Sample-Jars-Pots-Cups-Containers-with-Hinged-Lid-x-200-Small-25ml-/251708415240 | diameter of 3.8 cm, height 3.2 cm |
| lux meter | Volcraft | BL-10 L 0 – 40000 lx | |
| paprika herb | Delhaize | ID:716703 | Gemalen paprika,| 40 g |
| celery herb | Delhaize | ID:716301 | Selderzout, 57 g |
| vide-tracking software | Ethovision (Noldus) | http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt | |
| ANYmaze (Stoelting) | https://www.stoeltingco.com/any-maze-video-tracking-software-1218.html |
References
- Nordin, S., Murphy, C. Odor memory in normal aging and Alzheimer’s disease. Ann Ny Acad Sci. 855, 686-693 (1998).
- Devanand, D. P., et al. Olfactory deficits in patients with mild cognitive impairment predict Alzheimer’s disease at follow-up. Am J Psychiat. 157 (9), 1399-1405 (2000).
- Peters, J. M., Hummel, T., Kratzsch, T., Lötsch, J., Skarke, C., Frölich, L. Olfactory function in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: an investigation using psychophysical and electrophysiological techniques. Am J Psychiat. 160 (11), 1995-2002 (2003).
- Bahar-Fuchs, A., Moss, S., Rowe, C., Savage, G. Awareness of olfactory deficits in healthy aging, amnestic mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Int Psychogeriatr. 23 (7), 1097-1106 (2011).
- Serby, M., Larson, P., Kalkstein, D. The nature and course of olfactory deficits in Alzheimer’s disease. Am J Psychiat. 148 (3), 357-360 (1991).
- Hidalgo, J., Chopard, G., Galmiche, J., Jacquot, L., Brand, G. Just noticeable difference in olfaction: discriminative tool between healthy elderly andpatients with cognitive disorders associated with dementia. Rhinology. 49 (5), 513-518 (2011).
- Sánchez-Andrade, G., James, B. M., Kendrick, K. M. Neural encoding of olfactory recognition memory. J Reprod Develop. 51 (5), 547-558 (2005).
- Galef, B. G., Wigmore, S. W. Transfer of information concerning distant foods: A laboratory investigation of the ‘information-centre’ hypothesis. Anim Behav. 31, 748-758 (1983).
- Galef, B. G. Social interaction modifies learned aversions, sodium appetite, and both palatability and handling-time induced dietary preference in rats (Rattus norvegicus). J Comp Psychol. 100 (4), 432-439 (1986).
- Galef, B. G., Kennett, D. J., Stein, M. Demonstrator influence on observer diet preference: Effects of simple exposure and the presence of a demonstrator. Anim Learn Behav. 13, 25-30 (1985).
- Galef, B. G., Kennett, D. J. Different mechanisms for social transmission of diet preference in rat pups of different ages. Dev Psychobiol. 20 (2), 209-215 (1987).
- Galef, B. G. Enduring social enhancement of rats’ preferences for the palatable and the piquant. Appetite. 13, 81-92 (1989).
- Bunsey, M., Eichenbaum, H. Selective damage to the hippocampal region blocks long-term retention of a natural and nonspatial stimulus-stimulus association. Hippocampus. 5 (6), 546-556 (1995).
- Mayeux-Portas, V., File, S. E., Stewart, C. L., Morris, R. J. Mice lacking the cell adhesion molecule Thy-1 fail to use socially transmitted cues to direct their choice of food. Curr Biol. 10 (2), 68-75 (2000).
- McFarlane, H. G., Kusek, G. K., Yang, M., Phoenix, J. L., Bolivar, V. J., Crawley, J. N. Autism-like behavioral phenotypes in BTBR T+tf/J mice. Genes Brain Behav. 7 (2), 152-163 (2008).
- Van der Jeugd, A., et al. Hippocampal tauopathy in tau transgenic mice coincides with impaired hippocampus-dependent learning and memory, and attenuated late-phase long-term depression of synaptic transmission. Neurobiol Learn Mem. 95 (3), 296-304 (2011).
- Koss, D. J., et al. Mutant Tau knock-in mice display frontotemporal dementia relevant behaviour and histopathology. Neurobiol Dis. 91, 105-123 (2016).
- Vale-Martínez, A., Baxter, M. G., Eichenbaum, H. Selective lesions of basal forebrain cholinergic neurons produce anterograde and retrograde deficits in a social transmission of food preference task in rats. Eur J Neurosci. 16 (6), 983-998 (2002).
- Ross, R. S., McGaughy, J., Eichenbaum, H. Acetylcholine in the orbitofrontal cortex is necessary for the acquisition of a socially transmittedfood preference. Learn Memory. 12 (3), 302-306 (2005).
- Mu, Y., Crawley, J. N. Simple Behavioral Assessment of Mouse Olfaction. Curr Protoc Neurosci. 8, 24-34 (2009).
- Hardy, J. A., Higgins, G. A. Alzheimer’s disease: the amyloid cascade hypothesis. Science. 256 (5054), 184-185 (1992).
- Radde, R., et al. ABeta42 driven cerebral amyloidosis in transgenic mice reveals early and robust pathology. EMBO Rep. 7 (9), 940-946 (2006).
- Nadler, J. J., et al. Automated apparatus for quantification of social behaviors in mice. Genes Brain Behav. 3 (5), 303-314 (2004).
- Galef, B. G. Imitation in animals: history, definition, and interpretation of data from the psychological laboratory. Social learning: psychological and biological perspectives. , (1988).
- Pulliam, H. R., Melgren, R. On the theory of gene-culture co-evolution in a variable environment. Animal cognition and behavior. , 427-443 (1983).
- Wrenn, C. C., Harris, A. P., Saavedra, M. C., Crawley, J. N. Social transmission of food preference in mice: Methodology and application to galanin-overexpressing transgenic mice. Behav Neurosci. 117 (1), 21-31 (2003).
- Singh, A., Kumar, S., Singh, V. P., Das, A., Balaji, J. Flavor Dependent Retention of Remote Food Preference Memory. Front Behav Neurosci. 2 (11), 7-17 (2017).
- Kazdoba, T. M., Leach, P. T., Crawley, J. N. Behavioral phenotypes of genetic mouse models of autism. Genes Brain Behav. 15 (1), 7-26 (2006).
- Riedel, G., Kang, S. H., Choi, D. Y., Platt, B. Scopolamine-induced deficits in social memory in mice: reversal by donepezil. Behav Brain Res. 204 (1), 217-225 (2009).
- Naert, A., et al. Behavioural alterations relevant to developmental brain disorders in mice with neonatallyinduced ventral hippocampal lesions. Brain Res Bull. 94, 71-81 (2013).
