Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Поведенческие тест батареи для повторные оценки моторных навыков, настроение и познания в мышей

Published: March 2, 2019 doi: 10.3791/58973
Automatic Translation
1,2,3, 3, 3
1Nanjing Key Laboratory of Pediatrics, Children's Hospital of Nanjing Medical University, 2Nanjing Key Laboratory of Pediatrics, Nanjing Medical University, 3Laboratory of Neurodegenerative Disease, Li Ka Shing Faculty of Medicine, University of Hong Kong, Pokfulam, Hong Kong Special Administrative Region (HK SAR)

Summary

Всеобъемлющий поведенческих тест батареи моторики, настроение — включая социальное взаимодействие, депрессии и тревоги — и познание предназначен для повторные оценки связанных с нейродегенеративные поведенческих изменений в мышей.

Abstract

Фармакологические и токсикологические исследования в нейродегенеративные требуют всеобъемлющего анализа поведения в мышей, потому что моторные дисфункции и расстройств настроения и познания являются общими и часто общие симптомы в нейродегенеративных заболеваний. Здесь показан поведенческих тест батареи для двигателя, настроение и познание, которое может быть повторно проверена в продольное исследование. Эта батарея оценивает общей поведенческой фенотип в мышей, изучив каждый домен поведения с по крайней мере двух независимых общепринятых испытаний (т.е., полевых испытаний и rotarod тест для двигательной функции, тест социального взаимодействия, повышенные плюс лабиринт тест, и вынуждены плавать тест для эмоциональные функции и Моррис водный лабиринт тест и Роман объект признание тест на когнитивные функции). Таким образом этой чувствительной и всеобъемлющий тест батареи является мощным инструментом для изучения поведенческих чередование в нейродегенеративные.

Introduction

Нейродегенеративные заболевания Рекомендуемые разрушительные поведенческие симптомы, в том числе когнитивных нарушений, настроение дисфункции, таких как тревога и депрессия или моторные дисфункции1. Патогенез различных видов нейродегенеративных заболеваний является неясным2. Накопительный исследования показывают, что генетические и экологические факторы могут способствовать в патогенезе нейродегенеративных заболеваний. Выявление факторов риска нейродегенеративные требует поведенческого анализа. Хотя каждый тип нейродегенеративные заболевания имеет поведенческие симптом его подписи (например, болезнь Альцгеймера [AD] отличен с когнитивными нарушениями и болезнь Паркинсона [PD] с моторные дисфункции). По мере прогрессирования заболевания пациентов проявляются сопутствующие заболевания различных поведенческих отклонений3. Например объявление больных показывают симптомы дисфункции настроение в продвинутой стадии4,5. PD пациентов может прогрессировать в PD-связанных деменции и развивать когнитивных нарушений6. Опираясь на эти возможности, поведенческого анализа в модели нейродегенеративные обычно всеобъемлющей и неоднократно.

Для достижения этой цели, батарея, которая содержит классические и широко используемых поведенческие тесты с отличным действительность был разработан для поведенческого анализа в мотор, настроение и познания. Мотор функция может быть проверен полевых испытаний7,8 и ускорения rotarod теста. Настроение дисфункции, включая социальной дисфункции, депрессии и тревожности, наиболее часто видели в нейродегенеративных заболеваний5. Следовательно эта батарея включает социального взаимодействия для коммуникабельность9, повышенный плюс лабиринт тест тревожности10и вынуждены плавать теста для депрессии11. Когнитивные нарушения является одним из наиболее характерных симптомов в нейродегенеративных заболеваний, таких как AD и frontotemporal Лобар слабоумия12. Когнитивная доменов, включая краткосрочную память и эпизодические памяти, подвержены нейродегенеративные13,14,15. Таким образом Моррис воды лабиринт для пространственного обучения и памяти16 и Роман объект признание теста для краткосрочной памяти17 включены в батарею. Эти тесты являются совместимыми друг с другом. Порядок проведения испытаний был разработан чтобы максимизировать привыкания и свести к минимуму вмешательство, для дальнейшего увеличения совместимости внутри батареи. Поскольку каждая функция проверяется по крайней мере две независимые тесты, которые отличаются в принципе и метод, результаты каждого теста может проверяться далее. Кроме того протоколы некоторых тестов будут выделены для повторного тестирования, содействие продольное исследование развития нейродегенеративных заболеваний. Поэтому этот тест батареи поведение исследования различных подобластей поведенческие изменения, видел на различных стадиях нейродегенеративные при калькуляции минимальное количество животных. Эта батарея была использована в продольное исследование, которое оценивается поведенческие изменения в молодых взрослых мышей C57BL/6Н (3-месяц старый) мужчин после респираторных воздействия кремния наночастиц, профессиональных рисков, что является потенциальным фактором риска нейродегенеративные18. Однако другие штаммы или модели, такие как возрасте мышей и генетически манипулировать мышей, могут вести себя по-разному чем молодых мышей C57BL/6Н. Таким образом предупреждение может потребоваться при использовании эту батарею в этих мышей.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все методы, описанные здесь были одобрены Комитетом по использованию Live животных в области преподавания и научных исследований (CULATR), Университет Гонконга.

1. общий протокол

Примечание: Этот раздел основан на диакон19.

  1. Настройка поведения номер
    1. Избавиться от несвязанных стимуляции/дистракции, включая прямые яркий свет на экспериментальный аппарат, запаха, шума и прочих нерелевантных животных, в зале поведенческих (который должен быть около 10 m2 с регулируемым освещения и, желательно, иметь прихожей).
      Примечание: Поскольку мышь ночное животное, освещение под 15 люкс в полевых испытаний, Роман объект признание теста и социального взаимодействия тест может свести к минимуму вмешательства/стресс от света и помочь мыши, чтобы сосредоточиться на тест.
    2. Установите камеру для видео-записи по крайней мере 1,5 м выше уровня пола, обеспечивая, что это из виду тестирования мыши.
  2. Жилье и привыкания
    1. Группа Дом мышей в подразделение животных под наблюдением (например, Группа жилище не более чем четырех взрослых мышей).
      Примечание: Здесь были использованы 3-месячного самцов мышей C57BL/6Н и размещены в 1144B клетке. Исключает больных, раненых или напряженной мышей. Опыт от голода, жажды или издеваются может повлиять на производительность мыши.
    2. Организовать же дрессировщик проводить поведенческие тесты, чтобы уменьшить изменчивости. Выполнять перевозки, обработки и эксперимент свет цикла с 7:00 до 7:00. Если это возможно организовать все другие обработки, например управление любой наркотиков/токсин (например, интраназальной инстилляции кремния наночастиц) или клетка очистка, после испытания.
    3. Изменить метку клетки с случайных чисел для слепых экспериментатор перед каждой эксперимент. Приучать мышей экспериментальной среды в поведенческих номер для 15-30 мин в их дома клетках. Держите дома клетки в поведенческих комнате в течение всего эксперимента.
    4. Перед началом эксперимента, поставьте nonexperimental C57BL/6Н мыши в аппарат так, что экспериментальный условие для первого мыши является таким же, как и остальные. Затем очистите аппарат следующим образом: удалить моча и фекалии с чистым бумажным полотенцем, очистить экспериментальное устройство с водопроводной водой и затем, охватывают запах левой мышью, вытирая аппарат с бумажным полотенцем, слегка опрыскивают 70% этиловом спирте.
    5. Чтобы свести к минимуму отвлечение, вызванных экспериментатора, попросите экспериментатор поведенческих оставляют во время записи видео, или остаться за кулисами во время Моррис водный лабиринт тест.
  3. Поведенческие тест композиция
    1. Организовать поведенческих тестов в том порядке, как показано на рисунке 1A. План для выполнения тестов, растянула на 24 часа, за исключением повышенный плюс лабиринт тест.
      Примечание: Поскольку вся процедура требует до 2 недель, упростите аккумулятор, выбирая среди аналогичных испытаний перед применением в острой или краткосрочные исследования.
      ОСТОРОЖНОСТЬЮ: 2 день полевых испытаний обеспечивает надлежащего привыкание для распознавания теста Роман объекта. Тест, тест принудительного плавания последний, как это может вызвать стресс у мышей C57BL/6Н.

2. BehavioralTest протокол

  1. Открыть полевые испытания8,18,19,20
    1. Выполнение полевых испытаний в 60 см (длина [L]) x 60 см (ширина [W]) x 40 см (высота [H]) непрозрачных белых пластиковых Арена.
      Примечание: Использование нескольких аренах может увеличить пропускную способность теста.
    2. Начать запись камеры и аккуратно положить мышь рядом с середины стены арены, что же на стену. Запись поведение мыши за 10 мин до возвращения домой клетку. Очищайте аппарат, как описано в шаге 1.2.4.
      Примечание: Начальная точка в полевых испытаний также может быть в центре арены. Быть согласованы среди мышей.
    3. Повторяйте, пока все мышей закончить протокол. Уравновесить порядок тестирования между группами.
    4. Анализ данных.
      1. Арена делят на четыре квадрата на четыре квадрата (воображаемая сетка) на экране компьютера. Для оценки функции опорно-двигательного аппарата, подсчитать количество линий, пересек мышью в Арена19.
        Примечание: Определение «пересечение линией», когда оба задних конечностей крест его. Это определение также применяется к повышенный плюс лабиринт тест.
      2. Замерить время, затраченное в центральном районе в качестве показателя тревоги. Центральная площадь-четырех квадратов в центре арены.
        Примечание: Дополнительные параметры, такие как воспитание (обе передние лапы от земли, с передними лапами против стены или стоя), задержку первого сзади, груминг и и замораживать указывают эмоциональности мыши.
      3. Кроме того используйте отслеживания программного обеспечения, как описано в деталях, Seibenhener Вутен8, чтобы измерить расстояние, скорость и время, проведенное в районе центр.
  2. Ускорение rotarod испытания18
    1. Выполните 3 дня обучения ускорения rotarod тестирование перед любой обращения наркотиков или токсина/моделирования/начала заболевания и моторную функцию в 1 день, как и планировалось на рисунке 1A.
      Примечание: Мышь получает три судебных процесса в день во время обучения и тестирования. Каждого судебного разбирательства начинается с вращением стержня и заканчивается с падением мыши.
    2. Место rotarod аппарат на скамейке в зале поведенческих. Избегайте прямого освещения оборудования. Программа оборудования как начиная с 4 об/мин, ускорение до 40 об/мин в течение 5 мин.
    3. В каждом испытании, положите мыши на статические стержень, лицом к стене машины. Запуск устройства, когда мыши поселились. Остановить устройство после того, как мышь падает и записи времени мыши на стержень. Сразу же повторите для еще два испытания прежде чем вернуться домой клетку мыши.
    4. Повторите эту процедуру на другой мышей.
    5. Мера среднее время, затраченное на стержень трех судебных процессов во время испытания для оценки двигательной функции.
      Примечание: Среднее время на стержень в течение третьего дня обучения является базовой двигательной функции.
  3. Социальное взаимодействие испытания18
    1. Для испытания социального взаимодействия, использовать открытое-манеж с двух одинаковых прозрачный камер (8 см [L] x 6 см [W] x 12 см [H]) с отверстиями на поверхности — и Роман мышь (помощник), который является несовершеннолетних считалась того же пола, что имеет не предыдущий контакт с Тема мышь. Рисунок 1B показана схема процедуры. Очистите Арена и камеры, как описано в шаге 1.2.4.
      Примечание: Роман мыши не может быть помёте или клетке Мате предмет мыши. Это здание группа и здоровым. Приучать Роман мыши в поведенческих комнату для 15-30 мин, как описано в шаге 1.2.3.
    2. Отдельно место двух палат в середине двух противоположных стен арены. Ввести тему мышь в арену как описано в шаге 2.1.2 и показано на рисунке 1B, для исследования 3 мин. Вернуться домой клетку предмет мыши и удалите все мочи или кала на арене.
    3. Положите хелпер в одной из палат. Вновь предметом мыши на арену и записывать на 3 мин после возвращения обеих мышей к каждому из их собственного дома клетки. Повторите процедуры с другим предметом мышей, как описано выше.
      Примечание: Противовес стороне помощника или случайным образом назначать в рамках группы.
    4. От видео, оценить параметр, характеризующий деятельность социального взаимодействия мыши как tвспомогательный/тпустой, что означает отношение времени, взаимодействующих с помощником камеры (tвспомогательный) и пустой один (tпустой), или использовать признание индекс tвспомогательный/ (твспомогательный + tпустой).
      Примечание: Взаимодействие между предметом мыши и камеры определяется как когда нос мыши находится в пределах 2 см камеру и указывающей его.
  4. Повышенные плюс лабиринт тест 10
    1. Проводить повышенный плюс лабиринт тест в тот же день, после всех мышей прошли испытания в открытом поле. Очищайте аппарат, как описано в шаге 1.2.4.
      Примечание: Конфигурации повышенный плюс лабиринт является «+»-форма. Она имеет два распростертыми объятиями (30 x 5 см x 0,5 см) напротив друг друга и перпендикулярно два закрытых оружия (30 x 5 x 16 см) с помощью центра платформы (5 x 5 см x 0,5 см). Лабиринт является повышенный 40 см от земли.
    2. Поместите курсор мыши на стыке открытых и закрытых оружия, стоящих перед открытой рукой, которая находится напротив экспериментатор (рис. 1 c). Запись поведение для 5 минут, прежде чем вернуться домой клетку мыши. Повторите до испытания всех мышей.
      Примечание: Ввод лабиринт с его лицом на открытой руке может увеличить разведки мыши открытой руки.
    3. Измерить время мышь в объятия (Открыть) и в закрытой оружия (t,Закрыть), основываясь на видео: tОткрыть/тЗакрыть указывает уровень тревоги.
  5. Вынуждены плавать тест11
    1. Аппарат вынуждены плавать теста является цилиндрический резервуар, высотой 30 см и 20 см в диаметре. Заполните резервуар водопроводной водой при комнатной температуре (23-25 ° C) до 15 см.
      Примечание: Использование свежей воды для каждой мыши.
    2. Старт записи видео и аккуратно положить мышь в воде, в центре аппарата. Запись видео на 6 мин перед вводом мыши обратно в свои дома клетке под инфракрасный свет.
      Примечание: Не беспокоить мыши утопления его или скручивания его хвост.
    3. Измерьте время неподвижность в последних 5 минут записанного видео. Мобильность означает любые движения, помимо тех, которые требуются для баланс тела и держать голову над водой.
  6. Роман объект признания испытания17,18
    1. Настройка теста признание Роман объекта включить 2 дня привыкания, 1 день ознакомления и 1 день тестирования (рис. 1 d); Каждая сессия является 10 мин на мышь, и межсессионный интервал составляет 24 часа.
      Примечание: Привыкания, используя открытое поле тест выполняется, как описано в разделе 2.1. Мышь взаимодействует с двух идентичных объектов (старый) в ознакомления. В тесте мыши взаимодействует с одной из старых объектов и новый объект, оба размещены в том же месте объекты в ознакомление. Аппарат Роман объект признание теста включает открытое-Арена и два набора объектов. Каждый набор содержит два идентичных объектов (объекты A и A и объекты B и B). Объекты, A и B, аналогичные по размеру, но различные текстуры (стекло/пластик/бумага), форма (раунд/кубический) и цвет (светлые/темные). Объекты должны быть запаха и достаточно большой для мыши для изучения в течение 10 мин. Соответствующий размер для взрослых мышей C57BL/6Н-8 см высотой и диаметром 5 см широкий/в.
    2. Отметьте позиции двух объектов в ознакомления и тестирования, которые являются 5 см от стороны и 7 см от верхней части арены.
      Примечание: Отметьте положение вечером перед ознакомления, чтобы избежать запаха маркера.
    3. В ознакомление мыши взаимодействует с одним набором одинаковых объектов. Очистите Арена и объектов, как описано в шаге 1.2.4 перед размещением мыши на арене, сталкивается в середине стены, как показано на рисунке 1 d. Запись на 10 минут, прежде чем вернуться домой клетку мыши. Повторяйте, пока не всех мышей закончены и возвращение всех клеток в группе животных.
      Примечание: Противовес объекты, используемые в ознакомления в рамках группы уменьшить предвзятость (например, мыши № 1 и 2 исследовать объекты A и A и мышей № 3 и 4 исследовать объекты B и B; таким образом, Роман объекта является объект B для мышей № 1 и 2 и объект A для мышей нет 3 и 4).
    4. Выполните тест 24 ч после ознакомления. Используйте ту же процедуру для ознакомления, за исключением заменить один из объектов с одним из другого набора (рис. 1 d). Повторяйте, пока все мышей выполнили тест и, потом, возвращение всех клеток в группе животных.
      Примечание: Противовес стороне нового объекта в группе уменьшить предвзятость (например, ввести мышей № 1 и 3 на объекты A и B и мышей № 2 и 4 на объекты A и B). Таким образом объект роман показывает на правой стороне для мышей № 1 и 4 и на левой стороне для мышей № 2 и 3. Левая сторона здесь, в левой части экспериментатор смотря на арене.
    5. Измерьте время, каждая мышь взаимодействует с новый объект (tновые) и старый объект (tстарый) отдельно, от видео кадры в стадии тестирования. Взаимодействие между животным и объект описан в записке, следующий шаг 2.3.4. Рассчитать памяти мыши как предпочтение Роман объект = tновые/тстарых; или tновые/ (Новый t + tстарый).
      Примечание: тновых/тстарый равен 1 или tновые/ (Новый t + tстарый) равен 0.5 означает мышь не предпочтение Роман объекта (например, ухудшение памяти). Времени, взаимодействующих с объектами в ознакомление может служить элемент управления эксперимента. Общее время указывает на геологоразведочные работы мыши, и tслева/тправый предлагает пространственного смещения.
  7. Моррис воды лабиринт тест16
    1. Настройка аппарата следующим образом.
      1. Положите воды лабиринт, круговой пул (120 см в диаметре и глубиной 60 см), в центре поведенческих комнату и отметьте положение лабиринта, чтобы убедиться, что позиция остается неизменной в течение всего эксперимента.
      2. Лабиринт делят на четыре равных мнимой квадрантах. Повесьте визуальные подсказки (например, круг, квадрат, треугольник и Пентагон) в центре каждого квадранта, 130 см над уровнем пола и 53 см от стены лабиринта.
        Примечание: Лабиринт и биток должен оставаться в той же позиции в ходе всего испытания, поэтому мышь может сформировать точной пространственной памяти.
      3. Установите платформу 25 см от стены, в центре четвертого квадранта и отметьте положение. Платформа для мыши — 10 см в диаметре.
        Примечание: Положение и диаметр платформы определяют сложность задачи. Ближе к стене лабиринта, или больше платформы, тем легче это задача.
      4. Заполните водой лабиринт с водой (при температуре 23-25 ° C, окрашены в белый и сделал непрозрачный молочный порошок/еда отбеливания порошок) до тех пор, пока уровень воды находится на 1 см выше, чем платформы. Принести мышей в поведенческих комнату для 15-30 мин привыкания, как показано в шаге 1.2.3 и включите инфракрасный свет над клеток, которые будут использоваться для просушки мышей.
        Примечание: Крышка в верхней части платформы с белой ткани и сетки, что мышь можно легко подняться на него. Убедитесь, что есть нет прямого освещения над водой.
    2. Вести на этапе подготовки следующим образом.
      1. Этап подготовки занимает 5 дней, четыре испытания в день. Полу-случайно организовать отправных точек на каждый день, как показано в литературе16. Это усилие предотвращает создание ассоциативной памяти, которая является наиболее распространенным способом «обмануть» в тесте мыши.
      2. В начале каждого судебного разбирательства, начать запись видео и аккуратно положить мышь в лабиринте.
        Примечание: Не роняйте мыши в бак и крутить хвостом, который может вызвать дополнительный стресс и дезориентации.
      3. Спросите экспериментатор остаться вне поля зрения мыши и вернуться к вернуть его домой клетку, когда любой из следующих мыши происходит: (i) Мышь не может найти платформу в течение 60 сек; (ii мыши находит платформы в течение 60 s и остается на ней 10 s. В обстоятельство, (i), попросите экспериментатор поместите курсор мыши на платформе, и пусть он остаться там на 10 s.
        Примечание: Пункт (ii) означает, что мышь успешно расположены платформы.
      4. Остановить видео и положить мышь обратно в дом клетке под инфракрасный свет.
        Примечание: Поддержание температуры тела мышей имеет решающее значение для их работы, поскольку гипотермия подчеркивает мышей и может повлиять на следующие тесты.
      5. Повторите процедуру с другой мыши.
      6. На основе видео, запись побег задержку, которая является продолжительность периода мыши тратит в лабиринте, въезд в лабиринте до момента его успешно находит платформы. Если мышь не может найти платформу или остается там менее чем 10 s в 60 s, задержку эвакуации считается 60 s. участок кривой обучения против учебных дней с задержкой средняя бежать в день.
        Примечание: Избежать задержки не включают в себя 10 s тратить на платформе.
    3. Выполнения этапа зонд следующим.
      1. На шестой день Моррис водный лабиринт тест, настройте аппарат, как описано в шаге 2.7.1., взять фотографию лабиринта, чтобы записать позицию платформы, а затем удалить платформу из бака.
      2. Начать запись видео и аккуратно положить мышь в лабиринте в квадранте раскосно напротив квадрант целевой.
      3. Попросите экспериментатор остаться вне поля зрения мыши во время записи видео 1 мин. Потом есть экспериментатор взять мыши из лабиринта и положил его обратно в дом клетке.
      4. Используйте изображение, полученное на шаге 2.7.3.1. в качестве эталона для измерения длительности пересечения любой платформы. Время продолжительности мыши остается в целевом квадранте (tцелевой), согласно видео. Общее время — tвсего. Измерьте предпочтение целевой квадрант как tцелевой общая/tвсего.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Эта батарея поведенческих тест был разработан для всеобъемлющей и действительный поведенческого анализа мотор, настроения и познания, которые часто затрагиваются в нейродегенеративные5. Мы применили этот аккумулятор для изучения поведенческих изменений в молодых взрослых мышей C57BL/6Н после респираторных воздействия кремния наночастиц для 1 месяц и 2 месяца18. Результаты показали, что мышей C57BL/6N кремния наночастиц показали различные поведенческие изменения, после того, как различные экспозиции раз18. Вкратце результаты в открытом поле (рисунок 2A) и испытания на ускорение rotarod (рис. 2B) продемонстрировал, что кремния наночастиц экспозиции не влияет на функцию опорно-двигательного аппарата или мотор в мышей, показывающее все возможности выполнение других тестов. Социальное взаимодействие деятельность пострадала после 1 месяца, подверженности кремния наночастиц (рис. 2 c). Учитывая беспокойство или депрессия будет также уменьшить коммуникабельность, мы проанализировали данные теста для открытого грунта, повышенные плюс лабиринт (Рисунок 2DE) и вынуждены плавать теста (Рисунок 2F), который не указывает любые сопутствующие заболевания из тревога, ни депрессии в точке времени 1 месяц. 2 месяца, подверженности кремния наночастиц в результате тревоги согласно результатов в повышенный плюс лабиринт тест (Рисунок 2E). Аналогичная тенденция была показана в центральном районе продолжительность в открытом поле тест (Рисунок 2D). Когнитивные нарушения был также обнаружен в Моррис водный лабиринт тест и тест Роман объект признание после воздействия 2 месяца (рис. 3). Следует отметить, что протокол был немного отличаются в двух исследованиях Моррис водный лабиринт тест. Дополнительная лампа освещения был добавлен во второй, поэтому всех мышей всегда оставался под лампу, чтобы согреться. Следовательно не nonperformer была показана второго судебного разбирательства, хотя две из восьми мышей стал nonperformers в тесте зонд в первом испытании.

Мы скорректировали протокол, так что большинство тестов в аккумулятор может быть многократно проверена. Суть заключается в том, чтобы сохранить мотивацию тестов. Тесты как социального взаимодействия, Роман объекта признания, испытания и повышенные плюс лабиринт тест мотивированы Новинка (т.е., Роман несовершеннолетних помощником, новые объекты и Роман окружающей среды, соответственно). Сохраняя новизну в протоколе, молодых взрослых мышей C57BL/6Н показал стабильную производительность при испытании снова после 1 месяца. По нашим данным когда представил два различных помощников в двух испытаниях, мыши последовательно показали предпочтение больше, чем десять раз помощника чем пустой камере в социальном взаимодействии тест (рис. 4A). В тесте Роман объекта признания обычных мышей последовательно предпочитают старый объект (рис. 4B) роман объект. Однако, в повышенный плюс лабиринт тест, когда проверены снова в той же среде, после 1 месяца, исследованию упала на пол (рис. 4 c)10. Теоретически молодых взрослых мышей C57BL/6 может испытываться неоднократно в ходе этих испытаний, пока экспериментальный состояния, включая новизна и статус мышей, остается неизменным. Мы повторили эти испытания каждый месяц до три раза в нашей лаборатории. Примечательно, Моррис водный лабиринт тест не может испытываться неоднократно в той же группе молодых взрослых мышей C57BL/6Н как опыт значительно препятствует с производительностью, когда неоднократно испытаны. По нашим данным мышей до сих пор помнят платформы даже после 1 месяца, показаны правильные и долгосрочные пространственной памяти. При изменении положения платформы, опытный мышей узнал быстрее, чем мышей, наивно, как они усвоили правила и стратегии поиска от предварительной подготовки (рис. 4 d).

Figure 1
Рисунок 1: схема. (A) соглашение о поведенческих тест батареи и схема участков (B) тест социального взаимодействия, (C) повышенный плюс лабиринт тест и (D) роман объект признания испытания. Сокращения: R = ускорение rotarod тест; О = полевых испытаний; EPM = повышенные плюс лабиринт тест; НИ = Роман объект признания испытания; SI = тест социального взаимодействия; MWM = Моррис водный лабиринт тест; ФСТ = тест принудительного плавания. Отправной точкой мыши в тесте показан мышью в схеме. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: изменения в двигатель и настроение мышей в кремния наночастиц для 1 месяц или 2 месяца, обнаруженных на поведенческие тест батареи. Мышей были протестированы в (A и D) открытое поле, тест (B) rotarod, (C) испытания социального взаимодействия, (E) повышенный плюс лабиринт тест и (F) принудительного плавательный тест состоит в батарею. N = 8, 12 или 20, что означает каждая группа имела 8, 12 или 20 мышей, соответственно, как показано в каждом рисунке. N = 17-20 означает, каждая группа имеет 20 мышей, за исключением группы управления на 1 месяц, который состоял из 17 мышей. В панели, A, Dи E, данные впервые были нормализованы для контроля на каждом этапе и, затем, были проанализированы с двух-Стьюдента t-теста. Данные в группе Б были проанализированы неоднократные меры двустороннего ANOVA. Были проанализированы данные в панелей C и F с двух-Стьюдента t-теста. Все данные отображаются как означает ±S.E.M. * и *** означает p < 0,05 и 0,0001, соответственно. Эти данные были опубликованы ранее вам et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: изменения в познании после подвергнуться кремния наночастиц для 1 месяц или 2 месяца. Изменения в познании мышей после подвергнуться кремния наночастиц для (A) 1 месяц или (E) 2 месяца, обнаруженных распознавания Роман объекта теста. Изменения в познании мышей после подвергнуться кремния наночастиц для (B - D) 1 месяц или (F - H) 2 месяца, обнаруженных Моррис водный лабиринт тест. Мыши были неоднократно прошли испытания в романе объект признание. Различные партии мышей была опробована в лабиринт тест воды Моррис в разное время точках. N = 6, 8, 12 или 20, что означает каждая группа имеет 6, 8, 12 или 20 мышей, соответственно, как показано в каждом рисунке. В панели A, C, D, E, Gи H, данные были проанализированы с двух-Стьюдента t-теста. Были проанализированы данные в панели B и F неоднократные меры двустороннего ANOVA. Все данные отображаются как означает ±S.E.M. * означает p < 0,05. Эти данные были опубликованы ранее вам et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: репрезентативных данных в тестах. Репрезентативных данных в тесты, включая испытания (A) социального взаимодействия, (B) признание Роман объекта испытания и (C) повышенный плюс лабиринт тест, испытания в наивно мышей (пробная 1) и многократно испытаны в том же пакете мышей (пробная 2) . (D) репрезентативных данных лабиринта Морриса воды испытания, когда неоднократно испытаны. Эта цифра была изменена от вас et al.18. Все данные отображаются как означает ±S.E.M. и проанализированы с непарных студент t-теста. P < 0,001, по сравнению с судебного разбирательства 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Поведенческий анализ мышей имеет решающее значение для нейродегенеративные исследований. В то время как когнитивная функция часто является наиболее восприимчивы домен поведения пострадавших в нейродегенеративных заболеваний, настроение дисфункции, такие как депрессия и тревога, часто является Коморбидные. Кроме того моторной функции часто влияет на интерпретацию результатов в некоторых тестов, например Роман объект признания испытания повышенный плюс лабиринт и тест социального взаимодействия. Основываясь на эти мысли, всеобъемлющий поведенческих тест батареи требуется для общего и точные оценки поведения.

Первым шагом является выбор правильного тесты. Мы включили общепринятых и классических тестов, а именно полевых испытаний и rotarod тест на моторную функцию, повышенный плюс лабиринт тест для беспокойства, вынуждены плавать тест депрессии, социального взаимодействия тест для коммуникабельности и лабиринт воды Моррис испытания и признание Роман объекта испытания для познания. Существует три классические тесты для тревоги, а именно открытое поле испытания повышенный плюс и Темный/свет окне тестирования. Все эти тесты эксплуатировать конфликт между врожденное любопытство о романе среде и отвращение к открытым, повышенные или ярко освещенной области. Следовательно мышей не обусловлены вредных раздражителей, таких как электрическим током, хищник запах и так далее. Однако многочисленные исследования показали, что эти испытания имеют плохое intertest надежность, даже в пределах одной лаборатории21. Мы использовали полевых испытаний и повышенные плюс лабиринт тест для анализа тревоги в мышах в кратчайшие возможные сроки. Открытое поле тест рассматривает тревоги подобное поведение в дополнение к опорно-двигательной функцией и также является привыкание для социального взаимодействия и Роман объект признания испытания. Мы выбрали, повышенные плюс лабиринт тест, потому что это установившаяся парадигмы. Она имеет отличные лицо действительности (феноменологической сходство между поведением в мышах и симптомы у больных), построить действительность (степень, в которой тест отражает основные теоретические предположения) и прогностическую валидность (точность Результаты испытаний при переводе их в людей)10. Если тревога является приоритетом, исследователи могли бы рассмотреть вопрос о включении поле темно/свет тест и всестороннего анализа поведения в этих тестах с больше параметров, таких, как воспитание частоты, стрейч присутствовать поведение и дефекации21. Во-вторых, результаты этих испытаний может быть легко интерпретировать, потому что ясны мотивы тестов, которые являются либо врожденное любопытство к новизне или воды, для выполнения простой задачей в контролируемых условиях. В отличие от голода и малоимущим, которые могут вызвать различные уровни мотивации в мышей, эти виды мотивации достаточно сильны для большинства C57 мыши для выполнения задачи. В-третьих эти испытания имеют хорошую совместимость друг с другом, потому что мотивация не слишком напряженный вызывают долгосрочное или даже постоянного стресса, такие, как может привести к поражению электрическим током или лишение пищи и воды. Отчаяние тесты, включая вынуждены плавать и испытания на хвост подвеска, используют принцип, согласно которому мыши дает вверх борется когда захваченных в отчаянных условиях. Путем измерения «время отчаяния», тесты рассказать, как депрессии находится указатель мыши. Мышей C57Bl/6Н обычно показывают 180 s неподвижности из 300 s в эти тесты11,22. Мы выбрали вынуждены плавать тест за хвост испытания подвески, потому, что это сравнительно менее напряженный, если мышь имеет опыт в воде лабиринт обучения. Таким образом они приспособлены к воде и знать, как предотвратить гипотермии после промокания. Напротив мы наблюдали около 2 g потери веса тела на ночь после испытания подвески хвост, указывающее большой стресс. Тем не менее повторное тестирование вынуждены плавать испытания должно осуществляться осторожно, и мышей необходимо восстановить для больше времени, чем 24 ч до любых дальнейших экспериментов/жертвы. Кроме того ученые могут рассмотреть вопрос о включении сахарозы предпочтение тест, парадигмы, широко используются в стресс индуцированного депрессии как ангедония, в батарею. Однако протокол этот тест требует дней привыкания к23индивидуального жилья, которые могут быть стимул, который влияет на результаты других тестов. И наконец тесты здесь иметь разумные пропускную способность. Все тесты можно закончить в течение 10 мин/мыши. При увеличении количества оборудования, таких как Арена для открытого грунта, каналы в rotarod тесте, танки в тесте принудительного плавания и полос в хвост испытания подвески, пропускная способность также может быть увеличено. Хотя Моррис водный лабиринт тест делает его трудно протестировать несколько мышей в то же время, каждое судебное разбирательство только принимает s ~ 60-75.

Наиболее серьезной проблемой при применении поведенческих тест батареи является вмешательством среди тестов и стресс от частой обработки. Негативные последствия этих вопросов могут быть уменьшиты дальнейшей оптимизации порядка и интервал тестирования. Хотя это здравый смысл, что порядок поведенческие тесты должны быть из наименее самых стрессовых мыши, некоторые тесты в этой батарее может использоваться как адаптационного для следующих испытаний и повысить стабильность работы. Например, выполняя повышенный плюс лабиринт тест после полевых испытаний увеличивает разведки открытой руки10. Кроме того когда мышей проверяются в порядке открытое поле, Роман объекта признания, испытания и испытания социального взаимодействия, они постепенно приучать к окружающей среде и задачи, включая поведенческие зал, открытые поля и объекты. Поэтому мышей вряд ли манифест neophobia7,24,25, что означает показаны необычно низкое взаимодействие с Роман объект/личности и все адекватно ориентированы на задачу. Этот механизм уменьшает колебания в данных тестах, которые мотивированы врожденное любопытство. Моррис водный лабиринт тест и тест вынуждены плавать имеют сильнее мотивация. Таким образом мышей, вряд ли будут затронуты опыт испытаний. Частые транспорта и обработки во время всей процедуры является еще одним источником стресса, таким образом, требующие надлежащей обработки животных и достаточно привыкание. Рекомендуется, что интервал тестирования в батарея должна быть по крайней мере 24 часа, поэтому мышей может оправиться от стресса эти раздражители26,27,28. Однако есть другие исследования, которые испытаны мышей в нескольких тестов в день29.

Еще одна озабоченность повторное тестирование поведения является влияние предыдущего опыта. И открытое поле испытания на ускорение rotarod может неоднократно использоваться в двигательной функции анализа. Новинка побудило испытаний, включая повышенный плюс лабиринт испытания Роман объекта признания и социального взаимодействия тест, может использоваться неоднократно, когда мотивация является роман в каждом испытании, которое означает новой экспериментальной среды, пары объектов , или помощника, соответственно. Как показано в репрезентативных данных, мышей C57BL/6Н не могут обучаться неоднократно в протоколе классической Моррис водный лабиринт тест вспомнил, как они стратегии поиска из опыта.

Эта батарея оценивает несколько доменов поведения. Таким образом результаты некоторых тестов может быть ссылкой для интерпретации данных других людей. В репрезентативных данных на рис. 1когда мышей кремния наночастиц на 1 месяц показали снижение в процессе социального взаимодействия, она может быть фенотип депрессии или беспокойства или следствием дефицита двигательной функции. Однако результаты моторные функции и тревога испытаний указали, что первичной, не последующее снижение социального взаимодействия. Кроме того эта батарея содержит различные тесты для того же домена поведения, с разной чувствительностью и использования. Последовательную тенденцию/результаты этих испытаний увеличить надежность батареи. Однако этот механизм занимает дополнительное время для всей процедуры. Краткосрочных эксперимент, который занимает менее 1 месяца следует использовать упрощенную версию этой батареи.

Этот поведенческих тест Аккумулятор предназначен для экрана поведенческих фенотип, показано на различных этапах после воздействия генетических и экологических фактор риска нейродегенеративные. Таким образом этот протокол только списки основных показаний каждого теста. Примечательно, что каждый поведенческих тест может обеспечить нагрузки информации; Таким образом пользователь может развернуть протокол для проведения дальнейшего расследования. К примеру спонтанной активности как уход, воспитание, дефекации и thigmotaxis в открытом поле показывает эмоциональности8. Эти черты поведения в повышенный плюс лабиринт тест также может быть показатели тревоги10,21. Rotarod тест исследования Мотор обучения мышей обучаются после начала моделирования/болезни/воздействия экологических факторов риска30. Социального взаимодействия тест может также исследование социальной памяти путем введения второй роман вспомогательный после коммуникабельность тест9. Таким образом расширение батареи можно настроить в соответствии различные приоритеты исследования. Однако эта батарея протестирована только в молодых взрослых мышей C57BL/6Н нехватки времени. Производительность других штаммов или возрасте мышей C57BL/6 могут быть разными. Кроме того нейродегенеративных трансгенных мышей модели могут проявлять поведенческие недостатки как гипо - или гиперактивностью. Следовательно они не могут быть подходят для тестов с низкой мотивацией, например тест признание Роман объекта. Таким образом дальнейшая оптимизация должна быть для поведенческие оценки этих мышей.

В заключение этот аккумулятор позволяет убедительных и всесторонний анализ поведенческих нейродегенеративные C57 мыши штамм. Это наиболее подходит для связанных с нейродегенеративные продольных исследований токсичности потенциальных факторов риска/нейротоксин или разработки лекарственных средств, который часто включает долгосрочный администрации и повторное тестирование.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Авторы благодарят д-р Cora SW лай из школы биомедицинских наук, Университет Гонконга, для кредитования повышенный плюс лабиринт тест и кафедра анестезиологии из университета Гонконга для кредитования rotarod испытательное оборудование.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
chambers in social interaction test home made (8 cm (L) x 6 cm (W) x 12 cm (H)), transparant with holes, plastic
cylindrical tanks used in forced swimming test home made 30 cm height, 20 cm diameters, glass
elevated plus maze home made open arms (30 cm x 5 cm x 0.5 cm) ,closed arms (30 cm x 5 cm x 16 cm), center platform (5 cm x 5 cm x 0.5 cm), 40 cm tall. Plastic, nontransparant
IITC Roto-Rod Apparatus IITC life science Inc. 755, series 8
open field arena home made 60 cm (L) x 60 cm (W) x 40 cm (H), plastic, nontransparant
water maze home made 120 cm in diameter, 60 cm deep, steel

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Baquero, M., Martin, N. Depressive symptoms in neurodegenerative diseases. World Journal of Clinical Cases. 3 (8), 682-693 (2015).
  2. Brown, R. C., Lockwood, A. H., Sonawane, B. R. Neurodegenerative Diseases: An Overview of Environmental Risk Factors. Environmental Health Perspectives. 113 (9), 1250-1256 (2005).
  3. Bossy-Wetzel, E., Schwarzenbacher, R., Lipton, S. A. Molecular pathways to neurodegeneration. Nature Medicine. 10, S2-S9 (2004).
  4. Cummings, J. L., Diaz, C., Levy, M., Binetti, G., Litvan, I. I. Neuropsychiatric Syndromes in Neurodegenerative Disease: Frequency and Signficance. Seminars in Clinical Neuropsychiatry. 1 (4), 241-247 (1996).
  5. Levenson, R. W., Sturm, V. E., Haase, C. M. Emotional and behavioral symptoms in neurodegenerative disease: a model for studying the neural bases of psychopathology. Annual Review of Clinical Psychology. 10, 581-606 (2014).
  6. Kehagia, A. A., Barker, R. A., Robbins, T. W. Neuropsychological and clinical heterogeneity of cognitive impairment and dementia in patients with Parkinson's disease. Lancet Neurology. 9 (12), 1200-1213 (2010).
  7. Gould, T. D., Dao, D. T., Kovacsics, C. E. The Open Field Test. Mood and Anxiety Related Phenotypes in Mice. Gould, T. D. , Humana Press. Totowa, NJ. 1-20 (2009).
  8. Seibenhener, M. L., Wooten, M. C. Use of the Open Field Maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. Journal of Visualized Experiments. (96), e52434 (2015).
  9. Kaidanovich-Beilin, O., Lipina, T., Vukobradovic, I., Roder, J., Woodgett, J. R. Assessment of social interaction behaviors. Journal of Visualized Experiments. (48), e2473 (2011).
  10. Walf, A. A., Frye, C. A. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nature Protocols. 2 (2), 322-328 (2007).
  11. Can, A., et al. The mouse forced swim test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3638 (2012).
  12. Veerappan, C. S., Sleiman, S., Coppola, G. Epigenetics of Alzheimer's disease and frontotemporal dementia. Neurotherapeutics. 10 (4), 709-721 (2013).
  13. Kirova, A. M., Bays, R. B., Lagalwar, S. Working memory and executive function decline across normal aging, mild cognitive impairment, and Alzheimer's disease. Biomed Research International. 2015, 748212 (2015).
  14. Draganski, B., Lutti, A., Kherif, F. Impact of brain aging and neurodegeneration on cognition: evidence from MRI. Current Opinion in Neurology. 26 (6), 640-645 (2013).
  15. Schliebs, R., Arendt, T. The cholinergic system in aging and neuronal degeneration. Behavioural Brain Research. 221 (2), 555-563 (2011).
  16. Vorhees, C. V., Williams, M. T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nature Protocols. 1 (2), 848-858 (2006).
  17. Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nature Protocols. 8 (12), 2531-2537 (2013).
  18. You, R., et al. Silica nanoparticles induce neurodegeneration-like changes in behavior, neuropathology, and affect synapse through MAPK activation. Particle and Fibre Toxicology. 15 (1), 28 (2018).
  19. Housing Deacon, R. M. husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936-946 (2006).
  20. Poon, D. C., et al. PKR deficiency alters E. coli-induced sickness behaviors but does not exacerbate neuroimmune responses or bacterial load. Journal of Neuroinflammation. 12, 212 (2015).
  21. O'Leary, T. P., Gunn, R. K., Brown, R. E. What are we measuring when we test strain differences in anxiety in mice? Behavior Genetics. 43 (1), 34-50 (2013).
  22. Can, A., et al. The tail suspension test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3769 (2012).
  23. Angoa-Perez, M., et al. Mice genetically depleted of brain serotonin do not display a depression-like behavioral phenotype. ACS Chemical Neuroscience. 5 (10), 908-919 (2014).
  24. Blazquez, G., Canete, T., Tobena, A., Gimenez-Llort, L., Fernandez-Teruel, A. Cognitive and emotional profiles of aged Alzheimer's disease (3xTgAD) mice: effects of environmental enrichment and sexual dimorphism. Behavioural Brain Research. 268, 185-201 (2014).
  25. Gimenez-Llort, L., et al. Modeling behavioral and neuronal symptoms of Alzheimer's disease in mice: a role for intraneuronal amyloid. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 31 (1), 125-147 (2007).
  26. Lad, H. V., et al. Behavioural battery testing: evaluation and behavioural outcomes in 8 inbred mouse strains. Physiology & Behavior. 99 (3), 301-316 (2010).
  27. Powell, T. R., Fernandes, C., Schalkwyk, L. C. Depression-Related Behavioral Tests. Current Protocols in Mouse Biology. 2 (2), 119-127 (2012).
  28. Paylor, R., Spencer, C. M., Yuva-Paylor, L. A., Pieke-Dahl, S. The use of behavioral test batteries, II: effect of test interval. Physiology & Behavior. 87 (1), 95-102 (2006).
  29. Lee, K. M., Coehlo, M., McGregor, H. A., Waltermire, R. S., Szumlinski, K. K. Binge alcohol drinking elicits persistent negative affect in mice. Behavioural Brain Research. 291, 385-398 (2015).
  30. Shiotsuki, H., et al. A rotarod test for evaluation of motor skill learning. Journal of Neuroscience Methods. 189 (2), 180-185 (2010).

Tags

Поведение выпуск 145 нейродегенеративные мотор социальное взаимодействие тревоги депрессии познание
Поведенческие тест батареи для повторные оценки моторных навыков, настроение и познания в мышей
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

You, R., Liu, Y., Chang, R. C. C. A… More

You, R., Liu, Y., Chang, R. C. C. A Behavioral Test Battery for the Repeated Assessment of Motor Skills, Mood, and Cognition in Mice. J. Vis. Exp. (145), e58973, doi:10.3791/58973 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter