Les comportements défensifs instinctives sont largement considérés comme câblé stimuli-réponses, comme le mouvement C-départ dans les poissons et les amphibiens, qui déplace l’animal loin d’une source de menace1. Cependant, les comportements défensifs peuvent être plus adaptatives si avec souplesse, ils prennent en considération les informations apprises sur l’environnement actuel. Un exemple de cette souplesse est le passage de l’échappement à congélation illustré par les rongeurs face à la menace, selon la connaissance préalable de la présence ou l’absence d’un abri dans le milieu2,3. D’autres exemples de souplesse dans les comportements innés incluent adapter le seuil de déclenchement de vol ou échappent de vitesse selon la distance entre une proie et son abri4, distance de menace5,6et le précédent 11 , 12, aussi bien en sélectionnant différentes stratégies défensives en fonction des propriétés sensorielles des stimulus aversif7ou même de réprimer un comportement défensif face à des motivations concurrents tels que la faim8, 9,,10. La dépendance de la sélection d’action sur les connaissances acquises sur les caractéristiques spatiales de l’environnement rend les comportements défensifs instinctives chez les souris un modèle puissant pour étudier la sélection objectif, de la mémoire spatiale et de navigation. Ici, nous décrivons l’adaptation d’une tâche de comportementale couramment utilisée, la mémoire spatiale du labyrinthe (BM) Barnes dosage13, afin de déterminer l’influence de l’environnement spatial sur la sélection d’une action défensive chez les souris et leurs stratégies de navigation lorsque s’échapper vers un refuge.
Le labyrinthe de Barnes standard utilisé pour étudier la mémoire d’apprentissage et spatiale chez les souris se compose d’une plate-forme circulaire ~ 90 cm de diamètre avec 20 trous équidistants, dont 19 sont fermées, et on conduit à un abri souterrain qui souris cherchent afin d’éviter le champ ouvert environnement de la plate-forme. Souvent, faibles stimulus aversif (avertisseur sonore, lumière vive, ventilateur) sont utilisés en permanence tout au long de l’essai à rendre l’environnement agressif et favoriser ainsi l’entrée de l' abri14. Dans le test couramment utilisé15,16, l’animal a un essai d’accoutumance où elle est guidée vers l’abri manuellement par l’expérimentateur immédiatement après être positionnée sur la plate-forme. Ceci est suivie d’une période d’acquisition de 4 jours, où chaque jour que la souris n’est autorisée à naviguer librement dans le labyrinthe pendant 3 min, après quoi il est encore une fois guidé manuellement à l’abri si elle n’atteint pas elle au cours de la période d’exploration. La dernière étape de l’analyse est une sonde du procès le 5e jour (bien qu’une mémoire à long terme de sept jours du procès est aussi couramment effectuée) quand l’animal explore le labyrinthe avec tous les trous fermés. Mémoire d’apprentissage et à long terme sont quantifiés par le temps nécessaire pour trouver des logements et des pokes dans les mauvais trous au cours de la période d’acquisition et par le temps passé près du trou de l’abri fermé dans le procès de la sonde. Résultats typiques montrent une diminution du nombre d’erreurs et la latence pour atteindre l’abri lors de l’acquisition, et une proportion d’au-dessus-chance du temps passé dans le quadrant contenant le trou cible fermée dans le procès de sonde15.
Alors que plusieurs variantes de l’analyse de la BM ont été décrites précédemment17,18,19, le paradigme que nous décrivons ici possède trois changements fondamentaux de l’analyse standard. Tout d’abord, l’animal qui reste à explorer le labyrinthe et trouver l’abri sur son propre, et les analyses sont effectuées dans la même session, peu après que le refuge a été trouvé, pendant les périodes où l’animal est engagé dans le comportement exploratoire. Bien que ce paramètre ne teste pas la mémoire à long terme de l’emplacement de l’abri, il est conçu pour être un scénario naturaliste qui imite l’exploration du territoire roman, sous la menace de prédation. En outre, il permet de tester comment les animaux s’adaptent aux changements aigus dans l’environnement, comme des changements soudains dans le paysage. Deuxièmement, un aspect clé de notre analyse est que l’expérimentateur forces jamais l’animal dans ou hors de l’abri, ce qui peut désorienter l’animal et exclure le chemin d’intégration20 comme une stratégie de navigation viable21. Intégration de chemin d’accès est une stratégie de navigation qui utilise des repères de mouvement autonome, comme des signaux proprioceptifs et vestibulaires, découlant de l’intégration des sorties moteur, mettre à jour la position actuelle de l’animal et de naviguer vers un but, ce qui n’est pas possible si la animal est déplacé passivement par l’expérimentateur. Troisièmement, nous utilisons naturellement aversifs visuel22 et des stimuli auditifs23 pour provoquer l’évasion à l’abri, qui se distingue facilement des comportement alimentaire en cours et permet l’évaluation et la quantification des stratégies de navigation spécifiques utilisées au cours de défense contre les menaces imminentes. Nous proposons que ce test sera utile pour disséquer le rôle de la mémoire spatiale dans le choix et la mise en œuvre de comportements défensifs, et plus généralement à la plus vaste étudient de navigation ciblé et mémoire spatiale à court terme. Les protocoles décrits ici ont été introduits par Vale et al. en 2017, auquel nous renvoyons les lecteurs pour en savoir plus dans la discussion de la profondeur de la justification des expériences et des résultats.
Ce test peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la mémoire spatiale, telles que la façon dont les animaux naviguent vers un emplacement d’objectif récemment appris. Le principal avantage de ce paradigme est qu’il suscite un comportement de navigation orienté vers un but étiologiquement important qui est déclenché par un stimulus sensoriel bien contrôlé, et il ne nécessite pas d’entraînement préalable des souris. Commencez par fixer des repères visuels à la périphérie de la plate-forme, qui doit être à au moins deux centimètres du bord pour empêcher les souris de les atteindre.
Fixez l’abri à la plate-forme. Ensuite, placez une diode électroluminescente, ou LED, à l’entrée de l’abri pour fournir un repère visuel local. Ensuite, pour isoler la souris des repères visuels distaux externes, assemblez un mur octogonal s’étendant à 40 centimètres au-dessus et 15 centimètres sous la surface de la plate-forme autour de l’arène, positionné à 10 centimètres du bord de la plate-forme.
Placez un haut-parleur à ultrasons à 50 centimètres au-dessus du centre de la plate-forme pour délivrer des stimuli auditifs aversifs et connectez une carte son et un amplificateur à un haut-parleur. Ensuite, placez un écran translucide à 64 centimètres au-dessus de l’arène pour projeter des stimuli visuels aversifs au-dessus de la tête à l’aide d’un projecteur. Calibrez la lumière du projecteur de manière à ce qu’il y ait cinq à 10 pattes au centre de la surface de la plate-forme.
Placez des lumières infrarouges et une caméra infrarouge avec un filtre passe-perte au-dessus de la plate-forme pour éviter le scintillement du protecteur dans la vidéo acquise. Ensuite, placez l’appareil comportemental à l’intérieur d’une boîte insonorisée et résistante à la lumière pour éviter que des indices externes n’affectent l’expérience. Enfin, utilisez un logiciel disponible dans le commerce pour suivre la position de la souris en ligne.
Commencez par projeter les stimuli visuels sur l’écran situé au-dessus de l’aréna. Suivez la position de la souris en ligne et prédéfinissez une région d’intérêt dans l’arène correspondant à l’emplacement du stimulus visuel préalablement défini afin de centrer le stimulus visuel au-dessus de l’animal. Ensuite, testez le stimulus auditif composé d’un train de trois balayages ascendants modulés en fréquence de 17 à 20 kilohertz sur trois secondes d’une durée totale de neuf secondes.
Commencez par nettoyer méticuleusement la surface de la plate-forme avec de l’éthanol à 70 % pour éliminer les signaux olfactifs indésirables. Rincez l’abri à l’eau et à 70 % d’éthanol, puis lavez-le à nouveau à l’eau pour éliminer l’odeur d’éthanol. Séchez soigneusement la plate-forme et l’abri car la souris peut éviter d’entrer dans l’abri s’il est mouillé.
Variez l’emplacement de l’abri dans la plate-forme pour chaque essai en faisant pivoter la plate-forme avant l’expérience. Ensuite, amenez la souris dans la salle d’expérience dans sa cage d’habitation et placez la cage à côté de la plate-forme d’essai pour une période d’acclimatation de 10 minutes. Ajoutez deux grammes de litière de la cage de la maison de la souris à l’intérieur de l’abri pour servir de signal olfactif local.
Retirez la souris de sa cage d’accueil et évitez de la récupérer par la queue. Tassez-le ou laissez-le grimper sur un objet d’enrichissement qui peut être soulevé. Ensuite, placez doucement la souris au centre de l’arène et lancez l’acquisition vidéo.
Prévoyez une période d’accoutumance de sept minutes, au cours de laquelle aucun stimulus aversif n’est présenté. Assurez-vous que la souris a suffisamment de temps pour trouver et entrer dans l’abri au moins une fois, c’est-à-dire lorsque les quatre membres sont à l’intérieur de l’abri. Ensuite, déclenchez automatiquement ou manuellement la livraison du stimulus visuel centré au-dessus de la souris une fois que l’animal atteint une zone d’intérêt prédéfinie.
Pour susciter plus d’une réaction d’évacuation au cours de la même session, laissez la souris quitter volontairement l’abri. Une fois l’essai terminé, retournez l’animal dans sa cage d’origine. Enfin, nettoyez la plate-forme et l’abri avant de tester l’animal suivant.
Les souris exposées à des stimuli auditifs ou visuels ont initié des réponses d’évasion rapides avec de courtes latences entre le début de la stimulation et le début du vol. La latence moyenne pour échapper au stimulus était significativement plus longue pour la stimulation auditive que pour la stimulation visuelle. De plus, la navigation vers l’abri était précise et les trajectoires de vol étaient proches d’une ligne droite à travers les types de stimuli.
Après une période d’acclimatation de sept minutes au labyrinthe sans abri, la présentation d’un long stimulus visuel a produit un comportement de gel au lieu de s’échapper. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 90 minutes si elle est correctement exécutée. Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler de présenter le stimulus visuel au-dessus ou au-dessus dans la tête de la souris, et non pendant que la souris explore le bord de la plate-forme, car elle manquera probablement le stimulus.
Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine du comportement instinctif pour explorer le contrôle des connaissances apprises sur le comportement défensif instinctif chez la souris. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de susciter un comportement défensif chez les souris et de les utiliser pour étudier la navigation spatiale lors des réponses d’évasion.