Инстинктивное оборонительного поведения во многом считаются жестко стимул ответы, такие как C-начало движения у рыб и земноводных, который перемещает животное от источника угрозы1. Однако оборонительного поведения может быть более адаптивной, если они гибко учитывать информацию узнал о текущей среде. Одним из примеров такой гибкости является переход от побега для замораживания показано грызунами, когда сталкиваются с угрозой, в зависимости от предварительного знания о наличии или отсутствии приют в среду2,3. Другие примеры гибкости в врожденное поведение включают адаптации порог начала рейса или бежать скорость в зависимости от расстояния между жертвой и его укрытие4, расстояние до угрозы5,6и предыдущий опыт 11 , 12, а также выбор различных оборонительных стратегий в зависимости от сенсорных свойств отрицательной стимул7, или даже подавление оборонительное поведение перед лицом конкурирующих мотивы таких голода8, 9,10. Зависимость выбора действий на приобретенные знания о пространственной характеристики окружающей среды делает инстинктивное оборонительного поведения в мышах мощную модель для изучения выбора цели, пространственной памяти и навигации. Здесь мы описываем адаптации часто используемые задачи поведенческих, Барнс лабиринт (БМ) пространственной памяти пробирного13, чтобы определить влияние пространственной среды на выбор оборонительные действия в мышей и их навигационной стратегии при Побег к приют.
Стандартный лабиринт Барнс, используется для изучения обучения и пространственной памяти у мышей состоит из платформы диаметр круговой ~ 90 см с 20 равноудаленных отверстия, из которых 19 являются закрытыми, и один приводит к подземном убежище, который мышь искать для того чтобы избежать открытых поле Окружающая среда платформы. Часто слабой отрицательной раздражителей (зуммер, яркий свет, Вентилятор) постоянно используются на протяжении assay отрицательной окружающей среды и таким образом содействовать вступлению в приют14. В наиболее часто используемых пробирного15,16животное имеет один судебный процесс привыкания, где она руководствуется в приют вручную экспериментатор сразу же после позиционируется на платформе. Это сопровождается приобретение 4-дневный период, где каждый день, когда мышь разрешается свободно ориентироваться в лабиринте на 3 мин, после чего она снова вручную руководствуется в приют не достичь его в период разведки. Последний этап анализа является один зонд судебного разбирательства на 5-й день (хотя долгосрочной памяти 7 дневного судебного разбирательства также часто выполняется) когда животное исследует лабиринт с все отверстия закрыты. Обучение и долгосрочной памяти количественно времени найти укрытие и тычет в неправильно отверстия в период приобретения и время, проведенное рядом закрытый приют отверстие в суде зонд. Типичные результаты показывают уменьшение количество ошибок и задержку, чтобы достичь во время приобретения жилья и доля времени, затраченного в квадранте, содержащий закрытые целевой дыра в зонд суда15выше шанс.
В то время как несколько вариантов BM assay были ранее описанных17,18,19, парадигмы, которые мы опишем здесь имеет три фундаментальных изменений от стандартного анализа. Во-первых животное осталось Исследуйте лабиринт и найти убежище на свой собственный, и тестирование проводится в том же сеансе, вскоре после того, как нашли приют, в периоды, когда животное занимается произвольное поведение. Хотя этот параметр не тест долговременной памяти расположения жилья, он предназначен для быть натуралистический сценарий, который имитирует разведки Роман территории, под угрозой хищничество. Кроме того она позволяет как животные приспосабливаются к острой изменения в окружающей среде, такие как внезапные изменения в ландшафте. Во-вторых ключевым аспектом нашего анализа является, что экспериментатор никогда не заставляет животное в или из укрытия, который может дезориентировать животного и исключить путь интеграции20 как жизнеспособной навигации стратегия21. Пути интеграции является стратегия навигации, которая использует самодвижение подсказки, например проприоцептивной и вестибулярные подсказки, вытекающих из интеграции мотор отток, чтобы обновить текущую позицию животного и перейдите к цели, которая не является возможным если Животное перевозится пассивно экспериментатора. В-третьих мы используем врожденной отрицательной визуальные22 и слуховой23 раздражители вызывают побег приют, который легко отличить от текущих пищевое поведение и позволяет оценки и количественного определения навигации конкретных стратегий, используемых во время обороны от неминуемой угрозы. Мы предлагаем что этот assay будет полезным для рассечения роль пространственной памяти в выборе и осуществлении оборонительного поведения, и более вообще более широкого изучения целенаправленной навигации и краткосрочных пространственной памяти. Протоколы, описанные здесь были введены Вале и др. в 2017 году, на который мы ссылаемся читателей для более углубленного обсуждения обоснование экспериментов и результаты.
Этот анализ может помочь ответить на ключевые вопросы в области пространственной памяти, например, как животные перемещаются к недавно изученному целевому месту. Основное преимущество этой парадигмы заключается в том, что она вызывает этиологически важное целенаправленное навигационное поведение, которое запускается хорошо контролируемым сенсорным стимулом, и не требует предварительной тренировки мышей. Начните с прикрепления визуальных подсказок к периферии платформы, которая должна находиться на расстоянии не менее двух сантиметров от края, чтобы мыши не могли до них добраться.
Прикрепите укрытие к платформе. Затем расположите светоизлучающий диод или светодиод у входа в укрытие, чтобы обеспечить визуальный ориентир для местности. Затем, чтобы изолировать мышь от внешних дистальных визуальных сигналов, соберите восьмиугольную стену, простирающуюся на 40 сантиметров над поверхностью платформы и на 15 сантиметров ниже поверхности вокруг арены, расположенную на расстоянии 10 сантиметров от края платформы.
Расположите ультразвуковой динамик на высоте 50 сантиметров над центром платформы, чтобы подавать аверсивные слуховые стимулы, и подключите звуковую карту и усилитель к динамику. Затем поместите полупрозрачный экран на высоте 64 сантиметра над ареной, чтобы проецировать над головой отвратительные визуальные стимулы с помощью проектора. Откалибруйте свет проектора так, чтобы в центре поверхности платформы было от 5 до 10 выступов.
Разместите над платформой инфракрасные источники света и инфракрасную камеру с фильтром пропуска потерь, чтобы предотвратить мерцание протектора на получаемом видео. Затем поместите поведенческий аппарат внутрь звуко- и светонепроницаемого бокса, чтобы предотвратить влияние внешних сигналов на эксперимент. Наконец, используйте коммерчески доступное программное обеспечение для отслеживания положения мыши в режиме онлайн.
Начните с проецирования визуальных стимулов на экран, расположенный над ареной. Отслеживайте положение мыши в режиме онлайн и заранее определите интересующую вас область на арене, соответствующую местоположению ранее определенного визуального стимула, чтобы расположить визуальный стимул над животным. Затем протестируйте слуховой стимул, состоящий из последовательности из трех частотно-модулированных восходящих импульсов с частотной частотой от 17 до 20 килогерц в течение трех секунд общей продолжительностью девять секунд.
Начните с тщательной очистки поверхности платформы 70% этанолом, чтобы удалить нежелательные обонятельные сигналы. Промойте укрытие водой и 70% этанолом, затем еще раз промойте водой, чтобы устранить запах этанола. Тщательно высушите платформу и укрытие, так как мышь может не войти в укрытие, если оно мокрое.
Меняйте расположение укрытия на платформе для каждой попытки, поворачивая платформу перед экспериментом. Затем принесите мышь в комнату для экспериментов в ее домашней клетке и поставьте клетку рядом с испытательной платформой на 10-минутный период акклиматизации. Добавьте два грамма подстилки из домашней клетки мыши внутрь укрытия, чтобы она послужила местным обонятельным сигналом.
Выньте мышь из домашней клетки и избегайте извлечения за хвост. Либо положите его в чашку, либо позвольте ему забраться на предмет обогащения, который можно поднять. Затем аккуратно поместите мышь в центр арены и начните сбор видео.
Дайте вам семиминутный период привыкания, в течение которого не будет никаких аверсивных стимулов. Убедитесь, что у мыши достаточно времени, чтобы найти и войти в укрытие хотя бы один раз, когда все четыре конечности находятся внутри укрытия. Затем автоматически или вручную запустите подачу визуального стимула, расположенного над мышью, как только животное достигнет заданной области интереса.
Чтобы вызвать более одной реакции бегства за один сеанс, позвольте мыши добровольно покинуть укрытие. После того, как анализ будет закончен, верните животное в домашнюю клетку. Наконец, очистите платформу и укрытие перед тестированием следующего животного.
Мыши, подвергшиеся воздействию слуховых или визуальных стимулов, инициировали быстрые реакции убегания с короткими задержками между началом стимуляции и началом полета. Средняя задержка для ухода от стимула была значительно дольше для слуховой стимуляции, чем для визуальной. Кроме того, навигация к укрытию была точной, а траектории полета были близки к прямой линии по типам стимулов.
После семиминутного периода акклиматизации в лабиринте без укрытия, предъявление длительного визуального стимула вызывало замирание, а не бегство. После освоения этой техники ее можно выполнить за 90 минут, если она выполнена правильно. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о том, что визуальный стимул должен быть представлен выше или выше в голове мыши, а не в то время, когда мышь исследует край платформы, так как она, скорее всего, пропустит стимул.
После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области инстинктивного поведения к изучению контроля усвоенных знаний над инстинктивным защитным поведением у мышей. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как вызвать защитное поведение у мышей и как использовать их для изучения пространственной навигации во время реакций убегания.