マウスの水迷路試験の浅い水(スパンキング)バリアント

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マウス

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Deacon, R. M. J. Shallow Water (Paddling) Variants of Water Maze Tests in Mice. J. Vis. Exp. (76), e2608, doi:10.3791/2608 (2013).

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Abstract

リチャード·モリスは1981年7の彼の水迷路を考案したとき、ほとんどの行動の仕事はラットで行われました。しかし、マウス遺伝学の理解はますます重要になってきてマウスにつながった。しかし、研究者は、変異マウスのいくつかの株は、それらがモリス水迷路11で試験したときに受動的にフローティングやダイビングなどの問題が発生しやすいことがわかった。これは彼らの自然の生息地を考慮驚くだったマウスは、中央アジアの乾燥地帯で進化に対し、ラットは、(古典的に、 "下水道ラット")自然に泳ぐ。

これらの問題を克服するために、浅い水は、マウスに対しエスケープ動機を提供するために十分な刺激であるかどうかと考えられた。これはまた、タオルで小さな生物を乾燥した後、ラットの場合よりもはるかに深刻な問題である低体温を避けるために加熱された回収室にそれらを置くことの問題を避けるだろう。マウスの体積に対する表面積の大きな割合を使うとそれP急激な熱損失に関節脆弱。

別の考慮事項は、学習を容易にするために、より自然な脱出戦略を使用することができるかどうかであった。水に落ちると海岸の安全性から離れて泳ぐ動物は自分の遺伝子を渡すことはほとんどありませんので、動物は水の本体の端に泳ぐための自然な傾向を進化させてきた。モリス水迷路は、しかし、彼らは迷路の中心に向かって隠されたプラットフォームに泳ぐことが必要です - 彼らの進化した行動に正反対。したがってパドリング迷路は、装置の端に脱出を組み込む必要があります。この機能は、比較的非嫌悪浅い水の使用と相まって、ラッセルとバーチ8の"3ルピー"の"リファイン"の側面を体現しています。

迷路の設計の様々なタイプが試された;共通の特徴は、水は常に浅かった(2奥行き)とエスケープ、装置の透明な壁を貫通するチューブを介してということでした。その他のチューブ( "偽の出口sが ")も、壁の周囲に配置されたが、これらが遮断された。迷路の内側からすべての偽の終了および単一真出口が同じに見えた。現在十二(12両面)迷路は12で、オックスフォードで使用されているtrue / falseの終了は、コーナーで設定してください。最近の開発では、透明パドリングY字迷路が正常にテストされています。

Introduction

モリスとバーンズ迷路

実験心理学の始まり以来、動物の学習の研究では、一般的に不透明な木材や金属で構成迷路、に大きく依存してきた。必然的に、げっ歯類の異常な嗅覚能力のために、それらを使用して多くの研究がある程度妥協した;実験者は彼/彼女が動物のビジュアルまたは位置弁別を教えることに成功していたが、ラットやマウスは、実際には主にされていたと思ったときに問題を解決するために嗅覚を用いてこれは、海馬の病変を有するラットは2002年4で詳細に説明空間参照メモリタスクを実行できるかどうかをめぐる論争に象徴されています。本質的に、デビッドOltonのと同僚は、離れて放射状迷路と初期の作品でから、常に体系的迷路を回転持っているように見えません。これは、電子を作った匂いの手がかりによっておそらく、タスクを解決する海馬病変動物につながった独特ACHアーム。オックスフォードでは、(当然)盲目のマウスは一度6アーム放射状迷路に観察された。これは、その開始の腕を左右に回した。それはセンターを越えて、反対側の腕を選びました。その後、それは常に右回転のステレオタイプの戦略に落ちたが、それは、それが入っていた第一アームのベースを再遭遇したとき、それを拒否し、次の腕に移動します(〜0.2秒)それを嗅ぐ瞬間を取った。シングル訪問嗅覚情報を記憶することができれば、それは常に餌同じ腕を持つ静的迷路に繰り返し試行にわたってテストが報酬との強力な嗅覚団体につながることは明らかであり、病変が任意のを防いだ場合でも、学習が簡単に起こるであろう純粋に空間学習。

これらのような問題は、彼の水迷路7を開発するためにモリス刺激だった、水は一定ローカライズ嗅覚の手がかりを提供しないでしょう。

パドリングプールは、本質的に伝統のハイブリッドですモリス7とドライバーンズ1迷路によって設計tional水迷路。モリス水迷路、深い水の中の動物の泳ぎでは、からの脱出には、迷路の中心に向かって位置して少し沈めプラットフォームをカバー浅瀬にある。バーンズ迷路では、動物は、下に配置ボックスに脱出を提供する唯一の一つは周囲の出口穴付き(ドライ)円形のプラットフォーム上に配置されます。

エスケープ動機としてパドリングの使用は、トランスジェニックマウスのいくつかの系統の不均衡な数字はモリスの迷路の中で適切に泳ぐに失敗したときに報告された問題から生まれた。彼らはどちらか潜っまたは受動的に11を浮かべ。これは、ストレス関連の応答を表すかもしれないので、パドリングの深さに水を減らすことは確かにそれがなかったこの問題を、克服するために十分であるかもしれないと推論した。また、むしろプラットフォームをカバー浅瀬よりも、装置の側で設定し、ドライチューブに脱出できるようにすることが決定された。このもっと "自然な"エスケープ応答である、とモリス迷路における初期学習の多くは手続き型であるため、テストの空間コンポーネントを増やすだろう。動物は最初の前に迷路の壁に沿って泳ぐために彼らの生来の傾向を克服しなければならない空間学習を開始することができます。

バーンズ迷路も十分に円形のプラットフォーム10,11を逃れるために動機づけされていない動物に苦しむことができます。

Protocol

1。オックスフォードスパンキングプール

浅いプールは、3つの連続した​​設計、Mkの1-3に従ってなされている。すべてのパースペックスまたは透明アクリルプラスチック製の透明な壁に囲まれている白(その嫌悪を高めるために)ベースに含ま浅い(2 cm)の水を採用しています。これらは、それらの設定真/偽の終了を持っている。真の出口が開いていて、内側に、マウスで削除することができます黒いプラスチック製のパイプに接合するのに対し、偽の終了は、黒塗り木製のプラグによって閉塞されています。マウスは、その後、迅速かつ非外傷管内しばらくそのホームケージに戻されます。パドリングプールの最初の出版後、それはホームケージへの復帰もラシュリーIIIの迷路2を学習するための効果的な動機だったことが報告された。

20〜25°Cの水の温度が使用される。 20-21°Cは理想的であり、それはいくつかのマウスは、高い温度でより少ないやる気ように見えることが指摘されている。

コンテンツ">最初の迷路5は円形であったが、時にはマウスは(特に海馬に病変を有するもの)開いて排出管に気付かないように見えるでしょう。八角形のデザインは、四隅に配置され、出口管を引き付けるようにそこでマウスの注意、大いにこの問題を改善。しかし、偶然のパフォーマンスでエラーレートがよう12管円形のデザインで6/trialとは対照的に、4/trialでしょう。十二プールは今偽11と1で使用され本当の出口は壁の接合によって作ら角度に設定された。

1.1。パドリングのプールの進化と特徴

MK 1:円形プール12真/偽終了します( 図1)と直径は85センチメートル。

MK 2:八角形のプールのコーナーで設定8真/偽の終了と直径州にある86センチメートル。

MK 3:12真/偽の出口との直径は120センチ、トウモロコシで設定した十二(12面)プールERS( 図4)。

上記のすべてに(とY迷路パドリング、下記参照)の出口管は直径40mmだった。しかしながら、時折マウスがこれらを入力することに消極的であり、それらは十分に応答された後にY字型迷路における制御性能が時々浸漬することを感知した。したがって、彼らは穴を掘る装置に入った方法容易に考慮( "マウスで穴を掘る、巣の建設と買いだめの評価" JOVE出版物を参照してください)​​、40ミリメートルがあまりにあった場合も、バーンズ迷路に出口の穴は直径50mmであること、それは考えられていた小さい。試験は、6 C57BL / 6マウスのホームケージ内で行った。小さいチューブが少し嫌悪だったら(彼らはとてもホームケージでテストをやって、おそらくストレスは、装置の部分に比べて、ここで低いのでホームケージで40ミリメートル管を入力するより準備が見えるが作り、エントリの違いを最小限に抑えます)より保守的なテスト。二つの40ミリメートルのチューブと2 50ミリメートル管が床に置かれたパターンを交互に。予想通り、40ミリメートル(9エントリ)よりも50ミリメートルのチューブ(28エントリ)に多くのエントリがありました。したがって、パイロットテストを50mm出口管をY字迷路新たに計画されているが、これが成功した場合十二プール、Y字迷路パドリングの古い40ミリメートル管は新しい50ミリメートルのものに置き換えられます。

パドリングプールとして、新型のY字迷路Y字迷路パドリングと空間マウスが装置の透明な壁を見ている部屋の手がかりに頼って、すべての空間テストです、部屋はよく独特の手がかり(例えば棚を備えてすべきである食器棚、壁に黒いプラスチックの図形)。

2。スパンキングプールを実行する

  1. 周囲の4つのポジション(9、12、または3時のエスケープチューブは6時位置にある場合)のいずれかに直面して、プールの中央にマウスを置きます。配置は、セミランダムである3つの連続した​​試行の最大値は同じ方向にすることができる。これは、あるため、実際には達成することは困難であり得る学習は、マウスは彼らが尾でプールに下げられるように正しい出口に向かって自分自身を配向する傾向が進行する。彼らは強く、これを行うと試みは、彼らは単に学習を実証されているので、計画的な位置にそれらを強制的に行われるべきではない。
  2. 彼らは水の上にあるときに、彼らはもはや開催されていないことを知って即座にドロップすると、として、それらを解放。徐々に彼ら自身を解放するために、これは初期の方向を損なう可能性が苦しんでそれらで結果を解放する。これはまた、Y字迷路パドリングにも適用されます。
  3. 最大裁判長は60秒です。マウスがそれまでに脱出に失敗した場合、手動で明確なパースペックスパドルのカップル、30×20 cm程度の各測定を使用して出口にそれを導く。とエラー:対策は、出口を見つけるために時間(頭部のすべてのチューブ内の定義)です。エラーがチューブ(実出口含む)から頭部の長さの中に来たものとして定義されていました。エントリーせず、本当の出口近くに渡して、一般的に私が発生したnfrequently最初の数試験後。場合は、これが問題であることを行うことができますが、別のビューには、彼らがそこに周りの出口がそこにあるかわからないので、空間認知に障害のあるマウスは、これを行うことです。コントロールには、知っているので、より完全に調べるん。 11エラー/トライアルの天井は、あまりに多くのデータのスキューを防止するために、解析でエラーの数に課されている。これは、空間的に損なわれたマウスで発見され赤字軽減なり、 すなわち 、それは保守的な尺度である。 60秒内に出口に到達するために失敗したマウスは、その試験のために11のエラースコアが割り当てられます。だから、60秒の時間が常に11の誤差がある。

3。 Y字迷路スパンキング

パドリングプール手順と、それがY字迷路を試してみることにした装置を簡素化するために、パドリングのプールと同じ原理に基づいて運営しています。装置は透明ポリスチレン又はパースペックス製の3本のアームは、それぞれ30で構成されています×8×20センチメートル。これは、ホワイトベース( 図7)に取り付けられている。ホワイトは、床の色の嫌悪を最大化し、そう浅い(2奥行き)からの脱出を奨励するために選ばれました。水迷路のように、迷路( 図8)の中から同じように見える偽の終了で終わる他の二本の腕を持つ唯一つの真の出口がある。

Y字迷路パドリングを実行する

中心部から離れて直面して、クローズドアームの一方の端にマウスを置きます。開始位置として選択アームの配列は、セミランダムシーケンスによって定義され、同じ位置、左または右のアーム同数で3つまでの連続した​​試験。各試験は60秒続きます。マウスはこの時間内に(排出管で頭全体)を終了、それが透明パースペックスの一部を用いて腕を入力するように奨励することに失敗した場合。出口のアームのベースはパースペックス、単独での出口を見つけるために許可されたマウスでブロックされているが、この右のチューブにそれを押し込むより良い学習を奨励すべきである。しかし、これは、マウスが15秒後にチューブに入ることに消極的である場合に頼ってする必要があるかもしれません。終了するには、合計時間の対策やエラーの数を(尾を除く全身が盲目の腕に入る)を取る。

パドリングY字迷路得点

マウスは<60秒で終了を検出し、盲目の腕が入力および/またはされている場合、出口が60内に見つからない場合はエラーが得点されると、盲目の腕の中にはエントリをなさないするまず1:正しい試験の2つの定義があります秒。この分析は、腕エントリのエラーで移動を開始するために障害を困惑。第二に、認知能力を強調トライアル分析の正しい%を計算します( つまり、すべて0 +60スコアを削除する)、マウスは60秒以内に開始アームを残していなかったすべての試験は、それぞれのマウスのため、除外することによって行うことができます残りの試験。

4。 Y字迷路の2つのタイプ組み合わせた

1。装置

パドリングY字迷路を構築する場合、それは(ドライ)空間的なノベルティメモリ実験6( 図13)として実行することを可能にする2つのドアを組み込むことが有用である。不透明なギロチンドアが試験のサンプリングフェーズ中の他の二つから一アーム封止するために挿入することができるが、透明ギロチンドアは、出口アームの端壁に出口穴を覆っている。それは、これらのドアのためのランナーが、彼らは潜在的な避難経路を表示されるので、そうでなければ、彼らは彼らの注意をそらす可能性があるので、マウスの手の届くところにはないことが重要です。理想的には彼らは迷路の壁の上から7センチメートルダウン拡張する必要があります。

2。セットアップ

Y字迷路の床に木材チップの寝具材料の薄い(0.5 cm)のレイヤーを置きます。これは、個々のマウスのための2つのテストフェーズの間に、とマウスの間で再分配される。ベストプラクティスについては、嗅覚環境MOを作るために実験を開始する前に、数分間迷路で1つまたは2つの非実験マウスを最初に比べ、その後のマウスで同様の再、場所。

3。手順

透明扉によってブロック不透明ドアとその出口孔によって遮断出口アーム、スタートアームにマウスを置き(迷路の二つの非出口武器の1つ)と、それが5分間探索することができます。次に、それを削除するには、すべての3つのアームへのアクセスを許可するように不透明なドアを上げ、スタート腕でそれを交換して、2分のためにそれを観察します。エントリと各アームに費やされる時間の数に注意してください。コントロールマウスは、最初の2つの武器のことを覚えているし、以前にアクセスできない腕に多くの時間を費やす必要があります。

Representative Results

海馬病変は大幅パドリングプール5の学習損なう。 Y字迷路パドリング使用し、年齢依存赤字は10と14ではなく、3ヶ月齢Tg2576マウス(過剰発現アミロイドのモデル)で実証されている。高齢者(21月)、対照マウスも不十分3を行った。 Y字迷路乾燥で実行空間ノベルティメモリ実験は、グルタミン酸受容体(GluR-)AMPA受容体サブユニット9のノックアウトでマウスで障害を明らかにした。

図1
円形Mkの1パドリングプール内の1。マウス。

図2
図2マウスはパドリングプールの出口チューブを発見。

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図3の出口管にエスケープマウス。次いで、チューブを迷路とそのホームケージに戻したマウスから取り外される。

図4
図4。十二パドリングプールでマウス。

図5
図5マウス、それが偽の出口に近づくとエラーをコミットについて。

図6
図6を参照。マウスの鼻が偽の出口の頭の距離内に来るようにエラーがコミットされます。本当の出口は、出口管が接続されて、その右側にあります。


図7のY迷路パドリング。

図8
図8:Y-迷路の出口アーム先端の詳細。浅いU字形トラフの端壁に出口穴に隣接している。これは、上記の画像のサポートの下に表示、出口チューブをサポートしています。出口管をそのホームケージに戻すマウスを取るために支持体から除去することができる。全ての武器は、このセットアップだけ一方のアームの端壁が備わっています脱出を可能にするためにそれにカット円形の穴を持っています。

図9
図9。パドリングY字迷路の袋小路でマウス。

図10 図10マウスが出口管を見つけます。

図11
図11マウス、Y字迷路パドリングから脱出したが、そのホームケージに戻されるまで待機します。

図12
図12マウスは、一般的に彼らが彼らの近くのホームケージに戻って行われている間、チューブ内にとどまるために依存することができます。

図13
図13空間目新しY字迷路構成でY字迷路パドリングを組み合わせる。不透明なギロチンドアは一方のアームの近位端にスライドし、透明ギロチンに挿入される出口孔からドアシール。

Discussion

結論として、パドリングは、マウスのために、一般的に効果的な動機と思われる、深い水の水泳に関連付けられているストレスを避けることができます。経路長とモリス水迷路のエスケープ時間測定とは異なり、海馬病変マウスで浅いプールの誤り率がトレーニング期間5を通じて一定のままで、これは、時間またはパスを逃れるために対向空間記憶の純粋な尺度を表し、マウスがなるように、両方の減少は、タスクの非空間要素と知り合い長。エラー対策も障害( 例えば海馬病変)マウスとコントロールとの間の差の大きい大きさが用意されています。

元の出版物では、プローブテストはマウスが真に空間キュー5を使用していたかどうかを確認するために行った。プローブ1では、迷路を回転させて120℃であったが、エスケープチューブの地理的な場所は、トレーニングと同じであった。パフォーマンスが実質横ばい。プローブ2では、モリス迷路の標準消火試験と同様に、排出管がブロックされました。出口管が以前にあった迷路の​​訓練象限に費やされる時間は、対照マウスは50%、海馬病変を持つマウスでは25%であった。出口チューブの位置を変化させた第三のプローブテストでは、コントロールは再び元のトレーニング象限に多くの時間を費やした。これらのプローブテストは、マウスがintramazeキューを使用していたことを確認したが、迷路に外部の研究室における空間的な手がかりによって導かれた。 intramazeの手がかりの影響の欠如は、バーンズ迷路よりも有利でパドリングプールを置きます。

我々はパドリング迷路のラットを試していませんが、それは20〜25よりも水冷たくを作る利点かもしれませんが、これは、可能であるかもしれない°C通常モリス迷路で使用。自分の体が水に浸漬することはないであろうしかし、これは不利な厚生効果を持つべきではない。

Disclosures

利害の衝突は宣言されていない。

Acknowledgments

オックスフォード大学へのオープンアクセスの資金を提供するためのウェルカムトラスト。ロバート·ディーコンは、ウェルカムトラスト助成WT084655MAによって賄わオックスフォードOXIONグループのメンバーです。

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