Ondiep water (Peddelen) Varianten van het Water Maze Tests in Muizen

Behavior
 

Summary

Muizen

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Toen Richard Morris bedacht zijn water maze in 1981 7, werd de meeste gedragsproblemen werk gedaan bij ratten. De meer begrip muisgenetica tot de muis steeds belangrijker. Maar de onderzoekers vonden dat sommige stammen van mutante muizen waren gevoelig voor problemen zoals passief drijven of duiken wanneer ze in de Morris water maze 11 werden getest. Dit was niet verwonderlijk gezien hun natuurlijke habitat; ratten zwemmen natuurlijk (klassiek, de "riool rat"), terwijl muizen ontwikkelde zich in de droge gebieden van Centraal-Azië.

Om deze problemen te overwinnen, werd onderzocht of ondiep water een voldoende stimulans om te ontsnappen motivatie voor muizen zou zijn. Dit zou ook het probleem van het drogen de kleine wezens met een handdoek en ze in een verwarmde kamer recovery onderkoeling, wat een veel ernstiger probleem dan bij ratten voorkomen voorkomen, de grote verhouding van oppervlak tot volume van een muis maakt het particulair kwetsbaar voor snelle warmteverlies.

Een andere overweging was of een meer natuurlijke ontsnapping strategie zou kunnen worden gebruikt, om het leren te vergemakkelijken. Omdat de dieren die in het water vallen en zwem weg van de veiligheid van de kust zijn onwaarschijnlijk geven hun genen, hebben dieren geëvolueerd van een natuurlijke neiging om te zwemmen naar de rand van een waterlichaam. De Morris water maze echter verplicht hen te zwemmen naar een verborgen platform naar het midden van het doolhof - precies tegenover hun geëvolueerd gedrag. Dus het peddelen doolhof moet ontsnappen nemen naar de rand van het apparaat. Deze eigenschap, in combinatie met het gebruik van relatief niet-aversieve ondiep water, belichaamt de "verfijning" aspect van de "3 R" van Russell en Burch 8.

Verschillende soorten labyrintontwerp werden berecht; gemeenschappelijke kenmerk was dat het water was altijd ondiep (2 cm diep) en ontsnappen was via een buis doorboren van de doorzichtige wand van het apparaat. Andere buizen ("valse exits ") werden in de wanden geplaatst maar deze werden afgesloten. vanuit de binnenkant van het labyrint alle valse uitgang en de enige ware uitgang zag er hetzelfde. Currently een twaalfhoekige (12-zijdig) maze in gebruik in Oxford, met 12 waar / niet waar exits in de hoeken. In een recente ontwikkeling van een transparante peddelen Y-doolhof is met succes getest.

Introduction

De Morris en Barnes Mazes

Sinds het begin van de experimentele psychologie, studies van dierlijke leren zijn in sterke mate op doolhoven, meestal gemaakt van ondoorzichtige hout of metaal. Onvermijdelijk voor uitzonderlijk olfactorische mogelijkheden van knaagdieren, veel studies gebruik ervan gecompromitteerd enigszins, wanneer de experimentator dacht dat hij / zij in het onderwijzen een dier of een visueel standpunt discriminatie gelukt, de rat of de muis was in feite hoofdzakelijk geweest met behulp van reukzin om het probleem op te lossen. Dit wordt belichaamd door de controverse over de vraag of ratten met laesies van de hippocampus ruimtelijke referentie-geheugen taken, in detail besproken in 2002 4 kan uitvoeren. Wezen, David Olton en collega's, afgezien van in het begin van het werk met de radiale doolhof, blijken niet altijd systematisch gedraaid hun doolhoven. Dit leidde tot de hippocampus gelaedeerde dieren het oplossen van de taak, vermoedelijk door geur signalen dat e gemaaktach arm onderscheidend. In Oxford, werd een (natuurlijk) blinde muis eenmaal waargenomen op een zes-arm radiale doolhof. Het liet haar start arm en draaide naar rechts. Dan stak het centrum en koos voor de andere arm. Daarna viel het in een stereotiepe strategie van altijd gelijk draaien, maar als het opnieuw in aanraking met de voet van de eerste arm had ingevoerd, het duurde een kortstondige snuiven bij het (~ 0.2 sec) en daarna verwierpen het en verhuisde naar de volgende arm. Als geur-informatie over een enkel bezoek kan gedacht worden, is het duidelijk dat het testen via herhaalde proeven met een statische doolhof met dezelfde arm altijd aas voor enorme olfactorische associaties met de beloning en leren zou gemakkelijk optreden zelfs als de laesie verhinderde puur ruimtelijke leren.

Problemen zoals deze waren de stimulans voor Morris om zijn water maze ontwikkelen 7; water niet zou zorgen voor een constante gelokaliseerde olfactorische signalen.

Het peuterbad is in wezen een hybride tussen de traditionelenale water maze ontworpen door Morris 7 en de droge Barnes 1 doolhof. In de Morris water maze, het dier zwemt in diep water, ontsnappen aan die naar het ondiepe water die een iets verzonken platform zich in de richting van het labyrint centrum. In het doolhof Barnes, wordt het dier geplaatst op een (droge) cirkelplatform met uitgang gaten rond de omtrek, waarvan slechts een ontsnapping biedt een box eronder.

Het gebruik van peddelen als een ontsnapping motivator is ontstaan ​​uit problemen gemeld wanneer onevenredig groot aantal van sommige stammen van transgene muizen niet naar behoren zwemmen in de Morris doolhof. Ze ofwel doken of passief dreef 11. Aangezien dit een stress-gerelateerde respons representeren, werd geredeneerd dat de vermindering van de water peddelen diepte zou volstaan ​​om dit probleem, dat inderdaad gedaan overwinnen. Ook werd besloten om kunnen ontsnappen aan een droge buis die in de zijkant van het apparaat, in plaats van naar ondiep water die een platform. Dezezou een meer "natuurlijke" escape reactie zijn, en verhoging van de ruimtelijke component van de test, omdat veel van de aanvankelijke leren in de Morris doolhof is procedureel, de dieren moeten eerst hun aangeboren neiging om te zwemmen langs de wanden van het doolhof voordat overwinnen ruimtelijke leren kan beginnen.

De Barnes doolhof kan ook last hebben van dieren die niet voldoende gemotiveerd zijn om te ontsnappen aan de cirkelvormige platform 10,11.

Protocol

1. De Oxford Pierenbadjes

Het plonsbad is gemaakt op basis van drie opeenvolgende ontwerpen, Mk 1-3. Alle dienst ondiepe (2 cm) water in een witte (naar zijn valschuwheid verbeteren) basis, die wordt omgeven door transparante wanden van plexiglas of helder acrylaat. Deze hebben waar / onwaar exits in hen. De valse uitgangen zijn afgesloten door zwart geschilderde houten pluggen, terwijl de echte uitgang is open en verbonden met een zwarte plastic buis die met de muis binnen kan worden verwijderd. De muis wordt vervolgens snel en atraumatisch keerde terug naar zijn kooi, terwijl in de pijp. Na de eerste publicatie van het peuterbad, werd gemeld dat terugkeer naar de kooi was ook een effectieve motivator voor het leren van de Lashley III doolhof 2.

Een watertemperatuur van 20-25 ° C wordt gebruikt. 20-21 ° C is ideaal, is geconstateerd dat sommige muizen lijken minder gemotiveerd bij hogere temperaturen.

Inhoud "> De eerste doolhof 5 was rond. Soms muizen (met name die met letsels van de hippocampus) lijkt het groen uitlaatbuis niet te merken. een achthoekig ontwerp, met de uitgang buizen geplaatst in de hoeken om het trekken aandacht van de muizen sterk verbeterd dit probleem. Toch zou het foutenpercentage bij toeval prestaties 4/trial zijn, in tegenstelling tot 6/trial met het ontwerp ronde 12 buizen. Daarom is een twaalfhoekige pool wordt nu met 11 valse en 1 true exit in de hoeken door de knooppunten van de muren.

1.1. Evolutie en kenmerken van de peuterbaden

Mk 1: een rond zwembad 85 cm in diameter met 12 waar / onwaar exits (figuur 1).

Mk 2: een achthoekig zwembad 86 cm in diameter met 8 waar / onwaar exits in de hoeken.

Mk 3: een twaalfhoekige (12 dubbelzijdig) zwembad 120 cm in diameter met 12 waar / onwaar exit in de maïsers (Figuur 4).

In alle hierboven (en het kinderbad Y-doolhof, zie hieronder) de uitgang buizen waren 40 mm diameter. Er werd af en toe waargenomen dat de muizen waren terughoudend om deze in te voeren en regelgedrag in het Y-doolhof zou soms duik nadat ze goed gereageerd. Daarom, en gezien hoe gemakkelijk ze de gravende apparaat (zie JOVE publicatie 'Het beoordelen van gravende, nest bouw en hamsteren bij muizen "), ook dat de afslag gaten in de Barnes doolhof zijn 50 mm diameter, werd het beschouwd als 40 mm was te kleine. Een test werd uitgevoerd in de kooi van zes C57BL / 6 muizen uitgevoerd. (Ze lijken meer bereid om 40 mm buizen in de kooi in te voeren als vermoedelijk stress is hier lager dan in een stuk van de apparatuur, zodat het doen van de test in de huiskooi verschillen in toegang zou minimaliseren als de kleinere buizen waren iets aversieve, waardoor de testen meer conservatieve). Twee 40 mm buizen en twee 50 mm buizen werden op de grond geplaatst in eenafwisselend patroon. Zoals voorspeld, waren er meer inzendingen in 50 mm buizen (28 inzendingen) dan 40 mm (9 vermeldingen). Piloottesten zijn dan ook gepland op een nieuwe Y-doolhof met 50 mm uitgang buizen, als dit succesvol is de oude 40 mm buizen op de twaalfhoekige zwembad en peuterbad Y-doolhof zal worden vervangen door nieuwe 50 mm degenen.

Zoals het peuterbad, peddelen Y-doolhof en ruimtelijke novelty Y-doolhof zijn alle ruimtelijke testen, met een beroep op de kamer signalen die de muis ziet door de transparante wanden van het apparaat, moet de ruimte goed worden ingericht met karakteristieke signalen (bijv. planken, kasten, zwarte plastic vormen op de muren).

2. Het uitvoeren van de Paddling Pool

  1. Plaats een muis in het centrum van de pool aan een van vier posities op de omtrek (9, 12 of 03:00 als het ontsnappen buis om 06:00). Plaatsing is semi-random, maximaal drie achtereenvolgende proeven kan in dezelfde richting. Dit kan moeilijk te realiseren in de praktijk, wanthet leren verloopt de muizen hebben de neiging om zich te oriënteren naar de juiste uitgang zoals ze in de pool worden verlaagd door de staart. Als ze dit doen sterk geen poging moet worden gedaan om hen te dwingen de geplande positie, omdat ze gewoon demonstreren leren.
  2. Laat ze als ze net boven het water, want dan vallen ze in en meteen weten dat ze niet langer worden vastgehouden. Langzaam vrijgeven van hen resulteert in hen worstelen om zich te bevrijden en deze kan eerste oriëntatie aantasten. Dit geldt ook voor het kinderbad Y-doolhof.
  3. Maximale proef lengte is 60 sec. Als de muis niet in slaagt om te ontsnappen door dan, handmatig naar de uitgang met behulp van een paar heldere perspex peddels, elk meet ongeveer 30 x 20 cm. De genomen maatregelen zijn de tijd om de uitgang te vinden (definitie: alle van de kop in de buis) en fouten. Fouten werden gedefinieerd als die binnen lengte van een hoofd van een buis (inclusief de echte uitgang). Passing dicht bij de echte uitgang, zonder vermelding, treedt i algemeennfrequently na de eerste paar proeven. Hoewel een zaak kan worden gesteld dat dit een probleem is, een alternatieve opvatting is dat muizen geschaad in de ruimtelijke cognitie dit te doen omdat ze niet weten dat er een exit rond daar. Controls weet, en daarom onderzoeken vollediger. Een maximum van 11 fouten / proef wordt opgelegd aan het aantal fouten in de analyse te veel scheef van de gegevens te voorkomen. Dit zou verzachten tegen een tekort wordt gevonden in ruimtelijk aangetast muizen, dat wil zeggen het is een conservatieve maatregel. Muizen die niet aan de uitgang binnen 60 seconden bereikt wordt een score van 11 fouten voor die proef toegewezen. Dus 60 sec tijden hebben altijd 11 fouten.

3. De Paddling Y-doolhof

Om het peuterbad procedure te vereenvoudigen en het apparaat werd besloten om te experimenteren met een Y-doolhof, geëxploiteerd volgens dezelfde principes als de peuterbaden. Het apparaat bestaat uit drie armen uit doorzichtig polystyreen of perspex, elk 30x 8 x 20 cm. Dit is op een witte ondergrond (figuur 7) bevestigd. Wit werd gekozen om de valschuwheid van de vloer kleur te maximaliseren en zo stimuleren ontsnapping uit de ondiepe (2 cm diep). Zoals in het water doolhof, er ​​slechts een ware uitgang, met de andere twee armen eindigt in false uitgangen die hetzelfde uit vanuit het doolhof (figuur 8).

Loopt het peddelen Y-doolhof

Plaats een muis aan het einde van een van de gesloten armen, afgekeerd van het centrum. De sequentie van gekozen als startpositie armen wordt door een semi-willekeurige volgorde, niet meer dan drie opeenvolgende onderzoeken met dezelfde positie en evenveel links of rechts armen. Elke proef duurt 60 sec. Als de muis niet in slaagt om af te sluiten (hele hoofd in exit buis) binnen deze tijd aanmoedigen om de arm in te voeren met behulp van een stukje doorzichtig perspex. De uitgangsarm de basis wordt geblokkeerd door de Perspex en de muis mogen vindt de uitgang zelf, ditmoet beter leren dan recht in de buis te duwen moedigen. Maar dit moet mogelijk worden ingeroepen wanneer de muis is terughoudend om de buis te voeren na 15 sec. Maatregelen nemen van de totale tijd om af te sluiten en het aantal fouten (hele lichaam met uitzondering van de staart komt een blinde arm).

Scoren het peddelen Y-doolhof

Er zijn twee definities van een correcte proef: ten eerste een waarin de muis vindt de uitgang in <60 sec en geeft geen ingangen in blinde armen, met fouten worden gescoord als blinde armen worden ingevoerd en / of indien de uitgang niet wordt gevonden binnen 60 seconde Deze analyse verwart mislukkingen te beginnen met bewegen met fouten in de arm inzendingen. Ten tweede, kan een proef analyse die cognitief vermogen benadrukt worden uitgevoerd door uitzondering, voor elke muis, alle onderzoeken waarbij de muis niet de start arm binnen 60 sec had verlaten, (dwz verwijder alle 0 60 scores) dan is het berekenen van de juiste van de% resterende proeven.

4. Twee soorten Y-doolhofGecombineerd

1. Apparaat

Bij het ​​bouwen van een peuterbad Y-doolhof, is het nuttig om twee deuren te nemen om te kunnen worden uitgevoerd als een (droge) ruimtelijk nieuwigheid geheugen experiment 6 (figuur 13). Een transparante guillotinedeur omvat de uitgangsopening in de eindwand van de uitgangsarm, terwijl een opake schuif deur kan worden opgenomen verzegelen van een arm van de twee andere tijdens de bemonsteringsfase van de test. Het is belangrijk dat de lopers voor deze deuren niet binnen het bereik van de muizen, kunnen anders hun aandacht afleiden omdat ze lijken potentiële vluchtwegen. Idealiter moeten zij zich uitstrekken 7 cm vanaf de bovenkant van de muur doolhof.

2. Structuur

Plaats een dunne (0,5 cm) laag van houtsnippers strooisel op de vloer van de Y-doolhof. Dit wordt herverdeeld tussen de twee testfases voor individuele muizen, en tussen de muizen. Voor de beste praktijken, om het olfactorische milieu mo makenre vergelijkbaar voor de eerste versus latere muizen, plaats een of twee niet-experimentele muizen in het doolhof een paar minuten voor de proef begint.

3. Procedure

Met de uitgangsarm geblokkeerd door de ondoorzichtige deur en de uitgangsopening geblokkeerd door de transparante deur, plaats de muis in het begin arm (een van de twee niet-exit armen van het doolhof) en laat deze exploratie 5 minuten. Verwijder vervolgens het, verhogen de ondoorzichtige deur toegang tot alle drie de wapens laten, plaats het in het begin arm en acht het voor 2 minuten. Let op het aantal inzendingen en de tijd doorgebracht in elke arm. Controle muizen moeten niet vergeten dat de eerste twee armen, en meer tijd doorbrengen in de voorheen ontoegankelijke arm.

Representative Results

Hippocampale laesies sterk aantasten leren in het peuterbad 5. Met behulp van een peddelen Y-doolhof, heeft een leeftijdsafhankelijke tekort aangetoond in 10 en 14, maar niet 3 maanden oude Tg2576 muizen (een model van amyloïde overexpressie). Leeftijd (21 maanden) controle muizen ook slecht uitgevoerd 3. Een ruimtelijk nieuwigheid geheugen experiment uit te voeren in de droge Y-doolhof geopenbaard impairments in muizen met knock-out van de glutamaat receptor-A (GluR-A) AMPA receptor subeenheden 9.

Figuur 1
Figuur 1. Een muis in de circulaire Mk 1 peuterbad.

Figuur 2
Figuur 2. De muis vindt de uitgang buis van het peuterbad.

Figuur 3 "src =" / files/ftp_upload/2608/2608fig3.jpg "/>
Figuur 3. De muis ontsnapt in de uitgang buis. De buis wordt dan losgemaakt van de doolhof en de muis teruggebracht naar zijn kooi.

Figuur 4
Figuur 4. Een muis in de twaalfhoekige peuterbad.

Figuur 5
Figuur 5. Een muis over een fout begaan bij het ​​naderen van een valse exit.

Figuur 6
Figuur 6. Wordt een fout begaan als de neus van de muis komt binnen afstand van een valse exit van een hoofd. De echte exit is haar recht, met de uitgang buis bevestigd.


Figuur 7. A peddelen Y-doolhof.

Figuur 8
Figuur 8. Detail van de uitgangsarm einde van de Y-doolhof. Een ondiepe U-vormige trog grenst aan de uitgangsopening in de eindwand. Dit ondersteunt de uitgang buis, onder de steun in de afbeelding hierboven. De uitlaatbuis kan worden verwijderd van de drager om de muis terug naar zijn kooi. Alle armen zijn voorzien van deze opstelling maar slechts een arm eindwand een cirkelvormig gat gesneden aan kunnen ontsnappen.

Figuur 9
Figuur 9. Een muis in een doodlopende straat van het peddelen Y-doolhof.

Figuur 10 Figuur 10. De muis vindt de uitgang buis.

Figuur 11
Figuur 11. Een muis, uit het peddelen Y-doolhof ontkomen, wacht om te worden teruggestuurd naar zijn kooi.

Figuur 12
Figuur 12. Muizen algemeen kan worden ingeroepen om te verblijven in de buis, terwijl ze terug worden vervoerd naar hun nabijgelegen huis kooi.

Figuur 13
Figuur 13. Combinatie van een peddelen Y-doolhof met een ruimtelijk noviteit Y-doolhof configuratie. Een ondoorzichtige guillotinedeur wordt in een dia aan het proximale uiteinde van een arm, en een transparante guillotinedeurrubbers van de afslag hole.

Discussion

Concluderend, peddelen lijkt een algemeen effectieve motivator voor muizen, en vermijdt de stress in verband met diep water zwemmen. In tegenstelling tot de weglengte en vluchttijd maatregelen in de Morris water maze, het foutenpercentage in het plonsbad voor de hippocampus gelaedeerde muizen bleef constant gedurende de opleidingsperiode 5, dus dit is een zuivere maatregel van ruimtelijk geheugen, in tegenstelling tot de tijd of het pad te ontsnappen lengte, die zowel dalen als de muizen kennis met de niet-ruimtelijke elementen van de taak. De fouten maatregel biedt ook een grotere mate van verschil tussen de verminderde (bijvoorbeeld hippocampus gelaedeerde) muizen en controles.

In de oorspronkelijke publicatie, werden sonde tests uitgevoerd om te controleren of de muizen waren echt met spatial cues 5. In Probe 1, het doolhof was gedraaid 120 °, maar de geografische locatie van de ontsnapping buis bleef hetzelfde als in opleiding. Prestaties bleef vrijwel onveranderd. In Probe 2, vergelijkbaar met de standaard uitsterven test in de Morris doolhof werd de uitlaatbuis geblokkeerd. De tijd doorgebracht in de opleiding kwadrant van het labyrint, waarbij de uitlaatbuis is eerder gevestigd, was 50% van controle muizen, 25% voor muizen met laesies hippocampus. In een derde probe test waarbij de positie van de uitlaatbuis is veranderd, de besturing weer meer tijd in de oorspronkelijke training kwadrant. Deze sonde tests bevestigden dat de muizen niet werden gebruikt intramaze signalen, maar werden geleid door de ruimtelijke omgeving in het laboratorium buiten het doolhof. Dit gebrek aan invloed van intramaze signalen zet het peuterbad op een voordeel ten opzichte van de Barnes doolhof.

Hoewel we niet ratten in paddelende labyrinten geprobeerd, zou dit mogelijk zijn, hoewel het een voordeel om het water kouder zijn dan 20-25 ° C zijn gewoonlijk voor de Morris doolhof. Echter, omdat hun lichaam niet zou worden ondergedompeld in het water moet dit geen nadelige welvaartseffecten hebben.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgments

De Wellcome Trust voor het verstrekken van Open Access financiering aan de Universiteit van Oxford. Robert Deacon is een lid van Oxford Oxion groep, gefinancierd door Wellcome Trust subsidie ​​WT084655MA.

References

  1. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
  2. Blizard, D. A., Cousino Klein, L., Cohen, R., McClearn, G. E. A Novel Mouse-Friendly Cognitive Task Suitable for Use in Aging Studies. Behav. Genetics. 33, 181-189 (2003).
  3. Deacon, R. M. J., Cholerton, L. L., Talbot, K., Nair-Roberts, R. G., Sanderson, D. J., Romberg, C., Koros, E., Bornemann, K. D., Rawlins, J. N. P. Age-dependent and -independent behavioral deficits in Tg2576 mice. Behav. Brain Res. 189, 126-138 (2008).
  4. Deacon, R. M. J., Bannerman, D. M., Kirby, B. P., Croucher, A., Rawlins, J. N. P. Effects of cytotoxic hippocampal lesions in mice on a cognitive test battery. Behav. Brain Res. 133, 57-68 (2002).
  5. Deacon, R. M. J., Rawlins, J. N. P. Learning impairments of hippocampal lesioned mice in a paddling pool. Behav. Neurosci. 116, 472-478 (2002).
  6. Dellu, F., Mayo, W., Cherkoaoui, J., Le Moal, M., Simon, H. A two-trial memory task with automated recording: study in young and aged rats. Brain Res. 558, 132-139 (1992).
  7. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presences of local cues. Learn. Motiv. 12, 239-260 (1981).
  8. Russell, W. M. S., Burch, R. L. The principles of humane experimental technique. Methuen. London. (1959).
  9. Sanderson, D. J., Gray, A., Simon, A., Taylor, A. M., Deacon, R. M. J., Seeburg, P. H., Sprengel, R., Good, M. A., Rawlins, J. N. P., Bannerman, D. M. Deletion of glutamate receptor-A (GluR-A) AMPA receptor subunits impairs one-trial spatial memory. Behav. Neurosci. 121, 559-569 (2007).
  10. Sunyer, B., et al. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in the mice. Protocol Exchange. (2007).
  11. Wahlsten, D., Rustay, N. R., Metten, P., Crabbe, K. C. In search of a better mouse test. TINS. 26, 132-136 (2003).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics