T-doolhof Gedwongen Afwisseling en links-rechts Discriminatie Taken voor de beoordeling van Werken en Reference geheugen in Muizen

Published 2/26/2012
5 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Neuroscience
 

Summary

Dit artikel geeft het protocol van T-doolhof proeven met een aangepaste automatische apparatuur voor de beoordeling van de leer-en geheugenfuncties bij muizen.

Cite this Article

Copy Citation

Shoji, H., Hagihara, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice. J. Vis. Exp. (60), e3300, doi:10.3791/3300 (2012).

Please note that all translations are automatically generated through Google Translate.

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

Abstract

Gedwongen afwisseling en links-rechts onderscheid taken met behulp van de T-doolhof zijn op grote schaal gebruikt om de werk-en referentie-geheugen respectievelijk beoordelen, bij knaagdieren. In ons laboratorium evalueerden we de twee soorten geheugen meer dan 30 stammen van genetisch muizen de geautomatiseerde versie van deze inrichting. Hier presenteren we de gemodificeerde T-doolhof apparaat bediend door een computer met een video-tracking systeem en onze protocollen in een film formaat. De T-labyrint inrichting bestaat uit banen uitgeschakeld schuifdeuren automatisch naar beneden open, elk met een start doos, een T-vormige baan, twee dozen met automatische pellet dispensers aan een zijde van de doos en twee L-vormige lanen verdeeld . Elke L-vormige baan is verbonden met het begin doos, zodat muizen naar het begin doos, die de effecten van experimentator behandeling sluit op muisgedrag. Deze inrichting heeft ook als voordeel dat in vivo microdialyse in vivo elektrofysiologie en optogenetics techniques kan worden uitgevoerd tijdens de T-doolhof prestaties, omdat de deuren zijn ontworpen naar beneden te gaan in de vloer. In deze film artikel beschrijven we de T-doolhof taken met behulp van de geautomatiseerde apparatuur en de T-doolhof prestaties van α-CaMKII + / - muizen, die worden gerapporteerd aan te tonen werkgeheugen tekorten in de acht-arm radiale doolhof taak. Onze gegevens gaven aan dat α-CaMKII + / - muizen een werkgeheugen tekort, maar geen bijzondere waardevermindering van de referentie-geheugen liet zien, en zijn in overeenstemming met eerdere bevindingen met behulp van de acht-arm radiale doolhof taak, die de geldigheid van ons protocol ondersteunt. Bovendien, onze gegevens blijkt dat mutanten de neiging om omkering leren tekorten vertonen, hetgeen suggereert dat α-CaMKII tekort teruggebracht gedrag flexibiliteit veroorzaakt. Zo is het T-doolhoftest behulp van de gemodificeerde automatische inrichting nuttig is voor de beoordeling werken en voorbeeldgeheugen en gedrag flexibiliteit in muizen.

Protocol

1. Apparatuur instelling

  1. De automatische gemodificeerd T-labyrint inrichting (O'HARA & Co, Tokyo, Japan) is opgebouwd uit witte kunststof banen met 25 cm hoog wanden 1. De doolhof afgescheiden in 6 delen (A1, A2, S1, S2, P1, P2) van schuifdeuren (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2) (figuur 1) die automatisch naar beneden kan worden geopend. De steel van de T bestaat uit gebied S2 (13 x 24 cm) en de armen van de T omvatten gebieden A1 en A2 (11,5 x 20,5 cm). P1 en P2 bestaat uit de aansluiting van passages uit de arm (gebied A1 of A2) aan de start compartiment (gebied S1).
  2. Het einde van elke arm is voorzien van een pellet dispenser die automatisch een sucrose pellet (20 mg, formule 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) bepaalt beloning. De pellet opname door de muis wordt gedetecteerd door de infrarood sensor wordt automatisch door een computer.
  3. De Charge Coupled Device (CCD) camera is gemonteerd boven het apparaat om de muis & # monitorx2019; s gedrag, en beelden van de apparatuur en de muis zijn gevangen genomen door de computer.
  4. Plaats de T-labyrint inrichting in een geluiddempende kamer (170 x 210 x 200 cm, O'Hara & Co, Tokyo, Japan) mogelijk. De inrichting wordt verlicht door fluorescentielampen 100 lux in ons laboratorium. De lichtintensiteit kan zijn zwakker dan dit lux niveau, maar moeten worden gehouden op een constant niveau tijdens alle experimenten.

2. Toebereiding van dieren

  1. House ongeveer twee tot vier muizen per kooi in een temperatuur-gecontroleerde ruimte (23 ± 2 ° C) met een 12-uur licht / donker-cyclus (lichten aan om 7:00 AM), volgens de richtlijnen en protocollen die door de lokale Animal Care en gebruik Comite.
  2. Breng alle kooien met muizen in de geluiddichte ruimte van de behuizing kamer minstens 30 minuten voordat de eerste proef begint.
  3. Alle experimenten dient altijd te worden uitgevoerd tijdens dezelfde periode (bijvoorbeeld 9:00 tot 18:00). Tijdens de test peRIOD, moeten de onderwerpen van elk genotype of experimentele conditie worden getest in wisselende volgorde, want er kan een mogelijke gevolgen van de tijd in een dag op de uitvoering van de taak.

3. Eten beperking

  1. Tot het begin van het experiment de vrije toegang tot de standaard pellet chow en water muizen.
  2. Vanaf 1 week voor de pre-trainingen, dagelijks wegen muizen en voeden met standaard pellet chow tot 80% tot 85% van hun vrije geeft lichaamsgewicht gedurende het experiment te houden.
  3. Zorg dagelijks met acht sucrose pellets per muis naast de standaard pellet chow in hun eigen kooi om naar de sucrose pellets wennen tot het begin van de pre-trainingen.

4. Gewenning de inrichting en vooropleiding

  1. Plaats six sucrose pellets per muis in het centrum van elk van de zes compartimenten van de inrichting te deponeren een pellet in elk lade van het voedsel dispensers.
  2. Plaats alle muizen in een kooi in het apparaat en laat ze vrij verkennen van de apparatuur met alle deuren open voor 30 minuten.
  3. Van 1 dag na de gewenning, zijn muizen dagelijks onderworpen aan een pre-training. Met alle deuren dicht en de pellet afgezet in de voedingsmiddelenindustrie lade, plaats muis in gebied A1. Als de muis verbruikt de pellet of 5 minuten verstreken, over te dragen met de muis zone A2 en opnieuw beginnen met pre-training. Dergelijke training vijfmaal per dag voortgezet tot de muizen verbruikt meer dan 80% van de pellets.
  4. Na de pre-trainingen zijn voltooid, worden de muizen blootgesteld aan ofwel een gedwongen afwisseling taak of links-rechts discriminatie taak.

5. Gedwongen afwisseling taak

  1. In de gedwongen afwisseling taak, elke proef bestaat uit een gedwongen keuze run volgtgevolgd door een vrije keuze run.
  2. Start het toepassingsprogramma (Image TM) voor het begin van de taak en plaats een muis in het begin box (gebied S1).
  3. Klik op de startknop, en een geforceerde keuze run begint. In deze run worden de deuren van start box (deur s2) en van een van beide regio A1 (deur a1) of het gebied A2 (deur a2) geopend, en een sucrose pellet wordt automatisch geleverd aan de levensmiddelen lade van het gebied met de deur open . De muis is toegestaan ​​gebied te treden en de pellet consumeren. Wanneer de muis is de pellet gegeten, wordt de deur bij de eetbak van de arm die de muis thans blijft (of deur p1 en p2) geopend. Vervolgens wordt de muis benadert de deur (S1 of S3) grenzend aan de start vak en ofwel de deur P1 of P2 wordt gesloten en de deur s1 (of S3) wordt geopend, zodat de muis kan terugkeren naar het begin vak. Als de muis niet de pellet doen binnen 30 seconden, wordt de reactie opgenomen als een "weglaten fout". Vervolgens wordt de pellet automatisch uit de eetbak en thij deur van de arm die de muizen bleef (ofwel P1 of P2) wordt geopend en de muis kan terugkeren naar het begin vak.
  4. Na de geforceerde keuze run, de vrije keuze run begint automatisch. De deur s2 en beide deuren a1 en a2 geopend. De muis mag kiezen tussen de twee armen. Als de muis komt in de andere arm dat hij werd gedwongen om te kiezen in de geforceerde keuze run, is haar reactie als "Correct" en de muis krijgt een sucrose pellet. Als de muis niet aan de korrel te eten binnen 30 sec, is de reactie opgenomen als een "weglaten Error", en de pellet wordt automatisch verwijderd uit het voedsel lade. Als de muis gaat naar dezelfde arm als die bezocht in de geforceerde keuze taak, wordt de muis beperkt binnen het gebied voor 10 sec als een boete ("Error" respons). Vervolgens worden de deuren van p1 (of s1) en p2 (of s3) geopend en de muis kan terugkeren naar het begin vak.
  5. Een muis is onderworpen aan 10 opeenvolgende proeven in een sessie perdag (cutoff tijd, 50 min). Controle muizen zijn opgeleid dagelijks in om een ​​groep gemiddeld 80% juiste antwoord in een sessie te bereiken. De groep gemiddelde van de juiste respons wordt berekend door het gemiddelde van de% juiste antwoorden van elke muis in een sessie in elke groep.
  6. Na controle en / of experimentele muizen zijn opgeleid om het criterium, dan kunt u verder te testen de muizen in de vertraagde afwisseling taak door het invoegen van 3 -, 10 -, 30 - of 60-s vertragingen tussen de executiewaarde keuze en de vrije keuze uitgevoerd.
  7. Na elke sessie, terug de muizen naar hun kooi, en maak het apparaat met super hypochloorzuur water (pH 6-7) tot een scheeftrekking op basis van olfactorische signalen te voorkomen.

6. Links-rechts discriminatie taak

  1. In de links-rechts discriminatietaak wordt elke muis gegeven vrije keuze run 10 of 20 proeven. Een sucrose pellet wordt altijd op de eetbak van een van de armen, te weten de arm doel. Muizen moeten leren om het doel te arm in te voeren. De locatie van het doelarm is onveranderlijk in de onderzoeken en sessies, en wordt gecompenseerd in de controle en experimentele muizen.
  2. Start het toepassingsprogramma (Image TM) voor het begin van de taak en plaats een muis in het begin box (gebied S1).
  3. Klik op de startknop, en een vrije keuze run begint. In deze run worden de deur s2 en de beide deuren A1 en A2 geopend, en een pellet dispenser automatisch levert een pellet aan het voedsel lade van het doel arm. De muis is ongehinderd kiezen tussen de linker en rechter arm. Wanneer de muis het doel arm binnenkomt, wordt het beschouwd als een correct antwoord. Als de muis eet de pellet of 30 seconden zijn verstreken, deur p1 (of p2) wordt geopend. Wanneer de muis de start box benadert door het passeren door het gebied P1 (of P2), wordt de deur s1 (of S3) geopend, zodat de muis kan terugkeren naar het begin doos.
  4. Een muis wordt gewoonlijk onderworpen aan 10 tot 20 opeenvolgende onderzoeken met een maal per dag (afgesneden tijd 50 min). Controle muizen worden dagelijks getraind om een ​​groep gemiddeld 80% te bereiken correct respons in een sessie. De groep gemiddelde van de juiste respons wordt berekend door het gemiddelde van de% juiste antwoorden van elke muis in een sessie in elke groep.
  5. Na de muizen te bereiken van het criterium, dan kunt u extra sessies ofwel te geven aan de muizen op behoud geheugen en herleren te beoordelen door het invoegen van een vertraging van enkele weken tussen de sessies of om gedragsproblemen flexibiliteit te beoordelen door het plaatsen van de beloning in de tegenovergestelde, voorheen unbaited arm (dat wil zeggen omkering leren), als dat nodig is.
  6. Na elke sessie, terug de muizen naar hun kooi, en maak het apparaat met super hypochloorzuur water (pH 6-7) tot een scheeftrekking op basis van olfactorische signalen te voorkomen.

7. Beeldanalyse

  1. Gedrag bij de T-labyrint inrichting worden opgenomen door een videocamera aan een computer en het beeld wordt opgeslagen in een TIFF. De toepassing die voor het verkrijgen en analyseren van de data gedrag (Image TM) is gebaseerd op de openbare beeld J programma (ontwikkeld doorWayne Rasband aan het Nationaal Instituut voor Geestelijke Gezondheid en verkrijgbaar bij http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), die werd gewijzigd door Tsuyoshi Miyakawa (beschikbaar via O'HARA & Co, Tokio, Japan).
  2. De Image TM programma automatisch de tekst-bestanden voor percentage juiste antwoord, latency (sec) genereert in te vullen een sessie, de afgelegde afstand tijdens de sessie, en het aantal verzuim fouten in de sessie. Ook zijn de sporen beelden van een muis, ruwe positiegegevens, en ruwe respons gegevens (juist, weglating, of fouten) in elke run geproduceerd en opgeslagen.

8. Statistische analyse

Analyseer elke gedrags-gegevens door in twee richtingen (experimentele conditie (bv. genotype) x sessie of experimentele conditie x DELAY) herhaalde metingen variantie-analyse.

9. Representatieve resultaten

Een voorbeeld van T-labyrint optreden van α-CaMKII + / - male muizen en hun wild-type controle nestgenoten (C57BL/6J achtergrond) (11-18 weken oud, n = 10 per groep voor gedwongen afwisseling of links-rechts discriminatie taak) wordt getoond in de figuren 2-4. Omdat α-CaMKII + / - muizen vertonen een hoge mate van agressie in de richting van kooi maten 2,3, zowel de mutanten en controle muizen werden afzonderlijk ondergebracht in een plastic kooi (22,7 x 32,3 x 12,7 cm) na het spenen. De experimenten werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite van Fujita Health University.

In gedwongen afwisseling taak, zal de controle muizen meer en meer te leren om de juiste keuzes te maken, en kan meestal bereiken van een gemiddelde 80% juiste antwoord in ongeveer 1 tot 2 weken (figuur 2A). In vergelijking met de controle muizen, α-CaMKII + / - muizen vertoonden een significant lager percentage van de juiste antwoorden (genotype: F (1,18) = 29.04, p <0,0001) en kortere latentie (genotype: F (1,18) = 8,88 , p = 0,008; genotype x SESSIE: F (9,162) = 2,24, p = 0,0218) en reisde een kortere distance (genotype: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; genotype x SESSIE: F (9,162) = 3,19, p = 0,0014) dan de controle muizen (Figuur 2A, B en C). Geen significant effect van genotype werd gevonden in verzuim fouten (Figuur 2D). Ook in de vertraagde afwisseling taak, de juiste keuze percentages van α-CaMKII + / - muizen waren significant lager dan die van wild-type muizen op elk vertragingstijd (genotype: F (1,18) = 38,781, p <0,0001; VERTRAGING : F (3,54) = 8.074, p = 0,0002; genotype x DELAY: F (3,54) = 0.223, p = 0,88; figuur 3). Deze resultaten geven aan dat de mutaties verminderde prestatie aangegeven ten opzichte van muizen hoewel de mutante muizen kon taak sneller dan de controle, hetgeen suggereert dat α-CaMKII deficiëntie een werkgeheugen tekort induceert.

In de links-rechts discriminatietaak de juiste keuze percentages van de α-CaMKII + / - mutanten geleidelijk over sessies, vergelijkbaar met muizen (figuur 4A) gebruikt. Ook werd toen een 1-maand vertraging ingevoegd tussen sessiesEr waren geen significante verschillen in het percentage juiste tussen de mutant en controle muizen. Net als in de gedwongen afwisseling taak, α-CaMKII + / - mutanten vertoonden een aanzienlijk kortere wachttijd om een ​​sessie te voltooien (genotype: F (1,18) = 12.12, p = 0,0027) en kortere afstand afgelegd in het apparaat tijdens een sessie (genotype : F (1,18) = 25.08, p <0,0001; genotype x SESSIE: F (15,270) = 2,83, p = 0,0004) dan de controle muizen over de trainingen (Figuur 4B en C). Deze gegevens geven aan dat α-CaMKII deficiëntie dosis niet verwijst naar geheugen van invloed op het oordeel van deze taak. In de terugname-learning sessies, echter, α-CaMKII + / - mutanten vertoonden een significant lager percentage van de juiste antwoorden (genotype: F (1,18) = 10.92, p = 0,0039; genotype x SESSIE: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002; Figuur 4A) en had meer nalaten fouten (genotype: F (1,18) = 17.12, p = 0,0006; Figuur 4D) dan controle muizen. Deze bevindingen suggereren dat α-CaMKII + / - mutante muizen hebben gedragsproblemen flexibiliteit verminderd.

<p class = "jove_content"> Figuur 1
Figuur 1. (A) T-doolhof apparatuur voor gedwongen afwisseling en links-rechts discriminatie taken. Het cijfer wordt geciteerd uit Takao et al.. (2008). (B) Het beeld werd gevangen genomen door een CCD-camera gemonteerd boven het apparaat. De T-doolhof wordt afgescheiden in 6 gebieden (A1, A2, S1, S2, P1, P2) door schuifdeuren (S1, S2, S3, A1, A2, P1, P2). (C) Configuratie en oriëntatie van het apparaat en extra-doolhof signalen in een geluiddichte kamer. Twee apparaten worden geconfronteerd geplaatst in dezelfde richting in de richting van een muur in een geluiddichte kamer, en voorwerpen, zoals een deur van de kamer, om tl-buizen aan het plafond, de muren van de kamer, CCD-camera's van de apparaten, en rekken geschikt voor muis kooien zijn ingesteld.

Figuur 2
Figuur 2. T-doolhof gedwongen afwisseling taak. Muizen kregen 10 dagelijkse beproevingen per Session. De gegevens van (A) percentage juiste antwoorden, (B) latency (sec), (C) afgelegde afstand (cm), en (d) Aantal van het weglaten fouten voorgesteld als middel met standaard fouten voor elk blok van twee sessies, en waren geanalyseerd door een twee-weg herhaalde metingen ANOVA. α-CaMKII + / - muizen bleek een lager percentage juiste antwoorden (p <0,0001) en een kortere latentie (p = 0,008), en reisde een kortere afstand (p = 0,0086) dan controle muizen in sessies.

Figuur 3
Figuur 3. T-doolhof gedwongen afwisseling taak met vertragingen van 3, 10, 30, en 60 sec. Ongeveer 24 uur na de laatste training werden de muizen aan vijf vertraging sessies. Het percentage juiste antwoorden voor elke vertraging wordt voorgesteld als middel met standaard fouten, en werden geanalyseerd door een twee-weg herhaalde metingen ANOVA. α-CaMKII + / - muizen bleek een lager percentage juiste antwoorden dan controle muizen op elk vertragingtijd (p <0,0001).

Figuur 4
Figuur 4. T-doolhof links-rechts discriminatie taak. Muizen kregen dagelijks 10 of 20 proeven in een sessie. Gegevens van (A) percentage juiste reacties (B) latentie (sec), (C) afstand (cm) en (D) aantal weglating fouten weergegeven als middelen met standaardfouten voor elk blok van 20 onderzoeken, dat werden geanalyseerd door een twee-weg herhaalde metingen ANOVA. Tijdens de eerste trainingen en het herleren sessies 1 maand na de laatste training, was het percentage juiste antwoorden niet significant verschillend tussen α-CaMKII + / - mutant en controle muizen. Mutant muizen, toonde echter een beduidend lager percentage juiste antwoorden dan controle muizen tijdens de reversal learning sessies (p = 0,0039).

Discussion

Gedwongen afwisseling en links-rechts onderscheid taken met behulp van de T-doolhof worden op grote schaal gebruikt voor het werk-en referentie-geheugen respectievelijk beoordelen, bij knaagdieren 4,5. In T-doolhof taken, is het bekend dat knaagdieren kan verschillende strategieën gebruiken om de taken, op basis van ruimtelijke en niet-ruimtelijke cues, zoals extra-doolhof signalen, de configuratie van de kamer cues, oriëntatie van het doolhof, en ga zo maar uit te voeren 6,7,8. Oriëntatie van de doolhof in een kamer en de stabiliteit, de aan-of afwezigheid van polariserende signalen in de kamer, en het vermogen van knaagdieren om signalen te zien in de kamer van invloed kunnen zijn strategieën. Zo moeten de onderzoekers de configuratie en de oriëntatie van de apparatuur en aanwijzingen te overwegen in een kamer in het uitvoeren van een experiment en een interpretatie van gedrags-gegevens. In ons laboratorium, plaatsen we twee apparaten gezicht in dezelfde richting in de richting van een muur in een geluiddichte kamer en set objecten, zoals een deur van de kamer, tl-lampen aan het plafond, de muren van de kamer, CCD-camera's vande apparaten, en rekken voor muis-kooien tegemoet te komen, dat kan dienen als extra-doolhof spatial cues voor muizen (zie figuur 1C).

In veel gevallen hebben de T-doolhof testen met de hand uitgevoerd door een menselijke experimentator als volgt: In beide onderzoeken de onderzoeker plaatst een sucrose pellet op voedsel lade en opent de guillotine deuren van het apparaat om de test te starten. Dan, als een muis komt een van de armen, de experimentator sluit de deuren, registreert de muis gedrag, en brengt de muis van de arm naar de start box met de hand. De mogelijke verstorende variabelen van het hanteren van interactie met de muis genotype of experimentele conditie van invloed kunnen zijn T-doolhof prestaties. In de afgelopen tien jaar heeft de aangepaste T-doolhof test voor een continue afwisseling taak die niet gepaard gaat met handmatige overdracht van het onderwerp van het doel arm terug naar de start box is gebruikt. 9-11 Zelfs als het toestel, test protocollen en veel milieu-variabelen worden krachtig gelijkgesteld, standardized gedragstesten niet altijd tot dezelfde resultaten in de verschillende laboratoria 12,13. Specifieke onderzoekers het uitvoeren van de testen uniek kunnen zijn voor elk laboratorium en kan ook invloed op het gedrag van muizen. Bovendien is een menselijk experimentator het algemeen geschikt om fouten, zoals misplaatsen een sucrose pellet, openen of sluiten andere deuren en fouten in het volgen van het proces in en tijdwaarneming maken. Om de invloed van verstorende variabelen en het optreden van menselijke fouten te verminderen, hebben we ontwikkeld en gebruikt de geautomatiseerde T-doolhof apparaat bestuurd door een video-tracking systeem met de Image TM programma. De verbeterde T-doolhof apparaat heeft ook voordelen die ons in staat stellen microdialyse, elektrofysiologie en optogenetics technieken gebruiken tijdens de T-doolhof prestaties, omdat de deuren zijn ontworpen naar beneden te gaan in de vloer. Zo is de automatische apparatuur is een nuttig hulpmiddel om onderzoek naar de neurobiologie van werk-en referentie-geheugen in knaagdieren te vergemakkelijken.

Om de automatische en opeenvolgende uitvoering van een reeks proeven in een sessie mogelijk te maken, onze protocollen hebben een aantal potentiële nadelen. Bijvoorbeeld, in gedwongen afwisseling taak, de tijd voor de muizen om terug te gaan naar S1 van A1 of A2 zou kunnen invloed hebben op hun prestaties. Het is misschien niet een ernstig probleem, maar omdat een verblijf P1 of P2 gebied zelf kan een ruimtelijke cue en een kort of lang verblijf in een van beide terrein in een geforceerde keuze run kan niet veranderen de harde schijf al zijn. Een ander potentieel probleem is dat geur spoor van de muizen, in plaats van ruimtelijk geheugen kan worden gebruikt. Echter, al na een paar keer proberen, kan geur paden worden overschreven meerdere keren en zou moeilijk worden om te worden gebruikt als cues. Ook in de linker-licht discriminatie taak, kan geur paden dienen als olfactorische aanwijzingen voor de muizen om de locatie van een beloning in de opeenvolgende studies te vinden. De signalen kunnen beïnvloeden leren en geheugen proces in de onderzoeken in een sessie, die mogelijk een probleem kan zijn. Echter,muizen kunnen de geur trail strategie niet in de eerste proef in een sessie en dus de prestaties van de eerste proeven zou dienen als een index die verstoken is van een potentiële gebruik van de geur trail strategie.

Zoals in de representatieve resultaten, het percentage juiste respons van de controle C57BL/6J-muizen geleidelijk in sessies beide taken. De bevindingen bevestigen dat C57BL/6J-muizen kunnen leren om de juiste keuzes te maken in de gemodificeerde automatische T-doolhof. In deze studie, de muizen steeds rond de 80% de juiste keuzes en niet meer, zelfs na een uitgebreide training (zie figuur 2A). Gezien het feit dat ze houden waaruit blijkt wat nalaten fouten in de trainingen, kan de motivatie niet zo hoog te zijn voor de muizen met betrekking tot hoger prestatieniveau te bereiken. In de gedwongen afwisseling taak, α-CaMKII + / - muizen bleek een lager percentage juiste antwoorden dan controle muizen. Aldus de mutante muizen weergegeven verminderde prestaties vergelijking met de controlemuizen deze task. Dit resultaat is consistent met de eerdere bevindingen verkregen in de acht-arm radiale doolhoftest 2,14, het verstrekken van een verder bewijs dat de α-CaMKII tekort aan de tekorten in het werkgeheugen veroorzaakt en dat de gedwongen afwisseling taak in de geautomatiseerde T-doolhof apparaat nauwkeurig detecteert werkgeheugen tekorten van de mutante muizen. In het links-rechts discriminatie taak, de resultaten geven aan dat α-CaMKII deficiëntie dosis niet verwijst naar geheugen beïnvloeden. Zoals uit de resultaten van de omslag-sessie kan echter α-CaMKII deficiëntie verminderen gedrag flexibiliteit. De mutante muizen ook meer nalaten fouten dan controle muizen weergegeven tijdens de reversal learning sessies. De toename van het aantal weglating fouten kunnen verminderen de kans krijgen om welke arm is gekoppeld met de beloning. Derhalve kan het vertraagde leren verkrijging door de toename van het aantal weglating fouten tijdens de eerste sessies, maar niet aangetast omkering lverdienen. Een andere mogelijkheid is dat de mutanten kunnen worden verward door de verandering in regels, die zouden kunnen leiden tot fouten van het weglaten en interfereren met uitvoerende functie. Dus, om een ​​redelijke conclusie te trekken, moet nalaten fouten en juiste keuze percentage worden onderzocht.

Het beeld TM programma genereert de extra resultaten van de latentie en de afstand tot een keer te doen als het percentage juiste respons en het aantal weglating fout. De verschillen in de latentie en de afgelegde afstand om een ​​sessie te voltooien kan worden geïnterpreteerd als een verschil in motorische activiteit, impulsieve neiging om de keuze van de armen, motivatie om de taak uit te voeren, gewenning niveau van de taak, de verschillende learning strategie en etc. Met betrekking tot de representatieve resultaten, α-CaMKII + / - muizen toonde een kortere wachttijd en korter de afgelegde afstand dan die van de controles. In feite α CaMKII + / - muizen een hyperlocomotor activiteit vergeleken met thij controle muizen 3 en dit fenotype kunnen ten grondslag liggen aan de verschillen in de indices.

In ons laboratorium hebben we onderzocht meer dan 36 stammen van genetisch gemanipuleerde muizen en wild-type controle muizen in een T-doolhof test met de geautomatiseerde apparatuur om de relatie tussen genen, hersenen en gedrag 15,16 toe te lichten. Wij hebben een groot aantal van de ruwe data van meer dan 1200 muizen, en hebben gemeld de gegevens voor de T-doolhof prestaties in verschillende stammen van mutante muizen 3,16-22. De gegevens van stammen die reeds gepubliceerd in het wetenschappelijk artikel zijn opgenomen in de "Muis Behavioral Fenotype Database" als een openbare database (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Een aantal van de studies toonden aan dat muizen met mutant Dtnbp1 1, Nrd1 20 of Plp1 21 genen blijkt werkgeheugen tekorten. Dus, onze gestandaardiseerd protocol voor de T-doolhof taken met de geautomatiseerdeinrichting is geschikt voor de genetische effecten op geheugen tussen mutant en het wild-type controlemuis. De gedragstest protocollen moeten worden gestandaardiseerd, gerepliceerd, en de resultaten vergeleken tussen laboratoria. De verbeterde T-doolhof apparatuur leidt tot de automatisering van testprocedures, die kunnen bijdragen tot de standaardisatie van de protocollen die worden gebruikt in laboratoria.

Zoals blijkt uit deze video artikel, kan de huidige versie van het apparaat en het programma stelt ons in staat zwarte of agouti muizen te testen, maar niet albino muizen. Nu produceren wij een gewijzigde versie van het systeem om albino muizen te testen. Het systeem heeft als voordeel dat in vivo microdialyse, in vivo elektrofysiologie en optogenetics experimenten kunnen worden uitgevoerd tijdens de T-maze test, omdat de deuren zijn ontworpen naar beneden te gaan onder de vloer. Zo kunnen sommige onderzoekers trachten de elektrofysiologische eigenschappen van neuronen in hippocampus onderzoeken tijdens de keuze van armenhoewel enkele verbeteringen van het apparaat nodig kunnen zijn om elektrische ruis van de deuren en pellet uitwerpmechanisme actuatoren te minimaliseren.

Al met al, T-doolhof gedwongen afwisseling en links-rechts onderscheid taken met behulp van de gemodificeerde automatische apparaten zijn nuttig voor de beoordeling van arbeids-en referentie-geheugen en gedrag flexibiliteit in muizen.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgements

Wij danken Kazuo Nakanishi voor zijn hulp bij de ontwikkeling van Image TM programma voor gedragsanalyse. Dit onderzoek werd ondersteund door Grant-in-Steun voor Verkennend onderzoek (19653081), Grant-in-Steun voor Wetenschappelijk Onderzoek (B) (21300121), Grant-in-Steun voor Wetenschappelijk Onderzoek op innovatieve terreinen (Comprehensive Brain Science Network) uit het Ministerie van Onderwijs, Wetenschap, Sport en Cultuur van Japan, subsidie ​​van Neuroinformatica Japan Center (NIJC), en subsidies van CREST & Bird van Japan Science and Technology Agency (JST).

References

  1. Takao, K., Toyama, K., Nakanishi, K., Hattori, S., Takamura, H., Takeda, M., Miyakawa, T., Hashimoto, R. Impaired long-term memory retention and working memory in sdy mutant mice with a deletion in Dtnbp1, a susceptibility gene for schizophrenia. Mol. Brain. 1, 11-11 (2008).
  2. Chen, C., Rainnie, D. G., Greene, R. W., Tonegawa, S. Abnormal fear response and aggressive behavior in mutant mice deficient for alpha-calcium-calmodulin kinase II. Science. 266, 291-294 (1994).
  3. Yamasaki, N., Maekawa, M., Kobayashi, K., Kajii, Y., Maeda, J., Soma, M., Takao, K., Tanda, K., Ohira, K., Toyama, K. Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders. Mol. Brain. 1, 6-6 (2008).
  4. Aultman, J. M., Moghaddam, B. Distinct contributions of glutamate and dopamine receptors to temporal aspects of rodent working memory using a clinically relevant task. Psychopharmacology. 153, 353-364 (2001).
  5. Papaleo, F., Yang, F., Garcia, S., Chen, J., Lu, B., Crawley, J. N., Weinberger, D. R. Dysbindin-1 modulates prefrontal cortical activity and schizophrenia-like behaviors via dopamine/D2 pathways. Molecular Psychiatry. 1-14 (2010).
  6. Douglas, R. J. Cues for spontaneous alternation. J. Comp. Physiol. Psychol. 62, 171-183 (1966).
  7. Dudchenko, P. A., Davidson, M. Rats use a sense of direction to alternate on T-mazes located in adjacent rooms. Anim. Cogn. 5, 115-118 (2002).
  8. Dudchenko, P. A. An overview of the tasks used to test working memory in rodents. Neurosci Biobehav. Rev. 28, 699-709 (2004).
  9. Gerlai, R. A new continuous alternation task in T-maze detects hippocampal dysfunction in mice: A strain comparison and lesion study. Behav. Brain. Res. 95, 91-101 (1998).
  10. Wood, E. R., Dudchenko, P. A., Robitsek, R. J., Eichenbaum, H. Hippocampal neurons encode information about different types of memory episodes occurring in the same location. Neuron. 27, 623-633 (2000).
  11. Lee, I., Griffin, A. L., Zilli, E. A., Eichenbaum, H., Hasselmo, M. E. Gradual translocation of spatial correlates of neuronal firing in the hippocampus toward prospective reward locations. Neuron. 51, 639-650 (2006).
  12. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284, 1670-1672 (1999).
  13. Wahlsten, D., Metten, P., Phillips, T. J., Boehm, S. L., Burkhart-Kasch, S., Dorow, J., Doerksen, S., Downing, C., Fogarty, J., Rodd-Henricks, K. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. J. Neurobiol. 54, 283-311 (2003).
  14. Matsuo, N., Yamasaki, N., Ohira, K., Takao, K., Toyama, K., Eguchi, M., Yamaguchi, S., Miyakawa, T. Neural activity changes underlying the working memory deficit in alpha-CaMKII heterozygous knockout mice. Front Behav. Neurosci. 3, 20-20 (2009).
  15. Takao, K., Miyakawa, T. Investigating gene-to-behavior pathways in psychiatric disorders: the use of a comprehensive behavioral test battery on genetically engineered mice. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1086, 144-159 (2006).
  16. Takao, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Impact of brain-behavior phenotypying of genetically-engineered mice on research of neuropsychiatric disorders. Neurosci. Res. 58, 124-132 (2007).
  17. Ikeda, M., Hikita, T., Taya, S., Uraguchi-Asaki, J., Toyo-oka, K., Wynshaw-Boris, A., Ujike, H., Inada, T., Takao, K., Miyakawa, T. Identification of YWHAE, a gene encoding 14-3-3epsilon, as a possible susceptibility gene for schizophrenia. Hum. Mol. Genet. 17, 3212-3222 (2008).
  18. Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., Tomonaga, S., Watanabe, Y., Chung, Y. J., Banerjee, R. Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell. 137, 1235-1246 (2009).
  19. Hashimoto-Gotoh, T., Iwabe, N., Tsujimura, A., Takao, K., Miyakawa, T. KF-1 Ubiquitin Ligase: An Anxiety Suppressor. Front. Neurosci. 3, 15-24 (2009).
  20. Ohno, M., Hiraoka, Y., Matsuoka, T., Tomimoto, H., Takao, K., Miyakawa, T., Oshima, N., Kiyonari, H., Kimura, T., Kita, T., Nishi, E. Nardilysin regulates axonal maturation and myelination in the central and peripheral nervous system. Nat. Neurosci. 12, 1506-1513 (2009).
  21. Tanaka, H., Ma, J., Tanaka, K. F., Takao, K., Komada, M., Tanda, K., Suzuki, A., Ishibashi, T., Baba, H., Isa, T., Shigemoto, R., Ono, K., Miyakawa, T., Ikenaka, K. Mice with altered myelin proteolipid protein gene expression display cognitive deficits accompanied by abnormal neuron-glia interactions and decreased conduction velocities. J. Neurosci. 29, 8363-8371 (2009).
  22. Sagata, N., Iwaki, A., Aramaki, T., Takao, K., Kura, S., Tsuzuki, T., Kawakami, R., Ito, I., Kitamura, T., Sugiyama, H., Miyakawa, T., Fukumaki, Y. Comprehensive behavioural study of GluR4 knockout mice: implication in cognitive function. Genes. Brain Behav. 9, 899-909 (2010).

Comments

5 Comments

  1. I have a question regarding the "trials to criterion". Each and every mouse tested should reach the criterion? Or can group all mice and see if the mean fits to the criterion. Thank you in advance and congratulations for the excelent protocol.

    Reply
    Posted by: Guilherme G.
    October 30, 2012 - 12:50 PM
  2. In the case of alpha-CaMKII heterozygous knockout mice and the wild-type control mice, not all the control mice reached the criterion (80 % correct responses) at the last session. They showed 70-100 % correct responses; the mean % responses of the group fitted to the criterion.
    In most studies, the criterion is generally 75-90 %. You can adopt the criterion that you want to use, depending on your research.

    Reply
    Posted by: Hirotaka S.
    October 31, 2012 - 7:29 AM
  3. Hello, thank you for this excellent article. Is there a way to obtain the Image TM software or a guide on modifying ImageJ? Thank you in advance.

    Reply
    Posted by: Maxym M.
    November 4, 2012 - 8:51 PM
  4. We are planning to distribute the software freely and now preparing downloadable one. We will make an announce once it is ready. By the way, we are planning same thing for elevated plus maze test ( http://www.jove.com/video/1088/elevated-plus-maze-for-mice ) and the light dark transition test ( http://www.jove.com/video/104/lightdark-transition-test-for-mice ).

    Reply
    Posted by: Tsuyoshi M.
    November 4, 2012 - 9:10 PM
  5. Now, Image TM is freely available from this URL. http://www.mouse-phenotype.org/software.html
    Hope it helps!

    Reply
    Posted by: Tsuyoshi M.
    November 25, 2013 - 1:54 AM

Post a Question / Comment / Request

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

Video Stats