T-labyrint Tvungen Alternation og Venstre-højre forskelsbehandling Opgaver for vurdering af arbejds-og referencedokument Hukommelse i mus

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

Summary

Denne artikel præsenterer protokollen af ​​T-maze test med et modificeret automatiseret apparatur til vurdering af læring og hukommelse funktioner i mus.

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

Tvungen vekslen og venstre-højre diskrimination opgaver ved hjælp af T-labyrinten i vid udstrækning blevet anvendt til at vurdere arbejds og reference hukommelse, henholdsvis i gnavere. I vort laboratorium, afprøvede vi de to typer af hukommelse i mere end 30 stammer af genetisk modificerede mus under anvendelse af automatiseret version af dette apparat. Her præsenterer vi den modificerede T-labyrint-apparatet drives af en computer med en video-tracking system og vores protokoller i en film-format. T-labyrint-apparatet består af start-og landingsbaner inddelte ud af skydedøre, der automatisk kan åbne nedad, hver med en start boks, en T-formet Alley, to kasser med automatiske pillen dispensere på den ene side af kassen, og to L-formede stræder . Hver L-formet passagen er forbundet til starten kassen, således at mus kan vende tilbage til starten kassen, hvilket udelukker virkningerne af eksperimentatoren håndtering på museadfærd. Dette apparat har også en fordel, at in vivo mikrodialyse, in vivo elektrofysiologi og optogenetics Techniques kan udføres i løbet af T-labyrint resultater, fordi dørene er designet til at gå ned i gulvet. I denne film artiklen beskriver vi T-labyrint opgaver ved hjælp af automatiserede apparater og T-labyrint udførelsen af ​​α-CaMKII + / - mus, som er rapporteret at vise arbejdende hukommelse underskud i de otte-armet radiær labyrint opgave. Vore data indikerede, at α-CaMKII + / - mus udviste en fungerende hukommelsessvigt, men ingen forringelse af henvises hukommelse og er i overensstemmelse med tidligere resultater med de otte-armet radiær labyrint-opgaven, der støtter gyldigheden af ​​vores protokol. Desuden viser vores data, at mutanter havde tendens til at udvise reversering lære mangler, hvilket antyder, at α-CaMKII mangel forårsager reduceret adfærdsmæssige fleksibilitet. Således T-labyrinten prøve ved anvendelse af modificerede automatiske apparat er egnet til vurdering arbejds og reference hukommelse og adfærdsmæssige fleksibilitet i mus.

Protocol

1. Apparatur indstilling

  1. Den automatiske modificeret T-labyrint-apparatet (O'Hara & Co, Tokyo, Japan) er konstrueret af hvide plast baner med 25 cm høje vægge 1. Labyrinten er opdelt ud i 6 områder (A1, A2, S1, S2, P1, P2) ved skydedøre (S1, S2, S3, A1, A2, P1, P2) (Figur 1), der kan automatisk åbnes nedad. Stammen af ​​T består af området S2 (13 x 24 cm) og arme T omfatte områder A1 og A2 (11,5 x 20,5 cm). P1 og P2 omfatter forbinder passagerne fra armen (areal A1 eller A2) til starten kammer (område S1).
  2. Enden af ​​hver arm er udstyret med en pellet dispenser, der automatisk tilvejebringer en sucrose pellet (20 mg, formel 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) som en belønning. Pelleten indtagelse af mus detekteres af den infrarøde føler og registreres automatisk ved hjælp af en computer.
  3. Charge Coupled Device (CCD) kamera er monteret over apparat til at overvåge mus og #x2019; adfærd, og billeder af apparatet og musen er fanget af computeren.
  4. Placer T-labyrint-apparatet i et lydisoleret rum (170 x 210 x 200 cm, O'Hara & Co, Tokyo, Japan) som muligt. Apparatet er belyst af fluorescerende lys ved 100 lux i vores laboratorium. Lysintensiteten kan være svagere end dette lux niveau, men bør holdes på et konstant niveau under alle forsøgene.

2. Animal forberedelse

  1. Parlamentet om to til fire mus per bur i et temperaturstyret rum (23 ± 2 ° C) med en 12-timers lys / mørke cyklus (lys på på 7:00 AM), i henhold til vejledning og protokoller oprettet af lokale Animal Care og Brug Udvalg.
  2. Overfør alle bure, der indeholder musene ind i lydisoleret rum fra huset værelse på mindst 30 minutter før den første retssag begynder.
  3. Alle eksperimenter bør altid udføres i samme periode (fx 9:00 AM til 6:00 PM). Under afprøvning periode, skal de fag fra hver genotype eller eksperimentel tilstand, der skal testes i gaffeltruck rækkefølge, da der kunne være en potentiel effekt af tiden i en dag på udførelsen af ​​opgaven.

3. Mad begrænsning

  1. Indtil begyndelsen af ​​eksperimentet, gav fri adgang til standard pellet foder og vand til mus.
  2. Fra 1 uge før de præ-træning, vejer mus dagligt og fodrer dem med standard pellet chow at fastholde 80% til 85% af deres fri-fodring kropsvægt under hele forsøget.
  3. Give dagligt med otte saccharose piller per mus i tillæg til standard pellet chow i deres hjem bur til at vænne sig til de saccharose pellets indtil begyndelsen de præ-træning.

4. Tilvænning til apparatet og præ-uddannelse

  1. Place six saccharose pellets per mus i midten af ​​hver af de seks kamre i apparatet, og deponering en pellet i hver bakke af de fødevarer dispenserne.
  2. Læg alle mus i et bur i apparatet og give dem mulighed til frit at udforske apparatet med alle døre åbne i 30 minutter.
  3. Fra 1 dag efter tilvænning, mus dagligt udsættes for pre-uddannelse. Med alle døre lukkes, og pelleten deponeret i fødevaren bakken, sted mus i området A1. Hvis musen forbruger pillen eller 5 minutter gå, overføre musen til område A2 og begynde at pre-træning igen. En sådan uddannelse gentages fem gange om dagen, og fortsatte indtil musene forbruge mere end 80% af pillerne.
  4. Efter pre-træning er fuldført, musene udsat for enten en tvungen vekslen opgave eller venstre-højre diskrimination opgave.

5. Tvungen vekslen opgave

  1. I den tvungne vekslen opgaven består hvert forsøg af en tvungen valg run følefterfulgt af et frit valg løb.
  2. Kør programmet programmet (Billede TM) til starten af ​​opgaven, og placer en mus i startboksen (område S1).
  3. Klik på startknappen, og en tvungen-valg løb starter. I denne kørsel, er dørene startburet (døren s2) og enten område A1 (døren a1) eller areal A2 (døren a2) åbnes, og en sucrose pellet automatisk leveres til fødevaren bakken af ​​området med døren åben . Musen er tilladt at komme ind i området og til at forbruge pillen. Når musen har spist pelleten, er døren nær fødevaren bakken af ​​armen, at muse øjeblikket bliver (enten døren p1 eller p2) åbnes. Derefter mus nærmer døren (enten S1 eller S3) tilgrænsende starten kassen, og enten døren p1 eller p2 er lukket, og døren s1 (eller S3) åbnes, således at musen kan vende tilbage til starten kassen. Hvis musen ikke at spise pillen inden for 30 sekunder, er svaret bogføres som en "Udeladelse Fejl". Derefter pelleten fjernes automatisk fra fødevaren bakken og tHan dør af armen, som musene blev (enten P1 eller P2) åbnes, og derefter musen kan vende tilbage til starten kassen.
  4. Efter tvungen-valget løb, automatisk frit-valg løb begynder. Døren S2 og begge døre A1 og A2 er åbnet. Musen får lov til at vælge mellem de to arme. Hvis musen går den modsatte arm, blev tvunget til at vælge i det tvungen valget sigt er dens reaktion anses for at være "korrekt" og mus modtager en sucrose pellet. Hvis musen ikke spiser pelleten i 30 sekunder, bliver respons registreret som et "Udeladelse Fejl", og pelleten fjernes automatisk fra fødevaren bakken. Hvis musen går til den samme arm som besøgte i tvungen-valget opgave, er musen begrænset inden for området i 10 sekunder som en straf ("Fejl" svar). Derefter dørene P1 (eller S1) og P2 (eller S3) åbnes, og musen kan vende tilbage til starten kassen.
  5. En mus er udsat til 10 på hinanden følgende forsøg i en session prdag (cutoff tid, 50 min). Control mus er uddannet dagligt at nå en gruppe i gennemsnit 80% rigtige svar i en session. Gruppegennemsnittet den korrekte svar beregnes ved at midle de% korrekte svar på hver mus i en samling i hver gruppe.
  6. Efter kontrol og / eller eksperimentelle mus er uddannet til det kriterium, kan du yderligere teste musene i den forsinkede vekslen opgaven ved at indsætte 3 -, 10 -, 30 - eller 60-s forsinkelser mellem tvungen choice-spørgsmål og det frie valg kører.
  7. Efter hver session vende musene til deres hjem bur, og rengør apparatet med super hypoklorsyre vand (pH 6-7) for at forhindre en bias baseret på olfaktoriske cues.

6. Venstre-højre diskrimination opgave

  1. I venstre-højre diskrimination opgave, der hver mus får et frit valg løb på 10 eller 20 forsøg. En saccharose pellet altid leveres til fødevarer bakken en af ​​armene, nemlig målarm. Mus skal lære at komme ind i målet armen. Placeringen af ​​måletarm er uforanderlig på tværs af forsøg og sessioner, og modsvares tværs kontrol og eksperimentelle mus.
  2. Kør programmet programmet (Billede TM) til starten af ​​opgaven, og placer en mus ind i startboksen (område S1).
  3. Klik på startknappen, og et frit valg løb starter. I denne kørsel, er døren S2 og begge døre a1 og a2 åbnet, og en pellet dispenser automatisk leverer en pellet til fødevaren bakken af ​​målet arm. Mus får lov til frit at vælge mellem den venstre og højre arme. Når musen går i mål arm, anses det for en korrekt svar. Hvis musen spiser pelleten eller 30 sek forløbe dør p1 (eller p2) åbnes. Når musen nærmer sig startburet ved at passere gennem det område P1 (eller P2) er dør S1 (eller S3) åbnes, således at mus kan vende tilbage til starten kassen.
  4. En mus udsættes sædvanligvis for 10 til 20 på hinanden følgende test i en session per dag (afskæring tid, 50 min). Control mus er uddannet dagligt at nå en gruppe gennemsnit på 80% Correct respons i en session. Gruppegennemsnittet den korrekte svar beregnes ved at midle de% korrekte svar på hver mus i en samling i hver gruppe.
  5. Efter mus når det kriterium, kan du give supplerende møder de musene enten at vurdere tilbageholdelse hukommelse og relearning ved at indsætte en forsinkelse på flere uger mellem de sessioner eller til at vurdere adfærdsmæssige fleksibilitet ved at placere belønning i den modsatte, tidligere unbaited arm (dvs. tilbageførsel læring), som er nødvendigt.
  6. Efter hver session vende musene til deres hjem bur, og rengør apparatet med super hypoklorsyre vand (pH 6-7) for at forhindre en bias baseret på olfaktoriske cues.

7. Billedanalyse

  1. Adfærd i T-labyrint-apparatet registreres af et videokamera fastgjort til en computer, og billedet lagres i en TIFF-format. Det program, der bruges til at erhverve og analyse af de adfærdsmæssige data (Billede TM) er baseret på det offentlige domæne Billede J-program (udviklet afWayne Rasband ved National Institute of Mental Health og tilgængelig på http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), som blev ændret ved Tsuyoshi Miyakawa (tilgængelig via O'Hara & Co, Tokyo, Japan).
  2. Image TM-programmet automatisk genererer de tekstfiler til procentdelen af ​​rigtige svar, latenstid (SEC) at gennemføre en session, afstand under sessionen, og antallet af undladelse fejl i sessionen. Desuden er de spor billeder af en mus, rå positionsdata, og rå svardata (korrekte, undladelse eller fejl) i hvert løb produceret og gemt.

8. Statistisk analyse

Analysere hver adfærdsmæssige data med to-vejs (eksperimentel betingelse (f.eks genotype) X-session, eller eksperimentel betingelse x DELAY) gentagne foranstaltninger variansanalyse.

9. Repræsentative resultater

Et eksempel på T-labyrinten ydeevne ved α-CaMKII + / - male mus og deres vildtype-kontrol kuld (C57BL/6J baggrund) (11-18 uger gamle, n = 10 pr gruppe til tvungen alternerende eller venstre-højre diskrimination opgave) er vist i figur 2-4. Fordi α-CaMKII + / - mus udviser høje niveauer af aggression mod bur kammerater 2,3, både de mutanter og kontrol mus blev enkeltvis huse i en plastik bur (22,7 x 32,3 x 12,7 cm) efter fravænning. Forsøgene blev godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg Fujita Health University.

I tvang vekslen opgave, vil kontrol mus i stigende grad lære at træffe de rigtige valg, og kan som regel nå kriteriet om en gennemsnitlig 80% rigtige svar i omkring 1 til 2 uger (figur 2A). Sammenlignet med kontrolmusene, α-CaMKII + / - mus udviste en signifikant lavere procentdel af korrekte svar (genotype: F (1,18) = 29,04, p <0,0001) og kortere latens (genotype: F (1,18) = 8,88 , p = 0,008; Genotype X-session: F (9162) = 2,24, p = 0,0218) og rejste en kortere distance (genotype: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; Genotype X-session: F (9162) = 3,19, p = 0,0014) end kontrolmus (fig. 2A, B og C). Ingen signifikant virkning af genotype blev fundet i udeladelse fejl (fig. 2D). Også i den forsinkede vekslen opgave, det korrekte valg procentdele af α-CaMKII + / - blev mus signifikant lavere end vildtype-mus enhver forsinkelse (genotype: F (1,18) = 38,781, p <0,0001; FORSINKELSE : F (3,54) = 8,074, p = 0,0002; Genotype x FORSINKELSE: F (3,54) = 0,223, p = 0,88, figur 3). Disse resultater indikerer, at mutanterne viste forringet ydeevne sammenlignet med kontrolmus selvom mutantmus kunne udføre opgaven hurtigere end kontrollen, hvilket antyder, at α-CaMKII mangel inducerer en fungerende hukommelsessvigt.

I venstre-højre diskriminering opgave + / de korrekte valg procentdele af α-CaMKII - mutanter gradvist hen sessioner, svarende til kontrolmus (fig. 4A). Der blev også når en 1-måneders forsinkelse indsat mellem sessioner, Var der ingen signifikante forskelle i procent korrekte mellem mutanten og kontrol mus. Som i den tvungne skiftevis opgave α-CaMKII + / - udviste mutanter en signifikant kortere latenstid for at fuldføre en session (genotype: F (1,18) = 12,12, p = 0,0027) og kortere afstand i apparatet under en session (Genotype : F (1,18) = 25,08, p <0,0001; Genotype X-session: F (15.270) = 2,83, p = 0,0004) end kontrol mus på tværs af træningen (figur 4B og C). Disse data indikerer, at α-CaMKII mangel dosis ikke påvirker henvisning hukommelse som bestemt ved denne opgave. I tilbageførsel-læring sessioner, dog α-CaMKII + / - mutanter viste en signifikant lavere andel af korrekte svar (Genotype: F (1,18) = 10,92, p = 0,0039; Genotype X-session: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002, figur 4A) og havde mere udeladelse fejl (Genotype: F (1,18) = 17,12, p = 0,0006, figur 4D) end kontrolmus. Disse resultater antyder, at α-CaMKII + / - mutante mus har reduceret adfærdsmæssige fleksibilitet.

<p class = "jove_content"> Figur 1
Figur 1 (a) T-labyrint-apparatet til tvungen alternerende og venstre-højre diskrimination opgaver. Figuren er citeret fra Takao et al. (2008). (B) Billedet blev taget med et CCD-kamera er monteret oven apparatet. T-labyrinten er opdelt ud i 6 områder (A1, A2, S1, S2, P1, P2) ved skydedøre (S1, S2, S3, A1, A2, P1, P2). (C) Konfiguration og orientering af de apparater og ekstra-labyrint signaler i et lydisoleret rum. To apparater er placeret peger i samme retning mod en væg i et lydisoleret rum, og objekter, såsom en dør i rummet, til lysstofrør i loftet, vægge i rummet, CCD-kameraer af apparater og stativer plads til musen bure er indstillet.

Figur 2
Figur 2. T-labyrint tvungen skiftevis opgave. Mus modtog 10 daglige forsøg pr session. Oplysninger om (A) procentdel af korrekte svar, (B) latenstid (sekunder), (C) afstand (cm), og (D) Antallet af udeladelser fejl repræsenteret som et middel med standard fejl for hver blok af to sessioner, og var analyseret ved to-vejs gentagne målinger ANOVA. α-CaMKII + / - mus udviste en lavere procentdel af korrekte svar (p <0,0001) og en kortere latenstid (p = 0,008), og rejste en kortere afstand (p = 0,0086) end kontrolmus tværs sessioner.

Figur 3
Figur 3. T-labyrint tvinges alternerende opgave med forsinkelser 3, 10, 30 og 60 sek. Ca. 24 timer efter den sidste træningssessionen, blev musene udsat for fem delay sessioner. Procentdelen af ​​korrekte svar for hver forsinkelse er repræsenteret som et middel med standardfejl og blev analyseret ved en to-vejs gentagne målinger ANOVA. α-CaMKII + / - mus udviste en lavere procentdel af korrekte svar end kontrolmus på en forsinkelsetid (p <0,0001).

Figur 4
Figur 4. T-labyrint venstre-højre diskrimination opgave. Mus fik dagligt 10 eller 20 forsøg i en session. Dataene i (A) procentdel af korrekte svar, (B) latens (sek.), (C) afstand (cm), og (D) antal udeladelse fejl er repræsenteret som midler med standardafvigelser for hver blok af 20 forsøg, som blev analyseret med en to-vejs gentagne målinger ANOVA. Under de indledende træning og relearning sessioner 1 måned efter den sidste træning, var andelen af ​​korrekte svar ikke signifikant forskel mellem α-CaMKII + / - mutanten og kontrol mus. Mutant mus, dog viste en signifikant lavere procentdel af korrekte svar end kontrol mus under reverseringen læring sessioner (p = 0,0039).

Discussion

Tvungne alternerende og venstre-højre diskrimination opgaver ved hjælp af T-labyrinten anvendes i vid udstrækning til at vurdere arbejds og reference hukommelse, henholdsvis i gnavere 4,5. I T-labyrint opgaver, er det kendt, at gnavere kan bruge forskellige strategier til at udføre de opgaver, der bygger på rumlige og ikke-rumlige signaler, såsom ekstra labyrint signaler, konfiguration af stuens tidskoder, orientering af labyrinten, og så videre 6,7,8. Orientering af labyrinten i et rum og dets stabilitet, fraværet eller tilstedeværelsen af ​​polariserende signaler i rummet, og evne til gnavere til at se signaler i rummet kan påvirke strategier. Således forskerne nødt til at overveje konfiguration og orientering af apparater og stikord i et rum i at udføre et eksperiment og en fortolkning af adfærdsmæssige data. I vores laboratorium, lægger vi to apparater peger i samme retning mod en væg i et lydisoleret rum og sæt objekter, såsom en dør i rummet, lysstofrør i loftet, væggene i rummet, CCD-kameraer afde apparater og stativer til at rumme mus bure, der kan tjene som ekstra-labyrint rumvirkning for mus (se figur 1C).

I mange tilfælde, har T-maze test er manuelt udført af en menneskelig experimenter som følger: I hvert forsøg, placerer forsøgslederen saccharose pellet på mad bakke, og åbner guillotinen dørene af apparatet for at starte testen. Derefter, når en mus ind én af armene, eksperimentatoren lukker døre, registrerer museadfærd og overfører musen fra armen til startburet med hånden. De mulige forstyrrende variable at håndtere samspil med musen genotype eller eksperimentel tilstand kan påvirke T-labyrint performance. I det sidste årti har modificeret T-labyrint test for en kontinuerlig vekslen opgave, der ikke involverer manuel overførsel af emnet fra målet armen tilbage til starten kassen blevet anvendt. 9-11 Selv når apparatet testprotokoller, og mange miljømæssige variabler er kraftigt sidestilles, standardized adfærdsmæssige forsøg ikke altid give lignende resultater i forskellige laboratorier 12,13. Specifikke eksperimentatorer udfører testen, kan være unikke for hvert laboratorium og kan også påvirke adfærden hos mus. Derudover er en human eksperimentatoren generelt egnet til at begå fejl, såsom forlægge saccharose pellet, åbning eller lukning andre døre såvel som fejl i at spore forsøg nummer og tidtagning. For at reducere indflydelsen af ​​forstyrrende variabler og forekomsten af ​​menneskelige fejl, har vi udviklet og brugt den automatiske T-labyrint apparat styres af en video-tracking system med det billede TM-programmet. Den forbedrede T-labyrint-apparatet har også fordele, som tillader os at bruge mikrodialyse, elektrofysiologi, og optogenetics teknikker under T-labyrint resultater, fordi dørene er designet til at gå ned i gulvet. Således det automatiske apparat er et nyttigt værktøj til at lette undersøgelser af neurobiologi af arbejds-og henvisning hukommelse hos gnavere.

Sådan aktiveres automatisk, og efterfølgende udførelse af en række forsøg i en session, vores protokoller har nogle potentielle ulemper. For eksempel i tvang skiftevis opgave tidspunktet for musene at vende tilbage til S1 fra A1 eller A2 potentielt kan påvirke deres præstationer. Det kan ikke være et alvorligt problem, men da opholder P1 eller P2-området i sig selv kan være en rumlig cue og en lang eller kort ophold i enten område i en tvungen-valg run kan ikke ændre en hukommelse belastning. Et andet potentielt problem er, at lugt spor fra musene i stedet for rumlig arbejdshukommelse, kan anvendes. Men efter som et par forsøg kunne lugt stier overskrives flere gange og bliver vanskelig at blive anvendt som signaler. Også i venstre-light diskrimination opgave, kan lugt stier tjene som olfaktoriske tidskoder for musene at finde placeringen af ​​en belønning på tværs af hinanden forsøg. De signaler kan påvirke indlæring og hukommelse proces på tværs af studierne i en session, der potentielt kan være et problem. Imidlertidmus kan ikke bruge lugt Trail strategien i allerførste forsøg i en session, og så af resultaterne af de første forsøg vil tjene som et indeks, der er fri for en potentiel brug af lugten Trail strategi.

Som vist i de repræsentative resultater, procent korrekte svar i kontrolgrupperne C57BL/6J-mus gradvist over samlingerne i begge opgaver. Resultaterne bekræfter, at C57BL/6J-mus kan lære at træffe de rigtige valg i den modificerede automatiske T-labyrint. I denne undersøgelse blev musene på omkring 80 procent rigtige valg og ikke mere selv efter omfattende uddannelse (se figur 2A). I betragtning af at de holder viser nogle undladelse fejl gennem de kurser, kan deres motivation ikke være så høj for musene at nå højere niveau af ydeevne. I tvungen skiftevis opgave α-CaMKII + / - udviste mus en lavere procentdel af korrekte svar end kontrolmus. Således mutantmus viste forringet ydeevne i sammenligning med kontrolmusene i denne task. Dette resultat er i overensstemmelse med de tidligere resultater opnået i den otte-armet radiær labyrint test 2,14, hvilket giver yderligere beviser for, at α-CaMKII mangel inducerer underskud i arbejdende hukommelse, og at den tvungne skiftevis opgave i den automatiserede T-labyrint apparater nøjagtigt registrerer arbejder hukommelse underskud mutant mus. I venstre-højre diskrimination opgave, viser resultaterne, at α-CaMKII mangel dosis ikke påvirker henvisning hukommelse. Som vist i resultaterne af vending-læring sessioner kan imidlertid α-CaMKII mangel reducere adfærdsmæssige fleksibilitet. De mutant mus vises også flere undladelse fejl end kontrol mus under reverseringen læring sessioner. Stigningen i antallet af udeladelse fejl kan reducere muligheden for at lære hvilken arm er forbundet med en belønning. Derfor kan den forsinkede indlæring erhvervelsen skyldes stigningen i antallet af udeladelse fejl i de første sessioner, men ikke forringes omvendt ltjene. En anden mulighed er, at mutanterne kan blive forvirret af ændringen i reglerne, som kunne foranledige fejl undladelse og blande sig med udøvende funktion. Således, at drage en rimelig konklusion, bør undladelse fejl undersøges samt korrekt valg procent.

Image TM-programmet genererer flere resultater for ventetid og afstand til at gennemføre en session, samt den procentvise andel af korrekte svar og antallet af undladelse fejl. Forskellene i ventetid og afstand til at gennemføre en session, kan tolkes som en forskel i lokomotorisk aktivitetsniveau, impulsiv tendens til valg armene, motivation til at udføre opgaven, tilvænning niveau til opgaven, anderledes læringsstrategi og osv. For så vidt angår repræsentative resultater, α-CaMKII + / - mus viste kortere ventetid og kortere afstand end kontrollerne. Faktisk α CaMKII + / - udviste mus en hyperlocomotor aktivitet sammenlignet med tHan kontrolmus 3 og denne fænotype kunne ligge til grund af forskellene i de indekser.

I vores laboratorium har vi vurderet mere end 36 stammer af genetisk modificerede mus og vildtype-kontrol mus i en T-labyrint-test under anvendelse af et automatisk apparat til at belyse forholdet mellem gener, hjerne og adfærd 15,16. Vi har fået et stort sæt af rå data på mere end 1200 mus, og har indberettet data for T-labyrinten præstationer i flere stammer af mutant mus 3,16-22. De data stammer allerede er offentliggjort i den forskning, artiklen indgår i "Mus Behavioral Fænotype Database" som en offentlig database (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Nogle af de undersøgelser viste, at mus med mutant Dtnbp1 1, Nrd1 20 eller PLP1 21 gener viser arbejder hukommelse underskud. Således er vores standardiseret protokol for T-labyrint opgaver med det automatiseredeApparatet er egnet til påvisning af genetiske virkninger på hukommelsen mellem mutant-og vildtype-kontrolmus. De adfærdsmæssige testprotokoller skal standardiseres, replikeres, og resultaterne sammenlignes på tværs laboratorier. Den forbedrede T-labyrint-apparatet fører til automatisering af testprocedurer, som kan bidrage til standardiseringen af ​​protokoller, der anvendes på tværs af laboratorier.

Som vist i denne video artiklen, kan den aktuelle version af apparatet, og programmet giver os mulighed for at teste sort eller agouti mus, men ikke albino mus. Nu har vi fremstilling af en modificeret version af systemet, så albinomus, der skal testes. Systemet har en fordel, at in vivo mikrodialyse, in vivo elektrofysiologi og optogenetics eksperimenter kan udføres under T-labyrint testning, idet dørene er beregnet til at gå ned i gulvet. For eksempel kan nogle forskere forsøge at undersøge de elektrofysiologiske egenskaber af neuroner i hippocampus under valg af armeneselv om nogle forbedringer af apparatet kan være nødvendigt at minimere elektrisk støj fra døre og pellet fjernelse mekanisme aktuatorer.

Tilsammen T-labyrint tvunget afveksling og venstre-højre diskrimination opgaver ved hjælp af ændrede automatiske apparat er nyttige til at vurdere arbejds-og referencedokument hukommelse og adfærdsmæssige fleksibilitet i mus.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgements

Vi takker Kazuo Nakanishi for hans hjælp til at udvikle Billede TM program for adfærdsændringer analyse. Denne forskning blev støttet af Grant-in-Støtte til sonderende forskning (19653081), Grant-in-Aid for Videnskabelig Forskning (B) (21.300.121), Grant-in-Støtte til videnskabelig forskning i innovative områder (Comprehensive Brain Science Network) fra Ministeriet for Uddannelse, Videnskab, sport og kultur i Japan, tilskud fra neuroinformatik Japan Center (NIJC), og tilskud fra CREST & Bird of 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