T-labyrint Tvunget Veksling og venstre-høyre Diskriminering Oppgaver for vurdering Working and Reference Minne i Mus

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

Summary

Denne artikkelen presenterer protokollen av T-labyrint tester ved hjelp av en modifisert automatisert apparat for å vurdere læring og hukommelse funksjoner 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

Tvunget veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av T-labyrint har vært mye brukt for å vurdere arbeids-og referanse minne, henholdsvis i gnagere. I vårt laboratorium, evaluert vi to typer minne i mer enn 30 stammer av genmanipulerte mus ved hjelp av automatiserte versjonen av dette apparatet. Her presenterer vi den modifiserte T-labyrint apparat drevet av en datamaskin med en video-system for sporing og våre protokoller i en film format. Den T-labyrint apparat består av rullebaner fradeles ved skyvedører som kan automatisk åpne nedover, hver med en start boks, en T-formet Alley, to bokser med automatiske pelletskaminer dispensere ved en side av sekstenmeteren, og to L-formede alleer . Hver L-formet smug er koblet til startboksen slik at mus kan gå tilbake til start boksen, som ekskluderer effekten av eksperimentator håndtering på mus oppførsel. Dette apparatet har også en fordel at in vivo microdialysis, in vivo elektrofysiologi, og optogenetics techniques kan utføres i løpet av T-labyrint ytelse fordi dørene er konstruert for å gå ned i gulvet. I denne filmen artikkelen beskriver vi T-labyrint oppgaver ved hjelp av automatiserte apparater og T-labyrint ytelsen α-CaMKII + / - mus, som rapporteres å vise jobbe minne underskudd i åtte-arm radial labyrint oppgave. Våre data viser at α-CaMKII + / - mus viste en fungerende minne underskudd, men ingen svekkelse av referanse hukommelse, og er i samsvar med tidligere funn ved hjelp av åtte arm radial labyrint oppgave, som støtter gyldigheten av protokollen vår. I tillegg er våre data tyder på at mutantene hadde en tendens til å stille reversering læring underskudd, noe som tyder på at α-CaMKII mangel forårsaker redusert atferdsmessig fleksibilitet. Dermed er T-labyrint test ved hjelp av modifisert automatisk apparat nyttig for å vurdere arbeids-og referanse minne og atferdsmessige fleksibilitet i mus.

Protocol

1. Apparatus innstilling

  1. Den automatiske modifisert T-labyrint apparater (O'Hara & Co, Tokyo, Japan) er laget av hvite plast rullebaner med 25-cm høye murer 1. Labyrinten er fradelt inn i 6 områder (A1, A2, S1, S2, P1, P2) ved skyvedører (S1, S2, S3, a1, a2, p1, p2) (figur 1) som kan åpnes automatisk nedover. Stammen av T består av areal S2 (13 x 24 cm) og armene til T omfatter områdene A1 og A2 (11,5 x 20,5 cm). Områder P1 og P2 omfatter de forbinder avsnitt fra armen (område A1 eller A2) til start kammer (område S1).
  2. Slutten av hver arm er utstyrt med en pellet dispenser som automatisk gir en sukrose pellet (20 mg, Formula 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) som en belønning. Den pellet inntak av musen er oppdaget av den infrarøde sensoren og blir automatisk registrert av en datamaskin.
  3. Den Charge coupled device (CCD) kamera er montert over apparatet for å overvåke musen & #x2019; s oppførsel, og bilder av apparat og mus blir fanget av datamaskinen.
  4. Plasser T-labyrint apparat i et lydtett rom (170 x 210 x 200 cm, O'Hara & Co, Tokyo, Japan) som mulig. Apparatet er opplyst av lysstoffrør ved 100 lux i vårt laboratorium. Lysintensiteten kan være svakere enn dette lux nivå, men bør holdes på et konstant nivå under alle forsøkene.

2. Animal forberedelse

  1. Hus om to til fire mus per bur i en temperaturkontrollert rom (23 ± 2 ° C) med en 12-h lys / mørke-syklusen (lys på ved 07:00), ifølge veiledning og protokoller som er fastsatt av lokale Animal Care og Bruk komiteen.
  2. Overfør alle merdene inneholder musene inn i lydtett rom fra huset rommet minst 30 min før den første rettssaken begynner.
  3. Alle forsøkene skal alltid utføres i samme periode (f.eks 09:00 AM til 06:00). Under testing period, bør de fagene fra hver genotype eller eksperimentell tilstand testes i motvektstruck orden, siden det kunne være en potensiell effekt av tiden på en dag på resultatene av oppgaven.

3. Mat begrensning

  1. Frem til begynnelsen av eksperimentet, gi gratis tilgang til standard pellet Chow og vann til mus.
  2. Fra en uke før pre-treninger, veie mus daglig og fôrer dem med standard pellet chow å opprettholde 80% til 85% av deres frie fôring kroppsvekt gjennom hele forsøket.
  3. Gi daglig med åtte sukrose pellets per mus i tillegg til standard pellet Chow i sitt hjem buret å tilvenne til sukrose pellets til begynnelsen pre-treningsøktene.

4. Tilvenning til apparatet og pre-trening

  1. Place six sukrose pellets per mus til sentrum av hver av de seks avdelinger av apparater, og innskudd en pelletskaminer i hver skuff av maten dispensere.
  2. Legg alle mus i et bur inn i apparatet, og tillate dem å fritt utforske apparat med alle dører åpne for 30 min.
  3. Fra en dag etter tilvenning, er mus daglig utsatt for pre-trening. Med alle dørene lukket og pellet deponert i maten skuffen, sted musen inn i området A1. Dersom musen forbruker pellet eller 5 min utløp, overføre musen til område A2 og begynne pre-trening igjen. Slik trening gjentas fem ganger om dagen, og fortsatte frem til musene konsumerer mer enn 80% av pellets.
  4. Etter pre-treningene er fullført, mus utsatt for enten en tvungen veksling oppgave eller venstre-høyre diskriminering oppgave.

5. Tvunget veksling oppgave

  1. I tvunget veksling oppgaven, består hver studie av en tvungen valg run FOLetterfulgt av et fritt valg løp.
  2. Kjør applikasjonen (Bilde TM) for utbruddet av oppgaven, og plassere en mus i startboksen (område S1).
  3. Klikk på startknappen, og en tvungen-valg løp starter. I dette løp, er dørene til startboksen (dør S2) og enten areal A1 (dør a1) eller område A2 (dør a2) åpnet, og en sukrose pellet blir automatisk levert til maten skuffen av området med døren åpen . Musen er tillatt å gå inn i området og å konsumere pellet. Når musen har spist pellet, er døren nær maten skuffen av armen at musen øyeblikket holder (enten dør p1 eller p2) åpnet. Deretter nærmer musen døren (enten S1 eller S3) nabolandet startboksen, og enten døren P1 eller P2 er stengt og dørene S1 (eller S3) er åpnet, slik at musen kan returnere til startboksen. Hvis musen ikke spise pellets innen 30 sekunder, blir svaret registrert som "Utelatelse feil". Deretter blir pellet automatisk fjernet fra maten skuffen og tHan dør av armen at musene bodde (enten P1 eller P2) er åpnet, og deretter musen kan returnere til startboksen.
  4. Etter den tvungne-valget løp, begynner den frie valg kjøres automatisk. Døren S2 og både dører a1 og a2 er åpnet. Musen er tillatt å velge mellom de to armene. Dersom musen går motsatt arm at det ble tvunget til å velge i den tvungne-valget løp, er dens respons anses å være "Korriger" og musen får en sukrose pellet. Hvis musen ikke spise pellets innen 30 sekunder, blir svaret registrert som "Utelatelse Error", og pellet blir automatisk fjernet fra maten skuffen. Hvis musen går til den samme armen som som besøkte i den tvungne-valget oppgave, er musen begrenset innenfor området for 10 sekunder som en straff ("Feil" respons). Deretter blir dørene på P1 (eller S1) og P2 (eller S3) åpnet, og musen kan returnere til startboksen.
  5. En mus er utsatt for 10 påfølgende forsøk i en økt perdag (cutoff tid, 50 min). Kontroll mus er opplært daglig for å nå en gruppe gjennomsnittlig 80% riktige svar på en økt. Gruppen gjennomsnitt riktig svar beregnes ved gjennomsnitt de% riktige svar for hver mus i en sesjon i hver gruppe.
  6. Etter kontroll og / eller eksperimentelle mus er opplært til kriteriet, kan du ytterligere teste musene i den forsinkede veksling oppgaven ved å sette inn 3 -, 10 -, 30 - eller 60-s forsinkelser mellom tvungen-valget og den frie valg kjører.
  7. Etter hver økt, returnere musene til sine hjem bur, og rengjør apparatet med super hypochlorous vann (pH 6-7) for å forhindre en skjevhet basert på olfactory signaler.

6. Venstre-høyre diskriminering oppgave

  1. I venstre-høyre diskriminering oppgave, får hver mus får et fritt valg løp på 10 eller 20 forsøk. En sukrose pellet er alltid leveres til maten skuffen til en av armene, nemlig målet arm. Mus må lære å gå inn i målet arm. Plasseringen av måletarm er ufravikelig tvers prøvelser og sesjoner, og er oppveies tvers kontroll og eksperimentelle mus.
  2. Kjør applikasjonen (Bilde TM) for utbruddet av oppgaven, og plasser en mus inn i startboksen (område S1).
  3. Klikk på startknappen, og en gratis-valg løp starter. I dette løp, blir døren S2 og både dører a1 og a2 åpnet, og en pellet dispenser automatisk leverer en pellet til maten skuffen i mål arm. Musen er lov til å fritt velge mellom venstre og høyre arm. Når musen går i mål arm, anses det som en riktig reaksjon. Hvis musa spiser pellets eller 30 sek utløp, dør p1 (eller p2) er åpnet. Når musen nærmer startboksen ved å passere gjennom området P1 (eller P2), er porten S1 (eller S3) åpnet, slik at musen kan returnere til startboksen.
  4. En mus er vanligvis utsatt for 10 til 20 sammenhengende studier i en økt per dag (cutoff tid, 50 min). Kontroll mus er opplært daglig for å nå en gruppe i gjennomsnitt 80% korrect respons på en økt. Gruppen gjennomsnitt riktig svar beregnes ved gjennomsnitt de% riktige svar for hver mus i en sesjon i hver gruppe.
  5. Etter mus når kriteriet, kan du gi flere økter til musene enten å vurdere oppbevaring minne og relearning ved å sette inn en forsinkelse på flere uker mellom økter eller å vurdere atferdsmessige fleksibilitet ved å plassere belønningen i motsatt, tidligere unbaited arm (dvs. omgjøring læring), som er nødvendig.
  6. Etter hver økt, returnere musene til sine hjem bur, og rengjør apparatet med super hypochlorous vann (pH 6-7) for å forhindre en skjevhet basert på olfactory signaler.

7. Bildeanalyse

  1. Atferd i T-labyrint apparat er spilt inn av et videokamera koblet til en datamaskin og bildet lagres i en TIFF-format. Søknaden som brukes for å skaffe og analysere atferdsdata (Bilde TM) er basert på den offentlige sfæren bilde J program (utviklet avWayne Rasband ved National Institute of Mental Health og er tilgjengelig på http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), som ble endret av Tsuyoshi Miyakawa (tilgjengelig gjennom O'Hara & Co, Tokyo, Japan).
  2. Image TM programmet automatisk genererer tekstfilene for prosentandel av riktig respons, ventetid (sek) for å fullføre en sesjon, tilbakelagt distanse i løpet av økten, og antall unnlatelse feil i økten. Dessuten er spor bilder av en mus, rå posisjonsdata og rå svardatene (riktig, utelatelse eller feil) i hver løp produsert og lagret.

8. Statistisk analyse

Analysere hver atferdsdata med toveis (eksperimentelt tilstand (f.eks Genotype) x SESSION eller eksperimentell BETINGELSE x forsinkelse) gjentatt tiltak variansanalyse.

9. Representative Resultater

Et eksempel på T-labyrint ytelsen ved α-CaMKII + / - male mus og deres villtype kontroll kullsøsken (C57BL/6J bakgrunnen) (11-18 uker gamle, n = 10 per gruppe for tvungen veksling eller venstre-høyre diskriminering oppgave) er vist i figur 2-4. Fordi α-CaMKII + / - mus har høye nivåer av aggresjon mot buret kamerater 2,3, både mutanter og kontroll mus ble enkeltvis ligger i en plast bur (22.7 x 32.3 x 12,7 cm) etter avvenning. Forsøkene ble godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité Fujita Health University.

I tvunget alternering oppgaven, vil kontroll mus stadig lære å ta riktige valg, og kan vanligvis nå kriteriet for en gjennomsnittlig 80% riktige svar i ca 1 til 2 uker (figur 2a). Sammenlignet med kontroll mus, α-CaMKII + / - viste mus en betydelig lavere andel av riktige svar (Genotype: F (1,18) = 29,04, p <0,0001) og kortere ventetid (Genotype: F (1,18) = 8,88 , p = 0,008; Genotype X-sesjon: F (9162) = 2.24, p = 0,0218) og reiste en kortere distance (Genotype: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; Genotype X-sesjon: F (9162) = 3.19, p = 0,0014) enn kontroll mus (Figur 2A, B og C). Ingen signifikant effekt av genotype ble funnet i unnlatelse feil (Figur 2D). Også i den forsinkede veksling oppgave, riktig valg prosenter av α-CaMKII + / - var mus betydelig lavere enn de av vill type mus til 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 resultatene indikerer at mutantene viste nedsatt ytelse i forhold til styre mus selv om den muterte musene kunne utføre oppgaven raskere enn kontroller, noe som tyder på at α-CaMKII mangel forårsaker en fungerende minne underskudd.

I venstre-høyre diskriminering oppgave, riktig valg prosentandeler av α-CaMKII + / - mutanter gradvis økt over sesjoner, ligner styre mus (figur 4a). Også ble det da en 1-måneds forsinkelse inn mellom økteneDet var ingen signifikante forskjeller i prosent riktig mellom den muterte og kontroll mus. Som i den tvungne veksling oppgave, α-CaMKII + / - viste mutanter en vesentlig kortere ventetid for å fullføre en sesjon (Genotype: F (1,18) = 12,12, p = 0,0027) og kortere distanse i apparatet under en sesjon (Genotype : F (1,18) = 25,08, p <0,0001; Genotype X-sesjon: F (15 270) = 2,83, p = 0,0004) enn kontroll mus over treningsøktene (Figur 4B og C). Disse dataene indikerer at α-CaMKII mangel dose ikke påvirke referanse minne som vurderes av denne oppgaven. I reversering-læring sesjoner, men α-CaMKII + / - viste mutanter en betydelig lavere andel av riktige svar (Genotype: F (1,18) = 10,92, p = 0,0039; Genotype X-sesjon: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002; figur 4A) og hadde flere unnlatelse feil (genotype: F (1,18) = 17,12, p = 0,0006; Figur 4D) enn kontroll mus. Disse funnene tyder på at α-CaMKII + / - muterte musene har redusert atferdsmessig fleksibilitet.

<p class = "jove_content"> Figur 1
Figur 1. (A) T-labyrint apparat for tvungen veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver. Figuren er sitert fra Takao et al. (2008). (B) Bildet ble tatt av en CCD-kamera montert over apparatet. T-labyrint er fradelt inn i 6 områder (A1, A2, S1, S2, P1, P2) ved skyvedører (S1, S2, S3, a1, a2, P1, P2). (C) Konfigurering og orientering av apparater og ekstra-labyrint pekepinner i et lydtett rom. To apparater er plassert vendt i samme retning mot en vegg i et lydisolert rom, og gjenstander, for eksempel en dør av rommet, til lysrør i taket, veggene i rommet, CCD kameraer av apparatene, og stativer imøtekomme mus merder er satt.

Figur 2
Figur 2. T-labyrint tvunget veksling oppgave. Mus fikk 10 daglige studier per session. Data (A) prosentandel av riktige svar, (B) latency (sek), (C) distanse (cm), og (D) antall unnlatelse feil representert som middel med standard feil for hver blokk av to økter, og var analysert av en to-veis gjentatt tiltak ANOVA. α-CaMKII + / - mus viste en lavere prosentandel av riktige svar (p <0,0001) og en kortere ventetid (p = 0,008), og reiste en kortere distanse (p = 0,0086) enn kontroll mus tvers økter.

Figur 3
Figur 3. T-labyrint tvunget veksling oppgave med forsinkelser på 3, 10, 30 og 60 sek. Ca 24 timer etter den siste treningsøkten, ble mus utsatt for fem forsinkelse økter. Andelen riktige svar for hver forsinkelse er representert som middel med standard feil, og ble analysert av en to-veis gjentatt tiltak ANOVA. α-CaMKII + / - mus viste en lavere prosentandel av riktige svar enn kontroll mus ved eventuelle forsinkelsertid (p <0,0001).

Figur 4
Figur 4. T-labyrint venstre-høyre diskriminering oppgave. Mus fikk daglig 10 eller 20 forsøk i en økt. Data (A) prosentandel av riktige svar, (B) latency (sek), (C) distanse (cm), og (D) antall unnlatelse feil er representert som middel med standard feil for hver blokk på 20 forsøk, som ble analysert av en to-veis gjentatt tiltak ANOVA. I de første treningsøktene og omskolering økter en måned etter siste treningsøkt, var andelen av riktige svar ikke signifikant forskjellig mellom α-CaMKII + / - mutant og kontroll mus. Muterte musene viste imidlertid en betydelig lavere andel av riktige svar enn kontroll mus i løpet av de reversering opplæringsøkter (p = 0,0039).

Discussion

Tvunget veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av T-labyrint benyttes i utstrakt grad til å vurdere arbeids-og referanse minne, henholdsvis i gnagere 4,5. I T-labyrint oppgaver, er det kjent at gnagere kan bruke ulike strategier for å utføre oppgavene, basert på romlige og ikke-romlig signaler, slik som ekstra-labyrint pekepinner, konfigurasjon av rommets pekepinner, orientering av labyrinten og så videre 6,7,8. Orientering av labyrinten i et rom og dens stabilitet, fravær eller tilstedeværelse av polariserende pekepinner i rommet, og evne til gnagere til å se signaler i rommet kan påvirke strategier. Dermed forskerne må vurdere konfigurasjon og orientering av apparater og pekepinner på et rom i gjennomføring av forsøk og en tolkning av atferdsdata. I vårt laboratorium, plasserer vi to apparater vendt i samme retning mot en vegg i et lydtett rom og sett objekter, for eksempel en dør i rommet, lysrør i taket, veggene i rommet, CCD-kameraer avapparatene og stativer å imøtekomme mus bur, som kan fungere som ekstra-labyrint romlige pekepinner for mus (se figur 1C).

I mange tilfeller har T-labyrint tester er manuelt utført av et menneske eksperimentator som følger: I hver studie plasserer eksperimentator en sukrose pellet på mat skuffen, og åpner giljotinen dørene til apparat for å starte testen. Så, når en mus kommer inn enten av armene, lukkes eksperimentator dørene, plater musen atferd, og overfører musen fra armen til startboksen hånd. De mulige konfunderende variabler håndtering samhandle med musen genotype eller eksperimentell tilstand kan påvirke T-labyrint ytelse. I løpet av det siste tiåret har den modifiserte T-labyrint test for en kontinuerlig veksling oppgave som ikke involverer manuell overføring av faget fra målet armen tilbake til startboksen blitt brukt. 9-11 Selv når apparatet, test protokoller, og mange miljømessige variabler er kraftig likestilles, standardized atferdsmessige tester ikke alltid produsere lignende resultater i forskjellige laboratorier 12,13. Spesifikke forskere som utfører testingen kan være unikt for hvert laboratorium, og kan også påvirke atferden til mus. I tillegg er en menneskelig eksperimentator generelt tilbøyelige til å gjøre feil, for eksempel misplacing en sukrose pellet, åpner eller lukker andre dører, samt feil i å spore rettssaken antall og tidtaking. For å redusere påvirkning av konfunderende variabler og forekomsten av menneskelige feil, har vi utviklet og brukt den automatiserte T-labyrint apparat styres av en video-system for sporing med bildet TM-programmet. Den forbedrede T-labyrint apparat har også fordeler som tillater oss å bruke microdialysis, elektrofysiologi, og optogenetics teknikker under T-labyrint ytelse fordi dørene er konstruert for å gå ned i gulvet. Dermed er den automatiserte apparatet et nyttig verktøy for å lette studier av nevrobiologi av arbeids-og referanse minne hos gnagere.

Slik aktiverer du automatisk og fortløpende gjennomføring av en serie rettssaker i en økt, våre protokoller har noen potensielle ulemper. For eksempel, i tvunget vekslingen oppgave, tiden for musene å gå tilbake til S1 fra A1 eller A2 potensielt kan påvirke ytelsen. Det kan ikke være et alvorlig problem, men siden du bor P1 eller P2 området i seg selv kan være en romlig kø og en lang eller kort opphold i et område i en tvungen-choice løp kan ikke endre et minne belastning. Et annet potensielt problem er at lukt sti gjort av musene, istedenfor romlig arbeidsminnet, kunne brukes. Men etter som noen studier, kan lukt løyper bli overskrevet flere ganger og ville bli vanskelig å bli utnyttet som pekepinner. Også i venstre-lys diskriminering oppgaven, kan lukt stier tjene som olfactory pekepinner for musene å finne plasseringen av en belønning på tvers påfølgende forsøk. De signaler kan påvirke læring og hukommelse prosessen på tvers av studier i en sesjon, som kan potensielt være et problem. Imidlertidmus kan ikke bruke lukt stien strategien i den aller første rettssaken i en sesjon, og slik at fremføringer av de første forsøkene skulle tjene som en indeks som er blottet for en potensiell bruk av lukt stien strategien.

Som vist i de representative resultater, prosent riktige svar av kontrolltiltaket C57BL/6J musene økte gradvis over økter i begge oppgavene. Funnene bekrefter at C57BL/6J mus kan lære å ta riktige valg i den modifiserte automatiske T-labyrint. I denne studien, ble musene på rundt 80% riktige valg, og ikke mer selv etter omfattende trening (se figur 2A). Tatt i betraktning at de holder viser noen unnlatelse feil opp gjennom treningene, kan deres motivasjon ikke være så høy for musene å komme høyere ytelse. I tvunget veksling oppgave, α-CaMKII + / - viste mus en lavere prosentandel av riktige svar enn kontroll mus. Dermed viste de muterte musene nedsatt ytelse i forhold til kontroll mus i dette task. Dette resultatet er konsistent med tidligere funn oppnådd i de åtte-arm radial labyrint test 2,14, som gir ytterligere bevis på at α-CaMKII mangel induserer underskudd i arbeidsminnet og at tvang vekslingen oppgave i den automatiserte T-labyrint apparat nøyaktig oppdager arbeider minne underskudd av mutant mus. I venstre-høyre diskriminering oppgave, tyder resultatene på at α-CaMKII mangel dose ikke påvirke referanse minne. Som vist i resultatene for reversering-læring sesjoner, kan imidlertid α-CaMKII mangel redusere atferdsmessige fleksibilitet. De muterte musene viste også flere unnlatelse feil enn kontroll mus i løpet av de reversering opplæringsøkter. Økningen i antall unnlatelse feil kunne redusere muligheten til å lære hvilke arm er knyttet til belønning. Derfor kan den forsinkede læring oppkjøpet skyldes økningen i antall unnlatelse feil i de innledende økter, men ikke til dårlegare reversering ltjene. En annen mulighet er at mutantene kan bli forvirret av endringen i reglene, som kan indusere feil av unnlatelse og forstyrre utøvende funksjon. Derfor, for å trekke en fornuftig konklusjon, bør unnlatelse feil undersøkes samt riktig valg prosent.

Image TM Programmet genererer ekstra resultatene for ventetid og distanse å fullføre en sesjon samt prosentandelen av riktige svar og antall unnlatelse feil. Forskjellene i ventetid og distanse for å fullføre en sesjon kan tolkes som en forskjell i locomotor aktivitetsnivå, impulsive tendens til valg armene, motivasjon for å utføre oppgaven, habituering nivå til oppgaven, annerledes læringsstrategi og etc. Når det gjelder representative resultater, α-CaMKII + / - viste mus kortere ventetid og kortere distanse enn kontrollene. Faktisk, α CaMKII + / - viste mus en hyperlocomotor aktivitet sammenlignet med than styre mus 3 og denne fenotypen kunne ligge til grunn forskjellene i indeksene.

I vårt laboratorium har vi vurdert mer enn 36 stammer av genmanipulerte mus og vill type kontroll mus i en T-labyrint test ved hjelp av automatiserte apparater å belyse forholdet mellom gener, hjerne og atferd 15,16. Vi har fått et stort sett med rådata om mer enn 1200 mus, og har rapportert data for T-labyrint ytelse i flere stammer av muterte musene 3,16-22. Dataene stammer som allerede er publisert i vitenskapelig artikkel er inkludert i "Mouse Behavioral Phenotype Database" som en offentlig database (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Noen av studiene viste at mus med mutant en Dtnbp1, Nrd1 20, eller Plp1 21 gener viser arbeider minne underskudd. Dermed vår standardisert protokoll for T-labyrint oppgaver med automatisertApparatet er egnet for å påvise genetiske effekter på minnefunksjon mellom mutant og villtype kontroll mus. De atferdsmessige prøveprotokoller må være standardisert, replikert, og resultatene sammenlignet på tvers av laboratorier. Den forbedrede T-labyrint apparat fører til automatisering av test prosedyrer, som kan bidra til standardisering av protokoller som brukes på tvers laboratorier.

Som vist i denne videoen artikkel, kan den gjeldende versjonen av apparater og programmet lar oss teste svart eller agouti mus, men ikke albino mus. Nå er vi produserer en modifisert versjon av systemet for å kunne albino mus som skal testes. Systemet har en fordel som in vivo microdialysis, in vivo elektrofysiologi, og optogenetics eksperimenter kan utføres i løpet av T-labyrint testing, fordi dørene er konstruert for å gå ned under gulvet. For eksempel kan noen forskere prøve å undersøke elektrofysiologiske egenskaper av nerveceller i hippocampus under valg av våpenselv om enkelte forbedringer av apparatet kan være nødvendig å minimere elektrisk støy fra dørene og pelletskaminer fjerning mekanisme aktuatorer.

Til sammen tvunget T-labyrint veksling og venstre-høyre diskriminering oppgaver ved hjelp av den modifiserte automatisk apparat er nyttige for å vurdere arbeids-og referanse minne og atferdsmessige fleksibilitet i mus.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklært.

Acknowledgements

Vi takker Kazuo Nakanishi for hans hjelp i å utvikle Bilde TM program for atferdsanalyse. Denne forskningen ble støttet av Grant-i-Aid for utforskende forskning (19653081), Grant-i-Aid for Scientific Research (B) (21300121), Grant-i-Aid for vitenskapelig forskning på innovative områder (Comprehensive Brain Science Network) fra departementet for utdanning, vitenskap, sport og kultur i Japan, tilskudd fra Neuroinformatics Japan Center (NIJC), og tilskudd 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