T-labyrinten Påtvingad alterneringsledighet och vänster-höger uppgifter diskriminering bedöma arbets-och referens minne hos möss

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

Summary

Den här artikeln presenterar protokollet av T-maze tester med ett modifierat automatiserad apparat för att bedöma lärande och minne funktioner i möss.

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

Forcerad växlingen och vänster-höger arbetsuppgifter diskriminering med hjälp av T-labyrinten har i stor utsträckning använts för att bedöma arbets-och referens minne, respektive hos gnagare. I vårt laboratorium, utvärderade vi de två typerna av minnet i mer än 30 stammar av genetiskt manipulerade möss med användning av automatiserad version av denna anordning. Här presenterar vi den modifierade T-labyrinten Apparater som drivs av en dator med en video-system för spårning och våra protokoll i en film format. T-labyrinten Utrustningen består av start-och landningsbanor avskärmad från skjutdörrar som automatiskt kan öppna nedåt, vardera med en start box, en T-formad gränd, två lådor med automatiska pellets automater på ena sidan av lådan och två L-formade gränder . Varje L-formade gränden är ansluten till början rutan så att möss kan återvända till början boxen, som exkluderar effekterna av försöksledaren hantering på musen beteende. Denna anordning har också en fördel att in vivo mikrodialys in vivo elektrofysiologi och optogenetics Techniques kan utföras under T-labyrinten prestanda eftersom dörrarna är utformade för att gå ner i golvet. I den här filmen artikeln beskriver vi T-maze uppgifter med den automatiserade apparaten och T-labyrinten prestanda α-CaMKII + / - möss, som redovisas för att visa arbetsminne underskott i åttaarmade labyrinten uppgift. Våra data visade att α-CaMKII + / - möss visade en arbetsminne underskott, men ingen försämring av referens minne, och överensstämmer med tidigare resultat med hjälp av åttaarmade labyrinten, som stöder giltigheten av vår protokollet. Dessutom har våra data tyder på att mutanter tenderar att uppvisa omkastning lärande underskott, vilket tyder på att α-CaMKII brist orsakar reducerad beteende flexibilitet. Sålunda är T-labyrint-test med användning av den modifierade automatisk apparat som är användbar för utvärdering av arbets-och referensminnet och beteendemässiga flexibilitet i möss.

Protocol

1. Anordningen inställning

  1. Den automatiska modifierad T-labyrint-apparat (O'Hara & Co, Tokyo, Japan) är konstruerad av vita plast banor med 25-cm höga väggar 1. Labyrinten är avskärmad i 6 delar (A1, A2, S1, S2, S1, S2) genom skjutdörrar (S1, S2, S3, a1, a2, P1, P2) (figur 1) som kan öppnas automatiskt nedåt. Den stam av T består av området S2 (13 x 24 cm) och armarna i de T innefattar områden A1 och A2 (11,5 x 20,5 cm). P1 och P2 omfattar korridorer från armen (området A1 eller A2) till början facket (område S1).
  2. I slutet av varje arm är försedd med en pellet dispensern som automatiskt tillhandahåller en sackaros pellet (20 mg, formel 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) som en belöning. Pelleten intag av mus detekteras av den infraröda givaren och registreras automatiskt av en dator.
  3. Den laddningskopplad anordning (CCD)-kamera är monterad ovanför anordningen för övervakning av mus & #x2019; beteende, och bilder av den apparat och mus fångas upp av datorn.
  4. Placera T-labyrint anordning i ett ljudisolerat utrymme (170 x 210 x 200 cm, O'Hara & Co, Tokyo, Japan) som möjligt. Anordningen är upplyst av fluorescerande ljus vid 100 lux i vårt laboratorium. Ljusintensiteten kan vara svagare än denna lux nivå, men bör hållas på en konstant nivå under alla experimenten.

2. Djur beredning

  1. Kammaren om två till fyra möss per bur i en tempererad rum (23 ± 2 ° C) med en 12-h ljus / mörker-cykel (ljus på vid 7:00), enligt vägledning och som etablerats av lokala Animal Care och användning kommittén.
  2. Överför alla burarna innehåller mössen in i ljudisolerat rum från huset rummet minst 30 minuter innan den första rättegången börjar.
  3. Alla försök bör alltid utföras under samma tidsperiod (t.ex. 9:00 AM till 6:00 PM). Under provningen pesänds som bör ämnen från varje genotyp eller experimentell tillstånd testas Motviktstruck ordning, eftersom det kan vara en potentiell effekt av tiden i en dag på utförandet av den uppgift.

3. Mat begränsning

  1. Fram till början av experimentet, ge fri tillgång till standard pellets foder och vatten till möss.
  2. Från 1 vecka före pre-utbildningar, väga mössen dagligen och mata dem med standard pellets chow att behålla 80% till 85% av fri utfodring kroppsvikt under hela experimentet.
  3. Ge dagligen med åtta sackaros pellets per mus i tillägg till standardbehandlingen pellets chow i sitt hem buren för att vänja till sackaros pellets fram till början pre-utbildningar.

4. Tillvänjning till anordningen och förträning

  1. Ställe ärix sackaros pellets per mus i mitten av varje en av de sex fack i apparaten, och sätter in en pelleten i varje fack av livsmedel automater.
  2. Placera alla möss i en bur i apparaten och tillåta dem att fritt undersöka anordningen med alla dörrar öppna under 30 min.
  3. Från den 1 dag efter tillvänjning, möss dagligen utsätts för förberedande utbildning. Med alla dörrar stängda och pelleten deponeras i maten facket, plats musen till området A1. Om musen förbrukar pelleten eller 5 minuter förflutit, överför musen för att området A2 och börja förberedande utbildning igen. Sådan utbildning upprepas fem gånger om dagen, och fortsatte tills mössen konsumerar mer än 80% av pellets.
  4. Efter pre-utbildningar är kompletta, mössen utsätts för antingen en påtvingad växling uppgift eller vänster-höger diskriminering uppgift.

5. Tvingas växling uppgift

  1. I den påtvingade växlingen uppgiften består varje rättegången mot en påtvingad välja run fölgerande tillsynsmyndigheter med ett fritt val körning.
  2. Köra programmet programmet (Bild TM) för uppkomsten av uppgiften, och placera en mus i startboxen (område S1).
  3. Klicka på startknappen och en påtvingad-val run startar. I denna körning är dörrarna i startboxen (dörren s2) och antingen område A1 (dörren a1) eller arean A2 (dörren a2) öppnas, och en sackaros pelleten automatiskt levereras till födoämnestråget av området med dörren öppen . Musen tillåts komma in i området och för att konsumera pelleten. När musen har ätit pelleten, dörren nära maten brickan av armen att musen nu stannar (antingen dörren P1 eller P2) öppnas. Därefter, närmar sig mus dörren (antingen S1 eller S3) som gränsar till startboxen, och antingen dörren P1 eller P2 är stängd och dörren S1 (eller s3) öppnas, så att musen kan återgå till början lådan. Om musen inte äta pellets inom 30 sekunder, är svaret redovisas som en "överhoppad Error". Därefter pelleten automatiskt avlägsnas från födoämnestråget och tHan dörren armen att mössen stannade (antingen P1 eller P2) öppnas, och sedan musen kan återgå till startboxen.
  4. Efter den påtvingade-val körning börjar fritt-val körs automatiskt. Dörren s2 och båda dörrarna a1 och a2 är öppna. Musen får välja mellan de två armarna. Om musen in i motsatt arm att det var tvungen att välja i den forcerade-val sikt är svaret anses vara "rätt" och musen får ett sackaros pellet. Om musen inte äta pellets inom 30 sekunder, är svaret redovisas som en "överhoppad Error", och pelleten automatiskt bort från maten facket. Om musen går till samma arm som besökt den påtvingade-val uppgift är musen begränsad i området under 10 sek som ett straff ("Fel" svar). Därefter dörrarna P1 (eller s1) och P2 (eller s3) öppnas, och musen kan återgå till början lådan.
  5. En mus utsätts för 10 på varandra följande prövningar i en session perdag (sluttiden, 50 min). Kontrollmöss tränas dagligen för att nå en grupp i genomsnitt 80% korrekt svar i en session. Gruppen i genomsnitt korrekt svar beräknas genom medelvärdesbildning av procent korrekta svar på varje mus i en session i varje grupp.
  6. Efter kontroll och / eller experimentella möss är utbildade för att kriteriet kan du testa ytterligare möss i den fördröjda växlingen uppgiften genom att sätta 3 -, 10 -, 30 - eller 60-s förseningar mellan påtvingad-val och den fria-val körs.
  7. Efter varje session tillbaka mössen till sina hem bur, och rengör apparaten med super underklorsyrlighet vatten (pH 6-7) för att förhindra att en bias baserad på luktsinnet signaler.

6. Vänster-höger diskriminering uppgiften

  1. I vänster-höger diskriminering uppgift är varje mus ges ett fritt val körning av 10 eller 20 försök. En sackaros Pelleten alltid avges till födoämnestråget av en av armarna, nämligen målarmen. Möss måste lära sig att komma in i målet armen. Placeringen av måletarmen är en gång för över prövningar och sessioner, och balanseras mellan kontroll och experimentella möss.
  2. Köra programmet programmet (Bild TM) för uppkomsten av uppgiften, och placera en mus i startboxen (område S1).
  3. Klicka på startknappen, och en fri-val run startar. I denna körning är dörren s2 och både dörrar A1 och A2 öppnas och en pellet dispenser automatiskt levererar en pellet till maten brickan av målet armen. Musen tillåts att fritt välja mellan de vänstra och högra armen. När muspekaren förs över målet armen, anses det ett korrekt svar. Om musen äter pelleten eller 30 sek förflyta, dörr p1 (eller P2) är öppnad. När musen närmar sig startboxen genom att passera genom området P1 (eller P2) är dörr S1 (eller S3) öppnas så att musen kan återgå till startboxen.
  4. En mus utsattes vanligtvis för 10 till 20 på varandra följande försök i en session per dag (sluttiden, 50 min). Kontrollmöss tränas dagligen för att nå en grupp i genomsnitt 80% Correct svar i en session. Gruppen i genomsnitt korrekt svar beräknas genom medelvärdesbildning av procent korrekta svar på varje mus i en session i varje grupp.
  5. Efter möss når kriteriet kan du ge ytterligare sessioner för att mössen antingen för att bedöma behålla minnet och lära om genom att sätta in en fördröjning på flera veckor mellan sessioner eller att bedöma beteendemässiga flexibilitet genom att placera belöning i motsatt, tidigare unbaited arm (dvs. återföring lärande) vid behov.
  6. Efter varje session tillbaka mössen till sina hem bur, och rengör apparaten med super underklorsyrlighet vatten (pH 6-7) för att förhindra att en bias baserad på luktsinnet signaler.

7. Bildanalys

  1. Beteenden i T-labyrinten apparat registreras av en video-kamera ansluten till en dator och bilden lagras i en TIFF-format. Det program som används för att förvärva och analysera beteendedata (Bild TM) är baserad på public domain Image J-programmet (som utvecklats avWayne Rasband vid National Institute of Mental Health och finns på http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), som ändrades genom Tsuyoshi Miyakawa (tillgänglig via O'Hara & Co, Tokyo, Japan).
  2. Bilden TM programmet automatiskt genererar textfiler för andelen rätta svar, latens (sek) för att slutföra en session, färdsträcka under sessionen, och antalet utelämnande fel i sessionen. Dessutom är spår bilder av en mus, rådata position och rådata svar (korrekt, utelämnande eller fel) i varje körning produceras och sparas.

8. Statistisk analys

Analysera varje beteendemässiga data genom två-vägs (EXPERIMENTAL tillstånd (t ex, genotyp) x session eller experimentell betingelse x DELAY) upprepade mätningar variansanalys.

9. Representativa resultat

Ett exempel på T-labyrint prestanda genom α-CaMKII + / - male möss och deras vilda typ kullsyskon kontroll (C57BL/6J bakgrund) (11-18 veckor gamla, n = 10 per grupp för forcerad alternering eller vänster-höger diskriminering uppgift) visas i figurerna 2-4. Eftersom α-CaMKII + / - möss uppvisar höga nivåer av aggressivitet mot bur kompisar 2,3, både de mutanter och möss kontroll var ensamma inrymt i en plast bur (22,7 x 32,3 x 12,7 cm) efter avvänjning. Experimenten har godkänts av Institutional Animal Care and Use Committee för Fujita Health University.

I tvingade växlingen uppgiften kommer kontrollmössen lära allt för att göra rätt val, och kan oftast nå kriteriet en genomsnittlig 80% korrekt svar i ca 1 till 2 veckor (Figur 2A). Jämfört med kontrollmössen, α-CaMKII + / - visade möss en signifikant lägre andel korrekta svar (genotyp: F (1,18) = 29,04, p <0,0001) och kortare latens (genotyp: F (1,18) = 8,88 , p = 0,008; GENOTYP X-session: F (9162) = 2,24, p = 0,0218) och reste ett kortare distance (genotyp: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; GENOTYP X session: F (9162) = 3,19, p = 0,0014) än kontrollmöss (figur 2A, B och C). Ingen signifikant effekt av genotypen återfanns i utelämnande fel (figur 2D). Även i den fördröjda växlingen uppgiften, det rätta valet andelen α-CaMKII + / - mössen betydligt lägre än vildtyp möss vid varje fördröjning (genotyp: F (1,18) = 38,781, p <0,0001; DELAY : F (3,54) = 8,074, p = 0,0002; GENOTYP x DELAY: F (3,54) = 0,223, p = 0,88, fig 3). Dessa resultat indikerar att mutanterna visade försämrad prestanda jämfört med kontroll möss, även de muterade mössen kunde utföra uppgiften snabbare än kontroller, vilket tyder på att α-CaMKII brist inducerar ett arbetsminne underskott.

I vänster-höger diskriminering uppgift, det rätta valet procentsatserna för α-CaMKII + / - mutanter successivt ökat i hela sessioner, liknande för att styra möss (Figur 4A). Dessutom var när en 1-månads fördröjning infogas mellan sessionernaDet fanns inga signifikanta skillnader i procent korrekt mellan de muterade möss och kontrollmöss. Liksom i den påtvingade växlingen uppgiften, α-CaMKII + / - visade mutanter en betydligt kortare latens för att slutföra en session (genotyp: F (1,18) = 12,12, p = 0,0027) och kortare körsträcka i apparaten under en session (genotyp : F (1,18) = 25,08, p <0,0001; GENOTYP X-session: F (15.270) = 2,83, p = 0,0004) än kontrollmössen över den utbildning (figur 4B och C). Dessa data visar att α-CaMKII brist dosen inte påverkar hänvisning minne som bedömts av denna uppgift. I återföring-lärande sessioner, dock α-CaMKII + / - visade mutanter en signifikant lägre andel korrekta svar (genotyp: F (1,18) = 10,92, p = 0,0039; GENOTYP X-session: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002, fig. 4A) och hade fler utelämnande fel (genotyp: F (1,18) = 17,12, p = 0,0006, fig. 4D) än kontrollmöss. Dessa fynd tyder på att α-CaMKII + / - muterade möss har minskat beteende flexibilitet.

<p klass = "jove_content"> Figur 1
Figur 1. (A) T-labyrinten apparater för forcerad alternering och vänster-höger arbetsuppgifter diskriminering. Figuren citeras från Takao et al. (2008). (B) bild togs med en CCD-kamera monterad ovanför anordningen. T-labyrinten är avskärmad i 6 delar (A1, A2, S1, S2, S1, S2) genom skjutdörrar (S1, S2, S3, a1, a2, P1, P2). (C) Konfiguration och orientering apparater och extra labyrint signaler i ett ljudisolerat rum. Två apparater placeras vända i samma riktning mot en vägg i ett ljudisolerat rum och föremål, såsom en dörr i rummet, att lysrör i taket, väggar i rummet, CCD kameror av apparater, och ställ emot musen burar in.

Figur 2
Figur 2. T-labyrinten tvingas växlingen uppgift. Möss fick 10 dagliga försök per session. Uppgifter om (A) andelen rätta svar, (B) latens (sek), (C) tillryggalagd sträcka (cm), och (d) Antal utelämnande felaktigheter företräddes sätt med vanliga fel för varje block av två sessioner, och var analyserades genom en tvåvägs upprepad mätningar ANOVA. α-CaMKII + / - möss visade en lägre andel korrekta svar (p <0,0001) och en kortare latens (p = 0,008), och reste en kortare sträcka (p = 0,0086) än kontrollmössen över sessioner.

Figur 3
Figur 3. T-labyrinten tvingas växling uppgift med förseningar på 3, 10, 30 och 60 sek. Ungefär 24 timmar efter den sista träningen, möss utsattes för fem fördröjning sessioner. Den procentuella andelen korrekta responser för varje fördröjning visas som medel med standardfel och analyserades genom en tvåvägs upprepad mätningar ANOVA. α-CaMKII + / - möss visade en lägre andel korrekta svar än kontrollmössen helst fördröjningtid (p <0,0001).

Figur 4
Figur 4. T-maze vänster-höger diskriminering uppgift. Möss erhöll dagliga 10 eller 20 försök i en session. Uppgifter om (A) andelen rätta svar, (B) latens (sek), (C) tillryggalagd sträcka (cm), och (d) Antal utelämnande fel representeras som sätt med vanliga fel för varje block på 20 försök, som analyserades genom en tvåvägs upprepad mätningar ANOVA. Under de första träningspassen och möten Återinlärning 1 månad efter sista träningspasset gjorde andelen korrekta svar inte nämnvärt skiljer sig åt mellan α-CaMKII + / - mutant och möss kontroll. Muterade möss visade dock en signifikant lägre andel korrekta svar än kontrollmössen under sessionerna omkastning lärande (p = 0,0039).

Discussion

Forced växling och vänster-höger diskriminering uppgifter med hjälp av T-labyrinten används i stor utsträckning för att bedöma arbets-och referens minne, respektive hos gnagare 4,5. I T-maze uppgifter är det känt att gnagare kan använda olika strategier för att utföra de uppgifter, som bygger på rumsliga och icke-ledljud, såsom extra labyrint ledtrådar, konfiguration av rummet ledtrådar, orientering av labyrinten, och så vidare 6,7,8. Orientering av labyrinten i ett rum och dess stabilitet, frånvaro eller närvaro av polariserande signaler i rummet, och förmåga gnagare att se signaler i rummet kan påverka strategier. Således, forskare behöver tänka på konfiguration och orientering av apparater och signaler i ett rum i dirigering ett experiment och en tolkning av beteendemässiga data. I vårt laboratorium, placerar vi två apparater vänd i samma riktning mot en vägg i ett ljudisolerat rum och föremål uppsatta, såsom en dörr i rummet, lysrör i taket, väggar i rummet, CCD-kameror förapparaterna och ställ att rymma mus burar, som kan tjäna som extra labyrint ledljud för möss (se figur 1C).

I många fall har de T-maze tester har manuellt genomförts av en mänsklig försöksledaren enligt följande: I varje studie placerar försöksledaren ett sackaros pellet på mat facket och öppnar giljotindörrar av apparaten för att starta testet. Sedan, när en mus inträder någon av armarna, stänger den som utför experimentet dörrarna, protokoll musen beteende, och överför mus från armen till startboxen för hand. De möjliga störfaktorer att hantera interaktion med musen genotyp eller experimentella tillståndet kan påverka T-labyrinten prestanda. Under det senaste decenniet har den modifierade T-labyrinten test för en kontinuerlig växling uppgift som inte innebär manuell överföring av motivet från målet armen tillbaka till startboxen använts. 9-11 Även när apparaten, testprotokoll och många miljö-variabler kraftigt jämställs, STAndardized beteendemässiga test inte alltid ge liknande resultat i olika laboratorier 12,13. Särskilda praktiker som utför testning kan vara unik för varje laboratorium och kan också påverka beteendet hos möss. Dessutom är en mänsklig försöksledaren generellt benägna att göra fel, såsom misplacing ett sackaros pellet, öppna eller stänga andra dörrar, liksom misstag i att spåra rättegången nummer och tidtagning. För att minska påverkan av störande variabler och förekomsten av mänskliga fel, har vi utvecklat och använt den automatiserade T-labyrinten apparater som styrs av en video-tracking system med Image TM-programmet. Den förbättrade T-labyrinten apparaten har också fördelar som tillåter oss att använda mikrodialys, elektrofysiologi och optogenetics tekniker under T-labyrinten prestanda eftersom dörrarna är utformade för att gå ner i golvet. Således är den automatiserade apparaten ett användbart verktyg för att underlätta studier av neurobiologi arbets-och referens-minne hos gnagare.

För att möjliggöra automatisk och successiv genomförandet av en serie försök i en session, våra protokoll har några potentiella nackdelar. Till exempel i påtvingad omväxlande arbete, tid för mössen att gå tillbaka till S1 från A1 eller A2 skulle kunna påverka deras prestanda. Det kan inte vara ett allvarligt problem, dock, eftersom du bor P1 eller P2-området i sig kan vara en rumslig kö och en lång eller kort vistelse i antingen område i en forcerad-val sikt kan inte ändra ett minne belastning. Ett annat potentiellt problem är att lukt spår som gjorts av de möss, i stället för spatial arbetsminnet, skulle kunna användas. Men efter som några försök, kan lukt spår skrivs över flera gånger och skulle bli svåra att användas som ledtrådar. Även i vänstra ljus diskriminering uppgift, kan lukt spår tjäna som lukt ledtrådar för mössen att hitta platsen för en belöning över varandra prövningar. De signaler kan påverka inlärning och minne över alla prövningar i en session, som potentiellt kan vara ett problem. Emellertidmöss kan inte använda strategin lukten leden i den allra första rättegången i en session och så prestationer av de första försöken skulle fungera som ett index som saknar en potentiell användning av lukten leden strategin.

Såsom visas i de representativa resultat, de procentuella korrekta responser i kontrollgrupperna C57BL/6J-möss ökade gradvis över arbetspass i båda uppgifterna. Resultaten bekräftar att C57BL/6J-möss kan lära sig att göra riktiga val i den modifierade automatiska T-labyrint. I denna studie stannade mössen till cirka 80% korrekt val och inte mer även efter omfattande utbildning (se figur 2A). Med tanke på att de håller visar vissa brister vad fel hela utbildningarna, kan deras motivation inte vara så hög för mössen att nå högre prestanda. I den påtvingade växlingen uppgiften, α-CaMKII + / - visade möss en lägre andel korrekta svar än kontroll möss. Således uppvisade muterade mössen försämrad prestanda jämfört med kontrollmössen i denna taSK. Detta resultat stämmer överens med tidigare resultat som erhållits i åttaarmade labyrinten testet 2,14, vilket ger ytterligare belägg för att α-CaMKII brist inducerar underskotten i arbetsminne och att den påtvingade växlingen uppgiften i den automatiserade T-labyrinten apparater noggrant upptäcker arbetsminne underskott av muterade möss. I vänster-höger diskriminering uppgift, tyder resultaten på att α-CaMKII brist dosen inte påverkar referens minne. Som framgår av resultaten av återföring-lärande sessioner, dock α-CaMKII brist minskar beteende flexibilitet. De muterade möss visade också fler utelämnande fel än kontrollmössen under sessionerna omkastning lärande. Ökningen av antalet utelämnande fel kan minska chansen att lära sig vilka armen är associerad med belöning. Därför kunde den fördröjda inlärning förvärvet vara på grund av ökningen av antalet utelämnande fel under de initiala sessioner, men inte att försämras återföring ltjäna. En annan möjlighet är att mutanterna kan förväxlas av förändringen i reglerna, vilket kan leda fel i underlåtenhet och störa verkställande funktion. Således, för att dra en rimlig slutsats, bör underlåtenhet felaktigheter undersökas, liksom rätt val procent.

Bilden TM-programmet genererar ytterligare resultat för latensen och tillryggalagd sträcka för att slutföra en session samt andelen korrekta svar och antalet försummelse fel. Skillnaderna i latens och sträcka för att slutföra en session kan tolkas som en skillnad i rörelseaktivitet nivå, impulsiv tendens att välja armarna, motivation att utföra uppgiften, tillvänjning nivå uppgiften, annorlunda lärande och etc. När det gäller representativa resultat, α-CaMKII + / - visade möss kortare fördröjning och kortare körsträcka än kontrollerna. I själva verket α CaMKII + / - visade möss en hyperlocomotor aktivitet jämfört med tHan styr möss 3 och denna fenotyp kan ligga bakom skillnaderna i indexen.

I vårt laboratorium har vi bedömt mer än 36 stammar av genetiskt manipulerade möss och vildtyp möss kontroll i en T-labyrint-test med hjälp av automatiserad apparat för att belysa sambandet mellan gener, hjärnan och beteende 15,16. Vi har fått ett stort antal rådata på mer än 1200 möss, och har rapporterat data för T-labyrinten prestanda i flera stammar av muterade möss 3,16-22. Uppgifterna av stammar som redan publicerats i forskningen artikeln ingår i "Mus Behavioral Fenotyp Database" som en offentlig databas (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Några av de studier har visat att möss med mutant Dtnbp1 1, Nrd1 20 eller Plp1 21 gener visar arbetsminne underskott. Sålunda vår standardiserat protokoll för de T-labyrint uppgifter med den automatiseradeAnordningen är lämplig för att detektera genetiska effekter på minnesfunktionen mellan mutant-och vildtyp kontrollmöss. Beteendemässiga testprotokoll måste standardiseras, replikerade, och resultaten jämföras över laboratorier. Den förbättrade T-labyrinten apparatur leder till automatisering av testprocedurer, som kan bidra till standardiseringen av protokoll som används över hela laboratorier.

Som visas i denna videon artikeln kan den aktuella versionen av apparaten och programmet ger oss möjlighet att testa svart eller agouti mus, men inte albino möss. Nu producerar vi en modifierad version av systemet så att albinomöss som ska testas. Systemet har fördelen att in vivo mikrodialys in vivo elektrofysiologi och optogenetics experiment kan utföras under T-labyrint testning, eftersom dörrarna är utformade för att gå ned under golvet. Till exempel kan vissa forskare att försöka att undersöka de elektrofysiologiska egenskaperna hos neuroner i hippocampus under valet av armarnaäven om vissa förbättringar av apparaten kan behövas för att minimera elektriska störningar från dörrar och pellet borttagning ställdon mekanism.

Sammantaget tvingade T-labyrinten växling och vänster-höger diskriminering uppgifter med den modifierade automatiska apparaten är användbara för att bedöma arbets-och referens-minne och beteendemässiga flexibilitet i möss.

Disclosures

Inga intressekonflikter deklareras.

Acknowledgements

Vi tackar Kazuo Nakanishi för hans hjälp med att utveckla Image TM program för beteendeanalys. Denna forskning stöddes av Grant-i-Stöd till Förberedande forskning (19653081), Grant-i-Stöd till vetenskaplig forskning (B) (21.300.121), Grant-i-Stöd för vetenskaplig forskning om innovativa områden (Comprehensive Brain Science Network) från ministeriet för utbildning, vetenskap, idrott och kultur i Japan, bidrag från Neuroinformatics Japan Center (NIJC), och bidrag från CREST & Bird i 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