T-Labyrinth Erzwungener Wechsel und die Links-Rechts-Discrimination Aufgaben für die Beurteilung der Arbeitsbedingungen und Referenz-Gedächtnis bei Mäusen

Published 2/26/2012
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Neuroscience
 

Summary

Dieser Artikel stellt das Protokoll von T-Labyrinth-Tests unter Verwendung eines modifizierten automatisierte Vorrichtung zur Beurteilung der Lern-und Gedächtnis-Funktionen bei Mäusen.

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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).

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Abstract

Erzwungener Wechsel-und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben mit Hilfe des T-Labyrinth sind viel benutzt worden, um Arbeits-und Referenz-Speicher zu bewerten, bzw. bei Nagern. In unserem Labor haben wir die zwei Arten von Speicher in mehr als 30 Stämme von gentechnisch veränderten Mäusen mit der automatisierten Version dieses Gerät ausgewertet. Hier präsentieren wir die modifizierten T-Labyrinth Gerät von einem Computer mit einem Video-Tracking-System und unsere Protokolle in einem Film-Format betrieben. Die T-Labyrinth Vorrichtung besteht aus Bahnen durch Schiebetüren, die automatisch öffnen kann, nach unten, die jeweils mit einem Start-Box, einen T-förmigen Bahn, zwei Kästen mit automatischer Pellet Spender an einer Seite der Box, und zwei L-förmigen Gassen partitionierten . Jede L-förmige Gasse ist mit dem Start-Box angeschlossen, so dass Mäuse an den Start-Box, die die Auswirkungen der Experimentator Handhabe schließt auf Maus Verhalten zurückkehren können. Diese Vorrichtung hat auch den Vorteil, dass in vivo-Mikrodialyse, in vivo Elektrophysiologie und Optogenetik techniques kann während der T-Labyrinth Leistung durchgeführt werden, weil die Türen ausgelegt sind, gehen nach unten in den Boden. In diesem Film Artikel beschreiben wir T-Labyrinth Aufgaben in einem automatisierten Gerät und die T-Labyrinth Leistung von α-CaMKII + / - Mäusen, die berichtet, um zu zeigen, Arbeitsspeicher Defizite in der Acht-Arm Radial-Labyrinth Aufgabe werden. Unsere Daten zeigten, dass α-CaMKII + / - Mäuse einen Arbeitsspeicher Defizit, aber keine Beeinträchtigung der Referenzspeicher zeigte, und stehen im Einklang mit früheren Befunden mit dem Acht-Arm Radial-Labyrinth Aufgabe, die die Gültigkeit unseres Protokoll unterstützt. Darüber hinaus zeigen unsere Daten, dass Mutanten zu Umkehr Lerndefizite aufweisen, tendenziell, was darauf hindeutet, dass α-CaMKII-Mangel reduziert Verhaltensflexibilität verursacht. Somit ist die T-Maze-Test unter Verwendung der modifizierten automatische Vorrichtung für eine Beurteilung Arbeits und Referenzelektroden Speicher und Verhaltensflexibilität in Mäusen.

Protocol

1. Geräte-Einstellung

  1. Die automatische modifizierten T-Labyrinth Apparat (O'Hara & Co., Tokyo, Japan) ist aus weißem Kunststoff Start-und Landebahnen mit 25-cm hohen Mauern 1 aufgebaut. Das Labyrinth wird in 6 (A1, A2, S1, S2, P1, P2) durch eine Schiebetür (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2) (1), die automatisch nach unten geöffnet werden kann partitioniert. Der Stamm des T wird der Bereich S2 aus (13 x 24 cm) und die Arme der T aufweisen Bereiche A1 und A2 (11,5 x 20,5 cm). Bereiche P1 und P2 enthalten die Verbindungskanäle von dem Arm (Bereich A1 oder A2) bis zum Beginn Kammer (Fläche S1).
  2. Das Ende jedes Arms ist mit einer Pellet-Spender, der automatisch einen Saccharose-Pellets (20 mg, Formel 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, USA) als Belohnung ausgestattet. Das Pellet Aufnahme durch die Maus von der Infrarot-Sensor erfasst und automatisch von einem Computer aufgezeichnet.
  3. Die Charge Coupled Device (CCD)-Kamera oberhalb der Vorrichtung angebracht, um die Maus und # überwachenx2019; Verhalten, und die Bilder von der Vorrichtung und Maus durch den Computer erfasst.
  4. Platzieren Sie den T-Labyrinth Apparat in einem schalldichten Raum (170 x 210 x 200 cm, O'Hara & Co., Tokyo, Japan) wie möglich. Die Vorrichtung wird durch Leuchtstofflampen bei 100 Lux in unserem Labor beleuchtet. Die Lichtintensität kann geringer sein als dieser Konstantlichtwert sondern auf einem konstanten Niveau während aller Experimente durchgeführt.

2. Tierische Vorbereitung

  1. Haus etwa zwei bis vier Mäuse pro Käfig in einem temperierten Raum (23 ± 2 ° C) mit einer 12-h Licht / Dunkel-Zyklus (Licht an um 07.00 Uhr), nach Anleitung und Protokolle, die von lokalen Animal Care etabliert und Verwenden Ausschuss.
  2. Übertragen Sie alle Käfige mit Mäusen in den schalldichten Raum aus dem Gehäuse Zimmer mindestens 30 min vor der ersten Verhandlung beginnt.
  3. Alle Experimente sollten immer im selben Zeitraum (z. B. 9:00 Uhr bis 06.00 Uhr) durchgeführt werden. Während des Tests PERIOD, sollten die Probanden aus jedem Genotyp oder einer experimentellen Bedingung in Gegengewichtsstapler um zu testen, da es eine mögliche Wirkung von dem Zeitpunkt an einem Tag an der Erfüllung der Aufgabe sein könnte.

3. Lebensmittel Einschränkung

  1. Bis zum Beginn des Versuchs, den freien Zugang zu Standard-Pellet-Futter und Wasser zu Mäusen.
  2. Ab 1 Woche vor dem Pre-Trainings, Mäuse täglich wiegen und füttern sie mit Standard-Pellet-Chow zu 80% bis 85% ihres frei-Fütterung Körpergewicht während des gesamten Experimentes aufrecht zu erhalten.
  3. Geben Sie täglich mit acht Saccharose Pellets pro Maus zusätzlich zur Standard-Pellet-Chow in ihrem eigenen Käfig, um zu den Saccharose-Pellets bis zum Beginn der Pre-Trainings gewöhnen.

4. Gewöhnung an der Vorrichtung und vor dem Training

  1. Ort six Saccharose Pellets pro Maus in die Mitte eines jeden der sechs Kammern der Vorrichtung, und Hinterlegung ein Pellet in jedem Fach der Futterspender.
  2. Legen Sie alle Mäuse in einem Käfig in das Gerät und lassen Sie sie frei erkunden die Vorrichtung mit allen offenen Türen für 30 min.
  3. Ab dem 1. Tag nach der Gewöhnung, werden Mäuse täglich vor dem Training ausgesetzt. Mit all die Türen geschlossen und das Pellet hinterlegt in der Lebensmittel-Fach, Ort Maus in den Bereich A1. Wenn die Maus verbraucht das Pellet oder 5 min verstreichen, übertragen Sie die Maus auf A2 und beginnt vor dem Training wieder. Diese Ausbildung wird fünf Mal am Tag wiederholt und fortgesetzt, bis die Mäuse mehr als 80% der Pellets verbrauchen.
  4. Nach der Vor-Schulungen abgeschlossen sind, werden die Mäuse entweder zu einem Wechsel gezwungen Aufgabe oder Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe unterzogen.

5. Erzwungener Wechsel Aufgabe

  1. In der erzwungenen Wechsel Aufgabe besteht jeder Versuch einer erzwungenen Wahl Lauf folgengefolgt von einer freien Wahl laufen lassen.
  2. Führen Sie die Anwendung Programm (Image TM) für den Beginn der Aufgabe, und legen Sie eine Maus in die Startbox (Bereich S1).
  3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start, und ein Zwangs-Wahl laufen beginnt. In diesem Lauf werden die Türen der Startbox (Tür S2) und der beiden Bereiche A1 (Tür A1) oder A2 (Tür A2) geöffnet, und ein Saccharose-Pellet wird automatisch auf die Lebensmittel-Tray der Bereich mit offener Tür geliefert . Die Maus ist erlaubt, das Gebiet zu betreten und das Pellet zu konsumieren. Wenn die Maus hat das Pellet gegessen, wird die Tür in der Nähe des Lebensmittel-Fach des Armes, dass die Maus aktuell bleibt (entweder Tür P1 oder P2) eröffnet. Dann nähert sich die Maus die Tür (entweder S1 oder S3) benachbarten Feld Start und entweder die Tür P1 oder P2 wird geschlossen und die Tür S1 (oder S3) geöffnet, so dass die Maus an den Start Box zurückkehren. Wenn die Maus nicht, um das Pellet in 30 Sekunden essen, wird die Antwort als eine "Auslassung Fehler" aufgezeichnet. Dann wird das Pellet automatisch aus dem Tablett entfernt und ter Tür des Armes, dass die Mäuse (entweder P1 oder P2) blieben geöffnet, und dann kann die Maus an den Start Box zurückkehren.
  4. Nach der erzwungenen Wahl laufen lassen, die freie Wahl-Lauf beginnt automatisch. Die Tür s2 und beide Türen a1 und a2 werden geöffnet. Die Maus wird erlaubt, zwischen den beiden Teilen zu wählen. Wenn die Maus tritt in den anderen Arm, dass sie gezwungen war, in der Zwangs-Wahl ausführen möchten, wird seine Antwort als "richtig" sein und die Maus erhält einen Saccharose-Pellets. Wenn die Maus nicht, um das Pellet in 30 Sekunden essen, wird die Antwort als eine "Auslassung Fehler" aufgezeichnet, und das Pellet wird automatisch aus dem Tablett entfernt. Wenn die Maus geht auf den gleichen Arm wie die besucht in der Zwangs-Choice-Aufgabe, wird die Maus in den Bereich für 10 Sekunden als Strafe ("Error"-Antwort) beschränkt. Dann werden die Türen von P1 (oder S1) und P2 (oder S3) geöffnet und kann die Maus an den Start Box zurückkehren.
  5. Eine Maus wird an 10 aufeinander folgenden Studien in einer Sitzung pro unterzogenTag (Cutoff-Zeit, 50 min). Kontrollmäuse werden ausgebildet, um eine Gruppe täglich durchschnittlich 80% korrekte Antwort in einer Sitzung zu erreichen. Die Gruppe durchschnittlich richtige Antwort wird durch Mittelung der% korrekter Antworten jeder Maus in einer Sitzung in jeder Gruppe berechnet.
  6. Nach Kontrolle und / oder experimentelle Mäuse auf das Kriterium geschult sind, können Sie weiter zu testen, die Mäuse in der verzögerten Wechsel Aufgabe durch Einfügen von 3 -, 10 -, 30 - oder 60-S Verzögerungen zwischen dem Zwangs-Wahl und der freien Wahl ausgeführt wird.
  7. Nach jeder Sitzung geben die Mäuse zu ihrem eigenen Käfig, und reinigen Sie das Gerät mit super unterchlorige Wasser (pH 6-7), um eine Vorspannung auf Basis von olfaktorischen Signale zu verhindern.

6. Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe

  1. In der Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe wird jede Maus eine freie Wahl Lauf von 10 oder 20 Versuche gegeben. Eine Saccharose Pellet wird immer auf den Tablett nach einem der Arme, nämlich die Zielarm geliefert. Mäuse müssen lernen, das Ziel Arm in Kraft. Die Lage des ZielesArm ist unveränderlich über Studien und Sitzungen, und wird über Steuer-und Versuchsmäusen ausgeglichen.
  2. Führen Sie die Anwendung Programm (Image TM) für den Beginn der Aufgabe, und legen Sie eine Maus in die Startbox (Bereich S1).
  3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start, und eine freie Wahl zu laufen beginnt. In dieser Sicht sind die Tür S2 und beide Türen A1 und A2 geöffnet, und ein Pellet Spender liefert automatisch ein Pellet zum Essen Tablett mit dem Ziel Arm. Die Maus wird erlaubt, sich frei zwischen den linken und rechten Arme wählen. Wenn die Maus das Ziel Arm betritt, wird es als eine richtige Antwort. Wenn die Maus frisst den Pellet-oder 30 Sekunden verstreichen, Tür-P1 (oder P2) geöffnet wird. Wenn die Maus in die Startbox nähert, indem sie durch den Bereich P1 (oder P2), wird Tür S1 (oder S3), so dass die Maus an den Anfang zurückkehren Feld eröffnet.
  4. Eine Maus wird in der Regel 10 bis 20 aufeinanderfolgenden Durchläufen in einer Sitzung pro Tag (Grenzzeit, 50 min) unterzogen. Kontrollmäuse werden täglich zu einer Gruppe durchschnittlich 80% erreichen corr geschultect Reaktion in einer Sitzung. Die Gruppe durchschnittlich richtige Antwort wird durch Mittelung der% korrekter Antworten jeder Maus in einer Sitzung in jeder Gruppe berechnet.
  5. Nach Mäusen das Kriterium zu erreichen, können Sie zusätzliche Sitzungen zu den Mäusen entweder geben die Retention Speicher und Umlernen durch Einfügen einer Verzögerung von mehreren Wochen zwischen den Sitzungen zu bewerten oder zu Verhaltensänderungen Flexibilität, indem sie den Lohn in die entgegengesetzte beurteilen, bisher ohne Köder Arm (dh Umkehrung Lernen), wie nötig.
  6. Nach jeder Sitzung geben die Mäuse zu ihrem eigenen Käfig, und reinigen Sie das Gerät mit super unterchlorige Wasser (pH 6-7), um eine Vorspannung auf Basis von olfaktorischen Signale zu verhindern.

7. Bildanalyse

  1. Verhalten im T-Labyrinth Vorrichtung werden durch eine Videokamera an einen Computer angeschlossen und das Bild wird in einem TIFF-Format gespeichert aufgezeichnet. Die Anwendung zur Erfassung und Analyse der Verhaltensdaten (Bild TM) verwendet, basiert auf der Public Domain Image J-Programm (entwickelt von der BasisWayne Rasband am National Institute of Mental Health und unter http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), die von Tsuyoshi Miyakawa (verfügbar über O'Hara & Co., Tokyo, Japan) geändert wurde.
  2. Das Bild TM-Programm generiert automatisch die Text-Dateien für Prozentsatz der richtigen Antwort, Latenz (sec), um eine Sitzung beenden, zurückgelegte Strecke während der Sitzung, und die Zahl der Unterlassung Fehler in der Sitzung. Außerdem werden die Trace-Bilder von einer Maus, rohe Positionsdaten und rohe Response-Daten (richtig, Unterlassung oder Fehler) in jedem Durchlauf erzeugt und gespeichert.

8. Die statistische Analyse

Analysieren Sie jede Verhaltensdaten von Zwei-Wege (experimentelle Bedingung (zB Genotyp) X Session oder experimentellen Bedingung x DELAY) für wiederholte Messungen der Varianz.

9. Repräsentative Ergebnisse

Ein Beispiel für T-Labyrinth Leistung von α-CaMKII + / - male Mäuse und ihre Wildtyp-Geschwister-Steuerung (C57BL/6J-Hintergrund) (11-18 Wochen alt, n = 10 pro Gruppe für erzwungene Wechsel-oder Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe) ist in den Abbildungen 2-4 dargestellt. Da α-CaMKII + / - Mäuse zeigen ein hohes Maß an Aggression gegenüber Käfig Kumpels 2,3, sowohl die Mutanten und Kontroll-Mäuse wurden einzeln in einem Käfig aus Kunststoff (22,7 x 32,3 x 12,7 cm) nach dem Absetzen untergebracht. Die Experimente wurden von der Institutional Animal Care und Use Committee von Fujita Health der Universität zugelassen.

Bei der erzwungenen Wechsel Aufgabe wird Kontrollmäuse zunehmend lernen, richtige Entscheidungen zu treffen, und können in der Regel erreicht das Kriterium einer mittleren 80% korrekte Antwort in etwa 1 bis 2 Wochen (Abbildung 2A). Im Vergleich zu den Kontroll-Mäusen, α-CaMKII + / - Mäuse zeigten eine signifikant niedrigere Prozentsatz der richtigen Antworten (Genotyp: F (1,18) = 29,04, p <0,0001) und kürzere Latenzzeiten (Genotyp: F (1,18) = 8,88 , p = 0,008; GENOTYP X Session: F (9162) = 2,24, p = 0,0218) und reiste eine kürzere distance (Genotyp: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; GENOTYP X Session: F (9162) = 3,19, p = 0,0014) als Kontroll-Mäusen (Abbildung 2A, B und C). Kein signifikanter Effekt von Genotyp wurde in Auslassungsfehler (2D) gefunden. Auch in der verzögerten Wechsel Aufgabe, die richtige Wahl Prozentsätze der α-CaMKII + / - Mäuse waren signifikant niedriger als die von Wildtyp-Mäusen zu jedem Verzögerungszeit (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; Abbildung 3). Diese Ergebnisse zeigen, dass die Mutanten die Beeinträchtigung von Leistung angezeigt im Vergleich zu Mäusen steuern, obwohl die mutierten Mäuse konnten die Aufgabe schneller als die Kontrollen durchzuführen, was darauf hindeutet, dass α-CaMKII-Mangel einen Arbeitsspeicher Defizit induziert.

In der Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe, die richtige Wahl Prozentsätze des α-CaMKII + / - Mutanten schrittweise über mehrere Sitzungen hinweg, ähnlich wie bei Mäusen (Abbildung 4A) steuern erhöht. Auch wurde, wenn ein 1-Monats-Verzögerung zwischen den Sitzungen eingefügtEs gab keine signifikanten Unterschiede in der prozentualen korrekte zwischen den Mutanten und Kontroll-Mäusen. Wie in der erzwungenen Wechsel Aufgabe, α-CaMKII + / - Mutanten zeigten eine signifikant kürzere Latenzzeit, um eine Sitzung abzuschließen (Genotyp: F (1,18) = 12.12, p = 0,0027) und kürzeren Abstand in der Vorrichtung während einer Sitzung Weg (GENOTYP : F (1,18) = 25,08, p <0,0001; GENOTYP X Session: F (15270) = 2,83, p = 0,0004) als Kontroll-Mäusen über die Trainingseinheiten (Abbildung 4B und C). Diese Daten zeigen, dass α-CaMKII Mangel Dosis keinen Einfluss auf Referenz-Speicher, wie von dieser Aufgabe zu beurteilen. In den Umkehr-Learning-Sessions, jedoch α-CaMKII + / - Mutanten zeigten eine signifikant niedrigere Prozentsatz der richtigen Antworten (Genotyp: F (1,18) = 10,92, p = 0,0039; GENOTYP X Session: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002; Abbildung 4A) und hatte mehr Auslassungsfehler (Genotyp: F (1,18) = 17,12, p = 0,0006; 4D) als Kontroll-Mäusen. Diese Befunde legen nahe, dass α-CaMKII + / - Mausmutanten gibt es Verhaltens-Flexibilität reduziert.

<p class = "jove_content"> 1
1. (A) T-Labyrinth Vorrichtung zum Wechsel gezwungen und links-rechts Diskriminationsaufgaben. Die Figur ist aus Takao et al. (2008) zitiert. (B) Das Bild wurde durch eine CCD-Kamera über dem Gerät montiert erfasst. Die T-Labyrinth wird in 6 (A1, A2, S1, S2, P1, P2) durch eine Schiebetür (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2) verteilt. (C)-Konfiguration und Ausrichtung der Vorrichtung und Hinweise außerhalb des Irrgartens in einem schalldichten Raum. Zwei Apparate konfrontiert sind in die gleiche Richtung gesetzt in Richtung einer Wand in einem schalldichten Raum und Objekte, wie eine Tür des Zimmers, um Leuchtstoffröhren an der Decke, Wänden des Raumes, CCD-Kameras der Geräte und Racks unterzubringen Maus Käfige gesetzt sind.

2
Abbildung 2. T-Labyrinth Wechsel Aufgabe gezwungen. Die Mäuse erhielten täglich 10 Versuche pro session. Daten von (A) Prozentsatz der richtigen Antworten, (B) Latenz (sec), (C) zurückgelegte Strecke (in cm), und (D) Anzahl der Auslassungsfehler als Mittelwerte mit Standardfehler für jeden Block von zwei Sitzungen vertreten und waren analysiert durch eine Zwei-Wege-ANOVA mit wiederholten Messungen. α-CaMKII + / - Mäuse zeigten einen geringeren Prozentsatz der richtigen Antworten (p <0,0001) und eine kürzere Latenzzeit (p = 0,008), und reisten eine kürzere Distanz (p = 0,0086) als Kontroll-Mäuse über mehrere Sitzungen hinweg.

Abbildung 3
Abbildung 3. T-Labyrinth gezwungen Wechsel Aufgabe mit Verzögerungen von 3, 10, 30 und 60 sek. Etwa 24 h nach der letzten Trainingseinheit wurden die Mäuse zu fünf Sitzungen Verzögerung unterzogen. Der Prozentsatz der richtigen Antworten für jede Verzögerung wird als Mittelwerte mit Standardfehler dargestellt, und von einem Zwei-Wege-ANOVA mit wiederholten Messungen analysiert. α-CaMKII + / - Mäuse zeigten einen geringeren Prozentsatz der richtigen Antworten als Kontroll-Mäusen bei einer VerzögerungZeit (p <0,0001).

Abbildung 4
Abbildung 4. T-Labyrinth Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe. Die Mäuse erhielten täglich 10 oder 20 Versuche in einer Sitzung. Daten von (A) Prozentsatz der richtigen Antworten, (B) Latenz (sec), (C) zurückgelegte Strecke (in cm), und (D) Anzahl der Unterlassung Fehler werden als Mittelwerte mit Standardfehler für jeden Block von 20 Studien dargestellt, die wurden durch eine Zwei-Wege-ANOVA mit wiederholten Messungen analysiert. Mutanten und Kontroll-Mäusen - In den ersten Trainingseinheiten und den Sitzungen Umlernen 1 Monat nach der letzten Trainingseinheit, hat der Prozentsatz der richtigen Antworten nicht signifikant zwischen α-CaMKII + / abweichen. Mutierte Mäuse zeigten jedoch eine deutlich geringere Prozentsatz der richtigen Antworten als Kontroll-Mäusen während der Umkehr Lerneinheiten (p = 0,0039).

Discussion

Erzwungener Wechsel-und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben mit Hilfe des T-Labyrinth liegen überwiegend an Arbeits-und Referenz-Speicher zu bewerten bzw. 4,5 bei Nagern verwendet. In T-Labyrinth Aufgaben, ist es bekannt, dass Nagetiere können unterschiedliche Strategien verwenden, um die Aufgaben, die auf räumliche und nicht-räumlichen Informationen basieren, wie zum Beispiel Hinweise außerhalb des Irrgartens, Konfiguration der Zimmer Cues, Ausrichtung des Labyrinths, und so weiter durchführen 6,7,8. Orientierung des Labyrinths in einem Raum und seine Stabilität, Abwesenheit oder Anwesenheit von polarisierenden Cues im Raum, und die Fähigkeit von Nagetieren auf Hinweise in den Raum sehen, kann sich auf Strategien. So muss in der Forschung Konfiguration und Ausrichtung von Apparaten und Cues in einem Zimmer in ein Experiment und eine Interpretation von Verhaltensdaten zu betrachten. In unserem Labor stellen wir zwei Geräte in die gleiche Richtung auf eine Wand in einem schalldichten Raum und Set-Objekte, wie eine Tür des Zimmers, Leuchtstoffröhren an der Decke, Wänden des Raumes, CCD-Kameras vondie Vorrichtungen und Gestellen zu Mäusekäfige unterzubringen, die als extra-Labyrinth räumliche Cues für Mäuse (siehe Abbildung 1C) dienen kann.

In vielen Fällen haben sich die T-Labyrinth-Tests wurde manuell durch einen menschlichen Experimentator wie folgt durchgeführt: In jedem Versuch legt der Experimentator einen Saccharose-Pellets auf Tablett, und öffnet die Türen Guillotine des Gerätes, für den Test zu starten. Wenn dann eine Maus entweder der Arme eintritt, schließt der Experimentator die Türen, die Datensätze Mausverhaltens und überträgt die Maus von dem Arm der Startbox von Hand. Die möglichen Störvariablen der Umgang mit der Interaktion mit Maus Genotyp oder einer experimentellen Bedingungen kann sich auf T-Labyrinth Leistung. Während des vergangenen Jahrzehnts hat sich die modifizierten T-Labyrinth-Test für einen ständigen Wechsel Aufgabe, die nicht die manuelle Übertragung der Gegenstand aus dem Ziel Arm zurück in die Startbox benutzt worden. 9-11 Selbst wenn das Gerät, Prüfprotokolle und Viele Umgebungsvariablen werden kräftig gleichgesetzt, standardized Verhaltenstests nicht immer zu ähnlichen Ergebnissen in den verschiedenen Laboratorien 12,13. Spezifische Experimentatoren der Durchführung des Tests möglicherweise einzigartig für jedes Labor und kann auch Einfluss auf das Verhalten von Mäusen. Darüber hinaus ist eine menschliche Experimentator in der Regel geeignet, Fehler, wie Verlegen eines Saccharose-Pellets, Öffnen oder Schließen von anderen Türen, sowie Fehler bei der Verfolgung der Versuch Nummer und Zeitmessung zu machen. Um den Einfluss von Störvariablen und dem Auftreten von menschlichen Fehlern zu verringern, haben wir entwickelt und verwendet die automatisierte T-Labyrinth Vorrichtung von einem Video-Tracking-System mit dem Bild TM-Programm gesteuert wird. Die verbesserte T-Labyrinth Gerät hat auch Vorteile, die uns zu Mikrodialyse, Elektrophysiologie und Optogenetik Techniken während T-Labyrinth Leistung verwenden, weil die Türen ausgelegt sind, gehen nach unten in den Boden zu ermöglichen. Somit ist die automatisierte Vorrichtung ein nützliches Werkzeug zum Studium der Neurobiologie der Arbeits und Referenzelektroden Speicher in Nagetieren zu erleichtern.

Um die automatische Ausführung von aufeinander folgenden und einer Reihe von Studien in einer Sitzung zu ermöglichen, haben unsere Protokolle einige potenzielle Nachteile. Zum Beispiel, in erzwungenen Wechsel Aufgabe, die Zeit für die Mäuse um zurück zu S1 von A1 oder A2 könnte möglicherweise ihre Leistung beeinträchtigen. Es kann kein ernsthaftes Problem sein, obwohl, da bleiben P1 oder P2 Gebiet selbst eine räumliche Cue und einem langen oder kurzen Aufenthalt in beiden Bereichen in einer Zwangs-Choice-Lauf nicht ändern können einen Speicher geladen werden können. Ein weiteres mögliches Problem ist, dass Duftspur von den Mäusen und nicht aus räumlichen Arbeitsspeicher verwendet werden könnte. Doch nach einigen Versuchen als könnte Duftspuren mehrfach überschrieben und würde schwierig werden, als Hinweise genutzt werden. Auch im linken Licht Diskriminierung Aufgabe kann Duftspuren als olfaktorischen Signale für die Mäuse, um den Ort einer Belohnung in aufeinander folgenden Studien finden dienen. Die Signale könnten Lernen und Gedächtnis Prozess über die Studien hinweg beeinflussen in einer Sitzung, dh potenziell ein Problem sein. JedochMäuse können nicht die Duftspur Strategie in der allerersten Versuch in einer Sitzung und damit die Leistungen der ersten Versuche würden als Index, die frei von einer möglichen Nutzung der Duftspur Strategie dienen.

Wie in den repräsentativen Ergebnissen gezeigt, die richtigen Antworten Prozent der Kontrolle C57BL/6J-Mäuse schrittweise über mehrere Sitzungen hinweg in beiden Aufgaben zugenommen. Die Ergebnisse bestätigen, dass C57BL/6J-Mäuse können lernen, die richtigen Entscheidungen in der modifizierten automatischen T-Labyrinth zu machen. In dieser Studie blieben die Mäuse bei rund 80% richtige Entscheidungen und nicht mehr selbst nach umfangreichen Schulungen (siehe Abbildung 2A). Anbetracht dessen, dass sie zeigt einige Unterlassung Irrlehren über die Schulungen zu halten, kann die Motivation nicht so hoch sein für die Mäuse als höheres Leistungsniveau zu erreichen. In der erzwungenen Wechsel Aufgabe, α-CaMKII + / - Mäuse zeigten einen geringeren Prozentsatz der richtigen Antworten als Kontroll-Mäusen. So zeigten die mutierten Mäuse eingeschränkter Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den Kontroll-Mäusen in diesem TAsk. Dieses Ergebnis ist konsistent mit den bisherigen Erkenntnissen in der Acht-Arm Radial-Labyrinth-Test 2,14 erreicht, was ein weiterer Beweis dafür, dass α-CaMKII-Mangel die Defizite im Arbeitsgedächtnis induziert und dass die erzwungene Wechsel Aufgabe in der automatisierten T-Labyrinth Apparat genau erkennt Arbeitsgedächtnisses Defizite von den mutierten Mäusen. In der Links-Rechts-Diskriminierung Aufgabe, zeigen die Ergebnisse, dass α-CaMKII Mangel Dosis keinen Einfluss auf Referenz-Speicher. Wie in den Ergebnissen der Umkehr-Learning-Sessions jedoch gezeigt, kann α-CaMKII Mangel reduzieren Verhaltensflexibilität. Die mutierten Mäuse auch mehr angezeigt Auslassungsfehler als Kontroll-Mäusen während der Umkehr Lerneinheiten. Die Erhöhung der Anzahl der Auslassungsfehler könnte die Möglichkeit zu lernen welcher Arm mit der Belohnung verbunden. Daher könnte die verzögerte Lernen Erwerbs aufgrund der Zunahme der Zahl der Auslassungsfehler während der ersten Sessions, aber nicht beeinträchtigt Umkehr lverdienen. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Mutanten durch die Änderung der Regeln, die Fehler der Auslassung zu induzieren und stören die exekutive Funktion könnte verwechselt werden könnten. So einen vernünftigen Schluss zu ziehen, sollte Auslassungsfehler sowie richtige Wahl Prozentsatz untersucht werden.

Das Bild TM Programm generiert die zusätzlichen Ergebnisse für die Latenz und die zurückgelegte Strecke, um eine Sitzung zu absolvieren als der Prozentsatz der richtigen Antwort und der Anzahl der Unterlassung Fehler. Die Unterschiede in der Latenz und die zurückgelegte Strecke, um eine Sitzung beenden kann als ein Unterschied in der Bewegungsaktivität Ebene, impulsive Neigung zur Wahl der Arme, Motivation, um die Aufgabe auszuführen, Gewöhnung Ebene der Aufgabe, unterschiedliche Learning-Strategie und usw. über das interpretiert werden repräsentative Ergebnisse, α-CaMKII + / - Mäusen zeigten kürzere Latenzzeit und kürzere Strecke als die der Kontrolle fuhren. In der Tat, α CaMKII + / - Mäuse zeigten eine hyperlocomotor Aktivität im Vergleich zu ter kontrolliert Mäuse 3, wobei dieser Phänotyp könnte die Unterschiede in den Indizes zugrunde liegen.

In unserem Labor haben wir mehr als 36 Stämme von gentechnisch veränderten Mäusen und Wildtyp-Mäusen der Kontrollgruppe in einem T-Labyrinth-Test unter Verwendung des automatisierten Vorrichtung, um die Beziehung zwischen Genen, Gehirn und Verhalten aufzuklären 15,16 bewertet. Wir haben eine große Menge von Rohdaten von mehr als 1200 Mäusen erhalten, und haben berichtet, die Daten für den T-Labyrinth Leistung in mehrere Stämme von mutierten Mäusen 3,16-22. Die Daten der Stämme bereits in der Forschungs-Artikel veröffentlicht werden, in der "Mouse Verhaltensphänotyp Database" als einer öffentlichen Datenbank (: URL enthalten http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Einige der Studien zeigten, dass Mäuse mit mutierten DTNBP1 1, Nrd1 20 oder 21 Gene Plp1 Arbeitsgedächtnisses Defizite zeigen. Somit den standardisierten Protokoll für die T-Labyrinth Aufgaben mit der automatisiertenGerät eignet sich zum Nachweis genetischen Effekten auf Memory-Funktion zwischen Mutante und Wildtyp-Mäusen der Kontrollgruppe. Die Verhaltens-Testprotokolle müssen standardisiert sein, repliziert, und die Ergebnisse verglichen in Laboratorien. Die verbesserte T-Labyrinth Apparat führt zur Automatisierung von Testverfahren, die zur Standardisierung von Protokollen über Laboratorien beitragen können.

Wie in diesem Video Artikel dargestellt, kann die aktuelle Version der Vorrichtung und Programm ermöglichen es uns, schwarz oder agouti Mäuse zu testen, aber nicht Albino-Mäusen. Nun sind wir Herstellung eines modifizierten Version des Systems zu ermöglichen, Albino-Mäuse getestet werden. Das System hat einen Vorteil, dass in vivo Mikrodialyse in vivo Elektrophysiologie und Optogenetik Experimente während T-Labyrinth Tests können durchgeführt werden, da die Türen ausgelegt sind, gehen unter dem Boden. Zum Beispiel kann einige Forscher versucht, die elektrophysiologischen Eigenschaften von Neuronen im Hippocampus bei der Auswahl der Arme zu untersuchenobwohl einige Verbesserungen der Apparatur ist erforderlich, um elektrische Störungen aus den Türen und Pellet-Entfernungs-Mechanismus Aktoren zu minimieren.

Zusammengenommen gezwungen T-Labyrinth Wechsel und Links-Rechts-Diskriminierung Aufgaben unter Verwendung der modifizierten automatische Vorrichtung sind nützlich für die Beurteilung Arbeits und Referenzelektroden Speicher und Verhaltensflexibilität in Mäusen.

Disclosures

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgements

Wir bedanken uns bei Kazuo Nakanishi für seine Hilfe bei der Entwicklung von Bild-TM-Programm für Verhaltensanalyse. Diese Arbeit wurde durch Grant-in-Aid for Exploratory Research (19653081), Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (21300121), Grant-in-Aid for Scientific Research auf innovative Bereiche (Comprehensive Brain Science Network) unterstützt ab das Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Sport und Kultur Japans, Neuroinformatik Zuschuss aus Japan Center (NIJC) und Zuschüsse von CREST & BIRD von Japan Science and Technology Agency (JST).

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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

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