T-labyrinthe alternance forcé et des tâches de discrimination gauche-droite pour l'évaluation de travail et de la mémoire de référence chez la souris

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

Summary

Cet article présente le protocole de T-labyrinthe des tests en utilisant un appareil modifié automatisé pour évaluer les fonctions d'apprentissage et la mémoire chez la souris.

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

Alternance forcé et des tâches de discrimination gauche-droite en utilisant le labyrinthe en T ont été largement utilisés pour évaluer la mémoire de travail et de référence, respectivement, chez les rongeurs. Dans notre laboratoire, nous avons évalué les deux types de mémoire dans plus de 30 souches de souris génétiquement modifiées à l'aide de la version automatisée de cet appareil. Ici, nous présentons la modification de labyrinthe en T appareil actionné par un ordinateur avec un système de vidéo-suivi et nos protocoles dans un format de film. Appareil labyrinthe en T comprend des pistes cloisonnées par des portes coulissantes qui peut automatiquement ouvert vers le bas, chacune avec une zone de départ, une piste de forme de T, les deux boîtes avec des distributeurs automatiques de granulés à un côté de la boîte, et deux en forme de L allées . Chaque allée en forme de L est relié à la boîte de départ, de sorte que les souris peuvent revenir à la boîte de départ, ce qui exclut les effets de la manipulation expérimentateur sur le comportement de la souris. Cet appareil dispose également d'un avantage que la microdialyse in vivo, électrophysiologie in vivo, et techn optogénétiqueiques peuvent être effectuées pendant la performance en labyrinthe en T, car les portes sont conçues pour descendre dans le sol. Dans cet article, film, nous décrivons T-labyrinthe des tâches en utilisant l'appareil automatisé et de la performance en labyrinthe en T de α-CaMKII + / - souris, qui sont déclarés pour montrer déficits de la mémoire de travail dans le travail de huit bras labyrinthe radial. Nos données indiquent que α-CaMKII + / - des souris a montré un déficit de mémoire de travail, mais aucune altération de la mémoire de référence, et sont compatibles avec les conclusions précédentes en utilisant la tâche de huit bras labyrinthe radial, qui soutient la validité de notre protocole. En outre, nos données indiquent que les mutants ont tendance à présenter des déficits d'apprentissage d'inversion, ce qui suggère que α-CaMKII carence entraîne réduit la flexibilité comportementale. Ainsi, le test T-labyrinthe en utilisant l'appareil modifié automatique est utile pour évaluer de travail et de la mémoire de référence et de la flexibilité comportementale chez la souris.

Protocol

1. Dispositif réglage

  1. La boîte automatique modifiée labyrinthe en T appareil (O'HARA & Co., Tokyo, Japon) est construit de blanc pistes en plastique avec 25 cm de hauts murs 1. Le labyrinthe est cloisonné en 6 zones (A1, A2, S1, S2, P1, P2) par des portes coulissantes (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2) (figure 1) qui peut être automatiquement ouvert vers le bas. La tige du T est composé d'aire S2 (13 x 24 cm) et les bras du T comprennent des zones A1 et A2 (11,5 x 20,5 cm). P1 et P2 zones comprennent les canaux de liaison du bras (zone A1 ou A2) dans le compartiment de démarrage (S1 dans la région).
  2. La fin de chaque bras est équipé d'un distributeur de pastilles de qui vous fournit automatiquement une teneur en saccharose (20 mg, la formule 5 TUT, TestDiet, Richmond, IN, États-Unis) à granulés comme une récompense. L'apport par le culot de la souris est détectée par le capteur infrarouge et est automatiquement enregistrée par un ordinateur.
  3. Le Coupled Device charge (CCD) est monté au-dessus de l'appareil pour surveiller la souris & #x2019; comportement s, et les images de l'appareil et de la souris sont capturés par l'ordinateur.
  4. Placez l'appareil T-labyrinthe dans une salle insonorisée (170 x 210 x 200 cm, O'HARA & Co., Tokyo, Japon) que possible. L'appareil est éclairé par des lampes fluorescentes à 100 lux dans notre laboratoire. L'intensité lumineuse pourrait être plus faible que ce niveau de lux, mais doit être maintenu à un niveau constant pendant toutes les expériences.

2. La préparation des animaux

  1. Maison de deux à quatre souris par cage dans une pièce à température contrôlée (23 ± 2 ° C) avec un 12-h cycle jour / nuit (lumières sur au 7:00), selon les orientations et les protocoles établis par les soins des animaux locale et l'utilisation Comité.
  2. Transfert de toutes les cages contenant les souris dans la salle insonorisée de la salle de loger au moins 30 min avant le premier procès commence.
  3. Toutes les expériences doivent être toujours effectuée au cours de la même période (par exemple, de 9h00 à 18h00). Au cours de la pe testriode, les sujets de chaque génotype ou de la condition expérimentale devrait être testé dans un ordre contrebalancé, car il pourrait y avoir un effet potentiel du temps dans une journée sur la performance de la tâche.

3. La restriction alimentaire

  1. Jusqu'au début de l'expérience, donner libre accès à la norme culot chow et de l'eau à des souris.
  2. De 1 semaine avant les sessions de pré-formation, peser les souris quotidiennement et de les nourrir à la norme culot chow de maintenir 80% à 85% de leur poids corporel de libre-alimentation tout au long de l'expérience.
  3. Fournir tous les jours avec huit boulettes de saccharose par la souris en plus à la norme culot chow dans leur cage pour habituer aux granulés de saccharose jusqu'au début des sessions de pré-formation.

4. L'accoutumance à l'appareil et de pré-formation

  1. S Placepastilles saccharose ix par souris vers le centre de chacun des six compartiments de l'appareil, et dépose un granulés dans chaque plateau des distributeurs de produits alimentaires.
  2. Placez toutes les souris dans une cage dans l'appareil et leur permettre d'explorer librement l'appareil avec toutes les portes ouvertes pendant 30 min.
  3. De 1 jour après l'accoutumance, les souris sont soumis quotidiennement à de pré-formation. Avec toutes les portes fermées et le culot déposées dans le bac alimentaire, la souris lieu dans la zone A1. Si la souris consomme l'écoulement min granulés ou 5, de transférer la souris pour la zone A2 et de commencer à pré-formation à nouveau. Cette formation est répétée cinq fois par jour, et a continué jusqu'à ce que les souris consomment plus de 80% des granulés.
  4. Après les sessions de pré-formation sont complets, les souris sont soumis soit à une tâche d'alternance travail forcé ou tâche de discrimination gauche-droite.

5. Tâche alternance forcé

  1. Dans la tâche d'alternance forcée, chaque essai se compose d'un fol course à choix forcésuivie d'une course libre choix.
  2. Exécutez le programme d'application (image TM) pour le début de la tâche, et placer une souris dans la zone de départ (S1 région).
  3. Cliquez sur le bouton de démarrage, et une course à choix forcé commence. Dans cette course, les portes de zone de départ (la porte s2) et de la zone soit A1 (porte a1) ou de la zone A2 (a2 porte) sont ouverts, et une pastille de saccharose est automatiquement envoyé vers le plateau des aliments de la région avec la porte ouverte . La souris est autorisé à entrer dans la zone et à consommer le culot. Lorsque la souris a consommé de la pastille, la porte près du plateau alimentaire du bras que le reste de la souris actuellement (p1 ou p2 porte soit) est ouvert. Ensuite, la souris se rapproche de la porte (soit S1 ou S3) voisine de la zone de départ, et soit le p1 ou p2 porte est fermée et les s1 porte (ou S3) est ouvert de telle sorte que la souris peut revenir à la boîte de départ. Si la souris ne mange pas le culot dans les 30 secondes, la réponse est enregistrée comme une «erreur d'omission». Puis, le culot est automatiquement retiré de la barquette alimentaire et til porte du bras que les souris sont restés (P1 ou P2) est ouvert, puis la souris peut revenir à la boîte de départ.
  4. Après la course à choix forcé, la course libre choix commence automatiquement. La porte et les deux portes s2 a1 et a2 sont ouverts. La souris est autorisé à choisir entre les deux bras. Si la souris entre dans le bras opposé qu'il a été forcé de choisir dans la course à choix forcé, sa réponse est considérée comme «correcte» et la souris reçoit une pastille de saccharose. Si la souris ne mange pas le culot dans les 30 secondes, la réponse est enregistrée comme une «erreur d'omission», et le culot est automatiquement retiré de la barquette alimentaire. Si la souris passe sur le bras de même que celui visité dans la tâche de choix forcé, la souris est confinée dans la zone pendant 10 sec à titre de pénalité ("Erreur" réponse). Puis, les portes de p1 (ou S1) et P2 (ou s3) sont ouverts, et la souris peuvent revenir à la boîte de départ.
  5. Une souris est soumis à 10 essais consécutifs à une séance parjour (coupure du temps, 50 min). Les souris témoins sont formés par jour pour atteindre une moyenne de groupe de la réponse correcte à 80% en une séance. La moyenne du groupe de la réponse correcte est calculée en faisant la moyenne des réponses correctes% de chaque souris dans une session de chaque groupe.
  6. Après les souris témoins et / ou expérimentales sont formés pour le critère, vous pouvez continuer à tester les souris dans la tâche alternance différée par l'insertion, 3 -, 10 -, 30 -, ou 60-S retards entre le choix forcé et le libre-choix s'exécute.
  7. Après chaque session, le retour des souris dans leur cage d'origine, et de nettoyer l'appareil avec de l'eau hypochloreux super (pH 6-7) pour éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.

6. Tâche de discrimination gauche-droite

  1. Dans la tâche de discrimination gauche-droite, chaque souris est donnée une course libre choix de 10 ou 20 essais. Une pastille de saccharose est toujours sur le plateau de l'alimentation de l'un des bras, à savoir, le bras objectif. Les souris ont à apprendre à entrer dans le bras de but. L'emplacement de l'objectifbras est invariable dans tous les essais et les séances, et est contrebalancée dans les souris contrôles et expérimentaux.
  2. Exécutez le programme d'application (image TM) pour le début de la tâche, et placer une souris dans la zone de départ (S1 région).
  3. Cliquez sur le bouton de démarrage, et une course libre choix commence. Dans cette course, la porte s2 et les deux portes A1 et A2 sont ouverts, et un distributeur de pastilles de délivre automatiquement une pastille dans le bac alimentaire du bras objectif. La souris est autorisé à choisir librement entre les bras gauche et droit. Lorsque la souris pénètre dans le bras objectif, il est considéré comme une réponse correcte. Si la souris mange la pastille ou 30 s s'écouler, p1 porte (ou p2) est ouvert. Lorsque la souris se rapproche de la zone de départ en passant à travers l'espace P1 (ou P2), s1 porte (ou s3) est ouvert de sorte que la souris peut revenir à la zone de départ.
  4. Une souris est généralement soumis à de 10 à 20 essais consécutifs à une session par jour (temps de coupure, 50 min). Les souris témoins sont formés par jour pour atteindre une moyenne de 80% du groupe correct réponse à une session. La moyenne du groupe de la réponse correcte est calculée en faisant la moyenne des réponses correctes% de chaque souris dans une session de chaque groupe.
  5. Après les souris atteindre le critère, vous pouvez donner des séances supplémentaires pour les souris, soit pour évaluer la mémoire de rétention et le réapprentissage en insérant un retard de plusieurs semaines entre les séances ou pour évaluer la flexibilité comportementale en plaçant la récompense dans le sens opposé, le bras précédemment appâtés (c.-à-inversion l'apprentissage), le cas échéant.
  6. Après chaque session, le retour des souris dans leur cage d'origine, et de nettoyer l'appareil avec de l'eau hypochloreux super (pH 6-7) pour éviter un biais sur la base de signaux olfactifs.

7. L'analyse d'image

  1. Comportements dans l'appareil T-labyrinthe sont enregistrées par une caméra vidéo reliée à un ordinateur et l'image est stockée dans un format TIFF. L'application utilisée pour l'acquisition et l'analyse des données comportementales (Image TM) est basé sur l'image de domaine programme public J (développé parWayne Rasband à l'Institut national de la santé mentale et disponible à http://rsb.info.nih.gov/ij/ ), qui a été modifié par Tsuyoshi Miyakawa (disponible par le biais O'HARA & Co., Tokyo, Japon).
  2. Le programme Image TM génère automatiquement les fichiers texte pour le pourcentage de réponse correcte, la latence (s) pour compléter une session, la distance parcourue au cours de la session, et le nombre d'erreurs d'omission dans la session. En outre, les images des traces de la souris, les données de position premières, et les données de réponse premières (correcte, une omission ou une erreur) dans chaque série sont produites et enregistrées.

8. L'analyse statistique

Analyser les données comportementales par chacun dans les deux sens (condition expérimentale (par exemple, GENOTYPE) SESSION x ou CONDITION EXPERIMENTALE RETARD x) analyse de mesures répétées de la variance.

9. Les résultats représentatifs

Un exemple de labyrinthe en T performance en α-CaMKII + / - maLe souris et leurs littermates de contrôle de type sauvage (C57BL/6J arrière-plan) (11-18 semaines d'âge, n = 10 par groupe pour l'alternance forcée ou d'une tâche de discrimination de gauche à droite) est représenté dans les figures 2-4. Parce que α-CaMKII + / - souris présentent des niveaux élevés d'agressivité envers leurs compagnons de cage 2,3, à la fois les mutants et les souris de contrôle ont été hébergés individuellement dans une cage en plastique (22,7 x 32,3 x 12,7 cm) après le sevrage. Les expériences ont été approuvées par le soin des animaux et du Comité institutionnel utilisation de Fujita universitaire en santé.

Dans la tâche d'alternance forcée, les souris de contrôle de plus en plus apprendre à faire les bons choix, et peuvent généralement atteindre le critère d'une réponse correcte moyenne de 80% en environ 1 à 2 semaines (figure 2A). Par rapport aux souris témoins, α-CaMKII + / - des souris a montré un pourcentage significativement plus faible de réponses correctes (génotype: F (1,18) = 29.04, p <0,0001) et une latence plus courte (génotype: F (1,18) = 8.88 , p = 0,008; GENOTYPE x SESSION: F (9162) = 2,24, p = 0,0218) et a voyagé plus courte distance (génotype: F (1,18) = 8,67, p = 0,0086; GENOTYPE x SESSION: F (9162) = 3,19, p = 0,0014) que les souris témoins (figure 2A, B, et C). Aucun effet significatif du génotype a été trouvé dans les erreurs d'omission (figure 2D). En outre, dans la tâche alternance différée, les pourcentages de choix corrects de α-CaMKII + / - ont été nettement inférieurs à ceux des souris de type sauvage, à tout moment retard (génotype: F (1,18) = 38,781, p <0,0001; RETARD : F (3,54) = 8,074, p = 0,0002; GENOTYPE x RETARD: F (3,54) = 0,223, p = 0,88; figure 3). Ces résultats indiquent que les mutants affiché des performances amoindries par rapport aux souris témoins, bien que les souris mutantes pourraient accomplir la tâche plus vite que les témoins, ce qui suggère que α-CaMKII déficit induit un déficit de mémoire de travail.

Dans la tâche de discrimination gauche-droite, les pourcentages choix correct de la α-CaMKII + / - mutants progressivement augmenté à travers des sessions, semblables à des souris témoins (figure 4A). Aussi, quand un délai de 1 mois a été inséré entre les sessions, Il n'y avait pas de différences significatives dans le pour cent correct entre les souris mutantes et de contrôle. Comme dans la tâche d'alternance forcée, α-CaMKII + / - mutants ont montré un temps de latence beaucoup plus courte pour terminer une session (génotype: F (1,18) = 12.12, p = 0,0027) et plus courte distance parcourue dans l'appareil lors d'une session (GENOTYPE : F (1,18) = 25.08, p <0,0001; GENOTYPE x SESSION: F (15 270) = 2,83, p = 0,0004) que les souris de contrôle à travers des sessions de formation (figure 4B et C). Ces données indiquent que la dose carence en α-CaMKII pas d'incidence sur la mémoire de référence évaluée par cette tâche. Au cours des séances d'inversion-learning, cependant, α-CaMKII + / - mutants ont montré un pourcentage significativement plus faible de réponses correctes (génotype: F (1,18) = 10,92, p = 0,0039; GENOTYPE x SESSION: F (5,90) = 5,54, p = 0,0002; figure 4A) et a eu des erreurs d'omission plus (génotype: F (1,18) = 17.12, p = 0,0006; figure 4D) que les souris témoins. Ces résultats suggèrent que α-CaMKII + / - souris mutantes ont réduit la flexibilité comportementale.

<p class = "jove_content"> Figure 1
Figure 1. (A) T-labyrinthe appareils pour l'alternance forcée et des tâches de discrimination gauche-droite. Le chiffre est cité par Takao et al. (2008). (B) L'image a été captée par une caméra CCD monté au-dessus de l'appareil. Le T-labyrinthe est cloisonné en 6 zones (A1, A2, S1, S2, P1, P2) par des portes coulissantes (s1, s2, s3, a1, a2, p1, p2). (C) de configuration et l'orientation des indices appareils et extra-labyrinthe dans une salle insonorisée. Deux appareils sont placés en regard dans la même direction vers un mur dans une pièce insonorisée, et des objets, comme une porte de la chambre, les lumières fluorescentes sur le plafond, les murs de la salle, caméras CCD des appareils et des supports pour accueillir la souris cages sont fixées.

Figure 2
Figure 2. T-labyrinthe forcé tâche alternance. Les souris ont reçu 10 épreuves quotidiennes par session. Les données de (A) le pourcentage de réponses correctes, (B) de latence (s), (C) la distance parcourue (cm), et (D) le nombre d'erreurs d'omission représentés en tant que moyen avec des erreurs standard pour chaque bloc de deux sessions, et étaient analysés par une analyse de variance à deux voies à mesures répétées. α-CaMKII + / - souris ont montré un plus faible pourcentage de réponses correctes (p <0,0001) et une latence plus courte (p = 0,008), et parcouru une distance plus courte (p = 0,0086) que les souris témoins entre les sessions.

Figure 3
Figure 3. T-labyrinthe forcé tâche alternance avec des retards de 3, 10, 30 et 60 sec. Environ 24 h après la dernière séance d'entraînement, les souris ont été soumis à cinq séances de retard. Le pourcentage de réponses correctes pour chaque retard est représenté en tant que moyen avec des erreurs standard, et ont été analysés par une analyse de variance à deux voies à mesures répétées. α-CaMKII + / - souris ont montré un plus faible pourcentage de réponses correctes que les souris témoins à tout retardle temps (p <0,0001).

Figure 4
Figure 4. T-labyrinthe tâche de discrimination gauche-droite. Les souris ont reçu quotidiennement 10 ou 20 essais dans une session. Les données de (A) le pourcentage de réponses correctes, (B) de latence (s), (C) la distance parcourue (cm), et (D) le nombre d'erreurs d'omission sont représentés en tant que moyen avec des erreurs standard pour chaque bloc de 20 essais, qui ont été analysés par une analyse de variance à deux voies à mesures répétées. Au cours des sessions de formation initiale et les séances de réapprendre un mois après la dernière séance d'entraînement, le pourcentage de réponses correctes ne différaient pas significativement entre les α-CaMKII + / - mutant et les souris témoins. Les souris mutantes, cependant, a montré un pourcentage significativement plus faible de réponses correctes que les souris témoins au cours des séances d'apprentissage d'inversion (p = 0,0039).

Discussion

Forcées des tâches de discrimination alternance droite-gauche en utilisant le labyrinthe en T sont largement utilisés pour évaluer la mémoire de travail et de référence, respectivement, chez les rongeurs 4,5. Dans l'affaire T-labyrinthe des tâches, il est connu que les rongeurs peuvent utiliser différentes stratégies pour accomplir les tâches, sur la base des indices spatiaux et non spatiaux, tels que les indices extra-labyrinthe, la configuration des indices chambre, l'orientation du labyrinthe, et ainsi de suite 6,7,8. Orientation du labyrinthe dans une pièce et sa stabilité, l'absence ou la présence d'indices de polarisation dans la salle, et la capacité des rongeurs pour voir les indices dans la chambre peut influer sur les stratégies. Ainsi, les chercheurs doivent tenir compte de la configuration et l'orientation de l'appareil et les indices dans une chambre dans la conduite d'une expérience et une interprétation des données comportementales. Dans notre laboratoire, nous plaçons deux appareils face dans la même direction vers un mur dans une pièce insonorisée et objets du jeu, comme une porte de la chambre, les lumières fluorescentes sur le plafond, les murs de la salle, caméras CCD deles appareils et supports pour accueillir des cages de souris, qui peuvent servir comme extra-labyrinthe des indices spatiaux pour les souris (voir la figure 1C).

Dans de nombreux cas, les tests de labyrinthe en T ont été manuellement menée par un expérimentateur humain comme suit: Dans chaque essai, l'expérimentateur met un culot saccharose sur le plateau de nourriture, et ouvre les portes à guillotine de l'appareil pour démarrer le test. Puis, quand une souris entre un ou l'autre des bras, l'expérimentateur ferme les portes, les dossiers sur le comportement de la souris, et transfère la souris sur le bras de la zone de départ à la main. Les variables de confusion possibles de la manipulation d'interagir avec le génotype de la souris ou d'une condition expérimentale peut affecter la performance en labyrinthe en T. Au cours de la dernière décennie, la modification de T-test du labyrinthe pour une tâche alternance continue qui n'implique pas le transfert manuel de l'objet du bras de l'objectif de retour à la case départ a été utilisé 9-11. Même lorsque l'appareil, les protocoles d'essai, et de nombreuses variables d'environnement sont vigoureusement assimilé, standardized tests comportementaux ne produisent pas toujours des résultats similaires dans les différents laboratoires 12,13. Expérimentateurs spécifiques de la scène du test peuvent être propres à chaque laboratoire et peuvent également influencer le comportement des souris. En outre, un expérimentateur humain est généralement apte à faire des erreurs, comme égarer une pastille de saccharose, l'ouverture ou la fermeture d'autres portes, ainsi que des erreurs dans le suivi du numéro de l'essai et du chronométrage. Pour réduire l'influence des variables de confusion et l'apparition d'erreurs humaines, nous avons développé et utilisé le système automatisé T-labyrinthe appareil commandé par un système de vidéo-suivi avec le programme Image TM. L'amélioration labyrinthe en T appareil dispose également d'avantages qui nous permettent d'utiliser de microdialyse, l'électrophysiologie, et des techniques au cours optogénétique labyrinthe en T les performances, car les portes sont conçues pour descendre dans le sol. Ainsi, l'appareil automatisé est un outil utile pour faciliter les études de la neurobiologie de travail et de la mémoire de référence chez les rongeurs.

Pour permettre l'exécution automatique et successive d'une série d'essais dans une session, nos protocoles ont quelques inconvénients potentiels. Par exemple, dans la tâche d'alternance forcée, le temps pour les souris pour revenir à S1 de A1 ou A2 pourrait affecter leurs performances. Il peut ne pas être un problème sérieux, mais, depuis P1 rester ou de la zone P2 lui-même peut être un signal spatiale et un séjour long ou court dans la zone en une course à choix forcé ne peut pas changer une charge mémoire. Un autre problème potentiel est que la piste d'odeur par les souris, au lieu de la mémoire de travail spatiale, pourrait être utilisé. Cependant, après que quelques essais, des sentiers d'odeur pourrait être écrasés à plusieurs reprises et deviendrait difficile à être utilisés comme repères. En outre, dans la tâche de discrimination à gauche la lumière, les odeurs sentiers peuvent servir de signaux olfactifs pour les souris pour trouver l'emplacement d'une récompense à travers des essais successifs. Les indices pourraient influencer le processus de l'apprentissage et la mémoire à travers des essais dans une session, ce qui peut potentiellement être un problème. Toutefois,souris ne pouvez pas utiliser la stratégie de piste des odeurs dans le premier essai lors d'une session et ainsi les performances des premiers essais serait un indice qui est dépourvu d'une utilisation potentielle de la stratégie de piste d'odeur.

Comme le montrent les résultats représentatifs, les réponses correctes pour cent des souris C57BL/6J contrôle a progressivement augmenté à travers des sessions dans les deux tâches. Les résultats confirment que les souris C57BL/6J peut apprendre à faire les bons choix dans la modification de T-automatique labyrinthe. Dans cette étude, les souris est resté à environ 80% de réponses correctes choix et pas plus, même après une formation approfondie (voir figure 2A). Considérant qu'ils gardent montrant quelques erreurs d'omission dans l'ensemble des formations, leur motivation ne peut pas être si élevé pour les souris à viser plus haut niveau de performance. Dans la tâche d'alternance forcée, α-CaMKII + / - souris ont montré un plus faible pourcentage de réponses correctes que les souris témoins. Ainsi, les souris mutantes affiché des performances amoindries par rapport aux souris témoins dans ce task. Ce résultat est cohérent avec les résultats antérieurs obtenus dans l'essai de huit bras labyrinthe radial 2,14, ce qui prouve en outre que α-CaMKII déficit induit des déficits de la mémoire de travail et que la tâche d'alternance forcé dans le labyrinthe en T automatisé appareil détecte avec précision déficits de la mémoire de travail des souris mutantes. Dans la tâche de discrimination gauche-droite, les résultats indiquent que la dose carence en α-CaMKII pas d'incidence sur la mémoire de référence. Comme le montrent les résultats des séances de retournement d'apprentissage, cependant, α-CaMKII carence peut réduire la flexibilité comportementale. Les souris mutantes a également affiché des erreurs d'omission plus que les souris témoins au cours des séances d'apprentissage d'inversion. L'augmentation du nombre d'erreurs d'omission pourrait réduire la possibilité d'apprendre ce bras est associé à la récompense. Par conséquent, l'acquisition d'apprentissage pourrait être retardée en raison de l'augmentation du nombre d'erreurs d'omission lors des premières séances, mais pas à l 'inversion ayant une déficiencegagner. Une autre possibilité est que les mutants pourraient être désorientés par le changement dans les règles, ce qui pourrait induire des erreurs d'omission et d'interférer avec la fonction exécutive. Ainsi, pour tirer une conclusion raisonnable, les erreurs d'omission devrait être examinée ainsi que le pourcentage choix correct.

Le programme Image TM génère les résultats supplémentaires pour le temps de latence et la distance parcourue pour terminer une session ainsi que le pourcentage de bonne réponse et le nombre d'erreur d'omission. Les différences dans le temps de latence et la distance parcourue pour terminer une session peut être interprété comme une différence de niveau de l'activité locomotrice, la tendance impulsive au choix des armes, la motivation pour accomplir la tâche, le niveau de l'accoutumance à la tâche, la stratégie d'apprentissage différent et etc ce qui concerne la des résultats représentatifs, α-CaMKII + / - souris ont montré une latence plus courte et plus courte distance parcourue que ceux des contrôles. En fait, α CaMKII + / - souris ont montré une activité hyperlocomotor par rapport à til lutter contre les souris 3 et ce phénotype pourrait sous-tendre les différences dans les indices.

Dans notre laboratoire, nous avons évalué plus de 36 souches de souris génétiquement modifiées et les souris de contrôle de type sauvage dans un test de labyrinthe en T en utilisant l'appareil automatisé pour élucider la relation entre les gènes, le cerveau et le comportement 15,16. Nous avons obtenu un grand nombre de données brutes de plus de 1200 souris, et ont communiqué les données pour la performance en labyrinthe en T dans plusieurs souches de souris mutantes 3,16-22. Les données de souches déjà publiées dans l'article de recherche sont inclus dans le "Base de données de souris phénotype comportemental» comme une base de données publique (URL: http://www.mouse-phenotype.org/~~V ). Certaines des études ont démontré que les souris avec mutant DTNBP1 1, Nrd1 20, ou PLP1 21 gènes montrent déficits de la mémoire de travail. Ainsi, notre protocole standardisé pour les tâches T-labyrinthe avec le système automatiséappareil est adapté pour détecter des effets génétiques sur la fonction de mémoire entre les souris mutantes et de contrôle de type sauvage. Les protocoles des tests de comportement doivent être normalisées, les reproduire, et les résultats comparés entre les laboratoires. L'amélioration labyrinthe en T appareil conduit à l'automatisation des procédures d'essai, ce qui peut contribuer à la standardisation des protocoles utilisés dans les laboratoires.

Comme le montre dans cet article la vidéo, la version actuelle de l'appareil et le programme peut nous permettre de tester noir ou souris agouti, mais les souris albinos pas. Maintenant, nous produisons une version modifiée du système pour permettre à des souris albinos à être testé. Le système a un avantage que la microdialyse in vivo, électrophysiologie in vivo, et des expériences optogénétique peut être effectuée au cours de labyrinthe en T tests, puisque les portes sont conçues pour descendre sous le plancher. Par exemple, certains chercheurs peuvent essayer d'étudier les propriétés électrophysiologiques des neurones dans l'hippocampe lors du choix des armesmême si certaines améliorations de l'appareil pourrait être nécessaire pour minimiser le bruit électrique des portes et des actionneurs à granulés mécanisme d'élimination.

Pris dans leur ensemble, labyrinthe en T forcée des tâches de discrimination alternance droite-gauche en utilisant l'appareil modifié automatique sont utiles pour évaluer la mémoire de travail et de référence et de la flexibilité comportementale chez la souris.

Disclosures

Pas de conflits d'intérêt déclarés.

Acknowledgements

Nous remercions Kazuo Nakanishi pour son aide dans l'image programme de développement MC pour l'analyse comportementale. Cette recherche a été financée par la subvention en aide à la recherche exploratoire (19653081), Grant-in-Aid pour la recherche scientifique (B) (21300121), Grant-in-Aid pour la recherche scientifique sur les domaines innovants (Réseau global des sciences du cerveau) à partir de le Ministère de l'Education, la Science, des Sports et de la Culture du Japon, de la subvention de neuroinformatique Japan Center (NIJC), et des subventions de CREST & BIRD du Japon et de la Science 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