跟踪恐惧条件小鼠

Behavior

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Summary

在接下来的实验中,我们描述了一个协议,用于在小鼠体内微量恐惧条件。这种类型的联想记忆,包括分隔中性刺激和非条件刺激一丝时期。

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Lugo, J. N., Smith, G. D., Holley, A. J. Trace Fear Conditioning in Mice. J. Vis. Exp. (85), e51180, doi:10.3791/51180 (2014).

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Abstract

在这个实验中,我们提出了一个方法来衡量学习和记忆。在这里介绍的一丝恐惧条件的协议,存在一个中性刺激和无条件刺激之间的五个配对。有分隔各个空调审判20秒跟踪期。翌日冻结呈现条件刺激(CS)和跟踪一段期间测量。在第三天有一个8分钟的试验来测量情景记忆。代表性的结果是从出席与厌恶无条件刺激(电击),相对于所接收的音调演示,而不无条件刺激小鼠的小鼠。一丝恐惧条件已被成功地用于检测细微的学习和记忆障碍和增强功能未发现与其他恐惧条件反射的方法小鼠。这种类型的恐惧条件的被认为是依赖于内侧前额叶皮质和海马之间的连接。一个电流争论是该方法是否被认为是杏仁核无关。因此,其他的恐惧条件测试是需要检查杏仁核依赖性学习和记忆的效果,如通过延迟恐惧条件反射。

Introduction

在恐惧条件反射的中性刺激(NS)是搭配厌恶无条件刺激(美国)。的NS通常是一个音,并通过反复配对与美国成为条件刺激(CS)。然后将CS可以引起一个条件反应(CR),如冷冻,在没有厌恶美国。常用的恐惧制约的协议是延迟调节。在这个协议中的NS和美国的发病是相连或与在刺激呈现一些重叠。尽管延迟恐惧制约是最常用的类型时空关联空调之一,还有其他一些类型的关联调理时间安排:同步调理,调理落后,并跟踪调节1。在跟踪恐惧条件存在着造成了“跟踪”期间几秒钟的NS和美国之间的经济刺激,无间隔。

一些研究已经报道赤字在痕迹恐惧调理S当神经病变产生的结构,输入到海马区2-5或当药物制剂被用来阻止受体功能的海马。病变海马导致在痕迹条件和上下文调理缺陷,但不影响延迟的恐惧条件8。有几个好处使用痕迹恐惧条件。怕调理协议可以实现在一个为期三天的测试期,并允许海马依赖的记忆,是不是空间相关的。跟踪恐惧条件可以作为一个补充试验的Morris水迷宫,新物体识别测试中,或在调查的海马依赖性记忆的其他迷宫测试。

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Protocol

在下面的实验中使用的小鼠产生和安置在贝勒大学在22℃的环境温度下,用14小时光照和10小时黑暗(20:00至下午六小时)昼夜周期。给予小鼠随意获取食物和水。所有程序的小鼠均符合卫生指引全国学院实验动物的护理和使用以及动物方案经贝勒大学动物护理和使用委员会。

概观

跟踪空调恐惧任务是基于由Wiltgen及其同事9所述的程序。

1。设备的研制

恐惧调节装置腔室(26厘米×22厘米x 18厘米)由双方是丙烯酸类,两侧是金属,和一格栅地板底部,用来提供一个轻微的足部电击的。测试室是房子D在一个声音衰减室。该室也轻紧,以防止外部光线影响运动检测软件。

  1. 校准休克水平,光照水平,以及声音强度水平的测试室中。测量测试腔室的背景水平。在这个房间的背景噪音为65分贝。用声级计测量这个水平。仪表应设置为70dB时,设置为C,并设置检测速度慢。
    1. 校准震撼级到0.5 mA。使用外部校准设备正确校准的冲击水平(见材料表)。冲击发生器的内部的测量是不准确的。电击发生器管理着一个加扰休克不能由一个标准安培计来精确测量。
    2. 将一根导线对电网的酒吧之一,并将其​​他领先3或4条以上。使用冲击发生器来管理的震撼。震荡调整水平,直到正确的水平来实现。做到这一点的EACH怕调理室。
    3. 测量室的光照水平时关闭大门室。校准光水平约为1.0。这是一个数字,具体到本实验中使用的FreezeFrame软件。外部测光表将读取此为2勒克斯。的光量可以通过移动的房子光的位置,或通过调节透镜的聚光器来调整。确保调整后收紧镜头调节螺丝。
    4. 校正声音分贝为85分贝。使用测试笼内外部分贝仪校准分贝(见材料表)。呈现的声音将是一个2,700 Hz的音调。注意:如果使用超过6个月大的老鼠可能是更好的使用白噪声,因为年纪较大的老鼠能有听力缺陷。
  2. 之后该装置准备好采取受试者单独的夹持室。注意:不要房子的老鼠在同一个房间考场。
  3. 标签日Ë尾巴会为了测试被测试的小鼠。最好能减少过多handling测试之前。或者,所述尾部可以被标记在实验的前一天,以减少处理压力。后的小鼠已被标记为允许它们适应于房间30分钟。有额外的清洁笼子住房小鼠测试完成后。

2。跟踪调理1天

  1. 从笼中取出每只小鼠,并将其放置在运输单独的笼子的恐惧制约室。使用干净的被褥每个笼子。广场上的转移笼子里的便条养老鼠测试正确的顺序。注意:如果老鼠被单独安置那么他们可以在他们的家笼运输。
  2. 将鼠标放置在测试室并关上门。启动该软件程序。
  3. 在训练日,让小鼠探索室3分钟。然后,该软件提供了一个20秒的音(85分贝2,700赫兹)笔Ø动物。经过20秒的扫描时段轻微的冲击(2秒,0.5毫安)施用给动物。
  4. 记录拍摄对象的反应,确认他们收到的厌恶刺激通过查看视频。 A 200秒的试验间隔隔开5调理试验。每次试验包括一个20秒的音,然后是一个20秒的延迟,然后一个冲击。
  5. 后测试完成允许从测试笼中取出之前,动物留在测试腔室,持续1分钟。
  6. 将动物放回传输笼子里,它返回到其家笼。如果有额外的老鼠在他们的家笼然后分别容纳鼠标,直到所有小鼠完整的测试。这将减少应力,还没有被测试的其他小鼠。一种替代的解决方案是一个星期单独容纳所有的小鼠在测试前,减少连续地从一个笼子取出小鼠的影响。
  7. 选管会在30%异丙醇清洁测试室ħ动物进行测试。
  8. 重复步骤2.2-2.7在测试队列所有小鼠。
  9. 返回所有小鼠,以他们的殖民地的房间,最后鼠标在队列已经过测试后

3。一丝恐惧条件第2天:跟踪存储器测试

  1. 跟踪存储器测试将发生在2日。在这个协议中有3个音介绍。将小鼠进行跟踪调节测试一个新的上下文。
  2. 准备了2分钟基准期,其后三年20秒语气演示运行程序的软件。还有就是每个音之间呈现SA 220秒ITI。
  3. 对新的上下文状态,放置在腔室的地板上透明的丙烯酸嵌件,以改变形状,纹理和调节室的颜色。
  4. 通过在地板下放置插入香草精在权衡船改变气味在室内。
  5. 用70%乙醇代替30%异丙醇清洗室中。注意:这将有助于创建一个新的上下文。
  6. 把小鼠的持房,必要时重新标记它们的尾巴进行测试。
  7. 用碎纸​​更换床上用品准备新的上下文转移的笼子。注意:这将创建一个新的上下文帮助。
  8. 把鼠标在测试室中,然后启动该程序。用70%乙醇清洗室测试完成之后。
  9. 返回小鼠的笼子跟踪调节完成后。返回所有小鼠,以他们的殖民地客房时,所有小鼠进行了检验。

4。一丝恐惧条件第3天:语境记忆检测

  1. 在第三天情景条件下进行。准备运行一个程序来记录冻结行为8分钟的软件。
  2. 在测试前和测试每个鼠标后用30%的异丙醇清洁室。上下文应该是相同的,1天的。转印笼子应该是相同的如1天。
  3. 将每只小鼠在试验室中,然后启动该程序。用30%异丙醇清洗室测试完成之后。
  4. 返回所有小鼠到他们的殖民地室完成时。

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Representative Results

对于有代表性的结果,我们提出从较收到的中性刺激,但没有收到非条件刺激(无震动状态)小鼠收到的中性刺激配对与非条件刺激(休克状态)的控制C57BL/6J成年小鼠的数据。它运行这个条件时,首先设置此行为测试,以确定是否该协议已经被正确执行是非常重要的。

图1中的数据代表了一丝恐惧条件测试C57BL/6J小鼠的训练日。它通常没有必要在训练天在所有条件下进行比较的基团。然而,审查基准期,以评估是否有初始基线的差异是非常有用的。我们没有观察到在基准条件t(1,10)冻结水平的差异= 0.6,P = 0.56。这表明,有冻结没有初始差异勒VELS。一般有低凝水平在早期教育试验,但有过空调的配对试验中增加了冻结行为。当我们进行了混合模型的方差分析过,我们发现F组(1,10)的主效应的16个周期的冲击和无冲击条件之间的差异= 60.3,P <0.001。这里是F组(1,10)的主效应= 215.9,P <0.001,以及一组由实时交互F(1,10)= 133.9,P <0.001。分析表明,有两组之间在收购显着性差异。

对于图2中的数据表明,有音震配对的小鼠(冲击条件),并且在整个5音调调节试验中接收到的相同的步骤,而不休克配对(无冲击条件)的小鼠之间的凝固行为。在休克状态的小鼠中形成微量恐惧制约的基调震荡配对之间的关​​联。混合设计的方差分析来检验学习组F(1,10)的主效应= 83.48,P <0.001。也有空调试验(时间)F(3,30)= 24.83,P <0.001,与基X时间交互作用F(3,30)= 4.7,P <0.01的主效应。因为有一组×时间交互,每个时间点独立t检验进行检查两组之间的差异在每个时间点。独立的t检验显示各组在基线吨(1,10)= 6.8,P <0.001之间的显著差异;音吨(1,10)= 8.6,P <0.001;跟踪周期t(1,10)= 5.3 ,P <0.001,并在试验间间隔t(1,10)= 5.1,P <0.001。为基调,跟踪期间,与试验间隔的数据在三个演示平均值。该数据表明,该跟踪调节实验成功地生产学习差异的跟踪调理协议。

对于图3中的数据表明了FREEZING是有音震撼配对(冲击条件)的小鼠,并且在上下文状态收到了同样的过程,而不震荡配对(无冲击条件)的小鼠之间的行为。上下文条件测试,提出了48小时后,跟踪调节来实现。在冲击条件下的小鼠在原始上下文比无冲击条件小鼠F(1,10)= 12.5,P <0.01显著更加冻结。还有的时间F(7,70)= 5.5,P <0.001的主效应,但有时间和F组(7,70)之间不存在交互作用= 0.78,P = 0.61。这些数据表明,微量调节实验成功制作情境学习当CS是搭配了美国一丝恐惧条件。

图1
图1。从痕迹恐惧条件反射训练一天的数据。黑线代表从所收到的厌恶刺激无条件(休克)小鼠中的数据。红色条表示未收到厌恶条件刺激(无冲击),但收到的声刺激小鼠。该酒吧代表平均值(SEM)冻结百分之期间每天训练小鼠的平均值±标准误差。

图2
图2。数据来自小鼠的音调测试以下跟踪恐惧条件反射。接收到非条件刺激(震动状态)更曾冻结相比,没有收到冲击(无冲击条件)在基线,音小鼠小鼠,跟踪和intertrial间隔(ITI)。该酒吧代表平均值音调测试期间±平均值(SEM)百分比冻结的标准误差为小鼠。 Astericks(***)表示显著组差异(p <0.001)。

图3
图3:从上下文中测试以下跟踪恐惧条件反射试验小鼠的数据。所收到的冲击小鼠有更多的冰点相比,小鼠在无休克状态横跨8分钟试用上下文测试条件。的数据点的情况下测试时代表平均值(SEM)的百分比为冷冻小鼠的平均值±标准误差。 Astericks(***)表示显著组差异(p <0.001)。

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Discussion

已经有已经阐明了神经电路,跟踪的基础恐惧条件反射的几项研究。追溯恐惧条件,相信涉及的12-14海马CA1区。也有证据表明,内侧前额叶皮质(mPFC的)起着跟踪眼睛一眨不眨空调15大的作用,而内侧前额叶皮质已被发现参与了一丝恐惧条件。一项研究发现,内侧前额叶皮质的神经元在跟踪期间提供持续的活性,从 ​​而提供一个可以追踪间隔17期间维持内存的结构。

通过检查内侧前额叶皮质中的作用,可以检查在形成相联存储器的分子事件的时间线。鲁尼恩 16发现,抑制细胞外信号调节激酶(ERK)在内侧前额叶皮质与记忆保持的干扰,但与记忆编码不干扰。此外,增加phosphorylated ERK在前额皮层早于海马报道。由于ERK据信参与长期记忆中​​,内侧前额叶皮质可能参与长期记忆保持的关键结构。其他的研究可以审查其他信号转导途径中的长期记忆和内侧前额叶皮质和海马之间的相互作用的作用。

另一个使用痕迹恐惧条件反射是在研究微妙的海马依赖的学习和记忆改变。遗传操作,以减少GABA能抑制加强跟踪调节,而无需更改延迟恐惧条件。另一项研究发现,一丝恐惧条件反射增强了只在雌性小鼠缺乏GABAA受体δ亚基9。另一项研究发现,一丝恐惧条件反射增强在缺乏GABAAα422小鼠。因此,微量恐惧条件可能是有用的检查微妙海马依赖的学习和记忆增强Øř赤字。跟踪调节可能非常敏感,来检测GABAeric活动神经甾类似于使用情境恐惧制约的协议23什么被发现的效果。研究学习记忆障碍的基因敲除或转基因小鼠,其中雄性和雌性小鼠时使用,这可能是一个重要的考虑因素。

即使有大量的证据表明,微量恐惧条件可能是有用的检查内侧前额叶皮质和海马的作用,有一些争议一丝恐惧条件是否杏仁核无关。在一个报告中,他们进行了双重分离研究,探讨杏仁核和海马跟踪和延迟恐惧制约24的贡献。当他们由GABAA激动剂灭活杏仁核蝇蕈有障碍的情境和延迟调节,而不破坏的痕迹恐惧制约的收购或合并。次的失活Ë背侧海马受损痕迹条件和语境记忆,而不损害延迟恐惧条件。尽管这些结果有力地支持了一丝恐惧条件反射不需要杏仁核,其他研究发现相互矛盾的结果25-27。 Kwapis 等人 25发现合并延迟和微量恐惧条件是由该蛋白质合成抑制剂anisomysin输液打乱到基底外侧杏仁核。即使这些文件似乎是相互矛盾的存在需要进行跟踪恐惧条件时,必须考虑到一些程序上的差异。

当检查跟踪恐惧条件要考虑几个实验参数是很重要的。一个是动物的这种类型的缔调节要使用的类型。通过这项研究Kwapis 25使用的老鼠和Raybuck和Lattal 24研究中使用的小鼠所以有可能是在跟踪的基础恐惧条件反射的neurocircuitry种属差异。本文所描述的协议是专为小鼠。此协议可用于大鼠或其它物种,但使用双离解实验设计以灭活杏仁核和海马验证研究将需要被执行以确定在其他动物的有效性。

另一个考虑因素是跟踪调节试验的培训天数。这可能是或多或少调节试验可能影响其神经结构被招募的痕迹恐惧条件。在这个协议中5调节试验中使用。如果需要额外的空调试验的补充则有可能是成为以招收额外配对其他神经结构的额外的激活。此外,跟踪期间可以延长或缩短,如果配对的数目被改变。然而,有一些证据表明,SHORT扫描间隔不参与海马和可能产生的结果相似,延缓恐惧条件,其中有CS和美国的呈现之间没有间隔。因此,扫描间隔从15-20秒据报道,在一些研究搞海马。另一个改变可能是条件刺激的强度。在这里介绍的协议震荡设置到0.5 mA。如果需要额外的配对震荡水平可以降低到0.3毫安。如果需要较少的冲击,那么震撼级可以设置到0.7毫安。应避免使用大于0.7 mA的高冲击水平。

当对海马依赖的跟踪调节进行验证研究,代价是当神经结构被灭活。已经发现,替代电路可以在情景恐惧条件不利用海马当它之前训练灭活中使用。因此,D的失活的时间期间跟踪调节ifferent神经结构是一个重要的考虑因素。

对恐惧条件实验的另一个重要的考虑因素是基线水平。基线水平是非常重要的报告,因为许多研究减去冻结水平的基线水平的基调演讲32期间或从试验间隔33减去基线水平。这些操作中有潜在的假设,该基线水平是相同的各组。然而,正相关已上报的基准恐惧程度和色调恐惧程度34之间。由Jacobs 34本文介绍了几种策略,以减少基线水平,以及如何在恐惧条件占基线水平。这些是使用时的语气冷冻调理较基线水平的比率的方法,用减法的方法,或者使用日时重要的考虑因素Ë基线协变量的方法来解释在基​​线水平的差异。

当第一次建立恐惧条件,另一个重要的控制是利用一个未配对的对照组。未配对的对照组可以由一个实验设置,其中有CS和美国的呈现之间的随机时间间隔。另一种方法可以是其中CS和美国都在不同的日子29呈现。非配对对照组可用于确定非结合的效果,如致敏性,新颖性压力,pseudoconditioning,而且可以促进冻结行为的其他因素。 Smith 等人 29,描述了使用不同类型的跟踪恐惧条件的协议以及它们如何进行优化,以减少在三个不同的小鼠品系非结合的效果。这些都是重要的考虑因素优化小鼠恐惧条件时。

一丝恐惧条件提供SEVERA升的优势,可以在延迟恐惧条件和空间学习相辅相成的结果。然而,我们必须认识到,啮齿动物,微量调节试验数量和电路操作时机的选择可以显著改变结果的结果和解释。另一个限制是,它是有争议的一丝恐惧条件是否可以用来检查扁桃体相关的学习。这可能是一个限制时,首先检查一个处理或基因敲除动物的效果。就策略而言这将是最好先用一个延迟担心空调的协议,可以检查杏仁核有关的学习记忆和语境的空调,这是海马依赖性。然后我们可以使用的科目另一个队列,进一步研究在跟踪恐惧条件学习和记忆的差异。

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Disclosures

作者什么都没有透露。

Acknowledgments

这项工作是由贝勒大学的研究理事会,并授予从癫痫症基金会的研究经费支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
FreezeFrame Coulbourn
30% Isopropanol Purchase 90% isopropanol and dilute it down to 30%
70% Ethanol
Amp-meter Med-Associates ENV-420 Windows XP, Vista, and 7 Compatible (32-bit only)
Digital Sound Level Meter 33-2055
Vanilla Extract McCormick Pure Vanilla Extract
Sticky Notes Post-it 3 in x 3 in

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