생쥐의 본능적 인 방어 하는 동안 공간 메모리의 역할을 조사에 대 한 행동 분석 결과

Behavior
 

Summary

이 프로토콜 분석 결과 행동, 반 즈 미로 테스트에 따라, 어떻게 본능적 인 방어 연구 작업 공간 환경 지식에 의해 수정 됩니다.

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Vale, R., Evans, D., Branco, T. A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice. J. Vis. Exp. (137), e56988, doi:10.3791/56988 (2018).

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Abstract

진화는 모든 동물 종에서 생존을 위해 필수적인 방어 행동의 레 퍼 토리를 선정 했다. 이러한 행동은 종종 진부한 행동 innately 혐오 감각 자극에 대 한 응답에서 elicited 그러나 그들의 성공을 빠르게 바꿀 수 있는 서로 다른 공간 환경에 적응에 대 한 충분 한 유연성을 요구 한다. 여기, 우리가 쥐에 방어 동작에 배운 공간 지식의 영향을 평가 하는 행동 분석 결과 설명 합니다. 우리는 어떻게 마우스 이동 쉼터 탈출 소설 환경에 innately 혐오 감각 자극에 응답 하는 동안 그들은 환경에 심각한 변화에 적응 하는 방법을 조사 하 널리 반 즈 미로 공간 메모리 분석 결과 적응 했습니다. 이 새로운 분석 결과 그 훈련을 필요로 하지 않는 및 자연 탐사 패턴 및 생쥐에서 탐색 전략 ethological 패러다임 이다. 우리는 여기에 설명 된 프로토콜의 세트는 목표 조정 동작을 연구 하 고 자극 트리거 탐색, 본능적 인 행동 및 공간 메모리의 두 분야에 관심을 해야 하는 강력한 수단을 제안 합니다.

Introduction

본능적 방어 행동은 크게 내장 돼 자극-응답, 위협 소스1에서 동물을 이동 하는 물고기와 양서류, C 시작 운동 같은 것으로 간주 됩니다. 그러나, 방어 행동 그들이 현재 환경에 대 한 배운 정보에 유연 하 게 걸릴 경우 더 적응 될 수 있습니다. 이러한 유연성의 한 예로 설치류 환경2,3에 대피 소의 존재 여부에 대 한 사전 지식에 따라 위협으로 직면 될 때 표시 된 동결 탈출에서 스위치 이다. 타고 난 행동에 유연성의 다른 예제 포함 적응 비행 개시 임계값 또는 먹이 그것의 대피 소4사이의 거리에 따라 속도 탈출, 거리 위협5,6및 이전 경험 11 , 12, 또한7혐오 자극 감각 속성에 따라 다른 방어 전략을 선택 하거나 심지어 기아8, 등 경쟁 동기 얼굴 방어 행동을 억제 9,10. 환경 공간 기능에 대 한 취득된 지식에 행동 선택의 종속성 본능적 방어 행동은 쥐에 공부 목표 선택, 공간 메모리 및 탐색에 대 한 강력한 모델. 여기, 우리가 일반적으로 사용 되는 행동 작업의 적응, 반 즈 미로 (BM) 공간 메모리 분석 결과13, 쥐, 방어 행동 선택 및 그들의 탐색 전략에 공간 환경에의 영향을 결정 하는 경우 대피 소 쪽으로 탈출.

쥐에서 학습과 공간 메모리를 연구 하는 데 사용 하는 표준 반 즈 미로는 19, 닫히고 하나 쥐 오픈 필드를 피하기 위해 노력 하는 지 하 대피 소에 이르게 20 동등 하 게 간격 둔된 구멍으로 원형 ~ 90 cm 직경 플랫폼의 구성 플랫폼의 환경입니다. 종종, 약한 혐오 자극 (부 저, 밝은 빛, 팬) 사용 됩니다 지속적으로 분석 결과 환경 혐오 하 고 따라서 대피 소14에 홍보 하. 가장 일반적으로 사용 되 분석 결과15,16, 동물에 한 요법이 니 재판 어디 그것은 안내 대피 소에 수동으로 실험에 의해 플랫폼에 배치 되 고 후 즉시 합니다. 이것은 선행 4 일 수집 기간 어디 마우스는 3 분, 미로에서 자유롭게 탐색할 수 매일 후 그것은 다시 수동으로 안내 대피 소에 그것은 탐사 기간 동안 그것을 도달 하지 않는 경우. 분석 결과의 마지막 단계는 한 조사 5 날 시험 (비록 장기 7 일 메모리 시험 또한 일반적으로 수행) 동물 폐쇄 모든 구멍 미로 탐구 하는 때 이다. 학습 및 장기 메모리 수집 기간 동안 잘못 된 구멍에 pokes 및 대피 소를 찾을 하는 데 걸린 시간에 의해 그리고 프로브 재판에 닫힌된 쉼터 구멍 근처 소요 시간에 의해 계량. 일반적인 결과 오류 및 대기 시간 중, 대피 소를 도달할 수 및 조사 시험15폐쇄 대상 구멍을 포함 하는 사분면에서 보낸 시간의 기회 위에 비율 감소를 보여 줍니다.

BM 분석 결과의 몇 가지 변형 되어 앞에서 설명한17,18,19, 우리가 여기에 대해 설명 하는 패러다임은 표준 분석 결과에서 세 가지 근본적인 변화. 첫째, 동물 남아 미로 탐험 하 고, 자체에 대피 소를 찾아 그리고 동일한 세션, 대피 소, 동물 탐구 행동에 종사 하는 동안 발견 되었습니다 직후에 이루어집니다 테스트. 이 설정은 팬 들은 대피 소 위치의 장기 메모리의 정보를 테스트 하지 않습니다, 비록 포식의 위협에서 새로운 영토의 탐험을 모방한 자연 시나리오를 되도록 설계 되었습니다. 또한, 그것은 동물에에서 급격 한 변화 등 환경에 심각한 변화에 적응 하는 어떻게의 테스트 수 있습니다. 둘째, 우리의 분석 결과의 핵심 요소는 실험 적 또는 동물 죄수 하 고 경로 통합20 가능한 탐색 전략21로 제외 수 있는 대피 소 동물을 세력 이다. 경로 통합 탐색 전략을 고유와 vestibular 단서, 모터 유출의 통합에서 발생 하는 등 각자 동의 신호를 사용 하 여 동물의 현재 위치를 업데이트 하 고 불가능 한 목표를 향해 이동 하는 경우는 동물에 실험에 의해 수 동적으로 이동 합니다. 셋째, 우리를 사용 하 여22 innately 혐오 시각 및 청각23 자극 쉼터, 지속적인 꼴을 준 행동에 쉽게 구별 하 고 평가 및 정량화 사용 특정 탐색 전략의 탈출을 유도 동안 절박 한 위협 으로부터 방어. 우리는이 분석 결과 선택에서 공간 메모리의 역할 및 방어 동작의 구현 해 부에 대 한 도움이 될 것입니다 그리고 더 일반적으로 광범위 한 연구 목표 지시 탐색 및 단기 공간 메모리의 제안 합니다. 여기에 설명 된 프로토콜 베일 에 의해 도입 되었다. 2017는 우리는 실험 및 결과 대 한 근거의 심도 있는 토론에 더 많은 독자를 참조

Protocol

모든 실험은 영국 동물 (과학적인 절차) 행위 1986 (PPL 70/7652) 로컬 윤리적인 승인을 다음에서 수행 했다.

1. 행동 장치 설정

참고: 행동 기구의 주요 구성 요소는 구성 된 20 등거리 흰색 아크릴 원형 플랫폼 (92 cm 직경에서)을, 5 cm 직경, 원형 구멍의 광선, 있는 플랫폼의 가장자리에서 5cm 반 즈 미로13 의 변종 . 이들 중 19 나머지 구멍 리드 블랙 Perspex 쉼터 (15 x 5.8 x 4.7 c m 크기) 마우스 수 있습니다 쉽게 입력 하 고 종료 하는 동안 검은 플라스틱 플러그 (5 m m 깊은), 폐쇄 될 것 이다. 경기장의 중앙 지역 고정된 원형 플랫폼 (22 cm 직경에) 이루어져 있고 주변 컴퓨터 제어 스테퍼 모터를 통해 회전 360도 이상 허용 하는 프레임에 탑재. 플랫폼 등반에서 쥐를 방지 하기 위해 바닥에서 상승된 45 cm입니다. 그림 1에 도식 그리기를 참조 하십시오.

  1. 연결 시각 단서 플랫폼 (다양 한 모양, 색상 및 패턴으로 2D 또는 3D 기호)의 주변에 그들을 도달 마우스를 방지 하기 위해 가장자리에서 2 cm 이상.
    참고: 시각적 단서의 예는 262 cm2또는 대각선 보라색 줄무늬 가득한 원 (15.5 c m의 직경)의 일반 파란색 사각형.
  2. 로컬 후 각 큐로 대피 소의 내부에 마우스의 집-케이지에서 침구 ~ 2 g을 추가 합니다. 필요한 경우에 발광 다이오드 (LED) 랜드마크 시각적 큐를 제공 하는 대피 소 입구에 위치.
  3. 외부에서 마우스를 분리, 원심 보여주도록 확장 위의 40 cm 및 위치에 플랫폼의 가장자리에서 10 센티미터 경기장 주위 플랫폼 표면 아래 15cm 각형 또는 원통형 벽 조립.
  4. 혐오 청각 자극을 제공 하는 플랫폼의 중심 위에 초음파 스피커 50 cm를 배치 합니다.
  5. 프로젝터를 사용 하 여 다시 프로젝트 오버 헤드 혐오 시각적 자극에 경기장 위에 반투명 화면 64 cm를 놓습니다.
  6. 프로젝터에 의해 제공 빛 행동 기구;을 밝히는 것입니다. 5 ~ 10 lx 플랫폼 표면의 중심에 보정. 긴-패스 필터와 적외선 조명과 플랫폼 위에 적외선 카메라를 배치 (> 700 nm) 인수 비디오에서 프로젝터 플리커를 방지 하기 위해.
  7. 상업적으로 사용 가능한 소프트웨어 또는 적합 한 알고리즘을 사용 하 여 온라인, 마우스의 위치를 추적 합니다. 검은 쥐 흰 경기장에 추적에 대 한 간단한 임계 처리 작업이 마스크 중심의 계산 뒤에 적합 하다.
  8. 이상적으로, 실험에 영향을 미치는 외부 신호를 방지 하기 위해 빛 방음 상자 안에 행동 기구를 배치 합니다.

2. Innately 혐오 자극을 제공

참고: 아래에서 설명 하는 자극은 다양 한 LabVIEW 및 Matlab을 포함 하 여 다른 소프트웨어 패키지와 함께 생성할 수 있습니다.

  1. 시각적 자극
    1. 프로젝트 64 cm 경기장 위에 배치 화면에 자극. 회색 배경22 에 선형 확장 어두운 원형 이루어져 자극 (웨버 대비 =-0.98, 광도 = 7.95 cd/m2).
      참고: 표준 원 발병에서 2.6 °의 시각적인 각을 subtending 마우스의 위치 바로 위에 이상적으로 맞춰야 하 고 오프셋 전에 250 ms에 대 한 남아 있는 47.4 ° 이상 200 ms 224 ° /s에서 선형 확장.
    2. 시각적 자극을 제공 하는 경우 마우스 위에 센터. 이 마우스는 경기장에 미리 정의 된 영역을 통해 전달 될 때까지 대기 하거나 온라인 마우스 위치를 추적 하 고 추적 좌표를 사용 하 여 원의 중심을 정의 하 여 얻을 수 있습니다.
      참고: 마우스 위에 직접 시각적 자극을 투영 하는 것이 좋습니다, 하지만 수 비 동작 수 또한 될 elicited 같은 자극 (동안에 아직도 바닥에 평행) 마우스 미리 예상 하는 경우. 우리의 경험에서는, 이것은 경우 적어도 30 cm 앞으로 마우스의 위치 까지입니다.
  2. 청각 자극
    1. 로 구성 된 3 개의 주파수 변조 최대-스윕 17에서 20 kHz23 의 열차의 3 자극을 트리거 지속 9 s s 총에서. 플랫폼 수준에서 측정 된 음압 레벨 (SPL), 73, 78 dB 사이의 범위에 있어야 합니다.
    2. 청각 자극을 전달 하기 위해 초음파 스피커 경기장 위에 위치 하는 사운드 카드와 앰프를 연결 합니다.

3입니다. 동물:

  1. 6 그리고 24 주 된 사이 남성 또는 여성 C57BL/6J 마우스를 사용 합니다. 차 우와 물 무료 주기 12 h 빛에 동물 유지 합니다.
  2. 확인 행동 분석 결과 및 테스트 단계에서 빛-빛의 그들 주기 전에 적어도 72 h 지 내게는 마우스는 단일.
    참고: 우리는 단일 보관 되어 쥐의 초기 탐험 행동은 더 간에 보다 동물 그룹 지 내게 쥐에서 찾을. 또한, 동물 신경 활동 기록 또는 종종 조작에 대 한 외과 임 플 란 트와 해야 단일, 그리고 그것은 따라서 동일한 주택 조건에 있는 컨트롤 집합에 도움이 될 수 있습니다.

4. 표준 행동 분석 결과:

  1. 꼼꼼하게 70% 에탄올 이나 아세트산 원치 않는 후 각 신호를 제거 하는 플랫폼의 표면 청소. 린스 물으로 대피 소를 70% 에탄올으로 세척 후 그것을 다시 에탄올 냄새를 줄이기 위해 물으로 씻어 해야 합니다.
  2. 으로 마우스 수 있습니다 젖은 경우 대피 소를 입력 하지 않도록 철저 하 게, 플랫폼 및 대피 소 건조.
  3. 실험 하기 전에 플랫폼을 회전 하 여 각 시험에 대 한 플랫폼에 대피 소의 위치를 무작위. 대피 소 위치 경기장에 정박 하지만 행동 기구 케이스에 관하여 회전 됩니다.
  4. 그 집 하 장에 실험 룸에 마우스를 가져오고 10 분 순응 기간에 대 한 테스트 플랫폼 위에 케이지를 놓습니다.
  5. 그것의 가정-감 금에서 마우스를 제거 하 고 꼬리 검색 방지: 그것을 컵 또는 해제 될 수 있는 농축 항목에 올라 보자. 쥐 꼬리 따기 불안 수준을 증가를 보여 왔으며 따라서24위협 행동 응답에 영향을 미칠 수 있습니다.
  6. 부드럽게 마우스 경기장의 중앙에 놓고 비디오 수집을 시작 합니다.
  7. 아니 혐오 자극 제시 기간 동안 7 분 요법이 니 기간을 허용 한다. 마우스를 찾아서 대피 소를 한 번 이상 입력 충분 한 시간이 있는지 확인 하십시오. 경우 모든 4 개의 사지에 대피 소 내부 항목으로 그것을 고려 하십시오. 7 분 찾기 및 대피 소를 입력 하지만 적어도 하나의 입구 확인 된 때까지이 발생 하지 않는 경우에 5 분의 추가 기간 habituation 기간을 연장 하는 쥐의 대부분에 대 한 충분 해야 합니다.
  8. 라이브 비디오 피드를 관찰에 의해 수동으로 또는 자동으로 온라인 동물의 위치를 추적 하 고 미리 자극 배달 트리거링을 위한 분야에서 관심의 영역을 정의 하 여 (청각 또는 시각) 혐오 자극의 트리거 일단 동물 그것에 도달 합니다. 시각적 자극은 보통 동물 좌표를 추적 하는 온라인 비디오를 사용 하 여 바로 위에 전달 됩니다.
  9. 동일한 세션에서 하나 이상의 탈출 응답을 유도, 마우스 자발적으로 대피 소를 떠나 보자. 마우스 마지막 혐오 자극, 다른 자극을 제시 하기 전에 기다리는 최소 60 s 시 대피 소에 성공적으로 이스케이프 하지 않았다.
  10. 분석 결과 완료 되 면, 그것의 가정-감 금에 동물을 반환 합니다. 같은 마우스의 추가 테스트 하는 것이 필요한 경우 재검사 하기 전에 적어도 48 h를 기다립니다.
  11. 플랫폼 및 다음 동물을 테스트 하기 전에 4.1 및 4.2 단계에서 설명한 대로 쉼터 청소.

참고: 5, 6, 7 단계는 표준 행동 분석 결과의 독립적인 유사 하 고 각각 개별적으로 수행할 수 있습니다.

5. ' 탐색 전략' 행동 분석 결과:

참고:이 분석 결과의 목표는 어떤 단서 탈출 행동을 가이드를 사용 하는 마우스를 결정 하는. 이 분석 결과에서 마우스 고정된 경기장 센터, 대피 소, 대피 소 안쪽에 있는 후 각 신호 및 플랫폼에 연결 된 인접 보여주도록 광선 배 수량에 플랫폼의 움직일 수 있는 외부 부분 회전 합니다. 마우스는 다음과 같은 경우의 대피 소에 이동 하려면 회전 신호, 그것은 올바르게 대피 소의 새로운 위치에 탈출 것 이다 하지만 경우 남아 있는 다른 신호를 사용 하 여 장소에, 그것은 이전 쉼터 위치로 이동 됩니다.

  1. 4.1 4.8 표준 행동 분석 결과, 위에서 설명한 기준으로 사용할 하나 이상의 비행 응답 도출의 단계를 수행 합니다.
  2. 마우스 적극적으로 대피 소를 떠나와 플랫폼의 중앙 부분을 탐색할 때까지 기다릴 게. 탐사를 장려 하 고 중앙 플랫폼에서 동물을 계속 중심에 침구와 함께 작은 접시를 위치 플랫폼의 외부 부분의 회전 충분. 동안 마우스가 대피 소 내부 하 고 성공적인 탈출 후 플랫폼의 회전 앞 접시와 침구를 추가 합니다. 마우스 탈출 응답 동안 대피 소를 입력에 실패 하면 자발적으로 대피 소를 입력 하 고 다음 요리와 침구 추가를 기다립니다.
  3. 스테퍼 모터를 사용 하 여 플랫폼 적어도 36도 (2 구멍) 회전 하 고 즉시 탈출 응답을 유도 하는 감각 자극을 사용. 회전을 놀라게를 유발 하 고 심지어는 탈출 반응을 시작이 가능 하다.
    참고: 우리의 경험에서 쥐의 ~ 55% 실행 됩니다 중앙 (비 회전) 플랫폼 외부 외부 부분 아직도 회전 하 고는, 그리고 이러한 시도 분석에서 제외 되어야 하는 동안.
  4. 플랫폼 및 대피 소, 깨끗 하 고 그것의 집-새 장 4.10 및 4.11 단계에 설명 된 대로 마우스 돌아가기.

6. ' 동적 환경' 행동 분석 결과:

참고:이 분석 결과 어떻게 쥐 그들의 방어 동작 환경에 급격 한 변화에 적응을 평가 하기 위해 설계 되었습니다. 적어도 하나의 탈출 응답 도출 후이 실험에서 대피 소의 위치를 변경 하 고 마우스 응답 트리거됩니다 후속 탈출 하기 전에 일단 방문을 허용 됩니다. 마우스는 완벽 하 게 대피 소의 새로운 위치를 업데이트 하 고 그것의 이전 위치에 대피 소의 부재를 계산, 경우 그것은 새로운 위치에 탈출 한다. 그렇지 않으면, 어느 대피 소의 새로운 위치를 기억 하지는 또는 그것 두 위치를 암기는 하지만 이전에 탈출을 좋아한다.

  1. 단계 4.1 4.8 컨트롤 하나 이상의 비행 응답 도출, 위에서 설명한 후이 분석 결과 수행 합니다.
  2. 일단 마우스는 자발적으로 대피 소를 나뭇잎, 대피 소를 제거 하 고 다시 플랫폼의 반대쪽 끝에 새로운 구멍에 위치.
  3. 마우스를 때까지 그것은 그것의 새로운 위치에서 대피 소를 입력 환경 탐험을 하실 수 있습니다.
  4. 때 마우스 자발적으로 나오는 대피 소, 현재 그것은 혐오 자극을 하 고 응답을 관찰.
  5. 청각 자극을 사용 하 여 그것의 더 긴 기간 때문에이 실험에 대 한 장기간된의 위협에서 동물 수행할 수 있습니다 다른 위치에 추가 탈출 응답 그들이 처음에 대피 소를 찾는 데 실패 하는 경우.
  6. 플랫폼 및 대피 소를 청소 하 고 그것의 집-새 장 4.10 및 4.11 단계에 설명 된 대로 마우스 돌아가기.

7. ' 대피 소' 행동 분석 결과:

참고:이 분석 결과의 목표는 대피 소 환경에서의 부재 방어 동작의 표현에 미치는 영향을 이해 하는 것입니다.

  1. 모든 20 구멍을 꽂습니다. 이 실험에서 경기장에서 사용할 수 없고 피난처가 있다.
  2. 청소 하 고 건조 후 플랫폼 (단계 4.1 및 4.2), 단계 4.4-4.6을 실시 합니다.
  3. 7 분 요법이 니 기간을 허용 합니다.
  4. 시각적 자극을 제시 하 고 방어적 인 응답 합니다. 대피 소의 부족 어 동작을, 시각적 자극 하는 동안 일반적으로 지속을 승진 시킨다. 천천히 확장 자리를 사용 하 여 (. 발병에 2.6 °의 시각적인 각을 subtends와 11.2 ° /s 이상 4에서 선형 확장 원의 1에 대 한 남아 있는 47.4 °를 오프셋 하기 전에 s) 응답 동결의 관찰을 용이 하 게 하.
  5. 적어도 60의 상호 자극 간격을 사용 하 여 마우스 당 둘 이상의 응답이 필요한 경우 s.
  6. 한 구멍의 아래 쉼터 소개 대피 소의 부재에 대 한 응답의 필요한 수를 취득 하 고 하자 마우스 5 분 이상에 대 한 환경을 탐구 5 분 됩니다 발견 하 고 새로 도입된 된 대피 소를 입력 대부분의 마우스에 대 한 충분 한 시간 하지만이 발생 하지 않는 경우이 기간 연장 추가 5 분 블록 때까지 하나 이상의 항목이 확인 됩니다.
  7. 4.8과 4.9, 단계를 반복 하 고 탈출 응답 환경에서 대피 소의 수행 합니다.
  8. 플랫폼 및 대피 소를 청소 하 고 그것의 집-새 장 4.10 및 4.11 단계에 설명 된 대로 마우스 돌아가기.

8. 데이터 분석:

참고: 각 다음 데이터 분석 단계 수행할 수 있습니다 하지 독립적으로.

  1. 도 주 응답 한 혐오 자극의 프레 젠 테이 션을 다음 갑자기 가속으로 쉽게 식별할 수 있습니다. 대기 시간 자극 프레 젠 테이 션 및 탈출의 대상에서 감독 머리 회전 운동의 시작 또는 가속도 운동의 시작 사이의 시간으로 탈출을 계량, 둘 중 먼저 온다.
  2. 응답 동결 움직임25, 지속적인 적어도 0.5 s7를 호흡 제외한 동물의 총 부동에 의해 특징 수 있습니다. 혐오 자극의 프레 젠 테이 션 및 부동 기간의 시작 사이의 시간으로 동결 대기 시간을 측정 합니다.
  3. 각 탈출 응답에 대 한 마우스 및 대피 소 및 비행 중 실제 변위 사이의 거리의 비율을 계산 하 여 비행 경로의 선형성을 계량.
  4. 각 탈출 응답, 동물을 그것의 비행을 지시 하는 구멍 및 대피 소에 이어지는 구멍 사이의 거리를 측정 하 여 정확도 계산 합니다. 이후 20 구멍, 목표 각 구멍 정확도에 10%의 감소를 나타냅니다 (., 목표 2 구멍 80% 정확도로 표현 될 수 있습니다)
  5. '탐색 전략' 행동 분석 결과 대 한 플랫폼 회전 하기 전에 대피 소 위치에 대 한 응답의 정확도 계량 합니다. 평균 정확도 크게 다른 사전 회전 정확도 동물 사용 하지도 주 대상으로 이동 하기 위해서는 회전 했다 감각 단서의 나타냅니다.
  6. '동적 환경' 행동 분석 결과 대 한 각 탈출 응답으로 새로운 또는 오래 된 대피 소 위치, 또는 둘 다 그들의 감독이 되 고 elicited 분류 합니다. 패턴 이끌려 방어 동작의 반복에 따라 진화 하는 방법을 평가 합니다.
  7. '쉼터' 행동 분석 결과 대 한 존재 및 대피 소의 부재에 혐오 시각적 자극의 프레 젠 테이 션을 따라 마우스의 속도 비교 하 고 방어적 인 응답의 개시에 대기 시간을 계산 합니다. 또한, 각 상황에 대 한 자극에 대 한 응답에서 동결 응답을 트리거링의 확률을 계산 합니다.

Representative Results

마우스 청각 또는 시각적 자극에 노출 자극의 개시와 비행의 개시 사이 짧은 대기 시간 빠른 탈출 응답 시작. 시각적 자극에서 탈출 하는 평균 대기 시간 이었다 202 ± 16 ms (n = 26 동물에서 51 응답)과 청각 자극에 대 한 시간이 오래: 510 ± 61 ms (n = 15 동물, p36 응답 < 시각과 청각 사이 0.0001 t-검정 자극; 그림 2A) (8.1 단계)입니다. 도 주 응답 대피 소에 정확 하 게 지시 되었다 (시각적 자극에 대 한 정확도 의미: 97.2 ± 1.4%, 95.0 ± 1.4% 청각 자극, 자극, p 의 두 종류 사이 크게 다르지 않아 = 0.1655 t-검정; 그림 2B) (8.4 단계), 및 비행 궤적은 직선 (113.9 ± 1.5% 청각 자극;에 대 한 107.3 ± 1.3%와 시각적 자극에 대 한 대피 거리를 변위의 평균 비율에 가까운 그림 2C) (단계 8.3)입니다. 추적 실행에서 자극이 갖는 행동을 구별 하는 것이 중요 하다 자극에서 짧은 대기 시간을 관찰 하 고 비행 궤적의 높은 선형성 보여줍니다 탈출 응답 대피 소, 도달 하 고 단순히 멀리 이동의 목표는 자극.

마우스는 센터 플랫폼에 고정 하는 동안 미로의 외부 부분의 회전 후 자극 프레 젠 테이 션 (범위 = 36 °-90 °, 평균 56 °) 성공적으로 탈출 응답 (5 단계)을 elicited. 모든 마우스 정확도 또는 선형 회전 하기 전에 재판에 비해 비행 궤적의 감소와 대피 소의 이전 위치 쪽으로 달아 났다. 평균 정확도, 원래 대피 소 위치에 관하여 측정 되었다 96.3 회전 하기 전에 ± 1.3% (n = 8 마우스에서 25 응답) 회전 후 조금 이라도 이상 (100 ± 0%, p = 0.009 t-검정 중 사이 고 회전 게시). 원래 대피 소 위치에 관하여 의미 선형성 109.4 ± 5.0% 사전 회전 (8 마우스에서 25의 응답) 되었고 109.1 ± 2.1%, 후 회전 (n = 8 마우스에서 8 응답), p = 전과 후 회전, 그림 3A 사이 0.957 t-검정 , B). 이러한 결과 인접 보여주도록 대피 소 (단계 8.3-8.5)에 비행을 안내 하는 데 사용 되지 않습니다 입증.

쥐 새 대피 소 위치 변경 후 곧 방문 결과 하나의 성공적인 탈출 응답 (6 단계)를 도출 후 대피 소의 위치를 변경 (새로운 대피 소를 방문 하 여 표준시 33.1 = s, 범위 = 4-82 s). 소리 자극의 후속 순차적 재판 생산 새 위치 (첫 번째 재판에 44.4%), 탈출의 가능성에 점진적 증가 5 재판에 의해 모든 동물에서 100%에 도달 (n = 9 동물, 그림 3C). 이러한 실험 (단계 8.6) 환경 변화에 적응을 대피 소 위치 메모리 업데이트의 역학 조사.

7 분 순응 기간 후 아무 쉼터 (7 단계)와 미로를, 5 s 긴 시각적 자극의 프레 젠 테이 션 제작 탈출 대신 냉동 동작 (확률을 동결 = 95.2%, 평균 시간 동결 = 7.9 ± 2.7 s, n = 7 동물). 동일한 세션에서 대피 소의 후속 소개와 elicited 긴 시각적 자극의 프레 젠 테이 션 탈출 응답 안정적으로 보여주는 쥐 (그림 3D) 피난처 (의 존재에 따라 방어 전략 전환 유연 수 있습니다. 단계 8.1와 8.7)입니다.

Figure 1
그림 1: 행동 분야의 도식. (오른쪽) 상단에서 (왼쪽) 측면에서 본 행동 분야의 주요 콤포넌트의 그리기. 플랫폼의 큰 분수, 대피 소 및 연결 된 시각적 단서를 포함 하 여 회전 수 있습니다. 상위 뷰에서 다크 서클 모두 동일 (예 대피 소 위치 표시)는 구멍을 대피 소에, 연결할 수 있습니다. 전체 경기장은 소리 꺾 캐비닛에 포함 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 탈출 응답은 신속 하 고 정확한 목표 조정 동작. (A) 시각 또는 청각 자극의 발병에서 탈출 발병을 지연. (B) 탈출, 동안 대피 소에 내비게이션의 정확도 측정 값이 마우스는 대피 소에 직접 실행 하는 경우 100% 그리고 10%는 보호소에서 각 구멍을 위해 더 적은 되도록 (., 80% 경우에 도달 구멍 먼저 올바른 하나에서 두 개의 구멍). 탈출 하는 동안 마우스의 변위 (C) 선형에 가까운 비행 보여주는 동물의 초기 위치 및 대상 위치 사이 선형 거리에 대 한 플롯. 상자와 수염 10 ~ 90 백분위 수에서 데이터를 표시 하 고 나머지 데이터 요소는 원형으로 표시 됩니다. 붉은 색 플롯은 청각 자극에서 데이터 (n = 15 동물에서 36 응답) 블랙은 시각적 자극에서 (n = 26 동물에서 51 응답). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3: 마우스를 사용 하지 마십시오 인접 시각적 단서 나 쉼터 관련 큐 탈출 응답 안내. (사전 및 사후 회전 플랫폼의 응답에 대 한 그림 2C에서 A) 변위 플롯. (B) 사전 및 사후 회전 상태에서 탈출 하는 동안 탐색의 정확도. 후 회전 정확도 대피 소의 초기 위치에 관하여 측정 되 고 그 쥐를 다시 탐색 원래 대피 소 위치 대신 새로운 위치를 보여줍니다. (C) 탈출 응답 자극 수에 대 한 플롯 새로운 대피 소 위치를 향한 감독의 분수. 자극의 5 후, 모든 동물 직접 새로운 대피 소 위치 쪽으로 탈출 (n = 9 동물). (D) 탈출을 표시 하 고 각각 응답, 동결 응답 시각적 자극 쉼터 제공 (빨간색) 또는 (파랑), 결 석으로 동물에 걸쳐 속도 의미 합니다. 속도 기준으로 정규화 하 고 반응 시간 (비행의 시작 또는 동결 응답, 파선으로 정의 되는)에 정렬 됩니다. 음영 처리 된 영역 표시 SEM. (n = 7 동물). 2A 및 2B, 상자와 수염에 대 한 10 ~ 90 백분위 수에서 데이터를 표시 하 고 나머지 데이터 요소는 원형으로 표시 됩니다. 붉은 색 플롯은 데이터 플랫폼 회전 하기 전에 청각 자극에서 (n = 8 동물에서 25의 응답) 플랫폼 회전 후 응답에서 블루는 (n = 8 동물에서 8 응답). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Discussion

여기 설명 하는 분석은 기술적으로 간단 하 게 수행, 그리고 플랫폼을 제외 하 고 회전 실험을 구현할 수 있다 쉽게 표준 반 즈 미로에서. 그럼에도 불구 하 고, 몇 가지 합병증이 발생할 수 있습니다: 한편으로, 마우스 수 수 때문에 대피 소 되지 충분히 청소 또는 건조 한 쉼터를 입력 두려워 보일 수 있습니다. 다른 한편으로, 마우스는 매우 오랜 기간에 대 한 대피 소 안에 머물 수 있습니다. 그것은이 실험에는 동물 결코 제거는 보호소에서 수동으로 경로 통합으로 조 난 동물을 방해 하 고 위협에 그들의 응답을 변경 수이 중요 합니다. 90 분 후 실험을 종료 하 고 필요한 경우 48 h 후 재검사는 것이 좋습니다. 또 다른 관련 실용적인 고려는 마우스 조사 플랫폼의 가장자리, 그것은 검색 하지 못할 수 시각적 자극 머리 끄트머리, 각도 하 고 따라서 것이 좋습니다 이러한 상황에서 자극을 원천 징수 하는 경우입니다. 또한, 마우스 수 있습니다 뛰어 내려 플랫폼에서 드문 경우에. 실험을 종료 하는 것이 좋습니다 고 48 h. 후 재검사 마우스 한 번 플랫폼을 떠나 적극적으로 나중에 다시 그것을 할 확률이 연구에서 제외 해야 할 수도 있습니다. 마지막으로, 우리의 경험에서 대부분 마우스 (34/36 쥐) 시각적 자극에 반응할 것 이다. 그러나, 쥐 팬 들은 (를 놀라게, 비행 또는 동결 응답) 시각적 자극에 응답의 어떤 종류의 정보를 표시 하지 않습니다, 그들은 해야 합니다 제외 연구에서.

고려해 야 할 중요 한 포인트가입니다 감각 신호의 제어 일반적으로 공간 메모리 분석 실험에 문제가 자주 그것은 신호를 오염 하는의 모든 가능한 소스를 제거 하기 어려운. 우리의 실험적인 체제의 벽, 미로 둘러싼 외부 보여주도록 줄여 고 사운드 절연에 대 한 소리 꺾 캐비닛 안에 배치 됩니다. 후 각 신호를 최소화 하기 위해 철저 하 게 청소 70% 에탄올 이나 아세트산 실험 사이 설정 하는 것이 좋습니다.

우리의 행동 분석 결과 메모리 공간을 본능적 인 방어 동작을 사용 하 여 ethological 시나리오에 초점을 맞추고 공간 탐색26 를 공부 하는 이전 방법에 추가 합니다. 여기 설명 하는 절차와 표준 BM 분석 결과 중요 한 차이 훈련의 부족 이다. 우리의 분석에 habituation 기간 마우스 한 번 이상 대피 소 및 자주 더 많은 시간, 우리는 이전2대피 소 위치 암기 하기에 충분 해야 표시가 방문을 보장 합니다. 우리 이렇게 만드는 경로 통합 가능한 탐색 전략 높은 성공률 및 훈련의 부족에도 불구 하 고 대피 소를 찾는 정확도 대 한 중요 한 이유는 실험 동안 동물을 전치 결코 수 동적 이다 믿습니다. 그러나 우리가 참고 우리의 분석 결과 메모리 형성 하 고는 단일 세션 동안, 평가 다루는 우리 대피 소 위치, 일반적으로 표준 BM 실험의 목표의 장기 메모리에 대 한 테스트 하지 않았습니다. 마지막으로,를 사용 하 여 개별 innately 혐오 자극 보다는 일반적으로 사용 되 팬 또는 버즈 세션의 기간에 대 한 우리의 분석 결과 동작을 제공 합니다 아주 좋은 실험 제어 두 개의 다른 탐색 전략을 사용할 수 있는: 구하고 고 쉼터 감독 탈출입니다. 우리는 기록 하 고 신경 활동을 조작에 대 한 현대 신경 과학 기술 함께에서 이러한 분석의 사용 동작을 계산 하는 방법을 신경 회로에 중요 한 통찰력을 제공할 수 있습니다 믿습니다.

Disclosures

결과 섹션에 포함 된 데이터의 대부분은 베일 외. 알 2017에에서 제시 하는 데이터의 하위 집합입니다.

Acknowledgments

이 작품은 Wellcome 신뢰/왕 사회 헨리 데 일 친교 (098400/Z/12/Z)에 의해 투자 되었다, 의료 연구 위원회 (MRC) 엠씨-최대-1201/1, Wellcome 신뢰와 개츠비 자선 재단 SWC 친목 (결핵), MRC 박사 재학 (드 및 부여 R.V) 그리고는 Boehringer 인 겔 하 임 Fonds 박사 친목 (R.V). 우리는 데이터 수집 소프트웨어, LMB 기계 및 전기 워크샵 실험 분야를 구축 하기 위한 프로그래밍에 대 한 코스 타스 Betsios 감사 합니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Infrared iluminators TV6700 Abus -
DLP projector Infocus IN3126 Infocus 0001740992-00000001
Ultrasound speaker Pettersson L60 Pettersson Elektronik -
Amplifier QTX PRO240 QTX -
Soundcard Xonar D2 Asus 90-YAA021-1UAN00Z
HP Z840 desktop HP F5G73AV
100 micron drafting film Xerox 3R98145
Near infrared camera: Basler acA1300-60gmNIR Basler 106202
National Instruments BNC-2110 National instruments 777643-01
LabVIEW 2015 64-bit National instruments -
Custom made Barnes maze MRC Laboratory of Molecular Biology mechanical workshop -

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References

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