Fareler içgüdüsel savunma sırasında kayma bellek rolünün araştırılması için davranışsal bir tahlil

Behavior
 

Summary

Bu iletişim kuralı Barnes labirent test dayalı davranış bir tahlil açıklar, nasıl içgüdüsel savunması çalışmaya eylemler kayma çevre bilgi tarafından değiştirilir.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Evrim tüm hayvan türleri arasında hayatta kalmak için gerekli olan savunma davranışlar bir repertuar seçti. Bu davranışlar genellikle kalıplaşmış eylemler doğuştan caydırıcı duyusal uyaranlara yanıt olarak elde edildi, ama hızlı bir şekilde değiştirebileceğiniz farklı kayma ortamlar için uyarlamak için yeterli esnekliği başarılarının gerektirir. Burada, öğrenilmiş mekansal bilgi farelerde savunma davranışları üzerinde etkisini değerlendirmek için davranışsal bir tahlil açıklayın. Nasıl fare kaçış yanıt-e doğru doğuştan caydırıcı duyusal uyaranlara karşı yeni bir ortamda sırasında bir sığınağa gidin ve nasıl ortamda akut değişikliklere uyum araştırmak için yaygın olarak kullanılan Barnes labirent mekansal hafıza tahlil adapte olması. Bu yeni tahlil eğitim gerektirmez ve doğal arama desenleri ve gezinti stratejileri farelerde yararlanan ethological bir örnektir. Biz burada açıklanan iletişim kuralları kümesi hedefe yönelik davranışlar ve içgüdüsel davranışlar ve kayma bellek her iki alanlara ilgi olmalıdır uyarıcı tetiklemeli gezinti eğitim güçlü bir araç olduğunu öneriyoruz.

Introduction

İçgüdüsel savunma davranışları büyük ölçüde kablolu uyarıcı-yanıt, balık ve kurbağalar, uzak bir tehdit kaynağı1hayvan hamle C-başlangıç hareket gibi kabul edilir. Ancak, savunma davranışlar esnek hesap bilgilerini geçerli ortamı hakkında öğrendim alırlarsa daha uyarlanabilir olabilir. Gibi esneklik bağlı olarak çevre2,3içinde a sığınak olup hakkında ön bilgi tehdit ile karşılaşınca kemirgenler tarafından gösterilen dondurma için kaçış geçiş örneğidir. Diğer örnekler esneklik içinde doğuştan gelen davranış uçuş başlatma eşiği adapte include veya bir av ve barınak4mesafeye göre hız kaçış, mesafe tehdit5,6ve önceki deneyim 11 , de caydırıcı uyarıcı7duyusal özelliklerine bağlı olarak farklı savunma stratejileri seçerek veya bile açlık8, gibi rakip motivasyonları karşısında savunma davranışı bastırmak 12, 9,10. Mekansal özellikleri hakkında edinilen bilgi eylem seçim ortamının bağımlılık hedef seçimi, mekansal hafıza ve gezinti çalışmak için güçlü bir model fareler içgüdüsel savunma davranışlar yapar. Burada, sık kullanılan bir davranış görev uyarlaması tarif, Barnes labirent (BM) kayma bellek tahlil13kayma çevrenin etkisi Savunma eylem seçimi farelerde ve gezinti stratejilerini belirlemek için zaman bir sığınak doğru kaçan.

Öğrenme ve mekansal hafıza farelerde çalışma için kullanılan standart Barnes labirent bir dairesel ~ 90 cm çap platform olan 19 kapalı ve bir açık alan önlemek için fareler talep bir yer altı sığınağına açar 20 eşit aralıklı delikleri ile oluşur çevre platformu. Çoğu zaman, zayıf itici uyarıcılara (buzzer, parlak ışık, fan) sürekli olarak çevre caydırıcı yapmak ve böylece barınak14girdiği teşvik tahlil kullanılır. En sık kullanılan tahlil15,16' da, hayvan bir habituation deneme nerede o sığınağa el ile deneyci tarafından hemen platform üzerinde konumlandırılmış sonra yönlendirilir vardır. Bu 4-gün edinme dönemi tarafından bu keşif döneminde bu ulaşmak değilse nerede fare özgürce 3 dk, labirent içinde gezinmek için izin verilen her gün sonra bu tekrar el ile belgili tanımlık sığınak için yönlendirilir takip ediyor. (Bir uzun vadeli yedi günlük bellek deneme de genellikle gerçekleştirilir) hayvan labirent tüm delikleri kapalı araştırıyor ne zaman tahlil son etabına bir sonda 5inci gün deneme yeterlidir. Öğrenme ve uzun vadeli bellek edinme dönemi sırasında yanlış delik bulmak belgili tanımlık sığınak ve sokmak için geçen süre ve sonda deneme kapalı sığınak deliğe yakınındaki harcanan süre sayılabilir. Tipik sonuçlar hataları ve satın alma sırasında belgili tanımlık sığınak ulaşmak için gecikme süresi ve bir şans yukarıda oranı sondası deneme15kapalı hedef deliğe içeren kadranda harcanan zamanın bir düşüş gösterir.

19, biz burada tarif paradigma standart tahlil üç temel değişikliklerden sahipken BM tahlil çeşitli türevleri yukarıda açıklanan17,18,olmuştur. İlk olarak, hayvan labirent keşfetmek ve kendi kendine sığınacak bir yer bulmak için sol ve test sonra kısa bir süre belgili tanımlık sığınak, nereye hayvan keşif davranışlara nişanlandı dönemlerde tespit edilmiştir aynı seansta yapılır. Her ne kadar bu ayar barınak konumunun uzun süreli bellek test değil, avlanma tehdidi altında roman bölge keşfi taklit eden doğal bir senaryo olarak tasarlanmıştır. Ayrıca, nasıl hayvanlar çevre, peyzaj ani değişiklikler gibi akut değişikliklere uyum test sağlar. İkinci olarak, bir anahtar bizim tahlil deneyci asla hayvan veya hayvan şaşırtmak ve yol tümleştirme20 geçerli gezinti stratejisi21olarak dışarıda bırakmak belgili tanımlık sığınak, dışarı zorlar yönüdür. Yol bütünleşmesidir motor çıkış, entegrasyon doğan, amac ve vestibüler yardımlar gibi kendi kendine hareket yardımlar hayvan geçerli konumunu güncelleştirmek ve imkansız bir hedef doğrultusunda yönlendirmek için kullandığı bir gezinti stratejisi Eğer hayvan pasif deneyci tarafından taşınır. Üçüncü olarak, doğuştan caydırıcı görsel22 ve23 işitsel uyaranlara kaçış devam eden yiyecek davranışından kolayca ayırt edici ve değerlendirme ve miktar kullanılan belirli gezinti stratejileri sağlar, ve bir sığınak için temin için kullandığımız yakın tehditlere karşı savunma sırasında. Önerdiğimiz bu tahlil seçimdeki uzamsal belleğin rolü ve savunma davranışlar uygulanması dissekan için yararlı olacak ve daha genel olarak daha geniş gezinti hedefi yönettiği ve kısa süreli mekansal hafıza eğitim. Burada açıklanan protokoller Vale ve arktarafından tanıtıldı. 2017 yılında biz okuyucuların daha fazla derinlik önerinin deneyler ve sonuçlar için bakın.

Protocol

Tüm deneyleri yerel etik onayını İngiltere'de hayvanlar (bilimsel yordamlar) Yasası 1986 (PPL 70/7652) altında yapıldı.

1. davranışsal cihazları kurma

Not: Davranış cihazları ana bileşeni bir beyaz akrilik dairesel ile bir platform (92 cm çapında) 20 eşit uzaklıkta, 5 cm çapında, dairesel delikler, radyal, bulunan platform kenarından 5 cm oluşan Barnes labirent13 çeşididir . 19 Bu fareler kolayca girmek ve çıkmak bir siyah Perspex sığınağa (boyutları 15 x 5,8 x 4.7 cm) kalan delik açar siyah plastik fiş (5 mm derin), kapalı üzeresiniz. Arena merkez alan bir sabit dairesel platform (22 cm çapında) oluşur ve çevre, bilgisayar kontrollü step motor ile 360 derece döndürme sağlayan çerçeve monte edilir. Kattan tırmanma fareler önlemek için yükseltilmiş 45 cm platformudur. Şekil 1' deki şematik çizim bakın.

  1. Eklemek görsel cues platformu (2D veya 3D sembolleri farklı şekiller, renkler ve desenler ile), çevre için en az 2 cm uzakta fare onlara ulaşmasını önlemek için kenar.
    Not: 262 cm2veya çapraz mor çizgili dolu daireler (15,5 cm çapında) düz mavi kareler olarak görsel yardımlar verilebilir.
  2. ~ 2 g yatak takımları yerel bir koku işaret hizmet etmek belgili tanımlık sığınak içine fare ev-kafes ekleyin. İsteğe bağlı olarak, bir ışık yayan diyot (LED) yerel bir görsel simge işaret sağlamak için belgili tanımlık sığınak girişinde getirin.
  3. Distal görsel yardımlar, harici fare yalıtmak için 40 cm yukarısında ve 15 cm 10 cm uzakta belgili tanımlık peron kenarına yerleştirilmiş arena etrafında platformu yüzeyin altında uzanan bir sekizgen veya silindirik duvar montajı.
  4. Bir ultrason hoparlör 50 cm caydırıcı işitsel uyaranlara sunmak için platformu, Merkezi üzerinde konumlandırın.
  5. Yarı saydam ekran 64 cm yukarıda bir projektör kullanarak arka-proje giderleri caydırıcı görsel uyaranlara arenaya yerleştirin.
  6. Projektör ile sağlanan ışık davranış aparatı yanacaktır; Böylece her 5-10 lx platform yüzeyi merkezinde kalibre. Kızılötesi ışıkları ve bir kızılötesi kamera platformu, yukarıda uzun geçiren filtre ile yer (> 700 nm) alınan video projektör titreme önlemek için.
  7. Piyasada bulunan yazılım veya uygun bir algoritma kullanarak online, farenin konumunu izlemek. Siyah fareler üzerinde beyaz bir arena izlemek için maske centroid hesaplama tarafından takip basit eşik operasyon uygundur.
  8. İdeal olarak, davranışsal aparatı dış yardımlar deneme etkilemesini önlemek için bir ses ve ışık geçirmez kutu içine yerleştirin.

2. doğuştan itici uyarıcılara teslim

Not: aşağıda açıklanan uyaranlara farklı yazılım paketleri, LabVIEW ve Matlab dahil olmak üzere geniş bir yelpazesi ile oluşturulabilir.

  1. Görsel uyarıcı
    1. Üstünde-e doğru 64 cm arena konumlandırılmış ekran uyaranlara proje. Uyarıcı bir gri arka plan22 doğrusal olarak genişleyen bir karanlık daire oluşur (Weber kontrast =-0.98, ışıklılık 7.95 cd/m2=).
      Not: Standart Daire ideal başlangıçlı, 2,6 ° görüş açısı subtending farenin konumunu üstünde ortalanmış ve doğrusal olarak 200 ms 47.4 °, hangi ofset önce 250 ms için kalır 224 ° /s genişletir.
    2. Görsel uyarıcı teslim edilirken, fare üzerinde ortalayın. Bu arenada bir önceden tanımlanmış bölge üzerinden fare geçene kadar bekleyen veya fare konumuna online izleme ve çemberin merkezi tanımlamak için izleme koordinatları kullanarak elde edilebilir.
      Not: her ne kadar biz fare üstünde görsel uyarıcı projelendirme öneririz, aynı uyarıcı fare (hala paralel iken yere) öncesinde öngörülmektedir Eğer savunma davranışları da elde edildi. Deneyim, bu durum en az fare konumu öncesinde 30 cm kadar.
  2. İşitsel uyarıcı
    1. Bir tren üç Frekans modülasyonlu up-temizleyicileri 17 ila 20 kHz23 üzerinde 3 oluşan bir uyarıcı tetikler 9 süren s, s toplam. Platform düzeyinde ölçülen ses basınç seviyesi (SPL), 73 ve 78 dB arasında bir Aralık içinde olmalıdır.
    2. Bir ses kartı ve bir amplifikatör işitsel uyarıcı teslim etmek belgili tanımlık arena konumlandırılmış ultrason hoparlör bağlayın.

3. hayvanlar:

  1. Erkek veya kadın C57BL/6J fare, 6 ve 24 haftalık arasında kullanın. Hayvanlar üzerinde 12 h ışık ile ücretsiz erişim chow ve su döngüsü korumak.
  2. Emin olmak en az 72 h önce onlara ışık ışık aşamasında döngüsü davranış tahlil ve test fareler tek yer alır.
    Not: Tek yer alan fareler temel keşif davranışını boyunca hayvanlar daha grup yer alan fareler arasında daha karşılaştırılabilir olduğunu bulmak. Buna ek olarak, sinirsel aktivite kaydı veya kez manipülasyon için Cerrahi implantlar hayvanlarla tek yer alan gerekir ve böylece aynı konut koşullarını kontrol veri kümeleri yararlı olabilir.

4. standart davranış tahlil:

  1. Titizlikle % 70 etanol veya istenmeyen koku ipuçları kaldırmak için asetik asit ile platform yüzeyi temizleyin. Belgili tanımlık sığınak su ile durulayın ve sonra bunu tekrar etanol koku azaltmak için su ile durulanmalıdır % 70 etanol ile yıkayın.
  2. Fare ıslak ise sığınak girmekten kaçınmak gibi platform ve belgili tanımlık sığınak iyice, Kuru.
  3. Her deneme için platform içinde belgili tanımlık sığınak konumunu deneme önce platformu döndürerek rastgele. Sığınak yeri arenada bağlantılı ancak davranış aparatı muhafaza ile ilgili olarak döndürülür.
  4. Onun ev-kafes deney odasında fare getirmek ve bir 10 min iklimlendirme süre kafes test platformu üzerine yerleştirin.
  5. Fare kendi ev-kafesinden çıkarmak ve kuyruk tarafından alınıyor kaçının: Bu fincan veya kaldırılabilir bir zenginleştirme öğe tırmanmaya izin. Fareler kuyruğundan alıyor anksiyete düzeylerini artırmak için göstermek olmuştur ve böylece24tehdit davranışsal yanıt-e doğru etkileyebilir.
  6. Yavaşça fare arena ortasına yerleştirin ve video edinme başlar.
  7. Sırasında hiçbir itici uyarıcı sunulmaktadır 7 dk. habituation süre için izin. Fareyi bulmak ve en az bir kez belgili tanımlık sığınak girmek için yeterli zaman olduğundan emin olun. Tüm dört bacaklarda içinde belgili tanımlık sığınak varsa bir girdi düşünün. 7 dk. bulmak ve belgili tanımlık sığınak girin ama bu olmaz diye, en az bir giriş doğrulandı kadar 5 dk ek dönemlere göre habituation süresini uzatmak fareler çoğunluğu için yeterli olmalıdır.
  8. Canlı video yem gözlemleyerek tarafından el ile veya otomatik olarak hayvan online konumunu izleme ve önceden bir bölge uyarıcı teslim tetikleneceği arenada ilgi tanımlayarak caydırıcı uyarıcı (işitsel ya da görsel) teslim tetik hayvan ulaştıktan sonra. Görsel uyarıcı genellikle doğrudan kullanarak koordinatları izleme online video hayvan teslim edilir.
  9. Aynı oturum içinde birden fazla kaçış yanıt temin için gönüllü olarak barınağa terk fare izin. Fare başarıyla geçen caydırıcı uyarıcı, başka bir uyarıcı sunma önce bekle en az 60 s üzerine sığınak kaçmadı eğer.
  10. Tahlil tamamlandıktan sonra hayvan onun ev kafes dönmek. Daha fazla aynı fare test gerekli olması durumunda, en az 48 saat önce test bekleyin.
  11. Temiz belgili tanımlık peron ve sonraki hayvan test etmeden önce 4.1 ve 4.2. adımda açıklandığı gibi sığınak.

Not: 5, 6 ve 7 numaralı adımları standart davranış testin bağımsız çeşitleri vardır ve her ayrı ayrı gerçekleştirilebilir.

5. "gezinti stratejisi' davranış tahlil:

Not: Bu testin amacı kaçış davranış göstermesi için fare kullanın ne yardımlar belirlemektir. Fare radyal barınak, sığınak içinde yer alan koku cues ve platforma bağlı proksimal görsel yardımlar yerinden sabit arenada Merkezi'nde ise bu tahlil, platform taşınabilir dış kısmını döndürülür. Fareyi herhangi bir sığınağa gitmek için Döndürülmüş ipuçlarını takip ediyorsa, doğru belgili tanımlık sığınak yeni konuma kaçış olacak ama bu yerde kaldı diğer yardımlar kullanıyorsa, önceki barınak konuma gidin.

  1. Temel olarak kullanılmak üzere en az bir uçuş yanıt alabilme yukarıda açıklanan standart davranış testin 4.1-4,8 adımları gerçekleştirin.
  2. Fareyi aktif bırakmak belgili tanımlık sığınak ve platform orta kesiminde gezinmek bekleyin izin. Merkezi arama teşvik ve hayvan merkezi platform tutmak yatak takımları ile küçük bir çanak yerleştirin platform dış kısmını dönüş yeterince uzun. Yemek ve yatak süre içinde belgili tanımlık sığınak faredir ve başarılı kaçış sonra platform dönüşü önce ekleyin. Kaçış tepki sırasında belgili tanımlık sığınak girmek fareyi başarısız olursa, bunun için gönüllü olarak girmek belgili tanımlık sığınak ve yemek ve yatak takımları eklemek bekleyin.
  3. Step motor (2 delik) platformu en az 36 derece döndürmek ve sonra hemen bir duyusal uyarıcı bir kaçış yanıt temin için kullanmak için kullanın. Rotasyon bir korkutmak tetikler ve hatta bir kaçış yanıt başlatır mümkündür.
    Not: bizim deneyim, farelerin % ~ 55 Merkezi (dönmeyen) platformu dışında dış kısmı hala döner ve bu çalışmalarda analizinden çıkarılmalıdır çalıştırır.
  4. Temiz platformu ve barınak ve fareyi onun ev-4,10 ve 4.11 adımda anlatıldığı gibi kafes geri dönün.

6. ' dinamik çevre' davranış tahlil:

Not: Bu tahlil nasıl fare savunma davranışları ortamda ani değişikliklere uyum değerlendirmek için tasarlanmıştır. En az bir kaçış yanıt alabilme sonra bu deneylerde değişik belgili tanımlık sığınak yer ve fareyi bir sonraki kaçış önce yanıt tetiklenen bir kez ziyaret etmek için izin verilir. Fare mükemmel barınağın yeni konumu güncelleştirir ve önceki konumuna içinde belgili tanımlık sığınak yokluğu hesaplar, yeni konuma kaçmak. Aksi halde, belgili tanımlık sığınak yeni konumunu ezberledi değil ya da her iki konumda ezberledi ama eskisine kaçmayı tercih ediyor.

  1. Sonra bir denetim olarak en az bir uçuş yanıt alabilme adımları 4.1-4,8 yukarıda açıklanan bu tahlil gerçekleştirin.
  2. Bir zamanlar fare gönüllü olarak belgili tanımlık sığınak bırakır, belgili tanımlık sığınak çıkarın ve platform ters sonuna kadar yeni bir deliğe yeniden konumlandırmak.
  3. Fare yeni konumunu vasıl belgili tanımlık sığınak girene kadar çevre keşfetmek için izin.
  4. Ne zaman fare gönüllü olarak sığınak dışarı mevcut caydırıcı bir uyarıcı ile gelir ve onun yanıt gözlemlemek.
  5. İşitsel uyarıcı kullanın ilk vasıl belgili tanımlık sığınak bulmak başarısız olurlarsa, daha uzun süre nedeniyle bu deneme için uzun süreli tehdit olarak altında hayvanlar ek kaçış yanıt-e doğru diğer konumlara gerçekleştirebilir.
  6. Temiz platformu ve barınak ve fareyi onun ev-4,10 ve 4.11 adımlarda açıklandığı gibi kafes geri dönün.

7. "hiçbir sığınak' davranış tahlil:

Not: Bu testin amacı çevre içinde a sığınak yokluğu savunma davranışları ifade etkilemesi anlamaktır.

  1. Tüm 20 delikleri takın. Bu deneyde, kullanılabilir hiçbir sığınak arenada.
  2. Temizleme ve kurutma sonra platformu (adım 4.1 ve 4.2), adımları 4.4-4,6 taşır.
  3. 7 dk. habituation süre izin.
  4. Görsel uyarıcı sunmak ve savunma yanıt gözlemlemek. Bir barınak eksikliği dondurucu davranış, genellikle görsel uyarıcı süresince kalıcı teşvik etmektedir. Yavaş yavaş büyüyen bir nokta kullanın (e.g. başlangıçlı, 2,6 ° görüş açısı subtends ve doğrusal olarak 11,2 ° /s üzerinde 4 genişleten bir daire s hangi için 1 kalır 47.4 ° s ofset önce) yanıt buz gibi gözlem kolaylaştırmak için.
  5. Fare başına birden fazla yanıt gerekli ise, en az 60 arası uyarıcı aralığını kullanın s.
  6. Yanıt-e doğru belgili tanımlık sığınak, yokluğunda gerekli sayıda alma tanıtmak bir deliğin altında belgili tanımlık sığınak ve izin fare keşfetmek çevre için en az 5 dk. sonra 5 dk bulmak ve yeni tanıtılan barınak girmek çoğu fare için yeterli zaman olacak , ama bu olmaz diye, en az bir girdide doğrulandıktan kadar bu ek 5 min tarafından blok erişmek dönem.
  7. 4.8 4.9 aygıtlarından ve çevre içinde a sığınak huzurunda gerçekleştirilen kaçış yanıtları izleyebilirsiniz.
  8. Temiz platformu ve barınak ve fareyi onun ev-4,10 ve 4.11 adımlarda açıklandığı gibi kafes geri dönün.

8. veri analizi:

Not: Aşağıdaki veri analizi adımların her biri bağımsız olarak gerçekleştirilebilir.

  1. Kaçış yanıt-e doğru kolayca caydırıcı bir uyarıcı sunumunu takiben ani bir hızlanma tanımlanabilir. Arasında uyarıcı sunum ve ya kaçış hedefe yönelik bir baş dönme hareketinin başlangıç veya ivme hareketin başlangıcı olarak zaman kaçmak için gecikme süresi ölçmek, hangisi daha önce olursa.
  2. Yanıt buz gibi hayvan hareketleri25, kalıcı en az 0,5 s7nefes hariç toplam hareketsizlik tarafından karakterize edilebilir. İtici uyarıcı sunumunu ve hareketsizlik dönemi başlangıcı arasındaki süreyi olarak dondurmak için gecikme süresi ölçü birimi.
  3. Her kaçış yanıt için fare ve belgili tanımlık sığınak ve uçuş sırasında gerçek yer arasındaki mesafeyi oranını hesaplayarak uçuş yolu doğrusallık ölçmek.
  4. Her kaçış yanıt için nereye hayvan onun uçuş yönelik delik ve sığınağa lider delik arasındaki mesafeyi ölçerek doğruluğunu hesaplayın. 20 delik olduğundan, doğruluk bir azaltma % 10 her deliğin hedeften uzak temsil eder (Örn., hedeften uzak 2 delik %80 doğruluk ifade)
  5. 'Gezinti stratejisi' davranış tahlil için yanıt platformu döndürme önce barınak konumu göreli doğruluğunu ölçmek. Öncesi döndürme doğruluğu önemli ölçüde farklı değil ortalama bir doğruluk hayvan herhangi bir kaçış hedefe yönlendirmek için Döndürülmüş duyusal ipuçlarını kullanarak değil gösterir.
  6. 'Dinamik çevre' davranış tahlil için yeni veya eski sığınak yeri doğru veya hiçbiri-in onları olarak yönelik olarak elde edildi her kaçış yanıt sınıflandırmak. Nasıl desen elicited savunma davranışlar yineleme geliştikçe değerlendirin.
  7. 'Hiçbir sığınak' davranış tahlil için bir barınak de caydırıcı görsel uyarıcı sunumunu takip fare hız karşılaştırmak ve savunma yanıt başlatılması için gecikme süresi hesaplayın. Ayrıca, buz gibi bir yanıt yanıt her durum için uyarıcı olarak uyarının harekete geçirilmesine karşılık olasılığını hesaplamak.

Representative Results

İşitsel ya da görsel uyaranlara maruz fare hızlı kaçış yanıt stimülasyon başlangıcı ve uçuş inisiyasyon arasında kısa gecikme süreleri ile başlattı. Görsel uyarıcı kaçmak için ortalama gecikmesi 202 ± 16 ms yapıldı (n = 26 hayvanlardan 51 yanıt) ve işitsel uyarılması için önemli ölçüde uzun: 510 ± 61 ms (n 36 Yanıt 15 hayvanlardan, p= < 0.0001 t-testi görsel ve işitsel arasında uyarım; Şekil 2A) (adım 8.1). Kaçış yanıt-e doğru belgili tanımlık sığınak için yönlendirildi doğru bir şekilde (yani hassasiyeti için görsel uyarıcı: 97.2 ± % 1,4 ve 95.0 ± %1.4 için işitsel uyarıcı, önemli ölçüde farklı değil bir çekim gücü, p iki tür arasında = 0.1655 t-testi; Şekil 2B) (adım 8.4), ve uçuş yörüngeleri düz bir çizgi (ortalama oranı deplasman sığınacak bir yer görsel uyarıcı ve %1,3 107.3 ± 113.9 ± %1,5 için işitsel uyarıcı; uzaklık için yakın Şekil 2C.) (adım 8.3). Uyarıcı üzerinden kısa bir gecikme süresi gözlemleyerek izleme ishal--dan uyarıcı uyarılmış davranış ayırt etmek önemlidir ve uçuş yörünge yüksek doğrusallık kaçış yanıt belgili tanımlık sığınak ulaşan ve değil, sadece uzaklıktadır hareketli hedefi olduğunu gösterir uyarıcı.

Uyarıcı sunumdan sonra döndürme labirent fare merkezi platformu sabit iken dış kısmının (aralığı 36 ° - 90 °, ortalama 56 ° =) başarıyla elde edildi kaçış yanıt (5. adım). Bütün fareler doğruluğu veya uçuş Yörünge dönüşü önce denemeler ile karşılaştırıldığında doğrusallık hiçbir azalma ile belgili tanımlık sığınak, önceki konuma doğru kaçtı. İlk barınma yerine referans olarak ölçülen ortalama doğruluk 96,3 yapıldı döndürme önce % ± 1.3 (n 8 fareler üzerinden 25 yanıt =) ve dönüş sonra bile biraz daha yüksek (% 100 ± 0, p = 0,009 t-testi öncesi arasında ve dönüş sonrası). Özgün sığınak yeri ile ilgili olarak ortalama doğrusallık 109,4 ± % 5.0 öncesi döndürme (8 fareler 25 yanıt) ve 109.1 %2.1 ±, sonrası dönüş yapıldı (n = 8 yanıt--dan 8 fareler), p = 0.957 t-testi öncesi ve sonrası dönüş, Şekil 3A arasında ve B). Proksimal görsel yardımlar (adım 8.3-8,5) barınak için uçuş Kılavuzu için kullanılmayan bu sonuçlar gösterilmektedir.

Belgili tanımlık sığınak konumu bir başarılı kaçış yanıt (adım 6) alabilme sonra değiştirmeye sonuçlandı kısa bir süre değiştirdikten sonra yeni sığınak yeri ziyaret farelerde (yeni sığınak ziyaret etmek için bu süre 33.1 = s, aralığı 4-82 s =). Sonraki ardışık denemeler ses stimülasyon üretilen yeni konuma (% 44.4 ilk deneme), kaçan olasılığını dereceli artışı % 100 tüm hayvanlar tarafından beşinci deneme ulaşan (n 9 hayvanlar, Şekil 3 c=). Bu deneyler (adım 8.6) ortamındaki değişikliklere uyum için barınak konumu bellek güncelleştirme dynamics sonda.

Bir 7 dk. İklimlendirme süre hiçbir sığınak (7. adım) ile labirent bir 5 s uzun görsel uyarıcı sunumunu kaçış yerine buz gibi davranış üretilen (olasılık dondurma %95.2, zaman çok soğuk demek = 7.9 ± 2.7 s, n = 7 hayvan =). Aynı oturum içinde a sığınak sonraki giriş ve elde edildi uzun görsel uyarıcı sunumunu kaçış yanıt güvenilir, fareler esnek savunma stratejileri sığınak (3D rakam) (varlığı bağlı olarak geçiş yapabilirsiniz gösterilen Adım 8.1 ve 8,7).

Figure 1
Şekil 1: davranış Arena şematik. Üst (sağda) ve (sol) taraftan davranış arena ana bileşenlerinin çizim. Belgili tanımlık sığınak ve ekli bir görsel yardımlar da dahil olmak üzere platform büyük bir kısmını döndürülebilir. Üst bölümünde koyu halkaları (bir örnek barınak konumu belirtilir) hepsi aynı, belgili tanımlık sığınak için bağlı delikleri vardır. Tüm arena bir ses nemlendirme dolapta alınır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: kaçış yanıtlara hızlı ve doğru amaca yönelik davranışlar. (A) görsel ya da işitsel uyarım başlangıcından için kaçış başlangıçlı gecikme. (B) kaçış sırasında belgili tanımlık sığınak için gezinti doğruluğunu ölçülen değeri doğrudan sığınağa fare çalıştırıyorsa, % 100 ve % 10 daha az her delikten uzak belgili tanımlık sığınak için öyle ki (Örn., %80 ulaştı delik ilk doğru bir uzak iki delik ise). (C) yerinden kaçış sırasında fare hayvanın ilk konumu ve hedef konumu arasındaki doğrusal mesafe karşı uçuş doğrusal yakın olduğunu gösteren çizilen. Kutusu ve bıyık 10-90 yüzdelik veri göstermek ve kalan veri noktalarını daireler olarak gösterilir. Kırmızı renk araziler vardır işitsel uyarım verilerden (n = 15 hayvanlardan 36 yanıt) ve siyah görsel stimülasyon üzerinden (n = 26 hayvanlardan 51 yanıt). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3: fareler kullanmayın proksimal görsel ipuçları veya barınak ile ilgili ipuçlarını kaçış yanıt gösterecek. (A) yer değiştirme arsa için yanıt öncesi ve sonrası dönme-in belgili tanımlık peron Şekil 2C, olduğu gibi. (B) gezinti öncesi ve sonrası dönüş koşullarında kaçış sırasında doğruluğunu. Sonrası dönüş doğruluk belgili tanımlık sığınak başlangıç konumunu referans olarak ölçülür ve fareler özgün barınak konuma yerine yeni konuma gidin gösterir. (C) stimülasyon numarası karşı çizilen barınak konuma yönelik kaçış yanıt kısmını. 5th sunumu uyarıcı sonra bütün hayvanlar kaçış doğrudan yeni sığınak yeri doğru (n = 9 hayvanlar). (D) hız kaçış gösterilen ve yanıt, sırasıyla buz gibi hayvanlarda yanıt-e doğru görsel stimülasyon bir barınak kullanılabilir (kırmızı) veya (mavi), yok demek. Hız taban çizgisine normalleştirilmiş ve reaksiyon süresi (bir uçuş başında veya dondurucu yanıt, kesikli çizgi olarak tanımlanmıştır) için hizalı. Gölgeli alanlarda göstermek SEM (n = 7 hayvanlar). 2A ve 2B, kutu ve bıyık için 10-90 yüzdelik veri göstermek ve kalan veri noktalarını daireler olarak gösterilir. Kırmızı renk araziler vardır platform döndürme önce işitsel uyarım verilerden (n = 8 hayvanlardan 25 yanıt) ve mavi yanıtlardan sonra platform döndürme (n 8 hayvanlardan 8 yanıt =). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

Biz burada tarif deneyleri gerçekleştirmek Teknik olarak basit ve platformu dışında döndürme deneyler, kolayca uygulanabilir bir standart Barnes labirentinde. Yine de, bazı komplikasyonlar ortaya çıkabilir: bir yandan, fare belgili tanımlık sığınak nedeniyle yeterince temizlenmiş veya kurutulmuş değil varlık belgili tanımlık sığınak girerek korkuyor olabilir gibi görünüyor. Öte yandan, fare-ebilmek kalmak içinde belgili tanımlık sığınak çok uzun bir süre için. Bu yol bir entegrasyonun yanı sıra sıkıntı hayvanlar bozabilir ve onların tehdidine karşılıkları değiştirmek gibi hayvanlar asla--dan sığınak el ile kaldırıldığını bu deneyler için önemlidir. Biz deneme 90 dakika sonra sona eriyor ve gerekirse 48 saat sonra test öneririz. Başka bir ilgili pratik fare platform kenarına inceler, o bulmak ne zaman görsel uyaranlara kafasını kenarına açılı ve böylece biz gibi durumlarda uyaranlara stopaj tavsiye değil bu noktadır. Ayrıca, fare aşağı platformdan nadir durumlarda atlamak olabilir. Biz deneme biten öneririz ve sonra 48 h. test aktif platform hemen yola fareler tekrar gelecekte muhtemel ve çalışma dışlanması gerekebilir. Son olarak, bizim deneyim, görsel uyarıcı (34/36 fareler) çoğu fare karşılayacaktır. Fareyi herhangi bir tür (bir korkutmak, bir uçuş veya dondurucu bir yanıt) görsel uyarana tepki göstermek değil, ancak, onlar çalışma çıkarılmalıdır.

Genelde ipuçları kirletici tüm olası kaynaklarını ortadan kaldırmak zordur düşünmeye önemli bir nokta duyusal cues kontrolünü genellikle kayma bellek deneyleri, bir sorun olduğunu gibidir. Bir duvar ile labirent çevreleyen tarafından dış görsel ipuçları bizim deneysel Kur azaltır ve ses izolasyonu için bir ses nemlendirme kabine içinde yer alıyor. Koku yardımlar en aza indirmek için iyice % 70 etanol veya deneyler arasında asetik asit ile set-up Temizleme öneririz.

Bizim davranış tahlil mekansal hafıza soruşturma için içgüdüsel savunma davranışları kullanarak ve ethological senaryolar üzerinde odaklanarak Mekansal kullan26 eğitim için önceki yöntemleri ekler. Burada açıklanan yordamları ve standart BM tahlil arasında önemli bir fark eğitim eksikliğidir. Bizim deneyleri habituation dönemi fare en az bir kez belgili tanımlık sığınak ve hangi biz daha önce barınak konumu2ezberlemek için yeterli olmak göstermiştir sık sık birçok kez daha, ziyaret sağlar. Biz yüksek başarı oranı ve eğitim eksikliğine rağmen sığınak bulmak doğruluk için önemli bir neden hiç pasif deneme sırasında hayvan yerinden böylece yol tümleştirme uygun gezinti stratejisi olduğuna inanıyoruz. Ancak bizim tahlil oluşmuş ve tek bir oturum sırasında değerlendirilen bellek ile ilgilenir ve biz genellikle standart BM deneyler hedefidir sığınak yeri uzun süreli bellek için test değil unutmayın. Son olarak, yaygın olarak kullanılan fan veya buzz yerine ayrık doğuştan itici uyarıcılara oturum süresi için kullanarak, bizim tahlil çok iyi deneysel kontrol farklı gezinti stratejileri kullanabilirsiniz iki davranışlar sağlar: yiyecek arama ve barınak yönetmen kaçış. Biz kayıt ve sinirsel aktivite işlemek için bu deneyleri modern nörolojik teknikleri ile birlikte kullanımı nasıl sinir devreleri önemli anlayışlar davranış hesaplamak sağlayabilir inanıyoruz.

Disclosures

' Sonuçları bölümünde yer alan veri çoğunu Vale et. al içinde 2017 sunulan verilerin bir alt kümesini var.

Acknowledgments

Bu eser bir hoş geldiniz güven/Royal Society Henry Dale arkadaş grubu'tarafından (098400/Z/12/Z) finanse edildi, Tıbbi Araştırma Konseyi (MRC) MC-UP-1201/1, Wellcome Trust ve Gatsby hayırsever Vakfı SWC Bursu (tüberküloz için) MRC doktora öğrencilik (arıyor ve hibe R.V için) ve Boehringer Ingelheim Fonds Doktora Bursu (için R.V). Kostas Betsios veri toplama yazılımı, LMB mekanik ve elektrik atölye çalışmaları deneysel arena oluşturmak için programlama için teşekkür ediyoruz.

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 -

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Eaton, R. C., Bombardieri, R. A., Meyer, D. L. The Mauthner-initiated startle response in teleost fish. J Exp Biol. 66, (1), 65-81 (1977).
  2. Vale, R., Evans, D. A., Branco, T. Rapid Spatial Learning Controls Instinctive Defensive Behavior in Mice. Curr Biol. 27, (9), 1342-1349 (2017).
  3. Blanchard, R. J., Flannelly, K. J., Blanchard, D. C. Defensive behavior of laboratory and wild Rattus norvegicus. J Comp Psychol. 100, (2), 101-107 (1986).
  4. Dill, L. M., Houtman, R. The influence of distance to refuge on flight initiation distance in the gray squirrel (Sciurus carolinensis). Canadian Journal of Zoology. 67, (1), 233-235 (1989).
  5. Blanchard, R. J., Blanchard, D. C., Rodgers, J., Weiss, S. M. The characterization and modelling of antipredator defensive behavior. Neurosci Biobehav Rev. 14, (4), 463-472 (1990).
  6. Fanselow, M. S., Lester, L. S. A functional behavioristic approach to aversively motivated behavior: Predatory imminence as a determinant of the topography of defensive behavior. Evolution and learning. (1988).
  7. De Franceschi, G., Vivattanasarn, T., Saleem, A. B., Solomon, S. G. Vision Guides Selection of Freeze or Flight Defense Strategies in Mice. Curr Biol. 26, (16), 2150-2154 (2016).
  8. Bräcker, L. B., et al. Essential role of the mushroom body in context-dependent CO 2 avoidance in Drosophila. Current Biology. 23, (13), 1228-1234 (2013).
  9. Ghosh, D. D., et al. Neural architecture of hunger-dependent multisensory decision making in C. elegans. Neuron. 92, (5), 1049-1062 (2016).
  10. Bellman, K. L., Krasne, F. B. Adaptive complexity of interactions between feeding and escape in crayfish. Science. 221, (4612), 779-781 (1983).
  11. Rodgers, W., Melzack, R., Segal, J. "Tail flip response" in goldfish. Journal of comparative and physiological psychology. 56, (5), 917 (1963).
  12. Dill, L. M. The escape response of the zebra danio (Brachydanio rerio) II. The effect of experience. Animal Behaviour. 22, (3), 723-730 (1974).
  13. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Physiol Psychol. 93, (1), 74-104 (1979).
  14. Pompl, P. N., Mullan, M. J., Bjugstad, K., Arendash, G. W. Adaptation of the circular platform spatial memory task for mice: use in detecting cognitive impairment in the APP(SW) transgenic mouse model for Alzheimer's disease. J Neurosci Methods. 87, (1), 87-95 (1999).
  15. Patil, S. S., Sunyer, B., Höger, H., Lubec, G. Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water maze. Behavioural Brain Research. 198, (1), 58-68 (2009).
  16. Sunyer, B., Patil, S., Höger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in the mice. Protocol Exchange. (2007).
  17. Attar, A., et al. A shortened Barnes maze protocol reveals memory deficits at 4-months of age in the triple-transgenic mouse model of Alzheimer's disease. PLoS One. 8, (11), e80355 (2013).
  18. Harrison, F. E., Reiserer, R. S., Tomarken, A. J., McDonald, M. P. Spatial and nonspatial escape strategies in the Barnes maze. Learn Mem. 13, (6), 809-819 (2006).
  19. Leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. J Neurosci Methods. 203, (2), 315-324 (2012).
  20. Mittelstaedt, M. -L., Mittelstaedt, H. Homing by path integration in a mammal. Naturwissenschaften. 67, (11), 566-567 (1980).
  21. Stackman, R. W., Golob, E. J., Bassett, J. P., Taube, J. S. Passive transport disrupts directional path integration by rat head direction cells. J Neurophysiol. 90, (5), 2862-2874 (2003).
  22. Yilmaz, M., Meister, M. Rapid innate defensive responses of mice to looming visual stimuli. Curr Biol. 23, (20), 2011-2015 (2013).
  23. Mongeau, R., Miller, G. A., Chiang, E., Anderson, D. J. Neural correlates of competing fear behaviors evoked by an innately aversive stimulus. J Neurosci. 23, (9), 3855-3868 (2003).
  24. Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nat Methods. 7, (10), 825-826 (2010).
  25. Paylor, R., Tracy, R., Wehner, J., Rudy, J. W. DBA/2 and C57BL/6 mice differ in contextual fear but not auditory fear conditioning. Behavioral neuroscience. 108, (4), 810 (1994).
  26. Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents. Behav Brain Res. 203, (2), 151-164 (2009).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics