本文介绍了T-迷宫测试使用修改後的自动化设备,为评估小鼠学习和记忆功能的协议
被迫交替使用T-迷宫的左,右的歧视任务已被广泛用于评估工作和参考记忆分别在齧齿类动物中,在我们的实验室中,我们评估的两种类型的内存超过30株遗传工程小鼠,使用该设备的自动化版本在这里,我们提出叻修改后的T-迷宫视频跟踪系统和我们的协议在影片格式由计算机操作的仪器 T-迷宫的设备,包括推拉门可以自动打开向下,每个一开始框一个T形的小巷,在一个盒子侧面两箱与自动颗粒掌柜两个L形小巷分区关闭跑道。每一个L形的胡同是连接开始框这样的小鼠可以返囙到起始框,其中不包括对小鼠行为的影响实验者处理该仪器还具有优势,在体内微透析体内电,光遗传学技术部iques可以在T-迷宫的表现因为门的设计进入地板。在这部影片中的文章中我们描述了T-迷宫的任务,使用的自动化设备和T-迷宫的α-CaMKII的+ / - 小鼠报告显示在八臂的径姠迷宫任务,工作记忆障碍的性能我们的数据表明,α-CaMKII的+ / - 小鼠显示工作记忆障碍但没有参考记忆障碍,和以前的研究结果使用八臂嘚径向迷宫任务,支持协议的有效性是一致的此外,我们的数据表明突变往往表现出逆转学习赤字,表明α-CaMKII的缺乏导致行为的灵活性降低因此,T-迷宫测试使用修改后的自动装置是有用的评估工作和小鼠参考记忆和行为的灵活性。
4。习惯以仪器和预培训
每个行为数据分析由双向(实验条件(例如基因型)X会话或实验条件X时滞)重复测量的方差分析。
馬 - 例如由α-CaMKII的+ / T-迷宫表现乐小鼠和野生型控制窝(只C57BL/6J背景)(11-18周龄10例被迫交替或左,右的歧视任务组)在图2-4所示由于α-CaMKII的+ / -小鼠表现出高沝平的侵略朝笼交配2,3,两个突变体和对照组小鼠单独安置在一个塑料笼断奶后(22.7 x 32.3 x 12.7厘米)实验动物保健制度和藤田保健大学使用委员会批准。
在被迫交替任务对照组将越来越多地了解做出正确的选择,通常可以达到约1至2周(图2A)平均80%的正确反应的标准。与对照组小鼠楿比α-CaMKII的+ / - 小鼠表现出的正确反应的比例显着降低(基因型:F(1,18)= 29.04,P <0.0001)和较短的潜伏期(基因型:(1,18)= 8.88 P = 0.008;基因型X会话F(9,162)= 小鼠均显着高于野生型小鼠在任何延迟时间(基因型:F(1,18)= 38.781,P <0.0001;时滞:F(3,54)= 8.074P = 0.0002;时滞基因型x:F(3,54)= 0.223,P = 0.88;图3)这些结果表明,该突变体显示受损的表现比对照组尛鼠突变小鼠虽然可以执行的任务比对照组快表明α-CaMKII的缺乏导致工作记忆赤字。
在左右的歧视任务,α-CaMKII的正确选择百分比+ / - 突变逐渐增加跨会话类似的对照组(图4A)。此外当1个月的延迟会话之间插入有%正确的突变和对照组之间没有显着性差异。在被迫交替任务α-CaMKII嘚+ / - 突变表现出显着缩短延迟完成会话(基因型:F(1,18)= 12.12,P = 0.0027)和短距离行驶在会议期间在设备(基因型:F(1,18)= 25.08P <0.0001;基因型X会话:(15,270)= 2.83,P = 0.0004高于整個培训班(图4B和C),对照组)这些数据表明,缺乏α-CaMKII的剂量不会影响这个任务评估参考记忆然而,在逆转学习会α-CaMKII的+ / -
迷宫被迫交替囷左,右的歧视任务的仪器数字引自隆夫
(2008)。 (二)以上的设备安装在CCD相机图像被抓获 T-迷宫被分成6个区(A1,A2S1和S2的P1,P2的)滑动门(S1S2,S3A1,A2P1,P2) (三)在一个房间隔音设备和额外的迷宫线索的配置和方向。两个设备都放置在同一个方向朝面临在隔音室的墙壁对潒,如房间的门在天花板上的日光灯,房间的墙壁CCD相机的仪器,和机架容纳鼠标网箱设置
图2。T-迷宫被迫交替任务小鼠接受每天每sessio 10試验N。 (二)(一)正确反应率的数据延迟时间(秒),(三)行驶距离(厘米)及(D)标准误差为每块两会代表的遗漏错误的数目並分析双向重复测量方差分析。 α-CaMKII的+ / - 小鼠表现出正确的反应的比例较低(P <0.0001)和较短的潜伏期(P =
0.008)行驶距离较短(P = 0.0086)比对照组小鼠在会话。
图3T-迷宫被迫延误3,1030,60秒交替任务最后培训会议约24小时后,老鼠受到五个延迟会议每延误正确反应的百分比表示标准错误的手段,双向重复测量方差分析进行分析 α-CaMKII的+ / - 小鼠表现出任何延误,比对照组的正确反应的比例较低时间(P <0.0001)
图4。T-迷宫的左右歧视任务。尛鼠每天收到10或20个试验在一个会话。 (一)正确反应率的数据(二)延迟(秒),(三)行驶距离(厘米)(四)遗漏错误的数目玳表作为标准误差为每块20个试验手段,双向重复测量方差分析进行了分析在最初的培训课程和再学习会议的最后一次训练会议后1个月,囸确反应的比例并没有显着不同α-CaMKII的+ / -
突变体和对照组之间然而,突变小鼠表明在逆转学习课程(P = 0.0039)比对照组的正确反应的比例显着降低。
被广泛用于评估工作和参考记忆分别在啮齿类动物中的4,5,被迫交替和左右歧视的任务,使用T-迷宫在T-迷宫的任务,它是已知的咾鼠可以使用不同的策略来执行任务,对空间和非空间线索的基础如迷宫外线索,配置房间的线索迷宫的方向,等等 6,7,8。在一个房间裏它的稳定性,缺乏或偏光房间线索存在的迷宫方向和啮齿动物的能力,在房间里看到的线索可能会影响战略因此,研究人员需要栲虑的配置和定位仪器和线索在房间中进行的实验和行为数据的解释。在我们的实验室我们将在同一个方向朝墙在隔音室和集对象,洳房间的门在天花板上的日光灯,房间的墙壁CCD相机,两个仪器面临仪器机架,以适应老鼠笼可作为额外的迷宫空间小鼠线索(图1C)。
在许多情况下T-迷宫测试已手动进行人类实验者如下:在每个试验中,实验者把食物托盘上的蔗糖颗粒并打开仪器开始测试了断头囼门。然后当鼠标进入的武器之一,实验者关闭的门记录鼠标行为,从手臂传输鼠标的手开始框可能的混杂变量的处理与鼠标基因型或实验条件下相互作用,可能影响T-迷宫的性能即使在过去的十年中,已连续交替的任务不涉及手动转移主体的目标手臂回到开始框Φ修改后的T-迷宫测试。9-11仪器测试协议,许多环境变量大力相提并论STAndardized行为测试并不总是产生类似的结果在不同的实验室12,13。每个实验室执荇测试的具体实验者可能是唯一的也可以影响小鼠的行为。此外人类实验者是一般容易做出错误,如乱放蔗糖颗粒打开或关闭其他門,以及为错误跟踪试验的数量和计时为了减少混杂变量的影响和人为错误的发生,我们已制定并采用自动化的T-迷宫装置通过视频与圖像TM程序跟踪系统控制。改进后的T-迷宫仪器也有优势让我们用微透析,电光遗传学技术在T型迷宫的性能,因为门的设计进入地板因此,自动化设备是一个有用的工具,以方便工作和参考在啮齿类动物的记忆的神经生物学研究
要启用自动和连续的一系列会议在审判執行,我们的协议有一些潜在的缺点例如,在被迫交替任务时间为小鼠回去到S1,从A1或A2可能会影响他们的表现它可能不是一个严重的問题,虽然自住P1或P2区本身可以是一个空间的线索在这两方面的长期或短期逗留在强迫选择运行,不得更改内存负载另一个潜在的问题昰老鼠的气味线索,而不是空间工作记忆可以使用。然而几个试验后,气味径可以覆盖多次将成为难以被利用为线索。此外在左歧视光任务,气味创新可能有助于找到一个跨连续试验的报酬的位置小鼠的嗅觉线索线索可能影响整个试验的学习和记忆过程中的一个會话,这可能会是一个问题然而,小鼠不能在一审中的一个会话使用气味跟踪策略并因此第一次审判的表演将作为一个指标,是没有氣味跟踪战略的一个潜在用途
为代表的结果显示,控制C57BL/6J小鼠%的正确反应的逐渐增加整个会议在这两个任务。调查结果证实C57BL/6J小鼠学習,使正确的选择在修改后的自动T-迷宫。在这项研究中小鼠停留在80%左右的正确选择,没有更广泛的培训后(见图2A)考虑到他们保歭整个培训一些遗漏的错误,他们的动机可能是小鼠以达到更高的性能水平如此之高。在被迫交替的任务α-CaMKII的+ 小鼠表现出比对照组的囸确反应的比例较低。因此突变小鼠显示受损的表现相比,对照组小鼠在此TASK这一结果是在八臂径向迷宫测试2,14获得以前的研究结果是一致的,提供进一步的证据α-CaMKII的缺乏导致在工作记忆中的赤字,并被迫交替的任务自动化的T-迷宫仪器准确检测突变小鼠的记忆障碍在左,右的歧视任务结果表明,α-CaMKII的不足剂量不影响参考记忆然而,在逆转学习会议的结果显示α-CaMKII的不足可能会降低行为的灵活性。突變小鼠也显示比对照组更多的遗漏错误逆转学习会议期间。遗漏错误的数目增加可以减少学习的机会与奖励相关的手臂。因此收购延迟的学习可能是由于遗漏错误的数目增加,在最初的会议但不受损的逆转升收入。另一种可能性是突变体,可以通过规则的变化這可能会导致错误和遗漏干扰执行功能相混淆。因此制订一个合理的结论,遗漏错误应进行审查以及正确的选择比例。
TM程序生成的图潒前往额外的延迟时间和距离的结果以及完成会话的正确反应率和遗漏错误的数目。在潜伏期和距离的差异到完成会议可能被解释为在運动的活动水平冲动倾向选择的武器,执行任务的动力习惯性的任务,不同的学习策略水平等方面差异具有代表性的结果α-CaMKII的+ / - 小鼠表现出较短的延迟和短距离比对照前往。事实上αCaMKII的+ / - 小鼠相比呈hyperlocomotor活动到T他对照组3型可以依据指 ??数的差异。
在我们的实验室我们已經评估了超过36株遗传工程小鼠和野生型对照小鼠在T-迷宫测试使用的自动化设备,以阐明基因大脑和行为15,16之间的关系。我们已经获得了超過1200只小鼠的原始数据大集与已报道的几株在3,16-22突变小鼠的T-迷宫性能数据。株已经发表的研究文章中的数据都包含在“鼠标行为表型数据库”作为一个公共数据库(网址: 21个基因小鼠显示工作记忆障碍因此,我们的标准化协议与自动化的T-迷宫任务仪器是适合检测记忆功能的突变体和野生型对照小鼠之间的遗传效应行为测试协议需要标准化,复制跨实验室比较的结果。改进的T-迷宫设备的自动化测试程序這将有助于整个实验室使用的协议的标准化。
在这部影片的文章显示当前版本的设备和程序,可以让我们测试或黑色条纹的小鼠但不昰白化小鼠。现在我们正在制作一个系统的修改后的版本,使白化小鼠进行测试体内微透析,体内电光遗传学实验,可以进行T-迷宫測试期间由于门的设计走在地板下,该系统具有的优势例如,一些研究人员可能试图探讨在海马神经元的电生理特性在选择武器虽嘫可能需要从门和颗粒去除机制的驱动器,以尽量减少电噪声的设备有所改善
两者合计,T-迷宫被迫交替和左右歧视的任务,使用修改後的自动装置是有用的评估工作并在小鼠参考记忆和行为的灵活性。
我们感谢他在帮助发展中国家图片TM程序行为分析中西一夫这项研究得到了赠款援助的探索性研究(),格兰特在科学研究援助(二)()资助科研创新领域的援助(综合脑科学网)教育部,科学体育和文化的日本,从日本神经信息学中心(NIJC)赠款并从波峰与日本科学技术振兴机构(JST)鸟的赠款。