פשוט וחוש ריח בדיקה לעכברים בסיוע מחשב
Summary
We present a simple and unbiased olfactory test in mice. With this protocol olfactory discrimination, preference, avoidance and sensitivity to a novel odor as compared to water can be assessed in single behavioral sessions. This method is indicated for a single experimenter and analysis is based on computer-assisted video processing.
Abstract
Olfaction הוא שמור ביותר בין מינים, ודורש לרבייה והישרדות.
בבני אדם, לחוש ריח הוא גם אחד מהחושים שמושפעים עם הזדקנות והוא מנבא חזק של מחלות ניווניות. לפיכך, בדיקת חוש ריח משמשת כשיטת אבחון לא פולשני לאתר גירעונות נוירולוגיות בשלב מוקדם. כדי להבין את מנגנוני רגישות רשת חוש הריח, חוש הריח מחקר במכרסמים צבר תאוצה בעשור האחרון.
כאן, אנו מציגים שיטה פשוטה מאוד, זמן יעילה ושחזור בדיקת חוש הריח של תפיסה מולדת ריח ורגישות בעכברים ללא הצורך של כל הגבלת מזון או מים לפני. הבדיקות מבוצעות בסביבה מוכרת לעכברים, דורש רק ריחות ומושב 2 דקות של חשיפת odorant. הניתוח מתבצע, פוסט הוק-, באמצעות פקודות בעזרת מחשב על ImageJ ויכול להיות, ולכן, ביצע מתחילתו ועד סופו על ידי חוקר אחד.
פרוטוקול זה אינו דורש כל חומרה או התקנה מיוחדת ומצוין לכל מעבדה מעוניינת בבדיקת תפיסה ורגישות חוש הריח.
Introduction
Olfaction הוא אחת מהפונקציות החושיות המפותחות והחשובות ביותר ביונקים. כל ירידת ערך בפעילות חוש הריח עלולה להשפיע על צריכת מזון, התנהגות חברתית ו, במקרה הגרוע ביותר, אפילו הישרדות. בבני אדם, הידרדרות חוש הריח הוא גיל תלוי 1 ונחשב למנבא חזק של הפרעות נוירולוגיות 2-6. מבחן זיהוי הריח שפותח על ידי אוניברסיטת פנסילבניה מייצג כיום אחד המבחנים הנפוצים ביותר, לא פולשנית וכימות, האבחון שיכול להעריך גירעונות נוירולוגיות מוקדם 7 ולחזות בהסתברות גבוהה את ההתקדמות של דימנציה 8,9.
הנגישות של מערכת חוש הריח וחוש ריח של הגדולה במכרסמים, עוררה שורה אינטנסיבית של מחקר העוסקת במנגנוני פונקציות חוש הריח בסיסי 10. הראינו הפסד של פונקציה של recept האיתות בעבראו Notch1 משפיע הימנעות חוש הריח 11. בפרוטוקול זה אנו משתמשים בעכברים חסרי יגנד האיתות, Jagged1, בנוירונים או גליה ללמוד ביצועי חוש הריח.
לחוש ריח מולדים מוגדר על ידי שלושה פרמטרים כתפיסה, אפליה בין ריחות ורגישות חוש הריח 4. בדיקת חוש הריח במכרסמים יכולה להיעשות במגוון דרכים וכמה מחקרים התנהגותיים לעשות שימוש olfactometers, המספק את הריח לבעלי החיים בריכוזי אדים ספציפיים ובמסגרת זמן מדויקת 12 – 14. עם זאת, מכשור זה הוא יקר ועשוי להיות זמין רק במתקנים מיוחדים. בעבודה שלנו, אנו מספקים פרוטוקול פשוט, מהיר ושחזור חוש הריח בדיקה, אשר מתבצע באמצעות ריחות נדיפים. הבדיקות מתוארות תפיסת אמצעי לattractant או ריח דוחה ולהעריך את האפליה בין הריח ו11,15,16 מים. שימוש באותה ההגדרה, wדואר גם יכול למדוד את הרגישות לריח בריכוזים שונים 16,17. פוסט-הוק העיבוד בעזרת מחשב הווידאו, בהשראת עבודתו של פייג 'ועמיתי 18, מספק תוצאות משוחדת ללא הצורך של מסנוור ניסיוני ומאפשר לאדם אחד לבצע את הניסוי כולו.
פרוטוקול זה נועד לספק נקודת התחלה ללימוד התנהגות חוש הריח בעכברים.
Protocol
Representative Results
Discussion
הבדיקות המוצעות בפרוטוקול זה מאפשרים להעריך היבטים שונים של התנהגות חוש הריח מולדת בעכברים: תפיסה לריחות, אפליה בין ריחות לעומת מים ורגישות לריחות. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם על כל ריח על פי ההעדפה והיקף הימנעות מוצגת 15 בעבר. מאז הפרוטוקול מבוסס על פעילות גיש…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is funded by the Swiss National Foundation (31_138429) and Synapsis Foundation for the support of research on Alzheimer’s disease.
Materials
| Mouse cage | Italplast (Italy) | 1144B | 36 cm length x 20.5 cm width x 13.5 cm height |
| Chipped wood bedding | Abedd (Austria) | LTE E-001 | 3 cm high |
| Peanut butter | Migros (Swizterland) | NA | 1:10 |
| 2-Methylbutyric | Sigma Aldrich (Switzerland) | W269514 | Pure |
| Female Urine from fertile females of same mouse strain | NA | NA | Dilution series |
| Camera | Olympus (US) | Camedia C-8080 | MOV files |
| Quicktime for Java (Windows) | Apple (USA) | NA | video plugin for visualizing MOV files |
| Image J for Windows | NIH (USA) | NA | Video Processing/Analysis |
References
- Doty, R. L., Kamath, V. The influences of age on olfaction: a review. Cognitive Science. 5, 20 (2014).
- Mesholam, R. I., Moberg, P. J., Mahr, R. N., Doty, R. L. Olfaction in neurodegenerative disease: a meta-analysis of olfactory functioning in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Archives of Neurology. 55 (1), 84-90 (1998).
- Moberg, P. J., et al. Olfactory Dysfunction in Schizophrenia: A Qualitative and Quantitative Review. Neuropsychopharmacology. 21 (3), 325-340 (1999).
- Kovács, T. Mechanisms of olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative disorders. Ageing Research Reviews. 3 (2), 215-232 (2004).
- Barrios, F. A., et al. Olfaction and neurodegeneration in HD. Neuroreport. 18 (1), 73-76 (2007).
- Doty, R. L. Olfaction in Parkinson’s disease and related disorders. Neurobiology of Disease. 46 (3), 527-552 (2012).
- Doty, R. L., Shaman, P., Dann, M. Development of the University of Pennsylvania Smell Identification Test: a standardized microencapsulated test of olfactory function. Physiology & Behavior. 32 (3), 489-502 (1984).
- Devanand, D. p., et al. Olfactory Deficits in Patients With Mild Cognitive Impairment Predict Alzheimer’s Disease at Follow-Up. American Journal of Psychiatry. 157 (9), 1399-1405 (2000).
- Conti, M. Z., et al. Odor Identification Deficit Predicts Clinical Conversion from Mild Cognitive Impairment to Dementia Due to Alzheimer’s Disease. Archives of Clinical Neuropsychology. 28 (5), 391-399 (2013).
- Keller, A., Vosshall, L. B. Better Smelling Through Genetics: Mammalian Odor Perception. Current opinion in neurobiology. 18 (4), 364-369 (2008).
- Brai, E., et al. Notch1 activity in the olfactory bulb is odour-dependent and contributes to olfactory behaviour. European Journal of Neuroscience. 40 (10), 3436-3449 (2014).
- Larson, J., Hoffman, J. S., Guidotti, A., Costa, E. Olfactory discrimination learning deficit in heterozygous reeler mice. Brain Research. 971 (1), 40-46 (2003).
- Alonso, M., et al. Olfactory Discrimination Learning Increases the Survival of Adult-Born Neurons in the Olfactory Bulb. The Journal of Neuroscience. 26 (41), 10508-10513 (2006).
- Wesson, D. W., Keller, M., Douhard, Q., Baum, M. J., Bakker, J. Enhanced urinary odor discrimination in female aromatase knockout (ArKO) mice. Hormones and behavior. 49 (5), 580-586 (2006).
- Kobayakawa, K., et al. Innate versus learned odour processing in the mouse olfactory bulb. Nature. 450 (7169), 503-508 (2007).
- Witt, R. M., Galligan, M. R., Despinoy, J., Segal, R. Olfactory Behavioral Testing in the Adult Mouse. Journal of Visualized Experiments JoVE. (23), (2009).
- Lee, A. W., Emsley, J. G., Brown, R. E., Hagg, T. Marked differences in olfactory sensitivity and apparent speed of forebrain neuroblast migration in three inbred strains of mice. Neurosciences. 118 (1), 263-270 (2003).
- Page, D. T., et al. Computerized assessment of social approach behavior in mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 3, 48 (2009).
- Nyfeler, Y., et al. Jagged1 signals in the postnatal subventricular zone are required for neural stem cell self-renewal. Embo J. 24 (19), 3504-3515 (2005).
- Tong, M. T., Peace, S. T., Cleland, T. A. Properties and mechanisms of olfactory learning and memory. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, (2014).
- Corthell, J., Stathopoulos, A., Watson, C., Bertram, R., Trombley, P. Olfactory Bulb Monoamine Concentrations Vary with Time of Day. Neurosciences. 247, 234-241 (2013).
- Lehmkuhl, A. M., Dirr, E. R., Fleming, S. M. Olfactory assays for mouse models of neurodegenerative disease. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (90), e51804 (2014).
