स्वचालित, अल्जाइमर रोग के कई आनुवंशिक मॉडल में संज्ञानात्मक कार्यों के लिए दीर्घकालिक व्यवहार परख, IntelliCage का उपयोग
Summary
इस कागज IntelliCage प्रणाली है, जो एक उच्च प्रवाह operant कंडीशनिंग के साथ स्वचालित व्यवहार निगरानी प्रणाली है का उपयोग कर अल्जाइमर रोग के आनुवंशिक मॉडल के लिए संज्ञानात्मक आकलन के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन ।
Abstract
ऐसे उंर बढ़ने और जीन के रूप में कई कारकों-अक्सर संज्ञानात्मक गिरावट के साथ जुड़े रहे हैं । इस तरह के अल्जाइमर रोग (विज्ञापन) के रूप में संज्ञानात्मक गिरावट के आनुवंशिक रूप से संशोधित माउस मॉडल, अंतर्निहित तंत्र को स्पष्ट और चिकित्सीय अग्रिम को बढ़ावा देने के लिए एक आशाजनक उपकरण बन गए हैं. एक महत्वपूर्ण कदम सत्यापन और मॉडलों में अपेक्षित व्यवहार विषमता का लक्षण वर्णन है, विज्ञापन के मामले में, संज्ञानात्मक गिरावट । प्रयोगशाला पशुओं के दीर्घकालिक व्यवहार की जांच के लिए उंर बढ़ने के शोधकर्ताओं से काफी प्रयासों की मांग के प्रभाव का अध्ययन । IntelliCage प्रणाली चूहों कि दैनिक मानव हैंडलिंग की जरूरत को समाप्त करने के लिए एक उच्च प्रवाह और लागत प्रभावी परीक्षण बैटरी है । यहां, हम वर्णन कैसे प्रणाली एक आनुवंशिक अल्जाइमर रोग मॉडल के दीर्घकालिक phenotyping में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से संज्ञानात्मक कार्यों पर ध्यान केंद्रित । प्रयोग परीक्षण है कि स्थानिक शिक्षा और कार्यकारी कार्यों का आकलन की दोहराया बैटरी काम करता है । इस लागत प्रभावी उंर पर निर्भर phenotyping हमें विभिन्न संज्ञानात्मक पहलुओं पर जीन की क्षणिक और/या स्थाई प्रभाव की पहचान करने के लिए अनुमति देता है ।
Introduction
पिछले दशक से अधिक ंयूरॉन रोग के लिए पशु मॉडलों के विकास के अपने आधार के एक यंत्रवत समझ प्रदान की है और आदेश में उपचारात्मक अग्रिम को बढ़ावा देने के लिए1,2,3। आनुवंशिक पशु मॉडल में एक उच्च प्रवाह व्यवहार परीक्षण बैटरी के आवेदन मानव रोगों और नशीली दवाओं के उपचारों की पहचान के अंतर्निहित तंत्र की जांच करने के लिए एक अनुमानी अनुसंधान उपकरण है । अनुसंधान परीक्षण बैटरी उंर बढ़ने और/या मनोभ्रंश मॉडल के दीर्घकालिक प्रेक्षण के लिए अनुकूलित पारंपरिक प्रयोगशालाओं विशेष जनशक्ति और समय की बड़ी मात्रा में भस्म करने के लिए मजबूर किया है । एक घर पिंजरे की निगरानी प्रणाली एक लागत प्रभावी रणनीति के रूप में यह मनुष्यों द्वारा व्यवहार प्रेक्षण की लागत को कम करेगा होगा । कुछ अनुसंधान टीमों स्वचालित दृष्टि आधारित उपकरण है कि एक छोटे से घर पिंजरे4,5,6में एक एकल व्यक्ति के व्यवहार phenotyping सहायता विकसित की है । हालांकि, इस तरह के तरीकों सामाजिक संपर्क, परीक्षण वातावरण के आकार की सीमा है, और व्यवहार के उपाय है कि संज्ञानात्मक कार्यों में शामिल की विविधता । IntelliCage एक दूसरी पीढ़ी के घर पिंजरे निगरानी प्रणाली एक सामाजिक घर पिंजरे में विभिंन संज्ञानात्मक कार्यों प्रदर्शन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है । महत्वपूर्ण बात, इस विधि दैनिक हैंडलिंग कि हमें संज्ञानात्मक कार्यों के आकलन के साथ दीर्घकालिक व्यवहार की निगरानी करने के लिए सक्षम बनाता है समाप्त कर सकते हैं, और यह विशेष व्यावहारिक हैंडलिंग के लिए आवश्यकताओं को खत्म कर सकते हैं, और उच्च reproducible सक्षम डेटा प्राप्ति7. यहां, हम दीर्घकालिक phenotyping और मांयता अल्जाइमर रोग (विज्ञापन) है जो हाल ही में उत्पंन किया गया है की आनुवंशिक माउस मॉडल में वर्णन8,9,10 स्वचालित घर का उपयोग कर-पिंजरे की निगरानी सिस्टम. एक परीक्षण बैटरी है, जो स्थानिक शिक्षण और कार्यकारी कार्यों के आकलन में शामिल किया गया था बार में कई आयु अंक (9-12 और 14-17 महीने पुराने) । इस उंर के आश्रित phenotyping हमें विभिन्न संज्ञानात्मक पहलुओं पर जीन की क्षणिक और/या स्थाई प्रभाव की पहचान करने के लिए अनुमति दी । हमने पाया है कि कुछ विज्ञापन मॉडलों के दोनों क्षणिक और स्थाई phenotypes कई संज्ञानात्मक पहलुओं की लंबी अवधि के विश्लेषण में परीक्षण स्वचालित घर-पिंजरे निगरानी प्रणाली10का उपयोग कर दिखाया । इस प्रकार, स्वचालित अध्ययन घर का उपयोग पिंजरे की निगरानी प्रणाली लाभदायक है और दीर्घकालिक व्यवहार phenotyping संज्ञानात्मक रोग के विभिंन मॉडलों में और सत्यापन के लिए प्रभावी लागत ।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह कागज स्वचालित घर का उपयोग कर विधि का वर्णन-लंबी अवधि के संज्ञानात्मक और आनुवंशिक रूप से संशोधित विज्ञापन मॉडल में व्यवहार परख के लिए पिंजरे की निगरानी प्रणाली । सबसे महत्वपूर्ण कदम ट्रांसपोंडर की ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम सामग्री की तस्वीर में उसकी मदद के लिए Reiko अंडो धंयवाद । इस शोध को खोजपूर्ण रिसर्च (JSPS KAKENHI ग्रांट नंबर 16K15196) के लिए ग्रांट-इन-एड द्वारा सपोर्ट किया गया ।
Materials
| IntelliCage | TSE Systems | – | Parchased in 2011 or later |
| PC | Dell | Inspiron 580s | – |
| Display | Dell | SI75T-WL | – |
| ALPHA-dri | Shepherd Specialty Papers | – | Standard bedding |
| Aron Alpha (Krasy Glue) 2g | Toagosei (Krasy Glue) | #04612 | Cyanoacrylates for gluing magnet and blak arm |
| Handheld Transponder Reader | BTS-ID | R-560 | Transponder reader, which reads both Trovan and DataMars |
| Transponder | DataMars | T-VA, T-VAS, or another series | Basic package of transponders and implanters |
| Diamond Grip Plus | Ansel Microflex | DGP-INT-M | Experimental glove |
| Isoflurane | Pfizer | 1119701G1092 | – |
| Vaporizer for small animals | DS Pharma Biomedical | SF-B01 | Facemask included |
| Neo-Medrol | Pfizer | 006472-001 | Eye ointment |
| Ethanol (70%) | – | – | – |
| Excel | Microsoft | 00202-51382-15524-AA928 | For data analysis |
References
- Bryan, K. J., Lee, H., Perry, G., Smith, M. A., Casadesus, G. . Transgenic Mouse Models of Alzheimer’s Disease: Behavioral Testing and Considerations. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. , (2009).
- Nestler, E. J., Hyman, S. E. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nature Neuroscience. 13 (10), 1161-1169 (2010).
- Crawley, J. N. Behavioral Phenotyping Strategies for Mutant Mice. Neuron. 57 (6), 809-818 (2008).
- Zarringhalam, K., Ka, M., et al. An open system for automatic home-cage behavioral analysis and its application to male and female mouse models of Huntington’s disease. Behavioural Brain Research. 229 (1), 216-225 (2012).
- Prusiner, S. B., Jackson, W. S., King, O. D., Lindquist, S. The power of automated high-resolution behavior analysis revealed by its application to mouse models of Huntington’s and prion diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (23), 13363-13383 (1998).
- Jhuang, H., Garrote, E., et al. Automated home-cage behavioural phenotyping of mice. Nature Communications. 1 (6), 1-9 (2010).
- Krackow, S., Vannoni, E., et al. Consistent behavioral phenotype differences between inbred mouse strains in the IntelliCage. Genes, brain, and behavior. 9 (7), 722-731 (2010).
- Nilsson, P., Saito, T., Saido, T. C. New mouse model of Alzheimer’s. ACS chemical. 5 (7), 499-502 (2014).
- Saito, T., Matsuba, Y., et al. Single App knock-in mouse models of Alzheimer’s disease. Nat Neurosci. 17 (5), 661-663 (2014).
- Masuda, A., Kobayashi, Y., Kogo, N., Saito, T., Saido, T. C., Itohara, S. Cognitive deficits in single App knock-in mouse models. Neurobiology of Learning and Memory. , (2016).
- Chan, R. C. K., Shum, D., Toulopoulou, T., Chen, E. Y. H. Assessment of executive functions: Review of instruments and identification of critical issues. Archives of Clinical Neuropsychology. 23 (2), 201-216 (2008).
- Jurado, M. B., Rosselli, M. The Elusive Nature of Executive Functions: A Review of our Current Understanding. Neuropsychology Review. 17 (3), 213-233 (2007).
- Diamond, A. Executive Functions. Annual Review of Psychology. 64 (1), 135-168 (2013).
- Kobayashi, Y., Sano, Y., et al. Genetic dissection of medial habenula-interpeduncular nucleus pathway function in mice. Frontiers in behavioral neuroscience. 7, 17 (2013).
- Robinson, O. J., Vytal, K., Cornwell, B. R., Grillon, C. The impact of anxiety upon cognition: perspectives from human threat of shock studies. Frontiers in human neuroscience. 7, 203 (2013).
- Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology. (3-4), 362-380 (2002).
- Asinof, S. K., Paine, T. A. The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents. Journal of Visualized Experiments. (90), e51574 (2014).
- Codita, A., Gumucio, A., et al. Impaired behavior of female tg-ArcSwe APP mice in the IntelliCage: A longitudinal study. Behavioural brain research. 215 (1), 83-94 (2010).
- Blumstein, D. T. Habituation and sensitization: new thoughts about old ideas. Animal Behaviour. 120, 255-262 (2016).
- Endo, T., Maekawa, F., et al. Automated test of behavioral flexibility in mice using a behavioral sequencing task in IntelliCage. Behavioural brain research. 221 (1), 172-181 (2011).
- Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -. P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
- Puścian, A., Łęski, S., Górkiewicz, T., Meyza, K., Lipp, H. -. P., Knapska, E. A novel automated behavioral test battery assessing cognitive rigidity in two genetic mouse models of autism. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 140 (2014).
- Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -. P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
- Harda, Z., Dzik, J. M., et al. Autophosphorylation of αCaMKII affects social interactions in mice. Genes, Brain and Behavior. , e12457 (2018).
- Aarts, E., Maroteaux, G., et al. The light spot test: Measuring anxiety in mice in an automated home-cage environment. Behavioural Brain Research. 294, 123-130 (2015).
- Safi, K., Neuhäusser-Wespy, F., et al. Mouse anxiety models and an example of an experimental setup using unconditioned avoidance in an automated system -IntelliCage. Cognition Brain & Behavior. 10 (4), 475-488 (2006).
- Dzik, J. M., Puścian, A., Mijakowska, Z., Radwanska, K., Łęski, S. PyMICE: APython library for analysis of IntelliCage data. Behavior Research Methods. 50 (2), 804-815 (2018).
