Plasser og Response Learning i Åpne-feltet Tower Maze

Summary

The Open-feltet Tower Maze (OFTM) er en labyrint opprettet for å studere de atferdsmessige og nevrale mekanismer for romfølelse (f.eks sted- eller respons-læring) i rotter. Denne labyrinten er spesielt nyttig for forskere som ønsker å bruke et ikke-stressende labyrint paradigme for å undersøke romfølelse i sin forskning.

Abstract

Denne protokollen beskriver hvordan Open-feltet Tower Maze (OFTM) paradigme blir brukt til å studere romlig læring hos gnagere. Denne labyrinten er spesielt nyttig for å undersøke hvordan rotter lære å bruke et sted- eller respons-læring for å kunne navigere i et åpent felt arena. I tillegg beskrives protokollen hvordan OFTM skiller seg fra andre atferds labyrint paradigmer som ofte brukes til å studere romlig læring hos gnagere. Den OFTM beskrevet i denne artikkelen ble tilpasset fra den ene tidligere beskrevet av Cole, Clipperton, og Walt (2007). Spesielt ble OFTM opprettet for å teste romfølelse i gnagere uten eksperimentator å måtte vurdere hvordan "stress" kan spille en rolle som en konfunderende variabel. Forsøk har vist at stress-alene kan påvirke kognitiv funksjon ^1. Representanten resultater delen inneholder data fra et eksperiment som brukte OFTM å undersøke effekten av østradiol behandling på sted- og svar-learning i voksen hunn Sprague Dawley rotter ^2. Fremtidige studier vil bli designet for å undersøke hvilken rolle hippocampus og striatum i sted- og svar-læring i OFTM.

Introduction

Den åpne felt tårn labyrint (OFTM) kan brukes for å undersøke de atferdsmessige og nevrobiologiske mekanismer for romlig læring hos gnagere. Viktigere, lar OFTM forskere å studere både "place-baserte" og "responsbaserte" læringstyper. Under sted-lærings et dyr navigerer gjennom en labyrint ved hjelp av romlig og i omgivelsene (f.eks, er en mat belønning som ligger ved siden av en høy beacon). Under respons-lærings dyret gjør en bestemt sving respons uavhengig av sin posisjon i forhold til romlig (f.eks, gjør en sving til venstre eller høyre for å finne en mat belønning). Det har tidligere blitt rapportert at responsen-læring og sted-læring er avhengig av to forskjellige minnesystemer ^{3, 4 og} kartlegge deres nevrale mekanismer har vært en pågående vitenskapelig jakten ^{2, 5-7.} Utformingen av OFTM ble tilpasset fra en tidligere er beskrevet ^åtte.

Åpentfelt paradigmer (en komponent av OFTM) blir ofte brukt til å undersøke angst hos gnagere ^9. I løpet av de typiske åpne feltet angst test rotter som tilbringer mer tid i sentrum av et åpent felt har lavere stress og angst nivåer enn rotter som tilbringer mer tid nær omkrets. I OFTM, må en rotte gå inn i midten av labyrinten for å finne mat belønning. Derfor riktig navigasjon i OFTM indikerer at disse rottene er ikke-stresset. En grunn til at rottene ikke-stresset under treningen er fordi i motsetning til luft-felttester av angst trening OFTM krever pre-treningsfase under hvilken rotten er pre-eksponert for labyrinten over en lang tidsperiode. I tillegg oppstår det opplæring i et svakt opplyst miljø som ytterligere reduserer angst-induserende aspekt av et åpent felt som er typisk sterkt opplyst

En annen unik funksjon i OFTM, sammenlignet med noen andre labyrinter, er hvordan læring måles. Forskere brukerMorris Water Maze eller Barnes Maze typisk måle læring ved å analysere hastigheten og / eller veilengden en rotte reiser for å nå målet sitt sted. Disse avhengige tiltak kan bli påvirket av non-lærings faktorer, for eksempel endringer i en rotte generell motorisk aktivitet. Men OFTM tiltak læring ved hjelp av prosent av førstevalget riktig svar en rotte gjør for å finne maten belønning. Dette avhenger tiltaket er ikke sårbar for endringer i motorytelse og derfor mer presist vurderer de å lære enn målinger av fart og avstand. Likevel kan eksperimentator også måle en rotte hastighet og distanse i OFTM bruke video sporing programvare.

Andre labyrint-typer, som for eksempel T-labyrint, kan Morris Water Maze og Barnes Maze brukes til å studere sted- og svar-læring. Imidlertid er OFTM unik i noen bemerkelsesverdige måter. For det første er det OFTM en mer sensitiv analyse atferds enn T-labyrint fordi OFTM har en sjanse performance på 25%, mens T-labyrint har en sjanse til ytelse på 50%. For det andre kan en rotte bare skru på en av to måter i T-labyrint, men har ubegrenset rutemuligheter når du navigerer i OFTM. Tredje, i motsetning til Morris Water Maze og Barnes Maze oppgaver (som har ubegrenset rutemuligheter som OFTM), eksperimenter med den OFTM ikke krever rotter til å navigere gjennom en motvilje situasjon. Rotter er motived å navigere i Morris Water Maze å flykte bading i vann, og de er motivert til å navigere i Barnes Maze å unngå å være i et åpent, sterkt opplyst miljø. Det har blitt demonstrert at eksponering for Morris Water Maze eller Barnes Maze induserer frigjøring av stress hormon (dvs. kortikosteron) hos gnagere ^10. Men rotter navigere i OFTM fordi de er motivert til å finne en mat belønning og opplæring er gjennomført med dim omgivelsesbelysning. Således er OFTM en ikke-motvilje appetitive oppgave. Resultater fra eksperimenter som bruker en stressende mAze paradigme for å undersøke effekten av manipuleringer som legemiddel, hormon, trening, eller diett på læring og hukommelse mekanismer kan være vanskelige å tolke på grunn av "stress", i seg selv kan påvirke ¹¹ kognitiv funksjon.

Protocol

Denne protokollen er godkjent av Institutional Animal Care og bruk komité Christopher Newport University. 1. Byggingen av OFTM Apparatus Konstruer grensen veggen (40 cm høy og 183 cm diameter) fra tre stykker av hvit laminat. Konstruer den sirkulære labyrinten etasje (183 cm diameter) fra svart laminat og lim den til en plast bordplaten. Fest grensen veggen til kanten av bordet med skruer og lim. Dekorere interiøret overflaten av muren: La en fjerdedel solid hvitt; Male en fjerdedel soli…

Representative Results

De representative resultatene beskrives her, er tidligere publisert i nevrobiologi of Learning & Memory, Elsevier to. I dette forsøket var OFTM ble anvendt for å teste effekten av kronisk og sykkel østradiol behandlinger på sted- og respons-læring i hunn Sprague-Dawley rotter (250 – 300 g; N = 48). Det var to viktige grunner til at OFTM ble brukt for å utføre dette forsøket. For det første har estradiol vist å indusere forskjellige effekter på plass-og respons-læring 7. For det andr…

Discussion

Mange paradigmer kan brukes til å undersøke læring og hukommelse hos gnagere, og alle har viktige skritt som forskere bør følge. I OFTM, er det viktig at labyrint forhold (for eksempel, plassering av labyrinten, intra- og ekstra-labyrint signaler, svak belysning og bakgrunnsstøynivået, daglig tid for trening) holdes konstant gjennom hele varigheten av forsøket. Det er også nødvendig for å minske stress i rotte fag for å sikre kontinuerlig ytelse i OFTM. Stress kan holdes til et minimum i hunnrotter …

Materials

OFTM construction supplies
Safety Glasses, Clear, Uncoated	Grainger	4EY97	Used for general eye protection during maze construction
Masking Tape, Beige, 18mm x 55m	Grainger	15F739	General supply
Wiss All-purpose Scissor	Home Depot	37103278647	General supply
Lancaster  6 foot Round Folding table – Heavy Duty white granite plastic – 29"	www.webstaurantstore.com	384YCZ72RND	Used as base of the maze
Laminate Countertop sheet in White Matte Finish (48 x 96 x 0.039)	Home Depot	1573603504896	Used as walls for the maze
Laminate Countertop sheet in Black Matte Finish (48 x 96 x 0.039)	Home Depot	1595603504896	Used as floor of the maze
Adhesive, Spray, 24oz, 17.6oz Net. 3M	Grainger	3MA16	Used to adhere the laminate floor to the table top and pieces of laminate to each other
16.6 oz #90 hi-strength S	Lowe's	193252	Used to adhere the laminate floor to the table top
Superflex RTV, Silicone Adhesive Sealant, Loctile	VWR	300040-068	Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze)
Industrial Sealant; 10.1oz	Grainger	4UH06	Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze)
Painter's Masking Tape; Shurtape; 2in x 60yd	Grainger	6FET7	Used to mark out visual patterns on maze walls
Mini/Trim paint tray	ACE Hardware	1365105	Used to hold paint
Foam mini roller 4" 6pk	ACE Hardware	1494871	Used for painting patterns
Val Sample Set Nbase paint	ACE Hardware	1505031	Used as paint for pattern on the walls of the maze
HP Paint Black	Walmart	72450405005	Used to paint pattern on the walls of the maze
Brush	Walmart	81773801110	Used to paint pattern on the walls of the maze
Duct Tape, 2in X 60yd, 10.5mil. Black	Grainger	15F767	Used to wrap the exterior of the maze
4X4 8ft PT pine Vinyl-CTD Post W/Cap	Home Depot	40933070541	Used to build towers for the maze
20 gram Pro Super Glue	Lowe's	125870	Used to glue tower tops, towers to the floor of the maze and food cups to the tower tops
Bead Containers 9 – 1/2	Michaels	652695766978	Used as food cups on top of towers
Spray Paint, Black, 12oz	Grainger	6KP22	Used to paint food cups & covers
Room prepration
Conair SU1W Sound Machine; 10 Sounds	Home Depot	204493600	Used for background noise
Lamp	Walmart	5027698392	Used for dim lighting of maze room
ES 14W DayLight Spiral Bulb 4pk	Home Depot	762148208433	Used for dim lighting of maze room
Shower Curtain	Walmart	3429910901	Used for separation between the maze and the experimenter
Curtain Rod	Bed Bath & Beyond	76598645104	Used for separation between the maze and the experimenter
Froot Loops Cereal	Walmart	3800039122	Used as reward
Recording equipment
Media Recorder 3: 4 video	Noldus	NMR4-0200	Used to record training trials
Monochrome GigE Camera	Noldus	XCFW-BG62	Used to record training trials
Precision M4800 Laptop	Dell	N/A	Used to run video software