Novel Object Exploration als een potentiële test voor hogere orde repetitief gedrag in Muizen

Summary

Higher order restricted, repetitive behaviors (RRBs) disrupt the lives of affected individuals. These behaviors are challenging to model in rodents, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for RRBs difficult. Here we describe novel object exploration as a potential assay for higher order RRBs in mice.

Abstract

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals. RRBs are commonly split into lower-order and higher-order components, with lower order RRBs consisting of motor stereotypies and higher order RRBs consisting of perseverative and sequencing behaviors. Higher order RRBs are challenging to model in mice. Current assays for RRBs in mice focus primarily on the lower order components, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for higher-order RRBs difficult. Here we describe a new assay, novel object exploration. This assay uses a basic open-field arena with four novel objects placed around the perimeter. The test mouse is allowed to freely explore the arena and the order in which the mouse investigates the novel objects is recorded. From these data, patterned sequences of exploration can be identified, as can the most preferred object for each mouse. The representative data shared here and past results using the novel object exploration assay illustrate that inbred mouse strains do demonstrate different behavior in this assay and that strains with elevated lower order RRBs also show elevated patterned behavior. As such, the novel object exploration assay appears to possess good face validity for higher order RRBs in humans and may be a valuable assay for future studies investigating novel therapeutics for ASD.

Introduction

Autisme spectrum stoornis (ASS) is een neurologische aandoening die bestaat uit drie kernactiviteiten symptomen: sociale stoornis, moeite om te communiceren door middel van taal, en repetitief patroon gedragingen ^1. Sinds 2000 is het aantal mensen die zijn gediagnosticeerd met ASS gestegen van 1 in 150 tot 1 op 68 in de tijdsspanne van tien jaar ^2. Hoewel de prevalentie van de ziekte blijft toenemen, is de oorzaak van de aandoening nog niet bekend. Er is een stijging naar passende muismodellen voor de kern en geassocieerde symptomen van ASS identificeren, aangezien deze modellen kunnen leiden tot een beter begrip van de onderliggende symptomen en oorzaken van ASS. Er zijn meerdere inteelt muizenstammen die lijken te zijn gedrag met face validity geven voor de kern symptomen van ASD, met inbegrip van repetitief gedrag ^3.

Beperkt, repetitief gedrag (RRBs) zijn een kern symptoom van sommige psychiatrische stoornissen zoals ASD.RRBs kan toenemen met de ernst van de aandoening ⁴ en drastisch verstoren de levensstijl van getroffen individuen. RRBs worden vaak geplaatst in twee categorieën, lagere orde repetitief gedrag, die bij de mens bestaan ​​uit acties zoals schommelen en hand-klapperen; en hogere orde repetitieve gedragingen, die bestaan ​​uit een strikte naleving van routine en weerstand tegen verandering ^5-8.

Lagere orde repetitief gedrag zijn uitgebreid bestudeerd in knaagdieren, waar ze zich manifesteren als motorbrandstof stereotypieën, die gemakkelijk kan worden waargenomen in een laboratoriumomgeving ^9. Deze gedragingen blijken goede face validity voor RRBs bij de mens, en potentieel sterke construct validiteit en ¹⁰ hebben. Het testen op de aanwezigheid van lagere orde RRBs kan worden ingevuld door middel van video bewaking van de muis activiteit aan de aanvallen en de duur van deze motor stereotiep ¹¹ bestuderen. Hogere orde repetitief gedrag vormen een uitdaging voor fundamenteel biomedisch reZoek met behulp van knaagdieren, omdat deze RRBs zijn niet zo gemakkelijk te herkennen door middel van eenvoudige observatie. Vanwege de moeilijkheid bij deze gedragingen, minder gevestigde assays voor hogere orde repetitief gedrag bestaat. Traditioneel zijn hogere-orde RRBs gemeten in knaagdieren met behulp van een doolhof paradigma waarbij het proefdier is getraind om competentie te bereiken in het ontsnappen. De ontsnapping locatie wordt vervolgens ingeschakeld en het aantal pogingen nodig is om opnieuw te leren de ontsnapping locatie wordt opgenomen ^12. Deze testen zijn niet ideaal omdat ze een lange trainingsperiode vereist vaak angst veroorzaken en kan resulteren in sterk wisselende resultaten. Hole-board exploratie is ook gebruikt om hogere orde kwantificeren RRBs ^13,14. Deze benadering heeft geen uitgebreide trainingen nodig, maar wel een beroep doen op voedsel motivatie en / of olfactorische discriminatie. Assays voor hogere orde RRBs die niet anxiogeen of eisen training zou een mooie aanvulling op het bestaande repertoire van hole-board exploratio zijn en n-doolhof gebaseerde bepalingen die momenteel in gebruik.

De C58 / J (C58) inteelt muizenstam voorbeeld sterk hoge niveaus van stereotiep gedrag in verband met ASS, namelijk repetitieve, doelloze motorische stereotypieën en verhoogde niveaus van zelf-verzorging ^3,11. Daarnaast is de C58 muizen weer te geven RRBs door middel van een hoog niveau van het grootbrengen, back flipping en scrabbling ^11,14,16. Deze stam begint geeft dit gedrag vroeg in de neonatale periode en blijft deze weergeven op volwassen leeftijd. Ideaal zou kunnen testen op de aanwezigheid van verhoogde hogere orde RRBs de goed gedocumenteerde lagere orde RRBs aanwezig in deze stam en andere muizenstammen vullen zijn. De roman exploratie object test hier beschreven biedt de mogelijkheid voor onderzoekers om lagere orde en hogere-orde RRBs observeren tegelijkertijd, want het geeft de mogelijkheid om een ​​patroon gedrag evenals herhalende motorische stereotypieën meten.

e_content "> makend van nieuwe object exploratie als een test voor hogere orde repetitief gedrag werd ontwikkeld door Pearson et al. ^17. Deze nieuwe evaluatie is een uitbreiding van de gevestigde geopend veldtest ^18-21 met de toevoeging van vier nieuwe objecten de arena. muizen werden vrijelijk onderzoek deze onbekende objecten en het aantal en de volgorde van object onderzoeken werd gevolgd. het object onderzoeken werden vervolgens geanalyseerd op de aanwezigheid van patronen met BTBR-muizen tonen verhoogde aantallen gevormde onderzoeken tussen de objecten. met deze assay, kunnen muizen hogere-orde repetitief en gedessineerde gedrag weer te geven terwijl het elimineren van de noodzaak om gedrag te leren, evenals het verwijderen van onnodige stimuli. Novel object exploratie induceert hogere orde RRBs, moet het mogelijk worden de muizen om patronen en vormen sequenties te creëren door middel van hun natuurlijke exploratie . met deze test kan de onderzoeker de aanwezigheid van deze hogere orde RRBs kwantificeren.

Pearson et al. ontwikkelde deze test en gebruikt om te testen op de aanwezigheid van potentiële hogere orde repetitief gedrag in de BTBR inteelt muizenstam, intrigerende resultaten ^17. We hebben onlangs een follow-up studie naar het gedrag van de C58, C57BL / 6J (C57) en FVB / NJ (FVB) stammen, alsmede een nader onderzoek naar mogelijke verstorende variabelen aanwezig in deze assay en eventuele statistische benaderingen voor het analyseren van de gegevens die ^22.

Protocol

Het hier beschreven protocol werd goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite aan de Universiteit van Redlands. De C58, C57, en FVB muizen gebruikt in deze studies werden gefokt aan de Universiteit van Redlands Vivarium uit voorraad oorspronkelijk verkregen van de Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Sentinels van deze Vivarium werden elke zes maanden onderzocht en bleek pathogeen vrij zijn. 1. Apparatuur en Room Set Up Let op: We gebruikten twee verschillende arena's voor nieuwe ob…

Representative Results

De representatieve gegevens blijkt dat 22 vrouwelijke C58 / J muizen vertoonden een groter aantal van opeenvolgende patronen dan de andere stammen in de rondte arena (Figuur 2, paneel A), maar niet in de rechthoekige arena (Figuur 2, paneel C). Geen van de drie mannelijke stammen verschillen van elkaar (Figuur 2, panelen B en D). De representatieve gegevens tonen aan dat zowel mannelijke als vrouwelijke C58 / J-muizen vertonen…

Discussion

Hier presenteren we een recentelijk ontwikkelde test die bruikbaar zijn voor het kwantificeren muis gedrag met gezicht geldigheid hogere orde repetitief gedrag bij mensen kan zijn. In tegenstelling tot de meer gevestigde assays, zoals de Barnes of T-labyrint, is deze roman verkenning object assay vereist geen muis training noch is het bijzonder angst provoceren. Bovendien wordt nieuw object verkenning geen eten of sociale stimuli nodig, waardoor meer focus op het gedrag van belang, RRBs, en het verminderen van de kans o…

Materials

Standard Polycarbonate Rodent Cage (45 x 24 x 20 cm)			Multiple cages are desirable to facilitate testing of multiple mice
Plastic Opaque Circular Testing Arena (41 cm base diameter)	United States Plastic Corp.	13931	Multiple arenas are desirable to facilitate testing of multiple mice
Standard Corn-Cob Rodent Bedding
Novel Object – red monkey	Hasbro, Pawtucket RI		from Barrel of Monkeys
Novel Object – rectangular 2×4 LEGO
Novel Object – tile	Thinkfun Inc., Alexandria VA		from Toot and Otto
Novel Object – standard white die
Video Camera
Behavioral Logging Software – The Observer	Noldus, Wageningen, The Netherlands		other programs may be used
Video Tracking Software – EthoVision	Noldus, Wageningen, The Netherlands		other programs may be used
X-Keys input keyboard	P.I. Engineering, Williamstown MI	829484
MacroWorks II	P.I. Engineering, Williamstown MI