Esplorazione oggetto romanzo come un test Potenziale di ordine superiore ripetitivi comportamenti nei topi

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

Disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disordine dello sviluppo neurologico composto da tre sintomi principali: riduzione di valore sociale, difficoltà a comunicare attraverso il linguaggio e comportamenti ripetitivi fantasia ^1. Dal 2000, il numero di individui che sono stati diagnosticati con ASD è aumentato da 1 a 150-1 a 68 nel giro di dieci anni ^2. Sebbene la prevalenza del disturbo continua ad aumentare, la causa della malattia non è ancora noto. C'è stato un aumento negli sforzi per individuare modelli murini appropriati per il core e sintomi associati di ASD, in quanto questi modelli potrebbero portare a una maggiore comprensione dei sintomi sottostanti e le cause di ASD. Ci sono più ceppi inbred mouse che compaiono per visualizzare i comportamenti con la faccia di validità per i sintomi principali della ASD, tra cui comportamenti ripetitivi ^3.

Limitati, comportamenti ripetitivi (RRBs) sono un sintomo di base di alcuni disturbi psichiatrici come ASD.RRBs può aumentare con la gravità del disturbo ^4, e possono drasticamente interrompere lo stile di vita degli individui affetti. RRBs sono in genere presenti in due categorie, di ordine inferiore comportamenti ripetitivi, che negli esseri umani consistono in azioni come dondolo e mano-sbattimento; e di ordine superiore comportamenti ripetitivi, che consistono di stretta aderenza alla routine e resistenza al cambiamento ^5-8.

Comportamenti ripetitivi di ordine inferiore sono stati ampiamente studiati nei roditori in cui si manifestano come stereotipie motorie, che possono essere facilmente osservabili nella creazione di un laboratorio ^9. Questi comportamenti sembrano avere una buona validità viso per RRBs negli esseri umani, e potenzialmente forte validità di costrutto e ^10. Test per la presenza di RRBs di ordine inferiore può essere completato attraverso il monitoraggio video di attività del mouse per studiare i periodi e la durata di queste stereotipie motorie ^11. ordine superiore comportamenti ripetitivi rappresentano una sfida per la ri biomedica di basela ricerca utilizzando i roditori, in quanto questi RRBs non sono così facilmente identificati attraverso la semplice osservazione. A causa della difficoltà nell'identificare questi comportamenti, esistono meno saggi stabilite per ordine superiore comportamento ripetitivo. Tradizionalmente, RRBs di ordine superiore sono stati misurati nei roditori utilizzando un paradigma labirinto in cui l'animale prova è addestrato per raggiungere competenza in fuga. La posizione di fuga è poi passato e il numero di prove necessarie per ri-imparare la posizione di fuga viene registrata ^12. Questi test non sono l'ideale in quanto richiedono un lungo periodo di formazione, spesso inducono ansia, e può portare a risultati molto variabili. L'esplorazione del foro di bordo è stato anche utilizzato per quantificare ordine superiore RRBs ^13,14. Questo approccio non richiede allenamenti lunghi, ma non si basano su motivazioni alimenti e / o di discriminazione olfattiva. I dosaggi più elevati per RRBs ordine che non sono ansiogeno o richiedono una formazione sarebbe un buon complemento per il repertorio esistente di foro di bordo exploratio n e saggi labirinto-based attualmente in uso.

Il C58 / J (C58) inbred ceppo di topi esemplifica fortemente alti livelli di comportamenti stereotipi associati con ASD, cioè ripetitivo, stereotipie motorie ad inutili e livelli elevati di auto-governare ^3,11. Inoltre, i topi C58 mostrano RRBs attraverso elevati livelli di allevamento, di nuovo lanciando e raspando ^11,14,16. Questo ceppo inizia mostrando questi comportamenti in anticipo nel periodo neonatale e continua a mostrare loro tutta l'età adulta. L'ideale sarebbe poter verificare la presenza di elevati ordine superiore RRBs integrare le RRBs ordine inferiore ben documentati presenti in questo ceppo così come altri ceppi di topi. Il saggio oggetto di esplorazione romanzo qui descritto prevede la possibilità per i ricercatori di osservare di ordine inferiore e RRBs di ordine superiore allo stesso tempo, in quanto dà la possibilità di misurare i comportamenti a motivi geometrici e stereotipie motorie ripetitive.

e_content "> Uso esplorazione oggetto romanzo come un saggio per ordine superiore comportamenti ripetitivi stato sviluppato da Pearson et al. ^17. Questa nuova valutazione è un'estensione del consolidata test a campo aperto ^18-21 con l'aggiunta di quattro oggetti innovativi per l'arena. i topi sono stati autorizzati a indagare liberamente questi oggetti non familiari e il numero e l'ordine delle indagini oggetto è stato rintracciato. le indagini degli oggetti sono stati poi analizzati per la presenza di modelli, con i topi BTBR visualizzare i numeri elevati di indagini fantasia tra gli oggetti. l'utilizzo di questo test, i topi in grado di visualizzare di ordine superiore comportamenti ripetitivi e fantasia, eliminando la necessità di imparare i comportamenti così come la rimozione di stimoli inutili. esplorazione oggetto Novel induce RRBs di ordine superiore, in quanto consente ai topi di creare schemi e sequenze forma attraverso la loro esplorazione naturale . Usando questo test permette al ricercatore di quantificare la presenza di questi RRBs di ordine superiore.

Pearson et al. sviluppato questo saggio e utilizzato per verificare la presenza di eventuali comportamenti ripetitivi ordine superiore nella BTBR ceppo inbred mouse, con risultati interessanti ^17. Abbiamo recentemente pubblicato uno studio di follow-up a guardare i comportamenti del C58, C57BL / 6J (C57) e / NJ (FVB) ceppi FVB, così come un esame più dettagliato in potenziali variabili confondenti presenti in questo saggio, e possibile approcci statistici per l'analisi dei dati generati ^22.

Protocol

Il protocollo qui descritto è stato approvato dal Comitato Istituzionale cura e l'uso degli animali presso l'Università di Redlands. I topi C58, C57, e FVB utilizzati in questi studi sono stati allevati presso l'Università di Redlands Vivarium a magazzino originariamente ottenuto dalla Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Sentinelle di questo vivaio sono stati sottoposti a screening ogni sei mesi e hanno trovato ad essere patogeno libero. 1. Le attrezzature e Camera Set Up Nota: Abbiamo usat…

Representative Results

I dati rappresentativi 22 mostrano che C58 femminile / topi J visualizzati un numero maggiore di modelli in sequenza rispetto agli altri ceppi in ambito turno (figura 2, pannello A), ma non in campo rettangolare (Figura 2, pannello C). Nessuno dei tre ceppi maschi differivano tra loro (figura 2, pannelli B e D). I dati rappresentativi mostrano che entrambi i topi C58 / J maschili e femminili mostrano una forte preferenza per o…

Discussion

Qui, vi presentiamo un test recentemente sviluppato che può essere utile per quantificare i comportamenti del mouse con la faccia di validità per ordine superiore comportamenti ripetitivi negli esseri umani. A differenza di dosaggi più affermati come la Barnes o T-labirinto, questo nuovo metodo di analisi oggetto di esplorazione non richiede alcuna formazione del mouse né è particolarmente provoca ansia. Inoltre, il romanzo di esplorazione oggetto non richiede alcun cibo o stimoli sociali, consentendo un più atten…

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