マウスにおける高次反復行動のための電位アッセイとして新規物体探査

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

社会的障害、困難言語を介して通信して、その繰り返しのパターン化された行動^1：自閉症スペクトラム障害（ASD）は、3つの中核症状からなる神経発達障害です。 2000年以来、ASDと診断された個体の数は、10年²のスパンで68で1に150に1から増加しています。疾患の有病率は増加し続けているが、障害の原因は、まだ知られていません。これらのモデルは、ASDの根本的な症状や原因の増加の理解につながる可能性として、ASDのコアとそれに関連する症状に応じて適切なマウスモデルを識別するための努力の上昇がありました。反復行動^3を含むASDの中核症状のための表面的妥当性と行動を表示するように表示される複数の近交系マウス系統があります。

制限付き、反復行動（のCFM.rrb）は、ASDのようないくつかの精神疾患の中核症状です。CFM.rrbは、障害⁴の重症度に高めることができ、かつ大幅に影響を受けた個人のライフスタイルを混乱させることができます。 CFM.rrbは一般に二つのカテゴリー、ヒトでは、このようなロッキングと手羽ばたきなどのアクションで構成され、下位反復行動、中に配置されています。ルーチンと抵抗に厳守で構成されて高次反復行動は^、5-8を変更します。

下位反復行動は広く、彼らは簡単に^9を設定^し 、実験室で観察することができるモータ常、として現れるげっ歯類で研究されてきました。これらの行動は、ヒトでのCFM.rrbのための良好な表面的妥当性、および潜在的に強力な構成概念妥当性だけでなく^10を有するように見えます。下位のCFM.rrbの存在のためのテストは、これらのモータ常¹¹の発作と期間を研究するためにマウスの活動の映像監視を経て完成することができます。高次反復行動は、基本的な生物医学再ための課題を提起しますこれらのCFM.rrbとして簡単な観察で識別されていないとして、げっ歯類を用いて検索します。これらの行動を特定することが困難に、より高次の反復的な行動のための少数の確立されたアッセイが存在します。伝統的には、高次のCFM.rrbは、試験動物が逃げるに能力に到達するように訓練された迷路のパラダイムを用いてげっ歯類において測定されました。逃げ場所が次に切り替えられ、逃げ場所を再学習するのに必要な試験の数が^12に記録されています。これらのアッセイは、彼らが長い訓練期間を必要とする、多くの場合、不安を誘発し、非常に可変な結果をもたらすことが理想的ではありません。ホールボード探査も高次のCFM.rrb ^13,14を定量化するために使用されてきました。このアプローチは、拡張されたトレーニングセッションを必要としませんが、食品のモチベーションおよび/または嗅覚差別に依存していません。不安惹起されないか、訓練を必要とする高次のCFM.rrbについてのアッセイは、正孔ボードの既存のレパートリーに素晴らしい補完するだろうexploratio現在使用中のnと迷路に基づくアッセイ。

C58 / J（C58）近交系マウス系統が強くASD、すなわち繰り返し、目的のないモータ常と自己グルーミング^3,11のレベルの上昇に関連した常同行動の高いレベルを例示しています。さらに、C58マウスは、バックフリップと^11,14,16を scrabbling、飼育の高いレベルを介してのCFM.rrbを表示します。この株は早期新生児期にこれらの動作を示す始まり、成人期を通して、それらを表示し続けます。この株だけでなく、他のマウス系統に存在する十分に立証された下位のCFM.rrbを補完するために上昇し、高次のCFM.rrbの存在をテストすることができることが理想的です。新規物体探索アッセイは、ここで説明し、それがパターン化された行動だけでなく、反復運動常を測定する能力を与えるように、研究者が同時に下位と上位のCFM.rrbを観察する機会を提供します。

高次反復行動のためのアッセイは、ピアソンらによって開発されたとして、新規物体探索を使用してe_content "> ^17。この新しい評価では、4つの新たなオブジェクトの追加で十分に確立されたオープンフィールド試験^18-21の延長でありますアリーナ。マウスは自由にこれらの不慣れなオブジェクトを調査させ、物体の調査の数及び順序を追跡した。目的の調査は、その後BTBRマウスは、オブジェクト間のパターン化された調査の高められた数値を表示して、パターンの存在について分析した。これを使用して不要な刺激を取り除くだけでなく、行動を学習する必要性を排除しながらアッセイは、マウスは、より高次の繰り返しやパターン化行動を表示することができます。新規オブジェクトの探査は、高次のCFM.rrbを誘導し、それはマウスがその自然の探査を通じてパターンやフォームのシーケンスを作成することができますようにこのアッセイを使用する研究者は、これらの高次のCFM.rrbの存在を定量化することができます。

ピアソンら 。このアッセイを開発し、興味深い結果¹⁷で、BTBR近交系マウス系統における潜在的な高次反復行動の存在をテストするためにそれを使用。我々は最近、C58、C57BL / 6J（C57）およびFVB / NJ（FVB）株の行動を見てフォローアップ調査、ならびに、このアッセイに存在する潜在的な交絡変数へのより詳細な調査、および可能性を発表していますデータを分析する統計的アプローチは^、22を生成^しました。

Protocol

ここで説明するプロトコルは、レッドランズ大学の施設内動物管理使用委員会によって承認されました。 C58、C57、およびこれらの研究で使用されるFVBマウスは、もともとジャクソン研究所（バーハーバー、ME）から入手したストックから大学レッドランズのビバリウムで飼育しました。このビバリウムからセンチネルは、半年ごとにスクリーニングし、病原体の自由であることが判明しました。 <p class="j…

Representative Results

メスC58 / Jマウスではなく、長方形の舞台で、ラウンドアリーナで他の株よりも配列決定されたパターン（ 図2、パネルA）の高い数を表示された代表データ22を示した （ 図2、パネルC）。男性3株のいずれも、互いに（ 図2、パネルBおよびD）とは異なっていません。代表的なデータは、男性と女性の両方のC58 / …

Discussion

ここで、我々は、ヒトにおける反復行動高次のための表面的妥当性を持つマウスの行動を定量化するために有用である可能性が最近開発されたアッセイを提示します。バーンズまたはT迷路のようなより確立されたアッセイとは異なり、この新規物体探索アッセイは、任意のマウスの訓練を必要とせず、また挑発特に不安です。さらに、新規物体探索は、関心、のCFM.rrbの行動に、より焦点を?…

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