Exploración de objetos novela como un ensayo de potencial de mayor orden repetitivo Comportamientos en ratones

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

Trastorno del espectro autista (TEA) es un trastorno neurológico que consiste en tres síntomas principales: el deterioro social, dificultad para comunicarse a través del lenguaje, y comportamientos repetitivos estampadas ^1. Desde el año 2000, el número de individuos que han sido diagnosticados con TEA ha aumentado de 1 en 150 a 1 en 68 en el lapso de diez años ^2. Aunque la prevalencia de la enfermedad sigue aumentando, la causa de la enfermedad no se conoce todavía. Ha habido un aumento de los esfuerzos para identificar modelos apropiados de ratón para el núcleo y los síntomas asociados de TEA, ya que estos modelos podrían conducir a una mayor comprensión de los síntomas subyacentes y las causas de los TEA. Hay varias cepas puras de ratones que parecen mostrar comportamientos con validez aparente de los síntomas principales del ASD, incluyendo comportamientos repetitivos ^3.

Restringidos, conductas repetitivas (RRB) son un síntoma central de algunos trastornos psiquiátricos como la TEA.RRBs puede aumentar con la gravedad del trastorno ^4, y pueden perturbar drásticamente el estilo de vida de los individuos afectados. RRB se colocan habitualmente en dos categorías, las conductas repetitivas de orden inferior, que en los seres humanos se componen de acciones tales como mecerse y sacudir las manos; y comportamientos repetitivos de orden superior, que consisten en la estricta adhesión a la rutina y la resistencia al cambio ^5-8.

Comportamientos repetitivos de orden inferior se han estudiado ampliamente en los roedores en los que se manifiestan como estereotipias de motor, que se pueden observar fácilmente en el establecimiento de un laboratorio ^9. Estos comportamientos parecen tener buena cara validez de los RRB en los seres humanos, y potencialmente fuerte validez de constructo, así ^10. Las pruebas de la presencia de los RRB de orden inferior se puede completar a través de supervisión por vídeo de la actividad del ratón para estudiar los combates y la duración de estas estereotipias motoras ^11. conductas repetitivas orden superior representan un desafío para la re biomédica básicabuscar la utilización de roedores, ya que estos RRBs no se identifican como fácilmente a través de la simple observación. Debido a la dificultad en la identificación de estos comportamientos, existen menos ensayos establecidos para el comportamiento repetitivo de orden superior. Tradicionalmente, los RRB de orden superior se han medido en roedores utilizando un paradigma del laberinto en el que el animal de prueba está capacitado para alcanzar una buena competencia en escapar. La ubicación de escape se cambia entonces y el número de ensayos necesarios para volver a aprender la ubicación de escape se registró ^12. Estos ensayos no son ideales, ya que requieren un período largo entrenamiento, a menudo inducen la ansiedad, y puede dar lugar a resultados muy variables. La exploración del agujero de a bordo también se ha utilizado para cuantificar de orden superior RRB ^13,14. Este enfoque no requiere sesiones de entrenamiento prolongados, pero no se basan en la motivación de alimentos y / o la discriminación olfativa. Los ensayos para la RRB de orden superior que no son ansiogénico o requieren formación sería un buen complemento para el repertorio existente del agujero de a bordo exploratio n y ensayos basados ​​en laberinto actualmente en uso.

El C58 / J (C58) cepa endogámica de ratón ejemplifica muy altos niveles de comportamiento estereotípico asociado con TEA, a saber, estereotipias motoras repetitivas sin propósito y los niveles elevados de auto-aseo ^3,11. Además, los ratones C58 muestran RRB a través de altos niveles de cría, de nuevo mover de un tirón y escarbando ^11,14,16. Esta cepa comienza a mostrar estas conductas temprano en el período neonatal y continúa para mostrarlos durante la edad adulta. Sería ideal para ser capaz de detectar la presencia de elevados de orden superior RRB para complementar los RRBs de orden inferior bien documentados presentes en esta cepa, así como otras cepas de ratón. El nuevo ensayo de exploración objeto descrito aquí proporciona la oportunidad para que los investigadores observan de menor orden y de orden superior RRB al mismo tiempo, ya que da la posibilidad de medir los comportamientos modelados así como estereotipias motoras repetitivas.

e_content "> Uso de la novela exploración de objetos como un ensayo para las conductas repetitivas de orden superior fue desarrollado por Pearson et al. ^17. Esta nueva evaluación es una extensión de la prueba de campo abierto bien establecida ^18-21 con la adición de cuatro nuevos objetos a la arena. los ratones se les permitió investigar libremente estos objetos no familiares y el número y el orden de las investigaciones objeto fue rastreado. las investigaciones de objetos continuación, se analizó la presencia de patrones, con los ratones BTBR que muestra los números elevados de investigaciones estampadas entre los objetos. el uso de este ensayo, los ratones puede mostrar de orden superior comportamientos repetitivos y estampadas al tiempo que elimina la necesidad de aprender comportamientos, así como la eliminación de los estímulos innecesarios. exploración de objetos Novel induce RRBs de orden superior, ya que permite a los ratones para crear patrones y secuencias de formulario a través de su exploración física . Utilizando este ensayo permite al investigador para cuantificar la presencia de estos RRBs de orden superior.

Pearson et al. desarrollado este ensayo y lo utilizó para detectar la presencia de posibles comportamientos repetitivos de orden superior en la cepa de ratones endogámicos BTBR, con resultados interesantes ^17. Hemos publicado recientemente un estudio de seguimiento mirando a los comportamientos de la C58, C57BL / 6J (C57) y / NJ (FVB) cepas FVB, así como una investigación más detallada sobre las posibles variables de confusión presente en este ensayo, y la posible enfoques estadísticos para el análisis de los datos generados ^22.

Protocol

El protocolo descrito aquí fue aprobado por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional de la Universidad de Redlands. Los ratones C58, C57, y FVB utilizadas en estos estudios fueron criados en la Universidad de Redlands vivero desde el almacén obtenido originalmente del Laboratorio Jackson (Bar Harbor, ME). Centinelas de este vivero fueron examinados cada seis meses y se encontró que están libres de patógenos. 1. Equipos y habitación tenía una distribución Nota: Se han utilizado dos esce…

Representative Results

Los datos muestran que el 22 representativos C58 hembra / J ratones muestran un mayor número de patrones secuenciales que las otras cepas en la arena redonda (Figura 2, panel A), pero no en la caja rectangular (Figura 2, panel C). Ninguna de las tres cepas masculinos diferían el uno del otro (Figura 2, paneles B y D). Los datos representativos muestran que tanto en ratones C58 / J machos y hembras muestran una preferencia m?…

Discussion

A continuación, presentamos un ensayo recientemente desarrollado que puede ser útil para la cuantificación de estados de ratón con la validez aparente de orden superior comportamientos repetitivos en los seres humanos. A diferencia de los ensayos más establecidos como el Barnes o T-laberinto, este nuevo ensayo exploración de objetos no requiere ningún tipo de formación del ratón ni es particularmente provocan ansiedad. Además, la novela exploración de objetos no requiere ningún alimento o estímulos sociales…

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