Summary

Roman objekt anerkendelse Test for undersøgelse af indlæring og hukommelse i mus

Published: August 30, 2017
doi:

Summary

Objektet anerkendelse test (ORT) er en enkel og effektiv assay for evaluering af læring og hukommelse i mus. Metoden, der er beskrevet nedenfor.

Abstract

Objektet anerkendelse test (ORT) er et almindeligt anvendte adfærdsmæssige assay for undersøgelse af forskellige aspekter af indlæring og hukommelse i mus. ORT er forholdsvis enkel og kan udføres mere end 3 dage: tilvænning dag, træningsdag og test dag. Under træning, er musen tilladt at udforske 2 identiske objekter. Test dag, er et af objekterne, uddannelse erstattet med et nyt objekt. Fordi mus har en medfødt præference for nyhed, hvis musen genkender det velkendte objekt, vil det tilbringer det meste af sin tid på det nye objekt. På grund af denne medfødte præference er der ikke behov for positiv eller negativ forstærkning eller lang uddannelse tidsplaner. Derudover kan ORT også ændres til talrige applikationer. Fastholdelse interval kan afkortes for at undersøge korttidshukommelsen eller forlænget for at sonde langtidshukommelse. Farmakologisk intervention kan bruges på forskellige tidspunkter før træning, efter træning, eller før husker for at undersøge forskellige faser af læring (dvs., erhvervelse, tidlig eller sen konsolidering eller tilbagekaldelse). Generelt, ORT er en relativt lav-stress, effektiv test for hukommelse i mus, og er passende til påvisning af neuropsykologiske ændringer efter farmakologiske, biologiske eller genetiske manipulationer.

Introduction

Objektet anerkendelse test (ORT), også kendt som roman objekt anerkendelse test (NOR), er et relativt hurtigt og effektivt middel til at teste forskellige faser for indlæring og hukommelse i mus. Det blev oprindeligt beskrevet af Ennaceur og Delacour i 1988 og bruges primært i rotter1; men siden da, den er blevet med held tilpasset til brug i mus2,3,4,5,6,7. Testen bygger på så få som tre sessioner: en tilvænning session, en træningssession, og en test session. Uddannelse blot indebærer visuel udforskning af to identiske objekter, mens test-session involverer erstatter en af de tidligere udforsket objekter med et nyt objekt. Fordi gnavere har en medfødt præference for nyhed, vil en gnaver, der husker det velkendte objekt tilbringe mere tid på at udforske nye objekt7,8,9.

Den største fordel ved ORT over andre gnavere hukommelsestest er, at det er afhængig af gnavere naturlige hang til at udforske nyhed8. Derfor, er der ingen grund for talrige kurser eller eventuelle positive eller negative forstærkning at motivere adfærd. Det betyder, at ORT er langt mindre stressende, i forhold til andre tests10,11,12,13,14,15, og kræver betydeligt mindre tid til at køre end andre hyppigt anvendte hukommelse tests, såsom Morris vand labyrint eller Barnes labyrint, som både kan tage op til en uge eller længere. Derfor ligner betingelserne for ORT mere nøje dem, der anvendes i at studere menneskelig kognition, stigende økologisk gyldigheden af testen over mange andre gnavere hukommelsestest. Tilsvarende, fordi ORT er en simpel visuel hjemkalde opgave, har det været med succes tilpasset til brug i talrige arter, herunder mennesker og ikke-menneskelige primater, for at vurdere forskellige Inter arter aspekter af deklarativ hukommelse 2,16 ,17. Endelig, ORT nemt kan redigeres for at undersøge forskellige faser for indlæring og hukommelse (dvs., erhvervelse, konsolidering eller tilbagekaldelse), til at vurdere forskellige typer af hukommelse (fx, rumlig hukommelse), eller at vurdere forskellige opbevaring mellemrum (dvs., vs langsigtede korttidshukommelse).

Alsidigheden i ORT giver en platform for utallige forskning applikationer. Undersøgelser kan gøre brug af farmakologiske agenter til at forstyrre eller forbedre hukommelse. Varierende tidspunktet for drug administration før eller efter træning eller før prøvningen kan vink på den underliggende neurale mekanismer, der fører til forstyrret eller forbedret hukommelse6,18,19, 20. i en lignende måde, optogenetic teknologi kan bruges på disse samme forskellige tidspunkter til at se på den neurale aktivering/hæmning, der bidrager til de forskellige faser af indlæring og hukommelse. ORT er også relevant for vurderingen af forskelle i transgene dyr, læsion undersøgelser, eller neurodegenerative modeller eller ældning undersøgelser21,22,23,24, 25 , 26 , 27 , 28. tid mellem undervisning og test, kendt som opbevaring interval, kan ændres for at vurdere disse ændringer på kort og lang sigt hukommelse26. I sidste ende, ORT kan bruges som et redskab til at studere farmakologiske, genetiske, neurologiske forandringer til indlæring og hukommelse, eller disse værktøjer kan bruges til at studere grundlaget for indlæring og hukommelse i ORT.

Protocol

alle procedurer udføres her blev forelagt og godkendt af Animal Care og bruge udvalget og blev gennemført efter NIH retningslinjer. 1. objekt udvælgelse og eksperimentel opsætning markere objekter, der er forskellige nok til at være let diskrimineret af mus, men har en tilsvarende grad af kompleksitet (tekstur, form, farve mønstre og lysstyrke, etc.) for at minimere eventuelle induceret objekt præference, der kan bias resultater (Se Ennaceur 2010 for en omf…

Representative Results

En generel eksperimentel opsætning for ORT er vist i figur 2. Tilvænning dag (T0) mus er placeret i den tomme arena i 5 min. 24 timer senere, mus er placeret tilbage i salen med 2 identiske objekter og tilladt frit udforske for op til 10 min (T1). På test dagen (T2), er mus igen placeret i arenaen, men med en velkendt- og én roman objektet og lov til at udforske for op til 10 min. Fastholdelse interval, kan tiden mellem T1 og T2, ændres, afhængigt af de…

Discussion

ORT er en effektiv og fleksibel metode til at studere indlæring og hukommelse i mus. Når du opretter et eksperiment, er det vigtigt at overveje en række variabler, der kan påvirke resultatet. Som omtalt i de repræsentative resultater, vil stamme på musen påvirke både udforskning tid og fastholdelse interval. Et fald i udforskning tid kan vrides eller maske resulterer i en absolut forskelsbehandling analyse2,3,5,</su…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Arbejde citeret og tidligere udgivet af forfatteren blev støttet af en bevilling fra National Institute of Mental Health (MH088480). Forfatteren vil gerne takke sin tidligere mentor, Dr. James O’Donnell for hans støtte i dette projekt. Denne publikation er støttet af en bevilling fra National Institute of Health (T32 DA007135).

Materials

Open Field Box Panlab/Harvard Apparatus LE800SC Available in grey, white, or black
ANY-maze Stoelting Co. 60000 Behavior tracking system
EthoVisionXT 12 Noldus Behavior tracking system; requires 3 point tracking
Video Camera Any Video camera should be mounted directly overhead of the apparatus
70% Ethanol  Fisher Scientific BP2818-4 Prior to starting testing and in between trials, each object should be carefully cleaned. The floor and walls of the apparatus should also be cleaned. 

References

  1. Ennaceur, A., Meliani, K. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats III. Spatial vs. non-spatial working memory. Behav. Brain Res. 51 (1), 83-92 (1988).
  2. Akkerman, S., et al. Object recognition testing: methodological considerations on exploration and discrimination measures. Behav. Brain Res. 232 (2), 335-347 (2012).
  3. Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its modifications. Cogn. Process. 13 (2), 93-110 (2012).
  4. Leger, M., et al. Object recognition test in mice. Nat. Protoc. 8 (12), 2531-2537 (2013).
  5. van Goethem, N. P., et al. Object recognition testing: Rodent species, strains, housing conditions, and estrous cycle. Behav. Brain Res. 232 (2), 323-334 (2012).
  6. Lueptow, L. M., Zhang, C. -. G., O’Donnell, J. M. Cyclic GMP-mediated memory enhancement in the object recognition test by inhibitors of phosphodiesterase-2 in mice. Psychopharmacology (Berl). , (2015).
  7. Ennaceur, A. One-trial object recognition in rats and mice: Methodological and theoretical issues. Behav. Brain Res. 215 (2), 244-254 (2010).
  8. Berlyne, D. Novelty and curiosity as determinants of exploratory behavior. Br. J. Psychol. 41 (1-2), 68-80 (1950).
  9. Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats I. Behavioral-data. Behav. Brain Res. 31 (1), 47-59 (1988).
  10. Aguilar-Valles, A., et al. Analysis of the stress response in rats trained in the water-maze: differential expression of corticotropin-releasing hormone, CRH-R1, glucocorticoid receptors and brain-derived neurotrophic factor in limbic regions. Neuroendocrinology. 82 (5-6), 306-319 (2005).
  11. Anisman, H., Hayley, S., Kelly, O., Borowski, T., Merali, Z. Psychogenic, neurogenic, and systemic stressor effects on plasma corticosterone and behavior: Mouse strain-dependent outcomes. Behav. Neurosci. 115 (2), 443-454 (2001).
  12. Kim, J. J., Diamond, D. M. The stressed hippocampus, synaptic plasticity and lost memories. Nat. Rev. Neurosci. 3 (6), 453-462 (2002).
  13. Willner, P. Validity, reliability and utility of the chronic mild stress model of depression: a 10 year review and evaluation. Psychopharmacology (Berl). 134, 319-329 (1997).
  14. Leussis, M. P., Bolivar, V. J. Habituation in rodents: A review of behavior, neurobiology, and genetics. Neurosci. Biobehav. Rev. 30 (7), 1045-1064 (2006).
  15. Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nat. Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
  16. Dere, E., Huston, J. P., De Souza Silva, M. A. The pharmacology, neuroanatomy and neurogenetics of one-trial object recognition in rodents. Neurosci. Biobehav. Rev. 31, 673-704 (2007).
  17. Winters, B. D., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Object recognition memory: Neurobiological mechanisms of encoding, consolidation and retrieval. Neurosci. Biobehav. Rev. 32, 1055-1070 (2008).
  18. Rutten, K., et al. Time-dependent involvement of cAMP and cGMP in consolidation of object memory: studies using selective phosphodiesterase type 2, 4 and 5 inhibitors. Eur. J. Pharmacol. 558 (1-3), 107-112 (2007).
  19. Prickaerts, J., De Vente, J., Honig, W., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. cGMP, but not cAMP, in rat hippocampus is involved in early stages of object memory consolidation. Eur. J. Pharmacol. 436 (1-2), 83-87 (2002).
  20. Bertaina-Anglade, V., Enjuanes, E., Morillon, D., Drieu la Rochelle, C. The object recognition task in rats and mice: A simple and rapid model in safety pharmacology to detect amnesic properties of a new chemical entity. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 54 (2), 99-105 (2006).
  21. Li, S., Wang, C., Wang, W., Dong, H., Hou, P., Tang, Y. Chronic mild stress impairs cognition in mice: From brain homeostasis to behavior. Life Sci. 82 (17), 934-942 (2008).
  22. Frick, K. M., Gresack, J. E. Sex Differences in the Behavioral Response to Spatial and Object Novelty in Adult C57BL/6 Mice. Behav. Neurosci. 117 (6), 1283-1291 (2003).
  23. Grayson, B., Leger, M., Piercy, C., Adamson, L., Harte, M., Neill, J. C. Assessment of disease-related cognitive impairments using the novel object recognition (NOR) task in rodents. Behav. Brain Res. 285, 176-193 (2015).
  24. Tuscher, J. J., Fortress, A. M., Kim, J., Frick, K. M. Regulation of object recognition and object placement by ovarian sex steroid hormones. Behav. Brain Res. 285, 140-157 (2015).
  25. Balderas, I., Moreno-Castilla, P., Bermudez-Rattoni, F. Dopamine D1 receptor activity modulates object recognition memory consolidation in the perirhinal cortex but not in the hippocampus. Hippocampus. 23 (10), 873-878 (2013).
  26. Akkerman, S., Blokland, A., Prickaerts, J. Mind the gap: delayed manifestation of long-term object memory improvement by phosphodiesterase inhibitors. Neurobiol. Learn. Mem. 109, 139-143 (2014).
  27. Domek-Łopacińska, K., Strosznajder, J. B. The effect of selective inhibition of cyclic GMP hydrolyzing phosphodiesterases 2 and 5 on learning and memory processes and nitric oxide synthase activity in brain during aging. Brain Res. 1216, 68-77 (2008).
  28. Reneerkens, O., et al. Inhibition of phoshodiesterase type 2 or type 10 reverses object memory deficits induced by scopolamine or MK-801. Behav. Brain Res. 236 (1), 16-22 (2013).
  29. Deacon, R. M. J. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nat. Protoc. 1 (2), 936-946 (2006).
  30. Şık, A., van Nieuwehuyzen, P., Prickaerts, J., Blokland, A. Performance of different mouse strains in an object recognition task. Behav. Brain Res. 147 (1-2), 49-54 (2003).
  31. Prut, L., Belzung, C., Rabelias, U. F., Psychobiologie, E. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors a review. Eur. J. Pharmacol. 463, 3-33 (2003).
  32. Akkerman, S., Prickaerts, J., Steinbusch, H. W. M., Blokland, A. Object recognition testing: statistical considerations. Behav. Brain Res. 232 (2), 317-322 (2012).
  33. Balderas, I., Rodriguez-Ortiz, C. J., Bermudez-Rattoni, F. Retrieval and reconsolidation of object recognition memory are independent processes in the perirhinal cortex. 신경과학. 253, 398-405 (2013).
  34. de curtis, M., Pare, D. The rhinal cortices: a wall of inhibition between the neocortex and the hippocampus. Prog. Neurobiol. 74 (2), 101-110 (2004).
  35. Brown, M. W., Barker, G. R. I., Aggleton, J. P., Warburton, E. C. What pharmacological interventions indicate concerning the role of the perirhinal cortex in recognition memory. Neuropsychologia. 50 (13), 3122-3140 (2012).
  36. Moore, S. J., Deshpande, K., Stinnett, G. S., Seasholtz, A. F., Murphy, G. G. Conversion of short-term to long-term memory in the novel object recognition paradigm. Neurobiol. Learn. Mem. 105, 174-185 (2013).
  37. Suzuki, W. A. The anatomy, physiology and functions of the perirhinal cortex. Curr. Opin. Neurobiol. 6, 179-186 (1996).
  38. Wan, H., Aggleton, J. P., Brown, M. W. Different contributions of the hippocampus and perirhinal cortex to recognition memory. J. Neurosci. 19 (3), 1142-1148 (1999).
  39. Warburton, E. C., Brown, M. W. Findings from animals concerning when interactions between perirhinal cortex, hippocampus and medial prefrontal cortex are necessary for recognition memory. Neuropsychologia. 48 (8), 2262-2272 (2010).
check_url/kr/55718?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Lueptow, L. M. Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice. J. Vis. Exp. (126), e55718, doi:10.3791/55718 (2017).

View Video