Novel Object Exploration als Potential Assay für höherer Ordnung Repetitive Verhalten bei Mäusen

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

Autismus – Spektrum – Störung (ASD) ist eine Erkrankung des Nervensystems , bestehend aus drei Kernsymptome: soziale Beeinträchtigung, Schwierigkeiten durch die Sprache zu kommunizieren, und sich wiederholende gemusterte Verhaltensweisen ^1. Seit 2000 ist die Anzahl der Personen , die mit ASD diagnostiziert wurde , wurde von 1 in 150 bis 1 in 68 in der Spanne von zehn Jahren ² erhöht. Obwohl die Prävalenz der Erkrankung weiter zu erhöhen, wird die Ursache der Erkrankung ist noch nicht bekannt. Es hat sich zu einem Anstieg der Bemühungen für den Kern und die damit verbundenen Symptome von ASD entsprechenden Mausmodelle zu identifizieren, da diese Modelle zu einem erhöhten Verständnis der zugrundeliegenden Symptome und Ursachen von ASD führen könnte. Es gibt mehrere Inzucht – Mausstämme , die ^drei Verhaltensweisen , die mit Augenscheinvalidität für die Kernsymptome von ASD, einschließlich repetitive Verhaltensweisen angezeigt erscheinen.

Beschränkt, sich wiederholende Verhaltensweisen (RRBs) sind ein Kernsymptom einigen psychiatrischen Störungen wie ASD.RRBs kann mit der Schwere der Erkrankung ^4, erhöhen und den Lebensstil der Betroffenen drastisch stören können. RRBs werden üblicherweise in zwei Kategorien eingeteilt, niedrigerer Ordnung repetitive Verhaltensweisen, die bei Menschen von Aktionen bestehen wie Schaukeln und Hand flattern; und höherer Ordnung repetitive Verhaltensweisen, die der strikten Einhaltung bestehen , um Routine und Widerstand gegen Veränderungen ^5-8.

Niedrigerer Ordnung repetitive Verhaltensweisen wurden bei Nagetieren umfassend untersucht , wo sie als Motor Stereotypien manifestieren, die sich leicht im Labor ⁹ beobachtet werden können. Diese Verhaltensweisen scheinen gute Augenscheinvalidität beim Menschen für RRBs haben und möglicherweise starke Konstruktvalidität sowie ^10. Die Prüfung auf das Vorhandensein von niedrigerer Ordnung RRBs kann durch Video – Überwachung der Mausaktivitäten abgeschlossen werden , um die Kämpfe und die Dauer dieser Motor Stereotypien ¹¹ zu studieren. Höherwertige repetitive Verhaltensweisen stellen eine Herausforderung für die grundlegende biomedizinische reSuche Nagetiere verwendet, da diese RRBs sind nicht so leicht durch einfache Beobachtung identifiziert. Aufgrund der Schwierigkeit, diese Verhaltensweisen zu identifizieren, gibt es weniger etablierte Assays für höherer Ordnung repetitive Verhaltensweisen. Traditionell wurden höherer Ordnung RRBs wurden bei Nagetieren mit einem Labyrinth Paradigma gemessen, wo das Versuchstier trainiert Kompetenz in Flucht zu erreichen. Die Escape – Standort wird dann eingeschaltet und die Anzahl der Versuche die Flucht Lage neu zu lernen erforderlich ist ¹² aufgezeichnet. Diese Tests sind nicht ideal, da sie eine längere Einarbeitungszeit erfordern, die oft Angst hervorrufen und kann in sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen. Loch-Board – Exploration ist auch verwendet worden höherer Ordnung ^13,14 RRBs zu quantifizieren. Dieser Ansatz erfordert keine längere Trainingseinheiten, sondern verlässt sich auf die Lebensmittel Motivation und / oder olfaktorischen Diskriminierung. Assays für die höhere Ordnung RRBs, die nicht anxiogen sind oder erfordern Ausbildung eine schöne Ergänzung zum bestehenden Repertoire von Loch Bord explo wäre n und Labyrinth-basierte Assays derzeit im Einsatz.

Die C58 / J (C58) Inzuchtmausstamm ein Beispiel für stark ein hohes Maß an Stereotypien mit ASD verbunden sind , nämlich sich wiederholend, zwecklos Motor Stereotypien und erhöhten Selbst Grooming ^3,11. Darüber hinaus zeigen die C58 Mäuse RRBs durch ein hohes Maß an Aufzucht, zurück Spiegeln und ^11,14,16 krabbelten. Dieser Stamm beginnt diese Verhaltensweisen früh in der Neugeborenenperiode zeigt und setzt sie im Erwachsenenalter angezeigt werden soll. Es wäre ideal, um auf das Vorhandensein von erhöhten höherer Ordnung RRBs zu testen, die gut dokumentierten niedrigerer Ordnung RRBs in diesem Stamm sowie andere Mausstämme zu ergänzen. Das neue Objekt Exploration beschriebene Test hier bietet die Möglichkeit für Forscher niedrigerer Ordnung und RRBs höherer Ordnung gleichzeitig zu beobachten, da es die Möglichkeit gibt, strukturierte Verhaltensweisen sowie repetitive motorische Stereotypien zu messen.

e_content "> Verwendung von neuartigen Objekt Exploration als ein Test für eine höhere Ordnung repetitive Verhaltensweisen wurde von Pearson et al. ^17. Diese neue Einschätzung ist eine Erweiterung der etablierten offenen Feldtest ^18-21 mit dem Zusatz von vier neuen Objekte die Arena. die Mäuse wurden diese unbekannten Objekten und die Anzahl und Reihenfolge der Objekt Untersuchungen aufgespürt wurde frei untersuchen erlaubt. die Objekt Untersuchungen dann auf das Vorhandensein von Mustern analysiert wurden, mit BTBR Mäuse unter den Objekten erhöhten Zahlen von gemusterten Untersuchungen angezeigt werden. mit dieser Assay, Mäuse können höherer Ordnung wiederholend und gemusterten Verhalten anzuzeigen, während die Notwendigkeit beseitigt Verhaltensweisen sowie die Beseitigung unnötiger Reize zu lernen. Neuartige Objekt Exploration induziert höherer Ordnung RRBs, wie es die Mäuse können Muster und Form Sequenzen durch ihre natürliche Exploration zu schaffen . Unter Verwendung dieses Tests die Ermittler ermöglicht das Vorhandensein dieser höherer Ordnung RRBs zu quantifizieren.

Pearson et al. dieses Assays entwickelt und verwendet es ¹⁷ für die Anwesenheit von potentiellen höherer Ordnung wiederholender Verhaltensweisen in der BTBR Inzuchtmausstamm mit interessanten Ergebnisse zu testen. Wir haben vor kurzem eine Follow-up-Studie Blick auf die Verhaltensweisen der C58, C57BL / 6J (C57) und FVB / NJ (FVB) Stämme, sowie eine detailliertere Untersuchung in potentielle Störvariablen in diesem Test und mögliche veröffentlicht statistische Ansätze , die Daten zu analysieren ²² erzeugt.

Protocol

Das hier beschriebene Protokoll wurde von der Institutional Animal Care und Use Committee an der University of Redlands genehmigt. Die C58, C57 und FVB-Mäuse in diesen Studien verwendet wurden an der University of Redlands Vivarium gezüchtet ab Lager vom Jackson Laboratory ursprünglich (Bar Harbor, ME). Sentinels von diesem Vivarium wurden alle sechs Monate überprüft und gefunden Erreger frei zu sein. 1. Ausstattung und Rauminstallation Hinweis: Wir haben zwei verschiedene Arenen für neuartige Objekt…

Representative Results

Die repräsentative Daten 22 zeigen , dass weibliche C58 / J – Mäuse eine höhere Anzahl an sequenzierten Muster als die anderen Stämme in der runden Arena angezeigt (Abbildung 2, Feld A), aber nicht in der rechteckigen Arena (Abbildung 2, Panel C). Keine der drei männlichen voneinander unterschieden Stämme (2, Platten B und D). Die repräsentativen Daten zeigen , dass sowohl männliche als auch weibliche C58 / J – Mäuse …

Discussion

Hier präsentieren wir eine kürzlich entwickelte Test, der für höhere Ordnung repetitive Verhaltensweisen beim Menschen für die Quantifizierung von Auslösern mit Augenscheinvalidität nützlich sein kann. Im Gegensatz zu etablierten Assays wie die Barnes oder T-Labyrinth, das neue Objekt Exploration Assay benötigt keine Maus Ausbildung noch ist es besonders zu provozieren Angst. Darüber hinaus erfordern neue Objekt Exploration keine Nahrung oder soziale Reize, auf das Verhalten von Interesse, RRBs für mehr Fokus…

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