الآلي، التحليل السلوكي طويلة الأجل للوظائف المعرفية في عدة نماذج الوراثية لمرض الزهايمر، باستخدام إينتيليكاجي
Summary
وتصف هذه الورقة وضع بروتوكول للتقييم المعرفي للنماذج الوراثية مرض الزهايمر باستخدام نظام إينتيليكاجي، ونظام مراقبة سلوكية عالية إنتاجية الآلي مع تكييف هواء فعال.
Abstract
عوامل متعددة – مثل الشيخوخة والجينات – وكثيراً ما ترتبط بالتدهور المعرفي. نماذج الماوس المعدلة وراثيا من التدهور المعرفي، مثل مرض الزهايمر (AD)، أصبحت أداة واعدة لتوضيح الآليات الكامنة وتعزيز التقدم العلاجي. هو خطوة هامة التحقق من صحة وتوصيف شذوذ السلوكية المتوقعة في النماذج، وفي حالة إعلان، التدهور المعرفي. التحقيقات السلوكية الطويلة الأجل للحيوانات المختبرية لدراسة تأثير الشيخوخة الطلب جهودا كبيرة من الباحثين. يعتبر نظام إينتيليكاجي بطارية اختبار الفائق وفعالة من حيث التكلفة للفئران التي تلغي الحاجة للتعامل مع البشرية اليومية. هنا، نحن تصف كيف يستخدم النظام في فينوتيبينج طويلة الأجل لنموذج الوراثية مرض الزهايمر، مع التركيز تحديداً على الوظائف المعرفية. وتوظف التجربة البطارية المتكررة لاختبارات تقييم التعلم المكاني ووظائف تنفيذية. هذا فينوتيبينج العمر تعتمد على فعالية من حيث التكلفة يسمح لنا بتحديد آثار عابرة أو دائمة للجينات في مختلف الجوانب المعرفية.
Introduction
تطوير نماذج حيوانية للأمراض العصبية على مدى العقد الماضي قدمت فهم ميكانيكية على أساس ومن أجل تعزيز التقدم العلاجي1،2،3. تطبيق بطارية اختبار سلوكية الفائق في نماذج حيوانية الوراثية أداة لبحث عن مجريات الأمور للتحقيق في الآليات الأساسية للأمراض التي تصيب الإنسان وتحديد العلاجات المخدرات. البحث اختبار البطاريات تكييفها للمراقبة الطويلة الأجل للشيخوخة و/أو نماذج الخرف قد أجبرت تقليديا المختبرات أن تستهلك كميات كبيرة من القوى العاملة المتخصصة والوقت. نظام رصد المنزل-قفص سيكون استراتيجية فعالة من حيث التكلفة كما أنها ستخفض تكاليف المراقبة السلوكية بالبشر. ووضعت بعض فرق البحث الآلي الأدوات المستندة إلى الرؤية التي تساعد فينوتيبينج السلوكية لفرد واحد في قفص منزل صغير4،5،6. ومع ذلك، تحد هذه الأساليب التفاعل الاجتماعي وحجم بيئات الاختبار، ومجموعة متنوعة من التدابير السلوكية التي تشمل الوظائف المعرفية. إينتيليكاجي الجيل الثاني من نظام رصد المنزل-قفص مصممة لأداء مختلف المهام المعرفية في قفص منزل اجتماعية. الأهم من ذلك، يمكن إزالة هذا الأسلوب يوميا التعامل مع ذلك يتيح لنا القيام بالرصد السلوكي طويل الأجل مع تقييم للوظائف المعرفية، وأنه يمكن القضاء على الاحتياجات اللازمة للتعامل مع العملية المتخصصة، وتمكين استنساخه بدرجة عالية اقتناء البيانات7. وهنا يصف لنا على المدى الطويل فينوتيبينج والتحقق من الصحة في النماذج الماوس الوراثية لمرض الزهايمر (AD) التي تم إنشاؤها مؤخرا8،،من910 استخدام الرصد الرئيسية-قفص الآلي النظام. وأجرى بطارية اختبار، التي تشمل عمليات تقييم التعلم المكاني ووظائف تنفيذية، مرارا وتكرارا في نقاط متعددة من سن (9-12 و 14-17 شهرا). فينوتيبينج تعتمد على سن هذا سمح لنا بالتعرف على آثار عابرة أو دائمة للجينات في مختلف الجوانب المعرفية. ووجدنا أن أظهرت بعض النماذج الإعلانية تعمل كل عابر والدائمة للعديد من الجوانب المعرفية اختبار في تحليل طويل الأجل استخدام الآلي الرئيسية-قفص رصد نظام10. وهكذا، دراسة الآلي باستخدام نظام الرصد الرئيسية-قفص مفيدة وفعالة من حيث التكلفة phenotyping السلوكية الطويلة الأجل والتحقق من الصحة في النماذج المختلفة للخلل المعرفي.
Protocol
Representative Results
Discussion
وتصف هذه الورقة طريقة استخدام نظام الرصد الآلي للمنزل-قفص لفحوصات طويلة الأجل المعرفية والسلوكية في نماذج الإعلانات المعدلة وراثيا. أن الخطوة الأكثر أهمية هو غرس المستجيب في الموضع الملائم. قبل القيام بغرس، التأكد من تاريخ انتهاء الصلاحية المستجيب أن لم يجتز. والنقطة الهامة الثانية للتح…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن نشكر إندو ريكو لمساعدتها في تصوير المواد. هذا البحث كان يدعمها معونات “البحوث الاستكشافية” (JSPS كاكينهي منحة رقم 16 ك 15196).
Materials
| IntelliCage | TSE Systems | – | Parchased in 2011 or later |
| PC | Dell | Inspiron 580s | – |
| Display | Dell | SI75T-WL | – |
| ALPHA-dri | Shepherd Specialty Papers | – | Standard bedding |
| Aron Alpha (Krasy Glue) 2g | Toagosei (Krasy Glue) | #04612 | Cyanoacrylates for gluing magnet and blak arm |
| Handheld Transponder Reader | BTS-ID | R-560 | Transponder reader, which reads both Trovan and DataMars |
| Transponder | DataMars | T-VA, T-VAS, or another series | Basic package of transponders and implanters |
| Diamond Grip Plus | Ansel Microflex | DGP-INT-M | Experimental glove |
| Isoflurane | Pfizer | 1119701G1092 | – |
| Vaporizer for small animals | DS Pharma Biomedical | SF-B01 | Facemask included |
| Neo-Medrol | Pfizer | 006472-001 | Eye ointment |
| Ethanol (70%) | – | – | – |
| Excel | Microsoft | 00202-51382-15524-AA928 | For data analysis |
Referências
- Bryan, K. J., Lee, H., Perry, G., Smith, M. A., Casadesus, G. . Transgenic Mouse Models of Alzheimer’s Disease: Behavioral Testing and Considerations. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. , (2009).
- Nestler, E. J., Hyman, S. E. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nature Neuroscience. 13 (10), 1161-1169 (2010).
- Crawley, J. N. Behavioral Phenotyping Strategies for Mutant Mice. Neuron. 57 (6), 809-818 (2008).
- Zarringhalam, K., Ka, M., et al. An open system for automatic home-cage behavioral analysis and its application to male and female mouse models of Huntington’s disease. Behavioural Brain Research. 229 (1), 216-225 (2012).
- Prusiner, S. B., Jackson, W. S., King, O. D., Lindquist, S. The power of automated high-resolution behavior analysis revealed by its application to mouse models of Huntington’s and prion diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (23), 13363-13383 (1998).
- Jhuang, H., Garrote, E., et al. Automated home-cage behavioural phenotyping of mice. Nature Communications. 1 (6), 1-9 (2010).
- Krackow, S., Vannoni, E., et al. Consistent behavioral phenotype differences between inbred mouse strains in the IntelliCage. Genes, brain, and behavior. 9 (7), 722-731 (2010).
- Nilsson, P., Saito, T., Saido, T. C. New mouse model of Alzheimer’s. ACS chemical. 5 (7), 499-502 (2014).
- Saito, T., Matsuba, Y., et al. Single App knock-in mouse models of Alzheimer’s disease. Nat Neurosci. 17 (5), 661-663 (2014).
- Masuda, A., Kobayashi, Y., Kogo, N., Saito, T., Saido, T. C., Itohara, S. Cognitive deficits in single App knock-in mouse models. Neurobiology of Learning and Memory. , (2016).
- Chan, R. C. K., Shum, D., Toulopoulou, T., Chen, E. Y. H. Assessment of executive functions: Review of instruments and identification of critical issues. Archives of Clinical Neuropsychology. 23 (2), 201-216 (2008).
- Jurado, M. B., Rosselli, M. The Elusive Nature of Executive Functions: A Review of our Current Understanding. Neuropsychology Review. 17 (3), 213-233 (2007).
- Diamond, A. Executive Functions. Annual Review of Psychology. 64 (1), 135-168 (2013).
- Kobayashi, Y., Sano, Y., et al. Genetic dissection of medial habenula-interpeduncular nucleus pathway function in mice. Frontiers in behavioral neuroscience. 7, 17 (2013).
- Robinson, O. J., Vytal, K., Cornwell, B. R., Grillon, C. The impact of anxiety upon cognition: perspectives from human threat of shock studies. Frontiers in human neuroscience. 7, 203 (2013).
- Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology. (3-4), 362-380 (2002).
- Asinof, S. K., Paine, T. A. The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents. Journal of Visualized Experiments. (90), e51574 (2014).
- Codita, A., Gumucio, A., et al. Impaired behavior of female tg-ArcSwe APP mice in the IntelliCage: A longitudinal study. Behavioural brain research. 215 (1), 83-94 (2010).
- Blumstein, D. T. Habituation and sensitization: new thoughts about old ideas. Animal Behaviour. 120, 255-262 (2016).
- Endo, T., Maekawa, F., et al. Automated test of behavioral flexibility in mice using a behavioral sequencing task in IntelliCage. Behavioural brain research. 221 (1), 172-181 (2011).
- Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -. P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
- Puścian, A., Łęski, S., Górkiewicz, T., Meyza, K., Lipp, H. -. P., Knapska, E. A novel automated behavioral test battery assessing cognitive rigidity in two genetic mouse models of autism. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 140 (2014).
- Voikar, V., Colacicco, G., Gruber, O., Vannoni, E., Lipp, H. -. P., Wolfer, D. P. Conditioned response suppression in the IntelliCage: assessment of mouse strain differences and effects of hippocampal and striatal lesions on acquisition and retention of memory. Behavioural brain research. 213 (2), 304-312 (2010).
- Harda, Z., Dzik, J. M., et al. Autophosphorylation of αCaMKII affects social interactions in mice. Genes, Brain and Behavior. , e12457 (2018).
- Aarts, E., Maroteaux, G., et al. The light spot test: Measuring anxiety in mice in an automated home-cage environment. Behavioural Brain Research. 294, 123-130 (2015).
- Safi, K., Neuhäusser-Wespy, F., et al. Mouse anxiety models and an example of an experimental setup using unconditioned avoidance in an automated system -IntelliCage. Cognition Brain & Behavior. 10 (4), 475-488 (2006).
- Dzik, J. M., Puścian, A., Mijakowska, Z., Radwanska, K., Łęski, S. PyMICE: APython library for analysis of IntelliCage data. Behavior Research Methods. 50 (2), 804-815 (2018).
