Summary

자동화, Alzheimer의 질병, IntelliCage를 사용 하 여 여러 유전자 모델에서 인지 기능에 대 한 장기적인 행동 분석 결과

Published: August 04, 2018
doi:

Summary

이 논문 조작 조화 자동 높은 처리량의 행동 모니터링 시스템 IntelliCage 시스템을 사용 하 여 Alzheimer의 질병의 유전자 모델 인지 평가 대 한 프로토콜을 설명 합니다.

Abstract

다중 요소-노화, 유전자 등-자주 관련 인지 감소 된. 유전자 변형된 마우스 모델 인지 감소, Alzheimer의 질병 (광고) 등의 유망한 도구를 기본 메커니즘을 명료 하 고 치료 발전 추진 되고있다. 중요 한 단계 유효성 검사 및 예상된 행동 이상이 광고, 인지 감소의 경우 모델의 특성입니다. 연구원에서 수요가 상당한 노력을 노화의 효과 연구 하는 실험실 동물의 장기 행동 조사. IntelliCage 시스템은 매일 인간 취급에 대 한 필요성을 제거 하는 마우스에 대 한 높은 처리량 및 비용 효율적인 테스트 배터리 이다. 여기, 우리가 설명 어떻게 시스템 장기 형질 유전 알츠하이머병 모델의 활용은 특히 인지 기능에 초점을 맞추고. 실험 공간 학습 및 집행 기능을 평가 하는 테스트의 반복 된 배터리를 사용 합니다. 비용 효율적인 연령에 따라 형질이 다양 한 인지 측면에 유전자의 일시적 또는 영구적인 효과 확인할 수 있습니다.

Introduction

지난 10 년간 신경 질환 동물 모델의 개발 그들의 기초의 치료 발전1,2,3를 홍보 하기 위해 기계적 이해를 제공 했다. 높은 처리량 행동 테스트 배터리 유전 동물 모델에서의 응용 프로그램 인간의 질병의 근본적인 메커니즘 및 약물 요법의 신분 조사를 추론 연구 도구입니다. 연구 테스트 배터리 노후화의 장기 관찰에 대 한 적응 및 치 매 모델 전문된 인력 및 시간의 큰 금액을 소비 하는 실험실을 강제 전통적으로 있다. 그것은 인 간에 의해 행동 관찰의 비용을 줄일 것 이라고 가정 케이지 모니터링 시스템 비용 효율적인 전략 있을 것 이다. 일부 연구 팀은 작은 홈 케이지4,,56에 한 개인의 행동 형질을 지원 자동화 비전 기반 도구를 개발 했습니다. 그러나, 이러한 방법을 사회적 상호 작용, 테스트 환경의 크기와 인지 기능을 포함 하는 행동 조치의 다양 한 제한 한다. IntelliCage 사회 가정에 다양 한 인지 작업을 수행 하도록 설계 된 2 세대 가정 케이지 모니터링 시스템입니다. 중요 한 것은,이 방법은 매일 인지 기능의 평가와 장기적인 행동 모니터링을 수행 하는 수 처리 제거할 수 있습니다 및 전문된 실무 처리에 대 한 요구 사항을 제거 하 고 높은 재현할 수 있도록 수 있습니다. 데이터 수집7. 여기, 우리는 장기적인 설명 형질 및 유효성 검사는 Alzheimer의 질병 (광고)의 유전 마우스 모델에서 최근8,,910 자동 홈 케이지 모니터링을 사용 하 여 생성 시스템입니다. 포함 공간 학습 및 집행 기능 평가, 테스트 배터리 (9-12 및 14-17 개월) 다 나 포인트에서 반복적으로 수행 되었다. 연령에 따라 형질이를 사용 하 여 다양 한 인지 측면에 유전자의 일시적 또는 영구적인 효과 확인할 수 있었습니다. 우리는 일부 광고 모델 자동된 집-새 장 모니터링 시스템10를 사용 하 여 장기 분석에서 테스트 하는 여러 가지 인지 측면의 임시 및 영구 고기 보여주 발견. 따라서, 홈-케이지 모니터링 시스템을 사용 하 여 자동화 연구는 유익 하 고 장기적인 행동 형질 및 인지 기능 장애의 다양 한 모델에서 유효성 검사에 대 한 비용.

Protocol

절차는 기관 동물에 의해 승인 되었다 모든 관심과 위원회, 사용 그리고 그들은 동물 실험을 위해 RIKEN 뇌 과학 연구소의 지침에 따라 실시 했다. 1. 설정 장치 참고: 자동된 집-새 장 모니터링 시스템에 대 한 개요는 그림 1에 표시 됩니다. 각 시스템 (39 cm x 58 cm x 21 cm) 하나의 마이크로프로세서 및 4 개의 코너 챔버, 각각 두 개의 물병과 …

Representative Results

우리의 이전 연구에서 광고 모델의 연령에 따라 인지 적자 자동된 집-새 장 모니터링 시스템10를 사용 하 여 실험에 의해 감지 했다. PP에 광고 모델의 그들의 실적은 그대로 젊은 성인과 더 오래 된 주제; 그러나, PPR에 성능 되었고 크게 점차적으로 손상 (그림 6). 그것은 또한 같은 특성 인식15영향을 미칠 수 있기 때…

Discussion

이 문서에서는 유전자 변형된 광고 모델에 장기 인지 및 행동 분석을 위한 자동된 집-새 장 모니터링 시스템을 사용 하 여 메서드를 설명 합니다. 가장 중요 한 단계는 적절 한 위치에 트랜스폰더의 이식입니다. 주입을 수행 하기 전에 확인 하는 트랜스폰더의 만료 날짜를 통과 하지 않았습니다. 두 번째 중요 한 점은 확인 매일, 시스템의 기능 특히 사소한 문제 이후에 연구 기간 동안 더 심각한 것…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

촬영 자료에 그녀의 도움에 감사 레이코 안도 하 고. 이 연구는 탐색적 연구에 대 한 특정에 의해 지원 되었다 (JSP KAKENHI 부여 번호 16 K 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

  1. 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).
  2. Nestler, E. J., Hyman, S. E. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nature Neuroscience. 13 (10), 1161-1169 (2010).
  3. Crawley, J. N. Behavioral Phenotyping Strategies for Mutant Mice. Neuron. 57 (6), 809-818 (2008).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Jhuang, H., Garrote, E., et al. Automated home-cage behavioural phenotyping of mice. Nature Communications. 1 (6), 1-9 (2010).
  7. 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).
  8. Nilsson, P., Saito, T., Saido, T. C. New mouse model of Alzheimer’s. ACS chemical. 5 (7), 499-502 (2014).
  9. Saito, T., Matsuba, Y., et al. Single App knock-in mouse models of Alzheimer’s disease. Nat Neurosci. 17 (5), 661-663 (2014).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Jurado, M. B., Rosselli, M. The Elusive Nature of Executive Functions: A Review of our Current Understanding. Neuropsychology Review. 17 (3), 213-233 (2007).
  13. Diamond, A. Executive Functions. Annual Review of Psychology. 64 (1), 135-168 (2013).
  14. Kobayashi, Y., Sano, Y., et al. Genetic dissection of medial habenula-interpeduncular nucleus pathway function in mice. Frontiers in behavioral neuroscience. 7, 17 (2013).
  15. 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).
  16. Robbins, T. The 5-choice serial reaction time task: behavioural pharmacology and functional neurochemistry. Psychopharmacology. (3-4), 362-380 (2002).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Blumstein, D. T. Habituation and sensitization: new thoughts about old ideas. Animal Behaviour. 120, 255-262 (2016).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Harda, Z., Dzik, J. M., et al. Autophosphorylation of αCaMKII affects social interactions in mice. Genes, Brain and Behavior. , e12457 (2018).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
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Citar este artigo
Masuda, A., Kobayashi, Y., Itohara, S. Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer’s Disease, Using IntelliCage. J. Vis. Exp. (138), e58009, doi:10.3791/58009 (2018).

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