Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Het gebruik van de Puzzle Box als een manier om te beoordelen van de werkzaamheid van Environmental Enrichment

Published: December 29, 2014 doi: 10.3791/52225
Automatic Translation
1, 1,2, 1, 1
1Discipline of Physiology, University of Sydney, 2Bosch Animal Behavioural Facility, University of Sydney

Introduction

Omgevingsverrijking (EE) kan worden gedefinieerd als omgeving dat dieren met verhoogde kans op sociale interactie, motorische activiteit en sensorische stimulatie groter dan gebruikelijk ervaren in een standaard laboratorium environment.EE voorzien is aangetoond consequent invloed op het gedrag van dieren, totstandbrenging veranderingen, zoals vermindering van stress en angst-gerelateerde activiteit 8-10, verbeterde prestaties in leer- en geheugentaken 8,11, vroeg begin van de motorische coördinatie en verkennende activiteit 11, veranderingen in de moederlijke zorg 8 evenals de weerstand tegen verslavende stoffen 12- 15. Verder is EE geopenbaard om de effecten van neurodegeneratieve aandoeningen verbeteren, vertragen van het begin en het verminderen van de ernst van de symptomen bij diermodellen van Huntington 1-4,16, Parkinson 17 en ziekte van Alzheimer 18.

Deze veranderingen corverband met de anatomische en moleculaire veranderingen EE bekend induceren gehele hersenen. Dieren die in verrijkte omgevingen, van de vroege stadia van ontwikkeling te laten zien een groot aantal neurale veranderingen, zoals toegenomen gewicht hersenen en corticale dikte, dendritische vertakkingen 9,2-22 en synaptische dichtheid 23. EE zowel de omvang en het tijdstip van groeifactor expressie 9,24-30, waarvan is aangetoond bijdragen aan versnelde ontwikkeling van zintuiglijke 25,26,28,29, geheugensteuntje 30, alsook motorische circuits 31,32 veranderen.

Vorige werk heeft onthuld soms tegenstrijdige bevindingen bij het ​​onderzoek naar de invloed van EE, zonder rekening te houden met de verschillende soorten dieren en omgevingen gebruikt worden binnen de afzonderlijke studies 9,24,27,30. Momenteel is er geen consistente en eenvoudige gedragstaak die kan worden gebruikt om de effectiviteit van verschillende EE paradigma verschillende stammen en spec metenies van de dieren.

De Puzzle Box taak is ontworpen als een eenvoudige test om te bepalen inheemse probleem van een dier oplossend vermogen 7. Dieren geplaatst in de open ruimte zijn verplicht om te verwijderen belemmerende materialen gelegen in een kleine opening om toegang te krijgen tot een overdekte regio / onderdak. Elk vak wordt gegeven drie onderzoeken met dezelfde obstructie om drie verschillende cognitieve eigenschappen te beoordelen. De eerste proef levert een basislijn indicatie van inherente of inheemse probleemoplossend vermogen. De tweede proef, op dezelfde dag, geeft een indicatie van het vermogen van het dier te verbeteren en dus versterken strategieën voor het verwijderen van de specifieke obstructie. De derde proef, uitgevoerd op de volgende dag, inzicht in het vermogen van de patiënt te behouden en herinneren de geleerde oplossing van de taak.

De motivatie voor het oplossen van deze "obstructie puzzels" door de dieren kan worden gevarieerd, potentieeloproepen van een aangeboren verlangen om open velden vermijden en schuilen, evenals een inherent rijden hun omgeving 6,7 verkennen. De talrijke potentiële gedrags onderliggende factoren de wens om de puzzel Box lossen stelt verschillende gebieden van de hersenen zijn betrokken bij de bemiddeling taken. Eerder werk heeft aangetoond dat in muriene modellen van schizofrenie, de prefrontale cortex en de hippocampus betrokken zijn bij het ​​verwerven van deze taak 5. Een laesie bij ratten bleek ook een groot aantal hersengebieden betrokken in Puzzel Box prestaties, waaronder diverse thalamuskernen, de hypothalamus, het cerebellum en limbische structuren. Samen vormen deze bevindingen wijzen erop dat de uitoefening van dit probleem oplossen taak behelst een gastheer van neurale structuren in verband met cognitieve functie.

De puzzel doos is met succes gebruikt om het probleem oplossend vermogen van muizen, alsook cognitieve gebreken vertoont door m beoordelenurine modellen van schizofrenie 5-7. Prestaties op de taak is aangetoond dat het zeer consistent te zijn, correleren met resultaten van andere cognitieve gedragstesten 6. Het doel van dit werk was dus aan de Puzzle Box taak aan te passen aan een eenvoudige en betrouwbare middel van het vaststellen van de effectiviteit van EE geworden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Ethische verklaring: Alle procedures werden goedgekeurd door de Animal Ethics Committee van de Universiteit van Sydney en gelijkvormig aan National Health en Medical Research Council van Australië richtlijnen. Procedures werden uitgevoerd op C57 / BL6J muizen die werden gehouden op de Universiteit van Sydney Bosch Knaagdieren Facility. Alle muizen werden gehuisvest in een voldoende geventileerde kamer bij 21 ° C omgevingstemperatuur op een 12 uur licht-donker cyclus met lichten aan om 0600 uur in individueel geventileerde kooien met ad libitum toegang tot droog voedsel en water. Late zwangerschap vrouwen werden willekeurig toegewezen aan standaard of milieuvriendelijke verrijkte woonomstandigheden.

1. Huisvesting (Enrichment Levels):

  1. Verkrijgen 4 late zwangerschap volwassen vrouwelijke muizen. Willekeurig toewijzen 2 op de standaard staat en leg elk van hen in een schone standaard muis kooi (totale afmetingen 391 x 199 x 160 mm) met een rode muis iglo. Voor de verrijkte staat, plaatst u de remaining 2 muizen in een enkel schone rat-sized kooi (totale afmetingen 462 x 403 x 404 mm).
  2. In de verrijking kooi, plaats een verscheidenheid aan objecten ontworpen om sensorische en motorische stimulatie verhogen (bv loopwielen, visuele prikkels, geparfumeerd katoenen ballen, klittenband).
  3. Om de 2 tot 3 dagen bewegen deze voorwerpen over in de kooi; refresh elke die zijn vernietigd.
  4. Bij het spenen op 21 dagen na de geboorte, geslacht dieren en plaats in de man-vrouw gescheiden huisvesting in overeenstemming met het milieu staat waarin ze zijn opgevoed. Voor de verrijkte voorwaarde ervoor te zorgen dat er tussen de 3 en 10 muizen per kooi met 2 en 5 muizen voor standaard. Aanvangen gedragstesten eenmaal dieren volwassen leeftijd bereiken (12-14 weken oud).

2. De bouw van de Puzzle Box

  1. Verkrijgen 6 stuks wit acryl (of andere niet-poreus materiaal): een 750 x 280 mm, twee 280 x 250 mm, twee 750 x 250 mm en een 150 x 280 mm (zie figuur 1).
  2. Verkrijgen van een stuk zwart acryl 280 x 250 mm, met een 40 x 40 mm vierkante opening in één zijde van dit stuk gesneden (zie figuur 1).
  3. Monteer de Puzzle Box als volgt: gebruik de 750 x 280 mm stuk als de bodem van de doos, gebruikt 280 x 250 mm stukken als de uiteinden van de doos, en de 750 x 250 mm stukken als de zijkanten van de doos.
  4. Meet 150 mm in box ene uiteinde en plaats het zwarte deel van acryl in de doos zodat deze gesplitst in twee compartimenten (een grote, een kleine) met de opening gelijk met de onderkant van de doos.
  5. Neem de 150 x 280 mm stuk wit acryl en plaats deze boven op de kleinere compartiment van de doos en zorg ervoor dat beslaat dit gebied volledig, het verstrekken van een donkere "doel-box" kamer. Plak dit stukje acryl om het lichaam van de belangrijkste doos door scharnieren, of laat vrij om volledig te worden verwijderd tijdens gedragsmatige testen.
  6. Neem 3 stukken van acryl (drie 4 x 120 mm) en mee te doen met een 'u-shap makened "kanaal.

Figuur 1
Figuur 1: Schematische weergave van de puzzel Box taak. De Puzzle Box is een acryl doos bestaande uit een open-veld gebied (600 x 280 mm) en een beschutte doel-box gebied (150 x 280 mm), het meten van 750 x 280 mm in alle. Een 40 x 40 mm opening in het tussenschot (grijs) het scheiden van de twee gebieden mogelijk maken de dieren om toegang te krijgen tot het overdekte doel-box gebied van het open veld. Deze opening is geblokkeerd door obstakels die steeds moeilijker te verwijderen als test vordert. Dieren ondergaan een vijfdaagse protocol, bestaande uit vier obstructie voorwaarden met drie proeven voor elke conditie.

3. Verloop van de Puzzle Box Task

  1. Grondig reinigen van de puzzel doos met 70% alcohol. Herhaal deze stap tussen elk dier getest.
  2. Leg een schone rode muis iglo binnen het doel in doos arEA van de Puzzle Box, en plaats de deksel op de doel-doos.
  3. Als er een obstakel voorwaarde wordt getest, plaatst u de obstructie in de deuropening van de doel-doos (zie figuur 2).
  4. Plaats de muis wordt getest in de sectie open veld van de puzzel Box, gericht op het doel-box en aan het einde het verst van het doel-box.
  5. Noteer de tijd die nodig is voor alle vier de poten van het dier naar de sectie doel-doos van de Puzzle Box in te voeren.
  6. Als een dier het doel-box niet betreden, beëindigen van de proef nadat de ingestelde tijd is bereikt (zie tabel 1).
  7. Zodra een proces is voltooid, verwijdert u het dier uit de Puzzle Box en plaats deze in een aparte portefeuille kooi tot de volgende proef begint. Houd 60-180 sec tussen proeven voor elk dier.
  8. Voor elk dier, voeren drie proeven per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen van het testen, met vier obstructie voorwaarden en drie proeven van elke conditie. De derde trial een bepaalde obstructie aandoening moet altijd toegediend op een latere dag (zie tabel 1).

Tabel 1
Tabel 1: Regeling van de Puzzle Box taak. De Puzzle Box taak wordt uitgevoerd voor vijf dagen, en bestaat uit vier obstructie voorwaarden. Er zijn drie proeven met elk van de eerste vier dagen, en een op de vijfde dag. Elke obstructie conditie heeft drie proeven; de eerste twee op een dag, en de derde de dag direct volgend. De eerste proef van een obstructie voorwaarde is bedoeld om native probleemoplossend vermogen te testen, de tweede proef onderzoekt taak overname en versterking, en de derde proef wordt gebruikt als een test voor het vasthouden en terugroepen oplossing.

Figuur 2
Figuur 2: versperrenion omstandigheden binnen de Puzzle Box taak. Schema's van de Puzzle Box arena en de obstructie voorwaarden die in deze studie. (A) Staat 0 (C0), zonder obstructie aanwezig is binnen de deuropening tussen de open-veld en doel-doos gebieden. (B) Voorwaarde 1 (C1 ) met een "U-vormige" kanaal aanwezig in de deuropening tussen het open veld en doel-box gebieden. (C) Voorwaarde 2 (C2), waarbij het ​​kanaal is gevuld met schoon strooisel. (D) Voorwaarde 3 (C3 ), met een "tissue plug" aanwezig zijn in de deuropening tussen de open-veld en doel-doos gebieden. (E) Voorwaarde 4 (C4) met een "foam plug" aanwezig zijn in de deuropening tussen de open-veld en doel-doos gebieden. Afmetingen van de arena zijn als per opgesomd in Methoden en figuur 1.

4. Interpretatie van de gegevens

  1. Vertegenwoordigen gegevens als ofwel de tijd genomen om te comcompleet het proces (inclusief nul proeven waar de dieren de taak binnen de gestelde termijn niet heeft voltooid) of als het aantal null proeven.
  2. Gebruik een herhaalde metingen ANOVA om het effect van de huisvesting conditie te beoordelen op de prestaties binnen de Puzzle Box, met type obstructie / conditie (C) en taak nummer (T) within-subjects factoren en verrijking niveau (standaard versus verrijkte) als tussen-proefpersonen factor .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De hier beschreven resultaten zijn een representatieve steekproef, met gegevens uit verschillende cohorten bestaande uit verschillende nesten. Alle gedragstesten werd uitgevoerd tussen 0700 en 1100 uur, met gerandomiseerde testen orde van dieren binnen een cohort. Dieren die in een verrijkte omgeving (n = 14, 7 vrouwen en 7 mannen) nam aanzienlijk minder tijd om de obstructie taken binnen de Puzzle Box dan die welke binnen een standaard omgeving te lossen (n = 15, 7 vrouwen en 8 mannen) (zie Figuur 3) (herhaalde metingen ANOVA met omgeving als factor tussen de subjecten, F = 19,525, p <0.001). Dit effect van EE op de prestaties waargenomen in afzonderlijke studies gedurende de puzzel doos, indien verrijkt muizen vereist significant minder tijd aan elk van de afzonderlijke obstructie puzzels, en is bijzonder uitgesproken in de eerste proef elke voorwaarde (univariate ANOVA met omgeving tussen -subjects factor: Voorwaarde 1-Trial 1 (C1T1), F = 4.308, p = 0,048; C1T3, F = 4,317, p = 0,047; C2T1, F = 9,466, p = 0,005; C2T2, F = 5,164, p = 0,031; C2T3, F = 7,031, p = 0,013; C3T1, F = 19,979, p = 0,000; C3T2, F = 5,788, p = 0,023; C3T3, F = 4,711, p = 0,039; C4T1, F = 5,094, p = 0,032). Geen effect van geslacht (herhaalde metingen ANOVA met gender als tussen-proefpersonen factor, F = 1,827, p = 0,188), noch een significante interactie tussen behuizing milieu en gender werd waargenomen (herhaalde metingen ANOVA met milieu en gender als tussen-proefpersonen factoren, milieu * geslacht, F = 0,395, p = 0,535).

Figuur 3
Figuur 3: Milieuvriendelijk verrijkte muizen oplossen van de puzzel Box sneller dan standaard gehuisvest dieren Puzzle Box taakuitvoering van volwassen dieren die vanaf de geboorte in een van beide verrijkte of standaard omgevingen, zoals gemeten door de tijd genomen voor alle vier de poten naar het doel-box gebied te betreden. in seconden. Dieren raised in een verrijkte omgeving (rood) loste het obstructie taken binnen de Puzzle Box aanzienlijk sneller dan die welke in een standaard omgeving (blauw) (herhaalde metingen ANOVA met de omgeving als factor tussen de subjecten, F = 19,525, p <0,001). Verbeterde prestaties binnen de afzonderlijke obstructie puzzel taken waargenomen voor verrijkt cohorten (Univariate ANOVA met de omgeving als tussen-proefpersonen factor: C1T1 F = 4,308, p = 0,048; C1T3, F = 4,317, p = 0,047; C2T1, F = 9,466, p = 0,005; C2T2, F = 5,164, p = 0,031; C2T3, F = 7,031, p = 0,013; C3T1, F = 19,979, p = 0,000; C3T2, F = 5,788, p = 0,023; C3T3, F = 4,711, p = 0,039; C4T1, F = 5,094, p = 0,032). C0: geen belemmering; C1: U-vormig kanaal; C2: kanaal gevuld met strooisel; C3: weefsel plug; C4: schuim stekker. C1T1 verwijst naar toestand 1, proef 1 enz. (Zie tekst). Foutbalken: Standard error van het gemiddelde (SEM), verrijkt n = 14 (7 vrouwen, 7 mannen), standaard n = 15 (7 vrouwen, 8 mannen). *: P <0,05, **: P &# 60; 0,01, ***: p <0,001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De gepresenteerde gegevens tonen aan dat de puzzel box effectief kan worden gebruikt om het effect van EE beoordelen. Muizen getogen in verrijkte omgevingen consequent nam aanzienlijk minder tijd om obstructie puzzels op te lossen binnen dit gedrags test dan dieren die binnen de standaard laboratorium omstandigheden deed. Bovendien, dit verschil was het meest prominent in de eerste proef voor drie van de vier geteste omstandigheden, suggereert EE heeft een grotere invloed op natieve probleemoplossend vermogen van het dier, ten opzichte van hun vermogen om oplossingen voor de problemen die door de taak versterken of handhaven .

De belangrijkste voordelen van de Puzzle Box zijn de goedkoop materiaal kosten, eenvoud qua bouw en implementatie, alsmede een gebrek aan een voorafgaande opleiding van de proefpersonen te testen. Verder kan de werkwijze worden aangepast om een ​​verscheidenheid van obstructie materialen en omstandigheden gebruiken. Bijvoorbeeld, de hier gebruikte protocol werd aangepastuit eerdere studies dat de puzzel Box gebruikt om cognitieve vaardigheden in verschillende murine ziektetoestand modellen 5-7 beoordelen. Andere studies hebben eerder gebruikt variaties van de Puzzle Box om de impact van cognitieve verbetering van antipsychotica 33 en observerend leren binnen deze testen arena 34 te beoordelen. De puzzel Box biedt daarom een ​​gedragstaak geschikt te zijn om een ​​breed scala van milieu, genetische en farmacologische manipulaties, terwijl relatief tijd en kosteneffectief.

Deze inherente flexibiliteit echter benadrukt de noodzaak van een aantal belangrijke stappen om de taak succesvol te implementeren. Omdat de methode betreft het fysieke verwijdering van obstakels uit een specifieke opening binnen de test arena, voorafgaande proeven om te bepalen welke obstructie omstandigheden die geschikt zijn en oplosbaar binnen bepaalde termijnen door de dieren worden beoordeeld zijn is van cruciaal belang. Dit is met name relevant wanneer applying de taak om de mogelijke rol van verrijking in diermodellen van neurodegeneratieve aandoeningen waarvan motoriek kan ernstig worden aangetast 1-4,16,17 bepalen. Bovendien zijn meerdere studies over verschillende tijdsintervallen zijn nodig om grondig te beoordelen de cognitieve vaardigheden van de proefpersonen getest. Hoewel taak en -binding zijn verbonden, kunnen zij worden beschouwd als afzonderlijke processen 35-37. Zoals de resultaten van deze studie tonen, kunnen aanzienlijke verschillen optreden meer binnen één van de factoren zijn geëvalueerd.

Hoewel latency was de belangrijkste metriek gebruikt om de prestatie van dieren in deze studie volgen, aangezien het protocol bevat video-opname van alle muizen bezig met de taak, is het ook mogelijk om een ​​meer gedetailleerde analyse van gedrag vertonen in de testapparatuur. De manier onderwerpen van verrijkte en standaard verhoogd groepen zich in de arena en de wijze waarop zij benaderen obstakels each fase van de opdracht kan verder, meer subtiele verschillen in prestaties tussen de twee cohorten 38-43 onthullen. In combinatie met het vermogen om obstakels te huisvesten van de dieren wordt getest aan te passen, de Puzzle Box heeft de potentie om een ​​eenvoudig en snel middel om inzicht te krijgen in de invloed van omgevingsfactoren op een reeks van cognitieve gedrag bieden.

Hoewel eenvoudig en krachtig, de Puzzle Box is geen vervanging voor een grondigere analyse van de cognitieve functies. Wel wordt voorzien in een snelle en betrouwbare first-pass evaluatie van probleemoplossing, alsmede taak verwerving en herinneren dat vervolgens grondiger worden onderzocht met conventionele leertaken. Het belang van een dergelijke methode kan niet worden overschat. Traditionele leertaken kan een aanzienlijke hoeveelheid wegwijs maken en de opleiding van de proefpersonen voordat ze interpreteerbare resultaten kan opleveren, die van invloed zijn op de prestaties van 44,45 kan zelf. AldusEen efficiënte en betrouwbare werkwijze voor het verkrijgen van een eerste beoordeling van cognitieve functie die gemakkelijk kan worden aangepast aan de behoeften van individuele experimenten, zoals de puzzel Box, zeer voordelig.

Gezien het feit dat de methoden om te verlichten en reverse de schadelijke symptomen tentoongesteld door transgene modellen van de ziekte staten worden voortdurend ontwikkeld 46,47, een snelle en betrouwbare middelen voor het beoordelen van de effectiviteit van de interventies vanuit een gedragsmatig perspectief is van cruciaal belang. De hier gepresenteerde gegevens suggereren dat dit Puzzle Box is een nuttig instrument dat dergelijke beoordelingen in staat zal stellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Black Acrylic Board 280 x 250 mm with a 40 x 40 mm "door" cut into one side
White Acrylic Board 280 x 250 mm
White Acrylic Board 280 x 250 mm
White Acrylic Board 750 x 250 mm
White Acrylic Board 750 x 250 mm
White Acrylic Board 150 x 280 mm
White Acrylic Board
Underpass 3 pieces of 40 x 120 mm plexiglass or acrylic
Note: If unable to access acrylic board, plexiglass or similar non-porous material will suffice.
Webcam Logitech C210 Fix to roof with electrical tape. Alternatively, use a tripod.
VirtualDub v1.10.4 VirtualDub N/A  Software for recording behaviour videos. Input from webcam.
TopScan v 3.0 CleverSys Inc. N/A  Software for automated top-view tracking and analysis of mouse behaviour. Captured videos are analysed post-hoc.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hockly, E., et al. Environmental enrichment slows disease progression in R6/2 Huntington's disease mice. Ann Neurol. 51, 235-242 (2002).
  2. Spires, T. L., et al. Environmental enrichment rescues protein deficits in a mouse model of Huntington's disease, indicating a possible disease mechanism. J Neurosci. 24, 2270-2276 (2004).
  3. van Dellen, A., Blakemore, C., Deacon, R., York, D., Hannan, A. J. Delaying the onset of Huntington's in mice. Nature. 404, 721-722 (2000).
  4. van Dellen, A., Cordery, P. M., Spires, T. L., Blakemore, C., Hannan, A. J. Wheel running from a juvenile age delays onset of specific motor deficits but does not alter protein aggregate density in a mouse model of Huntington's disease. BMC neuroscience. 9, 34 (2008).
  5. Ben Abdallah, N. M., et al. The puzzle box as a simple and efficient behavioral test for exploring impairments of general cognition and executive functions in mouse models of schizophrenia. Exp Neurol. 227, 42-52 (2011).
  6. Galsworthy, M. J., et al. Assessing reliability, heritability and general cognitive ability in a battery of cognitive tasks for laboratory mice. Behav Genet. 35, 675-692 (2005).
  7. Galsworthy, M. J., Paya-Cano, J. L., Monleon, S., Plomin, R. Evidence for general cognitive ability (g) in heterogeneous stock mice and an analysis of potential confounds. Genes Brain Behav. 1, 88-95 (2002).
  8. Sparling, J. E., Mahoney, M., Baker, S., Bielajew, C. The effects of gestational and postpartum environmental enrichment on the mother rat: A preliminary investigation. Behav Brain Res. 208, 213-223 (2010).
  9. Turner, C. A., Lewis, M. H. Environmental enrichment: effects on stereotyped behavior and neurotrophin levels. Physiol Behav. 80, 259-266 (2003).
  10. Turner, C. A., Lewis, M. H., King, M. A. Environmental enrichment: effects on stereotyped behavior and dendritic morphology. Dev Psychobiol. 43, 20-27 (2003).
  11. Turner, C. A., Yang, M. C., Lewis, M. H. Environmental enrichment: effects on stereotyped behavior and regional neuronal metabolic activity. Brain Res. 938, 15-21 (2002).
  12. Simonetti, T., Lee, H., Bourke, M., Leamey, C. A., Sawatari, A. Enrichment from birth accelerates the functional and cellular development of a motor control area in the mouse. PLoS One. 4, e6780 (2009).
  13. El Rawas, R., Thiriet, N., Lardeux, V., Jaber, M., Solinas, M. Environmental enrichment decreases the rewarding but not the activating effects of heroin. Psychopharmacology (Berl). 203, 561-570 (2009).
  14. Solinas, M., Chauvet, C., Thiriet, N., El Rawas, R., Jaber, M. Reversal of cocaine addiction by environmental enrichment). Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 17145-17150 (2008).
  15. Solinas, M., Thiriet, N., Chauvet, C., Jaber, M. Prevention and treatment of drug addiction by environmental enrichment. Progress in neurobiology. 92, 572-592 (2010).
  16. Solinas, M., Thiriet, N., El Rawas, R., Lardeux, V., Jaber, M. Environmental enrichment during early stages of life reduces the behavioral, neurochemical, and molecular effects of cocaine. Neuropsychopharmacology. 34, 1102-1111 (2009).
  17. Kondo, M., et al. Environmental enrichment ameliorates a motor coordination deficit in a mouse model of Rett syndrome--Mecp2 gene dosage effects and BDNF expression. Eur J Neurosci. 27, 3342-3350 (2008).
  18. Faherty, C. J., Raviie Shepherd, K., Herasimtschuk, A., Smeyne, R. J. Environmental enrichment in adulthood eliminates neuronal death in experimental Parkinsonism. Brain Res Mol Brain Res. 134, 170-179 (2005).
  19. Gortz, N., et al. Effects of environmental enrichment on exploration, anxiety, and memory in female TgCRND8 Alzheimer mice. Behav Brain Res. 191, 43-48 (2008).
  20. Bennett, E. L., Diamond, M. C., Krech, D., Rosenzweig, M. R. Chemical and Anatomical Plasticity Brain. Science. 146, 610-619 (1964).
  21. Krech, D., Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry. J Comp Physiol Psychol. 53, 509-519 (1960).
  22. Rosenzweig, M. R., Krech, D., Bennett, E. L., Diamond, M. C. Effects of environmental complexity and training on brain chemistry and anatomy: a replication and extension. J Comp Physiol Psychol. 55, 429-437 (1962).
  23. Faherty, C. J., Kerley, D., Smeyne, R. J. A Golgi-Cox morphological analysis of neuronal changes induced by environmental enrichment. Brain Res Dev Brain Res. 141, 55-61 (2003).
  24. Globus, A., Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L., Diamond, M. C. Effects of differential experience on dendritic spine counts in rat cerebral cortex. J Comp Physiol Psychol. 82, 175-181 (1973).
  25. Greenough, W. T., Volkmar, F. R. Pattern of dendritic branching in occipital cortex of rats reared in complex environments. Exp Neurol. 40, 491-504 (1973).
  26. Li, S., Tian, X., Hartley, D. M., Feig, L. A. The environment versus genetics in controlling the contribution of MAP kinases to synaptic plasticity. Current biology : CB. 16, 2303-2313 (2006).
  27. Angelucci, F., et al. Increased concentrations of nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor in the rat cerebellum after exposure to environmental enrichment. Cerebellum. 8, 499-506 (2009).
  28. Cancedda, L., et al. Acceleration of visual system development by environmental enrichment. J Neurosci. 24, 4840-4848 (2004).
  29. Guzzetta, A., et al. Massage accelerates brain development and the maturation of visual function. J Neurosci. 29, 6042-6051 (2009).
  30. Ickes, B. R., et al. Long-term environmental enrichment leads to regional increases in neurotrophin levels in rat brain. Exp Neurol. 164, 45-52 (2000).
  31. Landi, S., Ciucci, F., Maffei, L., Berardi, N., Cenni, M. C. Setting the pace for retinal development: environmental enrichment acts through insulin-like growth factor 1 and brain-derived neurotrophic factor. J Neurosci. 29, 10809-10819 (2009).
  32. Landi, S., et al. Retinal functional development is sensitive to environmental enrichment: a role for BDNF. FASEB J. 21, 130-139 (2007).
  33. Pham, T. M., et al. Changes in brain nerve growth factor levels and nerve growth factor receptors in rats exposed to environmental enrichment for one year. Neuroscience. 94, 279-286 (1999).
  34. Pham, T. M., Soderstrom, S., Winblad, B., Mohammed, A. H. Effects of environmental enrichment on cognitive function and hippocampal NGF in the non-handled rats. Behav Brain Res. 103, 63-70 (1999).
  35. Sale, A., Berardi, N., Maffei, L. Enrich the environment to empower the brain. Trends Neurosci. 32, 233-239 (2009).
  36. Sale, A., et al. Maternal enrichment during pregnancy accelerates retinal development of the fetus. PLoS One. 2, e1160 (2007).
  37. Wolansky, M. J., Cabrera, R. J., Ibarra, G. R., Mongiat, L., Azcurra, J. M. Exogenous NGF alters a critical motor period in rat striatum. Neuroreport. 10, 2705-2709 (1999).
  38. Wolansky, M. J., Paratcha, G. C., Ibarra, G. R., Azcurra, J. M. Nerve growth factor preserves a critical motor period in rat striatum. J Neurobiol. 38, 129-136 (1999).
  39. Thompson, R., Huestis, P. W., Crinella, F. M., Yu, J. Brain mechanisms underlying motor skill learning in the rat. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 69 (4), 191-197 (1990).
  40. Lipina, T. V., Palomo, V., Gil, C., Martinez, A., Roder, J. C. Dual inhibitor of PDE7 and GSK-3-VP1.15 acts as antipsychotic and cognitive enhancer in C57BL/6J mice. Neuropharmacology. 64, 205-214 (2013).
  41. Carlier, P., Jamon, M. Observational learning in C57BL/6j mice. Behav Brain Res. 174, 125-131 (2006).
  42. Cole, B. J., Jones, G. H. Double dissociation between the effects of muscarinic antagonists and benzodiazepine receptor agonists on the acquisition and retention of passive avoidance. Psychopharmacology (Berl). 118, 37-41 (1995).
  43. Woodside, B. L., Borroni, A. M., Hammonds, M. D., Teyler, T. J. NMDA receptors and voltage-dependent calcium channels mediate different aspects of acquisition and retention of a spatial memory task). Neurobiol Learn Mem. 81, 105-114 (2004).
  44. Ben Abdallah, N. M., M, N., et al. Impaired long-term memory retention: common denominator for acutely or genetically reduced hippocampal neurogenesis in adult mice. Behav Brain Res. 252, 275-286 (2013).
  45. Viola, G. G., et al. Influence of environmental enrichment on an object recognition task in CF1 mice. Physiol Behav. 99, 17-21 (2010).
  46. Schrijver, N. C., Bahr, N. I., Weiss, I. C., Wurbel, H. Dissociable effects of isolation rearing and environmental enrichment on exploration, spatial learning and HPA activity in adult rats. Pharmacol Biochem Behav. 73, 209-224 (2002).
  47. Kempermann, G., Gast, D., Gage, F. H. Neuroplasticity in old age: sustained fivefold induction of hippocampal neurogenesis by long-term environmental enrichment. Ann Neurol. 52, 135-143 (2002).
  48. Hattori, S., et al. Enriched environments influence depression-related behavior in adult mice and the survival of newborn cells in their hippocampi. Behav Brain Res. 180, 69-76 (2007).
  49. Barbelivien, A., et al. Environmental enrichment increases responding to contextual cues but decreases overall conditioned fear in the rat. Behav Brain Res. 169, 231-238 (2006).
  50. Sousa, N., Almeida, O. F., Wotjak, C. T. A hitchhiker's guide to behavioral analysis in laboratory rodents. Genes Brain Behav. 5 Suppl 2, 5-24 (2006).
  51. Clelland, C. D., et al. A functional role for adult hippocampal neurogenesis in spatial pattern separation. Science. 325, 210-213 (2009).
  52. Jentsch, J. D., et al. Dysbindin modulates prefrontal cortical glutamatergic circuits and working memory function in mice. Neuropsychopharmacology. 34, 2601-2608 (2009).
  53. Zhao, J., et al. Retinoic acid isomers facilitate apolipoprotein E production and lipidation in astrocytes through the RXR/RAR pathway. J Biol Chem. , (2014).
  54. Perez, H. J., et al. Neuroprotective effect of silymarin in a MPTP mouse model of Parkinson's disease. Toxicology. 319C, 38-43 (2014).

Tags

Gedrag Neuroscience Muis Environmental Enrichment Puzzle Box cognitieve gedragstherapie Behavioral Taak Neuroprotectie
Het gebruik van de Puzzle Box als een manier om te beoordelen van de werkzaamheid van Environmental Enrichment
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

O'Connor, A. M., Burton, T. J.,… More

O'Connor, A. M., Burton, T. J., Leamey, C. A., Sawatari, A. The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment. J. Vis. Exp. (94), e52225, doi:10.3791/52225 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter