Enkel och Datorstödd Olfactory testning för möss
Summary
We present a simple and unbiased olfactory test in mice. With this protocol olfactory discrimination, preference, avoidance and sensitivity to a novel odor as compared to water can be assessed in single behavioral sessions. This method is indicated for a single experimenter and analysis is based on computer-assisted video processing.
Abstract
Luktsinne är mycket konserverad mellan arter och krävs för reproduktion och överlevnad.
Hos människa är olfaction också en av sinnena som påverkas med åldrande och är en stark prediktor för neurodegenerativa sjukdomar. Sålunda olfaction testning användes som en icke-invasiv diagnostisk metod för att detektera neurologiska bortfall tidigt. För att förstå mekanismerna bakom lukt nätverk känslighet, har lukt forskning hos gnagare tog fart under det senaste decenniet.
Här presenterar vi en mycket enkel, tidseffektivt och reproducerbar lukt testmetod för medfödda lukt perception och känslighet hos möss utan behov av någon tidigare mat eller vatten begränsning. Testerna utförs i en bekant miljö till mössen, kräver endast dofter och en 2 min session luktämnen exponering. Analysen utförs, post hoc, med användning av datorstödd kommandon på ImageJ och kan därför vara, Genomförs från början till slut av en forskare.
Detta protokoll kräver ingen speciell hårdvara eller installation och är indicerat för alla laboratorier intresserad av att testa luktintrycket och känslighet.
Introduction
Olfaction är en av de mest utvecklade och viktiga sensoriska funktioner hos däggdjur. Eventuell nedskrivning i lukt aktivitet kan påverka födointag, socialt beteende och i värsta fall även överlevnad. Hos människa är doft försämring beroende 1 år och anses vara en stark prediktor för neurologiska sjukdomar 2-6. Lukt test för identifiering som utvecklats av University of Pennsylvania representerar idag en av de mest använda, icke-invasiva och mätbara, diagnostiska tester som kan bedöma tidiga neurologiska underskott 7 och förutsäga med hög sannolikhet utvecklingen av demens 8,9.
Tillgängligheten av luktsystemet och framträdande av olfaction hos gnagare, har utlöst en intensiv forskningslinje ta itu med de mekanismer som ligger bakom lukt funktioner 10. Vi har tidigare visat att förlust av funktion av signalerings recepteller Notch1 påverkar lukt undvikande 11. I detta protokoll använder vi möss som saknar signal ligand, Jagged1, i nervceller eller glia att studera lukt prestanda.
Innate luktsinne definieras av tre parametrar som perception, diskriminering mellan lukt och luktkänslighet 4. Olfactory testning i gnagare kan göras på en mängd olika sätt och några beteendestudier utnyttjar olfactometers, som ger doft till djuret vid ett specifikt ångkoncentrationer och i en exakt tidsram 12-14. Ändå är detta instrument dyrt och kan vara tillgängliga endast i särskilda anläggningar. I vårt arbete, ger vi en enkel, snabb och reproducerbar lukttestprotokoll, som genomförs med hjälp av flyktiga dofter. Testerna som beskrivs åtgärd uppfattning att en attraherande eller repellerande lukt och utvärdera diskriminering mellan doften och vatten 11,15,16. Med samma inställning, we kan också mäta känsligheten för en doft vid olika koncentrationer 16,17. Den post-hoc datorstödd video bearbetning, inspireras av arbetet Page och kollegor 18, erbjuder objektiva resultat utan behov av experimentell bländning och gör det möjligt för en enskild person att utföra hela experimentet.
Detta protokoll syftar till att ge en startpunkt för att studera lukt beteende hos möss.
Protocol
Representative Results
Discussion
De föreslagna i detta protokoll tester gör det möjligt att utvärdera olika aspekter av medfödda luktbeteende hos möss: uppfattning för lukter, diskriminering mellan lukter kontra vatten och känslighet för lukter. Detta protokoll kan tillämpas på alla lukt enligt önskemål och undvikande skala tidigare visats 15. Eftersom protokollet bygger på undersökande verksamhet är det viktigt att möss inte uppvisar någon motorisk försämring eller ångest som kan påverka deras rörelser och störa lukt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is funded by the Swiss National Foundation (31_138429) and Synapsis Foundation for the support of research on Alzheimer’s disease.
Materials
| Mouse cage | Italplast (Italy) | 1144B | 36 cm length x 20.5 cm width x 13.5 cm height |
| Chipped wood bedding | Abedd (Austria) | LTE E-001 | 3 cm high |
| Peanut butter | Migros (Swizterland) | NA | 1:10 |
| 2-Methylbutyric | Sigma Aldrich (Switzerland) | W269514 | Pure |
| Female Urine from fertile females of same mouse strain | NA | NA | Dilution series |
| Camera | Olympus (US) | Camedia C-8080 | MOV files |
| Quicktime for Java (Windows) | Apple (USA) | NA | video plugin for visualizing MOV files |
| Image J for Windows | NIH (USA) | NA | Video Processing/Analysis |
References
- Doty, R. L., Kamath, V. The influences of age on olfaction: a review. Cognitive Science. 5, 20 (2014).
- Mesholam, R. I., Moberg, P. J., Mahr, R. N., Doty, R. L. Olfaction in neurodegenerative disease: a meta-analysis of olfactory functioning in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Archives of Neurology. 55 (1), 84-90 (1998).
- Moberg, P. J., et al. Olfactory Dysfunction in Schizophrenia: A Qualitative and Quantitative Review. Neuropsychopharmacology. 21 (3), 325-340 (1999).
- Kovács, T. Mechanisms of olfactory dysfunction in aging and neurodegenerative disorders. Ageing Research Reviews. 3 (2), 215-232 (2004).
- Barrios, F. A., et al. Olfaction and neurodegeneration in HD. Neuroreport. 18 (1), 73-76 (2007).
- Doty, R. L. Olfaction in Parkinson’s disease and related disorders. Neurobiology of Disease. 46 (3), 527-552 (2012).
- Doty, R. L., Shaman, P., Dann, M. Development of the University of Pennsylvania Smell Identification Test: a standardized microencapsulated test of olfactory function. Physiology & Behavior. 32 (3), 489-502 (1984).
- Devanand, D. p., et al. Olfactory Deficits in Patients With Mild Cognitive Impairment Predict Alzheimer’s Disease at Follow-Up. American Journal of Psychiatry. 157 (9), 1399-1405 (2000).
- Conti, M. Z., et al. Odor Identification Deficit Predicts Clinical Conversion from Mild Cognitive Impairment to Dementia Due to Alzheimer’s Disease. Archives of Clinical Neuropsychology. 28 (5), 391-399 (2013).
- Keller, A., Vosshall, L. B. Better Smelling Through Genetics: Mammalian Odor Perception. Current opinion in neurobiology. 18 (4), 364-369 (2008).
- Brai, E., et al. Notch1 activity in the olfactory bulb is odour-dependent and contributes to olfactory behaviour. European Journal of Neuroscience. 40 (10), 3436-3449 (2014).
- Larson, J., Hoffman, J. S., Guidotti, A., Costa, E. Olfactory discrimination learning deficit in heterozygous reeler mice. Brain Research. 971 (1), 40-46 (2003).
- Alonso, M., et al. Olfactory Discrimination Learning Increases the Survival of Adult-Born Neurons in the Olfactory Bulb. The Journal of Neuroscience. 26 (41), 10508-10513 (2006).
- Wesson, D. W., Keller, M., Douhard, Q., Baum, M. J., Bakker, J. Enhanced urinary odor discrimination in female aromatase knockout (ArKO) mice. Hormones and behavior. 49 (5), 580-586 (2006).
- Kobayakawa, K., et al. Innate versus learned odour processing in the mouse olfactory bulb. Nature. 450 (7169), 503-508 (2007).
- Witt, R. M., Galligan, M. R., Despinoy, J., Segal, R. Olfactory Behavioral Testing in the Adult Mouse. Journal of Visualized Experiments JoVE. (23), (2009).
- Lee, A. W., Emsley, J. G., Brown, R. E., Hagg, T. Marked differences in olfactory sensitivity and apparent speed of forebrain neuroblast migration in three inbred strains of mice. Neuroscience. 118 (1), 263-270 (2003).
- Page, D. T., et al. Computerized assessment of social approach behavior in mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 3, 48 (2009).
- Nyfeler, Y., et al. Jagged1 signals in the postnatal subventricular zone are required for neural stem cell self-renewal. Embo J. 24 (19), 3504-3515 (2005).
- Tong, M. T., Peace, S. T., Cleland, T. A. Properties and mechanisms of olfactory learning and memory. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, (2014).
- Corthell, J., Stathopoulos, A., Watson, C., Bertram, R., Trombley, P. Olfactory Bulb Monoamine Concentrations Vary with Time of Day. Neuroscience. 247, 234-241 (2013).
- Lehmkuhl, A. M., Dirr, E. R., Fleming, S. M. Olfactory assays for mouse models of neurodegenerative disease. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (90), e51804 (2014).
