Placera och Response lärande i Open-fältet Tower Maze

Summary

Öppna-fältet Tower Maze (OFTM) är en labyrint som skapats för att studera beteendemässiga och neurala mekanismer spatial inlärning (t.ex. plats- eller respons-learning) hos råttor. Denna labyrint är speciellt användbar för praktiker som vill använda en icke-stressande labyrint paradigm för att undersöka spatial inlärning i sin forskning.

Abstract

Detta protokoll beskriver hur Open-fältet Tower Maze (OFTM) paradigm används för att studera spatial inlärning hos gnagare. Denna labyrint är speciellt användbar för att undersöka hur råttor lär sig att använda en plats- eller svar-learning för att framgångsrikt navigera i ett öppet fält arena. Dessutom beskriver detta protokoll hur OFTM skiljer sig från andra beteende labyrint paradigm som vanligen används för att studera spatial inlärning hos gnagare. Den OFTM beskrivs i denna artikel har anpassats från en tidigare beskrivits av Cole, Clipperton och Walt (2007). Specifikt var OFTM skapats för att testa spatial inlärning hos gnagare utan att försöks behöva överväga hur "stress" kan spela en roll som confounding variabel. Experiment har visat att stress-alone kan väsentligt påverka den kognitiva funktionen ^1. Resultaten avsnitt representativa innehåller data från ett experiment som använde OFTM att undersöka effekterna av estradiol behandling på plats- och svar-learning i vuxen Sprague Dawley ^2. Framtida studier kommer att utformas för att undersöka betydelsen av hippocampus och striatum i plats- och svar-learning i OFTM.

Introduction

Den öppna fält torn labyrint (OFTM) kan användas för att undersöka beteende och neurobiologiska mekanismer för spatial inlärning i gnagare. Viktigt tillåter OFTM forskare att studera både "platsbaserade" och "svarsbaserad" lärande typer. Under plats-learning ett djur navigerar genom en labyrint med hjälp av ledljud i den omgivande miljön (t.ex. är ett livsmedel belöning ligger bredvid en hög fyr). Under svar-learning djuret gör en specifik sväng svar oavsett dess position i förhållande till ledljud (t.ex. gör en vänster eller höger för att hitta ett livsmedel belöning). Det har tidigare rapporterats att respons-lärande och plats-learning är beroende av två olika minnessystem ^{3, 4} och kartlägga deras neurala mekanismer har varit en pågående vetenskaplig strävan ^{2, 5-7.} Utformningen av OFTM anpassades från en tidigare beskrivna ^åtta.

Öppenfält paradigm (en komponent i OFTM) används ofta för att undersöka ångest hos gnagare ^9. Under de typiska öppna fält ångest prov råttor som tillbringar mer tid i mitten av ett öppet fält har lägre stress och ångest nivåer än råttor som tillbringar mer tid nära omkrets. I OFTM måste en råtta gå in i mitten av labyrinten att hitta mat belöning. Därför korrekt navigering i OFTM tyder på att dessa råttor är icke-stressade. En anledning till att råttorna inte stressade under utbildningen beror till skillnad från standardtester frilands av ångest utbilda OFTM kräver förberedande utbildning under vilken råttan förexponerades till labyrinten under en lång tid. Dessutom sker utbildning i ett svagt upplyst miljö ytterligare minska ångestframkallande aspekt av ett öppet fält som är typiskt starkt upplyst

En annan unik egenskap hos OFTM, jämfört med vissa andra labyrinter, är hur lärandet mäts. Praktiker som använderMorris vatten Maze eller Barnes Maze mäter typiskt lära genom att analysera hastighet och / eller våglängd en råtta reser för att nå sitt mål plats. Dessa beroende åtgärder kan påverkas av icke-learning faktorer, såsom förändringar i en råtta allmänna motorik. De OFTM åtgärder lärande med hjälp av procent av förstahands rätta svaret en råtta gör att hitta mat belöning. Detta beroende åtgärd är inte sårbara för förändringar i motorprestanda och därför mer exakt utvärderar lärande än mätningar av hastighet och avstånd. Ändå kan försöksledaren även mäta en råtta hastighet och tillryggalagd sträcka i OFTM med hjälp av videospårningsprogram.

Andra maze typer, såsom T-labyrinten, kan Morris Water Maze och Barnes Maze användas för att studera plats- och svar-learning. Emellertid är OFTM unik i några anmärkningsvärda sätt. För det första är OFTM en känsligare beteendeanalys än T-labyrinten eftersom OFTM har en chans trädane från 25%, under det att T-labyrinten har en chans prestanda 50%. För det andra, kan en råtta endast vända på två sätt i T-labyrinten, men har obegränsad ruttmöjligheter när du navigerar i OFTM. För det tredje, till skillnad från Morris Water Maze och Barnes Maze uppgifter (som har obegränsad ruttmöjligheter såsom OFTM), experiment använder OFTM kräver inte råttor för att navigera genom en obehaglig situation. Råttor är motived att navigera i Morris Water Maze fly simma i vatten och de är motiverade att navigera i Barnes Maze att undvika att i ett öppet, ljust upplyst miljö. Det har visats att exponering för Morris Water Maze eller Barnes Maze inducerar frisättningen av stresshormon (dvs, kortikosteron) hos gnagare ^10. Men råttor navigera i OFTM eftersom de är motiverade att hitta ett livsmedel belöning och utbildningen sker med svag omgivande belysning. Således är den OFTM en icke-aversiv appetitive uppgift. Resultat från experiment som använder en stressig mAze paradigm för att undersöka effekterna av manipulationer, såsom läkemedel, hormon, motion, eller diet på inlärnings- och minnesmekanismer kan vara svåra att tolka eftersom "stress" i sig kan påverka den kognitiva funktionen ^11.

Protocol

Detta protokoll har godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén av Christopher Newport University. 1. Konstruktion av OFTM Apparatus Konstruera gränsväggen (40 cm hög och 183 cm i diameter) från tre bitar av vitt laminat. Konstruera cirkulär labyrint våningen (183 cm diameter) från svart laminat och limma det på en plastskiva. Säkra gränsväggen till kanten av bordet med skruvar och lim. Dekorera insidan av gränsväggen: Lämna en fjärdedel fast vitt; Måla …

Representative Results

De representativa resultat som beskrivs här har tidigare publicerats i Neurobiology of Learning & Minne, Elsevier 2. I detta experiment OFTM användes för att testa effekterna av kroniska och cykling östradiol behandlingar på plats-och svar-lärande i Sprague-Dawley (250-300 g, N = 48). Det fanns två viktiga skäl till varför OFTM användes för att utföra detta experiment. För det första har östradiol visat sig inducera differentiella effekter på plats- och svar-lärande 7. För det…

Discussion

Många paradigm kan användas för att undersöka inlärning och minne hos gnagare, och alla har viktiga steg som experimenterar bör följa. I OFTM, är det viktigt att labyrint förhållanden (t.ex. position labyrint, inom och utanför labyrint ledtrådar, svag belysning och bakgrundsbrusnivån, daglig tid för utbildning) hålls konstanta under hela experimentet. Det är också nödvändigt att minimera stress i rått ämnen för att säkerställa kontinuerlig prestanda i OFTM. Stress kan hållas till ett mi…

Materials

OFTM construction supplies
Safety Glasses, Clear, Uncoated	Grainger	4EY97	Used for general eye protection during maze construction
Masking Tape, Beige, 18mm x 55m	Grainger	15F739	General supply
Wiss All-purpose Scissor	Home Depot	37103278647	General supply
Lancaster  6 foot Round Folding table – Heavy Duty white granite plastic – 29"	www.webstaurantstore.com	384YCZ72RND	Used as base of the maze
Laminate Countertop sheet in White Matte Finish (48 x 96 x 0.039)	Home Depot	1573603504896	Used as walls for the maze
Laminate Countertop sheet in Black Matte Finish (48 x 96 x 0.039)	Home Depot	1595603504896	Used as floor of the maze
Adhesive, Spray, 24oz, 17.6oz Net. 3M	Grainger	3MA16	Used to adhere the laminate floor to the table top and pieces of laminate to each other
16.6 oz #90 hi-strength S	Lowe's	193252	Used to adhere the laminate floor to the table top
Superflex RTV, Silicone Adhesive Sealant, Loctile	VWR	300040-068	Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze)
Industrial Sealant; 10.1oz	Grainger	4UH06	Used to seal around the baze (between the floor and walls of the maze)
Painter's Masking Tape; Shurtape; 2in x 60yd	Grainger	6FET7	Used to mark out visual patterns on maze walls
Mini/Trim paint tray	ACE Hardware	1365105	Used to hold paint
Foam mini roller 4" 6pk	ACE Hardware	1494871	Used for painting patterns
Val Sample Set Nbase paint	ACE Hardware	1505031	Used as paint for pattern on the walls of the maze
HP Paint Black	Walmart	72450405005	Used to paint pattern on the walls of the maze
Brush	Walmart	81773801110	Used to paint pattern on the walls of the maze
Duct Tape, 2in X 60yd, 10.5mil. Black	Grainger	15F767	Used to wrap the exterior of the maze
4X4 8ft PT pine Vinyl-CTD Post W/Cap	Home Depot	40933070541	Used to build towers for the maze
20 gram Pro Super Glue	Lowe's	125870	Used to glue tower tops, towers to the floor of the maze and food cups to the tower tops
Bead Containers 9 – 1/2	Michaels	652695766978	Used as food cups on top of towers
Spray Paint, Black, 12oz	Grainger	6KP22	Used to paint food cups & covers
Room prepration
Conair SU1W Sound Machine; 10 Sounds	Home Depot	204493600	Used for background noise
Lamp	Walmart	5027698392	Used for dim lighting of maze room
ES 14W DayLight Spiral Bulb 4pk	Home Depot	762148208433	Used for dim lighting of maze room
Shower Curtain	Walmart	3429910901	Used for separation between the maze and the experimenter
Curtain Rod	Bed Bath & Beyond	76598645104	Used for separation between the maze and the experimenter
Froot Loops Cereal	Walmart	3800039122	Used as reward
Recording equipment
Media Recorder 3: 4 video	Noldus	NMR4-0200	Used to record training trials
Monochrome GigE Camera	Noldus	XCFW-BG62	Used to record training trials
Precision M4800 Laptop	Dell	N/A	Used to run video software