Trace Angst Conditioning in Muizen
20 maart 2014
In het volgende experiment beschrijven we een protocol voor het trace vreesconditionering bij muizen. Deze vorm van associatief geheugen omvat een spoor periode dat de neutrale stimulus en de ongeconditioneerde stimulus scheidt.
Het algemene doel van het volgende experiment is om het hippocampaal afhankelijke leren en geheugen bij muizen te evalueren door middel van trace sphere conditionering. Dit wordt bereikt door het dier eerst te trainen om een auditieve toon te associëren met een aversieve stimulus. De volgende dag wordt het dier in een nieuwe context geplaatst en wordt bevriezingsgedrag geregistreerd als reactie op de toon.
Op de derde dag wordt het dier teruggeplaatst in de oorspronkelijke context en wordt bevriezingsgedrag geregistreerd. Resultaten tonen aan dat muizen die zijn getraind met de shocktoon-paar worden meer bevriezingsgedrag vertonen dan diegenen die geen shock ontvangen. Deze methode kan worden gebruikt om inzicht te geven in hippocampaal afhankelijke leerprocessen en geheugen bij muizen, en is vooral nuttig wanneer gebruikt in de studie van transgene en knockout-dieren.
De volgende procedure wordt uitgevoerd in een angstconditioneringskamer die is ondergebracht in een grotere geluidsdempingskamer. Met de deur naar de kamer in gesloten positie worden de lichten ingesteld op het gewenste verlichtingsniveau, als de lichtniveau-indicator correct is geplaatst, zou deze uit moeten zijn. Gebruik een geluidsmeter om een consistent niveau van achtergrondgeluid in elke kamer te bevestigen.
Calibreer vervolgens de toon die tijdens de training wordt gebruikt. Gebruik een extern kalibratieapparaat om het shockniveau te kalibreren. Plaats één kabel op een balk en een andere op drie of vier balken.
Gebruik de shockgenerator om de schok toe te dienen en kalibreer tot het juiste niveau is bereikt. Herhaal deze stap voor elke angstconditioneringskamer. Zodra de apparatuur is voorbereid, worden de proefpersonen overgebracht naar een aparte wachtkamer om overmatige omgang te verminderen.
Label de staarten ten minste 30 minuten voor het testen of de dag ervoor. Wanneer klaar om te beginnen, brengt u de proefmuis over in een schone, gelabelde kooi voor transport naar de angstconditioneringskamer. Plaats de muis in de kamer, sluit de deur en start het softwareprogramma.
Op de eerste dag van training mogen muizen drie minuten de kamer verkennen. De software presenteert vervolgens een 22e toon, gevolgd door een 22e trace-interval dat eindigt in een milde voetschok. Observeer het onderwerp om te bevestigen dat ze de aversieve stimuli hebben ontvangen.
Een 202e inter-trial interval scheidt vijf conditioneringsproeven. Laat het dier na de proeven een minuut in de testkamer blijven voordat het wordt verwijderd, plaats het dier terug in de overdrachtskooi en keer terug naar de wachtkamer. Als er nog meer muizen zijn om afzonderlijk in hun eigen kooi te testen, huisvest de muis totdat alle muizen de test hebben voltooid.
Reinig de testkamer met 30% isopropanol ter voorbereiding op het volgende dier. Herhaal deze stappen totdat alle muizen zijn getraind. Breng alle muizen terug naar hun koloniekamer.
Nadat de laatste muis in de cohort de volgende dag is getest, worden de dieren getest. Voor trace angstgeheugen. Op deze dag, vervangt u het beddengoed van de overdrachtskooien met versnipperd papier om hun context te veranderen.
De context van de kamer wordt ook veranderd. Plaats een schuimlaag onder een heldere acryl inzetstuk op de vloer om de textuur en het uiterlijk te veranderen. Plaats een acryl scheidingswand in het testgebied.
Verander de geur door vanille-extract in een weiboot onder de vloer te plaatsen. Reinig op deze dag de kamer met 70% ethanol in plaats van 30% isopropanol tussen elke muis. Wanneer klaar, plaatst u de muis in de testkamer en start het programma.
De sessie begint met een twee minuten durende basislijnperiode, gevolgd door drie 22e toonpresentaties. Er is een 222e inter-trial interval tussen elke toonpresentatie. Nadat de sessie voorbij is, brengt u de muizen terug naar hun eigen kooi en gaat u door totdat alle dieren zijn getest ter voorbereiding op het testen op de volgende dag.
Herstel dezelfde context als op dag één. Reinig de kamer met 30% isopropanol. Contextuele conditionering wordt uitgevoerd op dag drie.
Gebruik dezelfde overdrachtskooi als op dag één, haal de testmuis uit de wachtkamer. Plaats de muis in de testkamer en start vervolgens het programma voor het testen van contextueel geheugen. Voer een programma uit om bevriezingsgedrag gedurende acht minuten te registreren.
Na deze tijd, brengt u de muis terug naar hun eigen kooi en gaat u door met testen zoals eerder getoond, representatieve resultaten tonen een toename van bevriezingsgedrag bij dieren die de shocktoon-paar ontvangen gedurende de trainingssessie. In een nieuwe context vertoonden muizen die de aversieve shockstimulus ontvingen meer bevriezing vergeleken met de muizen die de shock niet ontvingen tijdens de basislijntoon-trace en inter-trial interval. Toen ze terugkeerden naar de oorspronkelijke context, vertoonden dieren die de aversieve shockstimulus ontvingen consistent hoger bevriezingsgedrag gedurende de acht minuten.
Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe trace angstconditionering kan worden gebruikt om hippocampaal afhankelijke leerprocessen en geheugen bij muizen te begrijpen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit experiment beschrijft een protocol voor trace fear conditioning bij muizen, waarmee hippocampus-afhankelijk leren en geheugen worden geëvalueerd. Het protocol houdt in dat een auditieve toon wordt gekoppeld aan een aversieve stimulus en dat het freezing-gedrag van de muizen in verschillende contexten wordt gemeten.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragspsychologie
- Leren en Geheugen
Achtergrond
- Trace fear conditioning is een methode die wordt gebruikt om associatief geheugen te bestuderen.
- De hippocampus speelt een cruciale rol in leer- en geheugenprocessen.
- Dit protocol kan worden toegepast op zowel wild-type als genetisch gemodificeerde muizen.
- Freezing-gedrag is een veelgebruikte maat voor de angstrespons bij knaagdieren.
Doel van de studie
- Om hippocampus-afhankelijk leren en geheugen bij muizen te evalueren.
- Om de effecten van auditieve signalen gekoppeld aan aversieve stimuli te onderzoeken.
- Om inzicht te verschaffen in de mechanismen van associatief geheugen.
Gebruikte methoden
- Muizen trainen om een auditieve toon te associëren met een aversieve stimulus.
- Het registreren van freezing-gedrag in een nieuwe context na de training.
- Muizen terugbrengen naar de oorspronkelijke context om het freezing-gedrag opnieuw te meten.
- Het vergelijken van het gedrag tussen getrainde en ongetrainde muizen.
Belangrijkste resultaten
- Muizen die waren getraind met de koppeling van schok en toon vertoonden een toename in freeze-gedrag.
- Het freeze-gedrag was significant hoger in de oorspronkelijke context vergeleken met de nieuwe context.
- De resultaten bevestigen de effectiviteit van trace fear conditioning bij het beoordelen van het geheugen.
- Deze methode is nuttig voor het bestuderen van transgene en knockout-muizen.
Conclusies
- Trace-angstconditionering is een betrouwbare methode voor het bestuderen van de hippocampusfunctie.
- Het protocol kan helpen bij het verduidelijken van de mechanismen die ten grondslag liggen aan het associatieve geheugen.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van leren en geheugen bij muizen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Trace fear conditionering bij muizen biedt een robuust platform voor het evalueren van hippocampus-afhankelijk leren en geheugen, wat vroege-fase targetvalidatie ondersteunt in onderzoek naar neuropsychiatrische en cognitieve stoornissen. De gevoeligheid van het protocol voor subtiele tekortkomingen of verbeteringen maakt voorspellend vertrouwen mogelijk bij de selectie van preklinische modellen en mechanistische risicoreductie voor CNS-drug discovery-portfolio's.
Strategische toepassingen in Biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek mogelijk naar de betrokkenheid van de hippocampus en de prefrontale cortex bij de vorming van associatief geheugen.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door onderscheid te maken tussen amygdala-afhankelijke en -onafhankelijke leerpaden.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie voor kandidaat-targets die betrokken zijn bij de cognitieve functie.
- Biedt een kwantitatieve gedragsmatige uitlezing voor portfolio-triage in CNS-programma's.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Stelt gevalideerde gedragsmatige eindpunten vast voor downstream compoundscreening in genetisch gemodificeerde muizen.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve freezing-metingen voor standaardisatie van de assay.
- Maakt schaalbare evaluatie van leer- en geheugenfenotypen over verschillende cohorten mogelijk.
- Ondersteunt betrouwbare beoordeling van farmacologische of genetische interventies op geheugenprocessen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt preklinische gedragsmatige output af met ziekterelevante cognitieve eindpunten.
- Zorgt voor continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie in modellen voor neurodegeneratie en psychiatrische aandoeningen.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk op basis van translationeel relevante geheugenfenotypes.
- Ondersteunt de afstemming van biomarkers door gedragsmatige uitkomsten te koppelen aan neurale circuits.
Integratie van Pipeline & Workflow
Trace-angstconditionering bevindt zich op het snijvlak van vroege ontdekking en preklinische validatie, waarmee een brug wordt geslagen tussen mechanistische studies en translationeel onderzoek in de ontwikkeling van geneesmiddelen voor het centrale zenuwstelsel.
- Ontdekkingsbiologie: Faciliteert hypothesetests over de functie van hippocampale en prefrontale circuits bij geheugenvorming.
- Screening: Biedt gestandaardiseerde, kwantitatieve gedragsassays voor screening van verbindingen en genetica.
- Analyses: Genereert reproduceerbare freezing-data die statistische vergelijking tussen experimentele groepen mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt preklinische gedragstypes met klinische cognitieve eindpunten, mits ondersteund door modelrelevantie.
- Herbruikbaarheid binnen de organisatie: Biedt een herbruikbaar gedragsplatform voor diverse onderzoeken naar CNS-doelen en -paden.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij targetvalidatie en vermindert mechanistische ambiguïteit in CNS-onderzoek.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en schaalbare gedragstesten voor vergelijking tussen studies.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go-besluitvorming en kapitaalefficiëntie door vroege detectie van cognitieve beperkingen mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering en voortgang van CNS-assets op basis van robuust preklinisch bewijs.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in gedragsneurowetenschappen en het werken met dieren.
- Vereist gekalibreerde instrumentatie voor de toediening van stimuli en gedragsregistratie.
- Maakt standaardisatie van protocollen en data-analyse tussen teams noodzakelijk.
- Aanpassing voor verschillende muizenstammen of genetische achtergronden kan vereist zijn.
- Bij de interpretatie moet rekening worden gehouden met potentiële amygdala-onafhankelijke mechanismen en contextspecificiteit.
