Analiza uczenia się przestrzennego i zachowań prospołecznych u myszy przy użyciu paradygmatów labiryntu Barnesa i damy w niebezpieczeństwie

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neuronauki behawioralnej dotyczące tego, czy mutacja genetyczna lub zmienna środowiskowa może wpływać na zachowania społeczne lub nabywanie i przechowywanie wspomnień przestrzennych. Głównymi zaletami tych technik jest to, że oba badania można po prostu skonstruować przy minimalnych inwestycjach finansowych i że żaden z protokołów nie wymaga od zwierząt doświadczania ekstremalnych lub stresujących bodźców. Metoda Damsel in Distress może dostarczyć informacji na temat prospołecznych zachowań myszy, ale może być również wykorzystana jako miara empatii w innych organizmach modelowych ssaków.

Przed rozpoczęciem procedury testowania labiryntu Barnesa wyczyść wszystkie elementy labiryntu wodą i 70% etanolem. Gdy elementy wyschną, złóż labirynt i losowo przypisz każdą mysz do otworu docelowego, z którego będzie można korzystać przez cały okres testowania. Otwory mogą być oznaczone od jednego do 20 na dnie labiryntu lub na zewnątrz obwodu labiryntu, gdzie nie są widoczne z wnętrza labiryntu.

Aby rozpocząć test treningowy, zastąp przypisany krążek z otworami czarnym pudełkiem o wymiarach 23 na 11 centymetrów i użyj gumek i haczyków, aby mocno przymocować pudełko do labiryntu. Następnie umieść mysz na środku labiryntu Barnesa pod kubkiem i pozwól myszy zaaklimatyzować się przez 30 sekund. Pod koniec okresu aklimatyzacji rozpocznij nagrywanie wideo i włącz świetlisty i ultradźwiękowy generator dźwięków.

Podnieś kubek za pomocą mechanizmu sznurkowego, aby uniknąć odchylenia początkowego kierunku zwierzęcia i uruchom minutnik za kurtyną obserwacyjną. Śledź ruchy zwierzęcia na kartce papieru ze schematem labiryntu i użyj diagramu do analizy strategii wyszukiwania myszy, a także do określenia liczby, które zostały zbadane w kwadrancie naprzeciwko celu. Gdy mysz wejdzie do otworu docelowego, przykryj otwór ciężkim, nieprzezroczystym spoiwem i wyłącz ultradźwiękowy generator dźwięków.

Jeśli mysz nie wejdzie do celu po pięciu minutach, zaganiaj zwierzę do dołka docelowego. Następnie pozwól myszy pozostać w polu docelowym przez jedną minutę bez zakłóceń, upewniając się, że wyłączyłeś dźwięk ultradźwiękowy. Następnie włóż zwierzę z powrotem do klatki.

Kiedy wszystkie myszy zostaną przetestowane, ręcznie przejrzyj ich nagranie, aby śledzić ogólny ruch myszy, aby określić liczbę nieprawidłowych otworów zbadanych przed i po znalezieniu celu, a także liczbę od otworu docelowego do pierwszego zbadanego otworu i wszelkie godne uwagi zachowania związane z pielęgnacją. W przypadku zachowania eksploracyjnego Dama w testach stresu umieść zamkniętą i pustą komorę stresu w środku areny empatii i rozpocznij nagrywanie za pomocą zawieszonej kamery. Delikatnie umieść męską mysz pod kubkiem w lewym dolnym rogu areny na 30 sekund.

Następnie zdejmij kubek za pomocą mechanizmu sznurkowego i pozwól myszy eksplorować przez 10 minut, uważając, aby pozostać poza polem widzenia podczas nagrywania. Pod koniec okresu eksploracji przenieś mysz z areny do klatki na pięć minut, a następnie zatrzymaj i zapisz nagranie. Aby uzyskać reakcję społeczną Dama w testach w niebezpieczeństwie, delikatnie ręcznie unieruchamiaj samicę myszy i opuść ją do komory krępowania.

Zamknij otwarty koniec komory za myszą i upewnij się, że mysz nie może się obrócić. Rozpocznij nagrywanie z zawieszoną kamerą i umieść komorę krępującą w środku areny. Pozwól zwierzęciu zaaklimatyzować się przez 10 minut, uważając, aby pozostać poza polem widzenia.

Następnie przenieś samca myszy z obszaru trzymania z powrotem na arenę empatii na 10 sekund i pozwól samcowi myszy na dodatkowe pięć minut na eksplorację areny, uważając, aby pozostać poza polem widzenia. Pod koniec okresu eksploracji zatrzymaj i zapisz plik wideo, a następnie umieść obie myszy w klatkach. Następnie wymień ściółkę kukurydzianą i zdezynfekuj zarówno arenę, jak i komorę stresu 70% etanolem.

Aby przeanalizować dane, otwórz plik wideo w odpowiednim oprogramowaniu śledzącym i umieść przezroczysty arkusz na ekranie. Obrysuj kwadrat areny markerem i podziel kwadrat areny na dziewięć równych przegródek. Przejrzyj dane wideo z pierwszych pięciu minut początkowego pomiaru eksploracyjnego, rejestrując liczbę przekroczonych przedziałów, czas spędzony na środkowym placu areny, liczbę epizodów kopania i pielęgnacji oraz liczbę dotknięć pustą komorą przytrzymywania przez mysz

Następnie przejrzyj dane wideo z pięciu minut pomiaru reakcji społecznej natychmiast po ponownym wprowadzeniu samca na arenę, przy czym uwięziona samica rejestruje te same dane, co w przypadku początkowego pomiaru eksploracyjnego, ale dodając śledzenie liczby razy, kiedy samiec myszy dotykał nosa uwięzioną samicą myszy. Kiedy noworodki wyszkolone w Barnes Maze są prowadzone jako dorosłe w pojedynczym długoterminowym badaniu, myszy, którym wstrzyknięto etanol, mają trudności z zapamiętaniem, gdzie znajdowała się docelowa, niż zwierzęta kontrolne, którym wstrzyknięto sól fizjologiczną. Myszy traktowane etanolem badają również znacznie więcej w przeciwnej ćwiartce od celu, co wskazuje na brak zapamiętania prawidłowej ogólnej lokalizacji przestrzennej i użycie sekwencyjnego wyszukiwania od do w kształcie pierścienia, aż zostanie znaleziona.

W modelu Dama w Niebezpieczeństwie starsze myszy przekraczają więcej kwadratów niż młodsze. Jednak w obecności uwięzionej samicy myszy w obu grupach wiekowych spędzają mniej czasu na eksploracji areny. Młodociane samce spędzają więcej czasu na kopaniu podczas pobytu na arenie w obecności uwięzionej samicy myszy niż w pojedynkę, co sugeruje niepokój lub prospołeczne zachowanie wobec uwięzionej samicy.

Natomiast samce myszy dotykają rurki zawierającej uwięzioną samicę i inicjują uwięziony kontakt z samicą znacznie częściej jako dorosłe niż jako młode. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o utrzymaniu stałych warunków między badaniami i w ich obrębie, aby zapewnić, że zmienne środowiskowe nie zakłócą wyników badania. Po początkowym zastosowaniu tych testów behawioralnych, te same zwierzęta mogą być ponownie testowane w różnych momentach rozwoju w celu udzielenia odpowiedzi na pytania dotyczące pamięci długotrwałej i możliwych zmian w zachowaniach społecznych.