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在活动场馆中,这种优化的 “日常记忆 ”协议的目标是采用一个稳定的基地,鼓励使用异心空间表示。这种动物模型为未来使用行为和生理技术研究事件记忆的形成和保留提供了一个有效的试验台。
活动场为研究学习和记忆提供了一个最佳平台。本文中描述的食欲性日常记忆任务为研究啮齿动物的情景记忆和空间记忆提供了一种强大的协议,这专门促进了同种异体着点记忆表示。在编码阶段,大鼠被训练寻找和挖掘食物,经过一段时间的延迟,大鼠可以选择在正确的位置找到奖励食物颗粒。在该协议中,有两个关键要素促进了以同种异体为中心的策略的使用:1) 大鼠在会话内和会话之间从不同的起始位置开始,2) 部署了一个稳定的基地,大鼠必须携带食物进食。通过这些修改,我们有效地鼓励啮齿动物使用同种异体中心空间表示来执行任务。此外,该任务为受试者内实验设计提供了一个很好的范例,并允许实验者纵不同的条件以减少可变性。与行为和生理技术结合使用,由此产生的啮齿动物模型为未来记忆形成和保留的研究提供了一个有效的试验台。
为了研究学习和记忆的神经生物学,需要侵入性技术,这在人类中通常不可行。因此,一个多世纪以来,人们一直为实验动物设计行为协议来模拟各种形式的人类记忆。任务和设备的设计和选择是人类记忆有效模型成功的核心。已经开发了许多具有不同复杂性的范式,从简单的经典和工具条件协议 1,2,3 到 T 型迷宫 4、桡臂迷宫5、巴恩斯迷宫6、水迷宫7 和奶酪板迷宫8 等迷宫。然而,虽然这些任务捕捉了联想学习和空间导航的各个方面,但它们不能明确地用于研究瞬间事件的记忆表示(即情景式记忆)。而且,尽管新颖的物体识别9(new object recognition)和这种自发记忆任务的排列,如物体位置记忆10(object-place memory),为识别记忆提供了有价值的见解,但它们并没有测试对事件的显式回忆。为了满足这一需求,专门开发了事件竞技场,它的使用使对长期、成对关联记忆编码和回忆 11,12,13 以及发生在熟悉空间中的离散事件的编码和回忆 14,15,16,17,18 成为可能。后一个主题是本手稿的重点。
活动场馆是一个大型的方形开阔区域,啮齿动物在这里发生事件。竞技场的大小可以扩大以容纳大鼠或小鼠,并鼓励啮齿动物进入和探索。竞技场内发生的事件的一个典型示例是从特定位置的沙坑中寻找和检索食物。活动场地专为此类食欲任务而设计,其中大鼠或老鼠被训练寻找、寻找和挖掘食物。它利用了它们将食物带回黑暗环境的自然倾向,在这种情况下,该环境位于竞技场附近,然后它们在那里吃掉食物。经过最少的挖掘食物训练后,啮齿动物自然而然地接受了这项任务,并在编码试验和召回选择试验中表现良好,该试验在编码试验之后经过 30 分钟的短暂延迟。在选择试验中,有几个沙井(即挖掘位置)可用,但只有一个获得奖励。
可以在事件领域内执行不同的任务(例如,空间记忆、情景式记忆和配对关联学习)。鉴于对开发情景样记忆的有效模型的兴趣,开发了以下协议,其中可以找到食物的位置每天都会改变。在这项任务中,啮齿动物需要记住挖掘并成功取回食物奖励的事件最近发生在活动场地内的位置。下面概述的协议需要一个编码试验,其中大鼠每天在新的地方搜索沙井,然后在延迟后进行召回选择试验,其中最近编码的沙井位置得到奖励,而其他不同位置的替代沙井不包含可获取的食物。记住前一天食物的位置是没有帮助的:必须每天至少在一段时间内对正确的位置进行编码和记住。因此,我们引入了“日常记忆”一词来捕捉在这项任务中建模的记忆形式,我们作为人类每天都在使用它。人类日常记忆的一个例子是记住一个人把车停在购物中心的哪个地方(图 1A)或把眼镜放在房子周围。在这个协议中,所有场内和场外的线索都是稳定的,就像它们在我们日常生活的环境中(即家庭、办公室、停车场等)一样。因此,啮齿动物必须记住在熟悉的环境中最近发生某事的位置(图 1B)。该任务类似于水迷宫19 中的延迟匹配到地点 (DMP) 任务,但对其有所改进。作为一项食欲任务,它利用啮齿动物的自然行为来觅食20,而不是它们逃离水的愿望。然而,与水迷宫7 一样,没有区分正确位置和错误位置的局部线索;动物必须在不同的记忆延迟持续时间后使用回忆而不是识别来定位正确的 Sandwell 位置。
图 1:日常记忆。 (A) 人类的日常记忆。示意图显示停在停车场的绿色汽车。延误后,司机试图准确记住她把车停在哪里。(B) 动物的日常记忆。示意图显示了一只老鼠在活动场地内某个位置的沙井中挖掘和取回颗粒。延迟一段时间后,给大鼠一个选择试验,其中包含多个不正确的沙坑(灰色)和一个正确的沙坑(绿色)。 请单击此处查看此图的较大版本。
活动舞台已经成功地用于对“日常记忆”的研究。这些记忆每天都会自动编码,保留在长期记忆中,但通常会在相对较短的时间内被遗忘。Bast 等人 14 显示了单调延迟依赖性事件记忆,其变化从短间隔后的优秀记忆到 24 小时后的机会水平。然而,可以通过后编码新颖性或多次编码试验延长试验间隔15,17 来成功增强记忆的保留。
活动场地用途广泛且相对无压力;不使用厌恶刺激。竞技场的大小及其容纳的任务可以适应大鼠14,15 和小鼠16。此外,作为一项陆基任务,它与 watermaze21 不同,适用于生理记录和钙成像研究。此外,根据 3R(减少、细化、替代)的原则,采用事件领域的研究需要更少的动物来获得统计功效,因为受试者内实验设计是可行的(其中每只动物作为自己的药物干预、光遗传学刺激等的对照)并且不需要厌恶刺激来激励。尽管初始训练需要更多的时间并且比新奇识别任务发生的时间更多,但一旦动物达到稳定、渐近的任务执行水平,药物、载体控制或光遗传学刺激等作可能会穿插相对较少的额外训练课程17.此外,表示的不同方面在事件领域受到直接实验控制,例如解决任务时采用的空间表示的性质。
表征问题涉及老鼠在记住最近事件发生的地方时所采用的心理框架18.他们记得食物的位置,还是只记得如何到达食物?大鼠可以使用同种异体中心(类似地图)或自我中心(以身体为中心)空间表示来解决竞技场内的食欲任务18。但是,为了控制和识别每个实验对象在执行任务时采用的空间策略,有不同的训练方案能够选择性地促进仅使用一种空间表示。通常,当老鼠将食物奖励带回它们开始当天试验的同一位置时,会采用基于自我中心的表示,这允许在来回奔跑期间有多次机会记住奖励位置。无论开始位置是每天更改还是保持不变,都可以采用此空间策略。相比之下,当需要老鼠将食物奖励带到竞技场一侧的固定基地位置时,倾向于同种异体表示,这与不断变化的起始位置不同。就大脑的存储容量而言,同种异体表示有很多优点。
在本文中,我们概述了 home-base 协议,该协议鼓励仅使用同种异体中心表示。我们为这项任务提供了具有代表性的结果,这些结果清楚地说明了在学习和记忆研究中使用这种 “日常记忆 ”的啮齿动物模型的优势,并强调了如何促进情景式空间记忆的同种异体中心表示。
本文中描述的方法已获得爱丁堡大学伦理审查委员会的批准;它们符合 1986 年英国动物(科学程序)法案和 1986 年 11 月 24 日欧洲共同体理事会指令 (86/609/EEC) 的规定,该指令规定了实验动物的维护和在科学实验中的使用。
注意:下面概述的方案的实验对象是李斯特帽大鼠,但它可以适应其他啮齿动物品系。
1. 动物处理、住房和食品控制
2. 设置设备
图 2:活动场地和提示。 (A) 显示活动场地的示意图(缩写:N= 北,E= 东,S= 南,W= 西)。(B) 具有场内和场外提示的赛事场馆。(C) 两个 3D 场内球杆(从左到右):高尔夫球堆和圆柱形黑色瓶子。(D) 几个 3D 场馆外提示(从左到右):图案球形灯笼;红星灯笼;蓝灯笼。(E) 四个黑匣子中的一个位于每个活动场馆墙壁的中间位置。其中三个黑匣子用作起始框,在每次试验开始时为大鼠提供起始位置。第四个黑匣子是一个大本营,老鼠在这里吃掉它们从竞技场中取回的食物奖励。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 3:沙井。 (A) 显示空沙井的示意图,其中标记了可访问和不可访问的部分。(B) 一个空的沙井,有一个可进入的部分和不可进入的部分。(C) 示意图,说明奖励(左)和非奖励(右)砂井中的颗粒排列。奖励和非奖励沙井总共包含 12 个颗粒,并填充有专门制备的沙子,将颗粒隐藏在沙井中。(D) 显示奖励沙井准备工作的一系列照片,包括将颗粒正确放置在可进入的部分(步骤 1-4)。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 4:活动场地的实验装置。 (A) 显示实验室和控制室的实验装置的示意图。(B) 屏幕截图,显示通过自定义计算机软件查看的实验室实时馈送。定制的计算机软件允许实验人员远程控制启动箱门并提供其他测量。 请单击此处查看此图的较大版本。
3. 习惯协议
注意:在适应过程中,老鼠被训练寻找沙井,挖掘食物奖励,并探索活动场地。
图 5:习惯化会话的设计。 从左列到右列:习惯化阶段 (H1-H7);用于每个会话的启动框(例如,H1:南启动框 (SB));老鼠需要吃食物奖励的地点(即 North home-base);可访问的 Pellet 在奖励的 Sandwell 中的位置(书面和插图形式;p = Pellet),该位置将放置在每个会话的指定 Sandwell 位置;颗粒在单个笼子中平基沙井中的位置(以书面和插图形式),旨在促进挖掘行为并加强大鼠在沙井中挖掘和获得食物奖励之间的联系。最后两列是指单个笼子(竞技场外)中的沙井。缩写: N/A= 不适用 请单击此处查看此图的较大版本。
4. 主要训练方案
注意:每个主要训练课程包括两个记忆编码试验(E1、E2),然后在短暂的延迟(~30 分钟)后,进行一次召回选择试验 (C1)。在所有试验中,大鼠都需要从奖励的沙井中连续取回两个颗粒。找到每个颗粒后,老鼠应该找到并进入基地吃掉这个食物奖励。正确(即奖励)沙井的位置在所有大鼠的会话中被平衡(图 5)。
图 6:代表性的平衡。 (A) 示意图说明了大鼠(例如,大鼠 1)遇到的沙井位置图和正确的沙井位置在会话中如何变化。(B) 一个会话的平衡表示例(例如,会话 1)。在单个会话中的每个试验使用不同的启动框(即,编码从南启动框 (SB) 开始的试验 1 (E1)),但它们对每只动物的使用顺序相同(例如,大鼠 1-3)。用于正确位置的沙井(例如,位置 2、4、3)及其相关集合,在召回选择试验期间完全使用,在每次会话的试验(例如,编码 1、编码 2、召回选择)和执行任务的动物(例如,大鼠 1-3)之间被平衡。(C) 概述会话内和会话之间平衡的 Sandwell 集的表格。总共有 15 个沙井和三组(第 1-3 组)沙井,每组包含五口井 (A-E)。每只大鼠在每个编码和召回选择试验中使用不同的孔。例如,如图 6B 所示,大鼠 1 将在编码试验 1 中使用 Sandwell 1A,在编码试验 2 中使用 Sandwell 1B,在召回选择试验中使用 Sandwell 2C。 请单击此处查看此图的较大版本。
5. 召回探针测试
6. 非编码对照测试
注意:非编码试验是一种控制措施,用于确定大鼠是否使用嗅觉伪影,而不是它们对正确沙坑位置的记忆来执行任务。顾名思义,“非编码对照测试”是指在召回选择试验之前没有进行编码试验;仅进行 Recall Choice 试验。预期是,在不允许对日常记忆事件的位置进行编码的情况下,大鼠在选择试验中的表现将处于机会水平。如果不是这种情况,并且大鼠在非编码对照测试中表现良好,则可能需要重新设计沙井及其可接近和不可接近的隔室。
7. 性能测量
注意:测量了几个参数, 补充图 1 显示了一个示例数据表。
8. 避免无意的偏见
注意:在整个协议中实施了以下控制措施,以确保此日常记忆任务的可重复性和可靠性。
这种稳定的 home-base 协议已被用于成功训练大鼠使用同种异体表示来学习这项日常记忆任务。该协议中有两个重要元素。首先,动物在会话内和会话之间从不同的黑盒(例如,东、南和西)开始(图 7A)。每个会话有两个编码试验和一个召回选择试验(在某些情况下,或探测试验而不是选择试验),所有这些都从备用启动框开始。这鼓励动物在进入竞技场时注意场内和场外的提示。不能仅仅依靠 idiothetic path integration 来执行任务,因为每个 startbox 需要不同的 paths 才能到达正确的 sandwell 位置。其次,动物很容易学会吃位于北部、稳定的大本营的食物奖励颗粒。在编码试验和召回选择试验中,大鼠挖掘并收集它们的食物奖励,然后非常自然地跑回北方基地吃掉第一个颗粒(图 7A)。在他们完成第一个颗粒后,他们从北箱出来并寻找第二个颗粒。这是一条与第一个颗粒不同的路径,大鼠必须重新定位自己才能成功重新定位正确的沙坑。同样,这鼓励动物考虑场内和场外的线索,并促进使用同种异体中心表示。
记忆形成:我们首先检查了大鼠是否可以使用这种 home-base 协议实现稳定的性能。我们发现大鼠在 16 次会话内在这项日常记忆任务中获得了良好的、高于机会的表现(图 7B)。召回选择试验的性能指数达到 80% 左右的峰值:这一性能水平与以前的日常记忆协议相当,后者没有使用稳定的home-base 14,15,17。虽然 80% 似乎不如在两个备选强制选择任务11 中达到的 90% 及以上好,但请记住,这是一个五个备选任务。会话之间的性能稳定性也令人印象深刻(通常为 <7%)。我们还采取措施,通过使用两个非编码对照测试,确保这种性能水平基于大鼠对在两次编码试验期间编码的日常事件的记忆。如果动物人为地依赖神秘的嗅觉线索,它们的表现将高于机会水平 (50%);然而,如果动物转而依赖它们在两次编码试验中遇到的日常事件的记忆,它们的表现会很差并下降到机会水平 (50%)。当我们进行这些非编码对照测试时,大鼠的任务表现下降到偶然水平(图 7B)。从这个结果中,我们得出结论,大鼠依靠它们对日常事件的记忆来成功完成任务。
图 7:主要训练方案和性能指标。 (A) 概述日常记忆任务主要训练的实验方案的示意图。在每个主要训练期间,首先进行了两次编码试验(编码试验 1 和编码试验 2)。在每次编码试验期间,大鼠被训练从位于活动场内的单个正确(即奖励、绿色)沙井中连续取回两个颗粒(一个颗粒一个颗粒)。每个编码试验都从不同的启动框(橙色)开始。为了取回食物奖励,老鼠离开了启动箱(例如,南)并找到了正确的沙井(绿色)。一旦老鼠从正确的沙坑中取回食物奖励,它们就会找到并进入基地(北方,蓝色)吃掉食物颗粒。大鼠在编码试验 2 中检索到第二个颗粒后,它们经历了短暂的 30 分钟延迟,然后是召回选择试验。在编码试验期间,大鼠从不同的启动框开始,遇到了一个舞台,其中现在存在多个不正确的沙井(灰色)和一个正确的沙井(绿色)。(B) 显示大鼠 (n = 17) 对这个稳定的 home-base 任务的采集数据的图表。大鼠在第 16 节 (ANOVA) 之前取得了始终如一的良好任务表现,一直保持到第 70 节 (高于机会, t 检验, p < 0.05 或更好)。在主要训练计划(粉红色箭头)的开始(第 18 节)和结束(第 68 节)进行了两项非编码对照试验。在没有编码试验的情况下,大鼠表现不佳:它们的平均性能指数 (%) 下降到机会水平 (50%, t 检验, p > 0.05)。数据是 SEM ±平均值。该图已根据 Broadbent 等人18 修改而来。 请单击此处查看此图的较大版本。
一段时间内的保留期有限:在确定大鼠可以成功记住这种同种异体着调协议中空间定位的事件后,我们测试了它们是否表现出夜间遗忘,这是情景式日常记忆的特征(图 8A)。我们用 24 分钟和 24 小时的两次保留延迟测试了大鼠,并使用了受试者内范式,其中每只动物都会经历各种情况。大鼠在 24 分钟延迟后在正确位置挖掘的时间明显多于 24 小时延迟 (t(7) = 2.85,p < 0.05)(图 8B)。 这种延迟依赖的遗忘 - 日常记忆的一个基本特征 - 认可了我们任务的有效性:日常记忆可以通过该协议有效地建模,因为记忆在 24 小时内衰减。
Allocentric encoding(以同种异体为中心编码):接下来,我们检查了大鼠是否依靠场内和场外线索来成功执行这项记忆回忆任务。在两次编码试验之后和召回探针试验之前,在竞技场周围放置了一块窗帘,以消除所有场内和场外线索的视线,然后将竞技场逆时针旋转 45°。在探针试验中,所有线索(场内和场外)都被隐藏或移除,大鼠的任务表现显着下降到机会水平 (t(7) = 3.37,p < 0.05)(图 8C,D)。这一结果强烈表明,使用家基地有效地鼓励大鼠采用同种异体中心空间策略。此外,在最初的研究中,我们还进行了实验者间相关性,以确认所有参与运行该行为任务的实验者都记录了大鼠的表现相似18。
图 8:召回探针测试方案和结果。 (A) 说明召回探针测试会话的实验方案的示意图。大鼠在两次编码试验中接受训练,延迟 24 分钟或 24 小时后,给予 5 个沙坑。(B) 显示日常记忆特征性延迟依赖性衰减的图表。延迟 24 分钟后,大鼠对编码事件的记忆显著高于机会水平 (t (7) = 2.92,p < 0.05) 并且与 24 小时显著不同 (t (7) = 2.85,p < 0.05); *p < 0.05。数据是 SEM ±平均值。还显示了单个数据点。(C) 示意图显示了用于评估空间策略的探针测试协议,其中所有场馆内和场外的线索都隐藏在窗帘后面或被移除,场馆旋转 45°。编码试验的运行方式与正常探针测试中进行的相同(图 8A,即存在所有环境线索)。编码试验 2 和召回探针试验之间的延迟为 24 分钟,并且召回试验的所有环境线索都已删除。(D) 显示有和没有活动场地环境线索的探针测试结果的图表。当去除场内和场外线索时,大鼠表现不佳,在 120 秒探针试验中挖掘正确的沙坑比例明显低于在所有环境线索存在时观察到的比例 (t (7) = 3.70,p < 0.05)。 *p < 0.05。数据是 SEM ±平均值。还显示了单个数据点。该图已根据 Broadbent 等人18 修改而来。 请单击此处查看此图的较大版本。
补充图 1: 用于记录单只大鼠在编码试验 1、编码试验 2 和单次会话的召回选择/探测试验期间的表现的记录表示例。 请点击此处下载此文件。
人类会自动对日常生活中的单个事件进行编码。我们很容易回忆起一些事件,而忘记其他事件。上述类似情景的日常记忆协议为希望研究啮齿动物中此类记忆(情景记忆)的研究人员提供了一种强大的方法。由于该任务涉及从指定位置寻找和检索食物颗粒的日常行为,因此利用了啮齿动物觅食的自然本能。这项任务建立在一个合理的假设之上,即每天在一个特定但不断变化的地方寻找和挖掘食物的行为对老鼠来说是一个事件。
情景记忆被认为是时间和地点事件的集成记忆。在引入自发新颖的物体识别作为研究识别记忆9 的方法之后,Dix 和 Aggleton23 的工作中增加了一个重要的复杂性,它增加了位置和上下文作为额外的联想属性。此后有进一步的发展,包括 Langston 和 Wood24 对对象-地点-上下文作为三重关联的研究。这些都是重要的方法,但它们都依赖于识别记忆。事件领域代表了一个概念上不同的发展,因为它是一项回忆任务,而不是仅仅依赖于识别记忆的任务。在记住最近在特定环境中发生的事件(挖掘食物)的位置时,与前一天发生的位置不同,动物必须从竞技场边缘的起始位置接近今天的位置,而没有任何本地线索将那个沙坑与其他任何沙坑区分开来——它们看起来都一样。巩固的长期记忆没有任何价值,只是一种快速变化的近因效应。我们判断这个协议更类似于情景回忆,例如记住一个人最近放下眼镜的地方,而不是在一组描绘眼镜可能放置位置的物体或图像之间进行选择。然而,我们认识到存在局限性,例如,缺乏任何像 Dix 和 Aggleton23 创新那样的上下文特异性测试。然而,在尚未发表的工作中,我们已经表明大鼠可以在两个具有不同迷宫外线索的独立竞技场中执行事件竞技场任务,并且会在每个上下文中成功搜索正确位置的沙井。
我们用于日常记忆的以异心为中心的情景样协议是可靠且可重复的18.正如上面的代表性结果所证明的那样,该协议通过有效地鼓励仅使用同种异体中心空间表示(图 8C,D),有效地排除了关于大鼠执行任务所采用的空间策略的任何歧义(图 8C,D)。这是通过使用固定的基地来实现的,老鼠们知道这是一个安全且方便的地方,可以吃从竞技场取回的奖励颗粒。因此,他们有动力使用这个空间的异心表示来了解它在活动场馆中的位置,这样,无论动物在场馆内的位置如何,都可以轻松找到大本营。通过指定 home-base,竞技场中的目标位置在会话中是分配的恒定的。老鼠了解了这个大本营的位置,并带着它们的食物奖励,使用同种异体中心线索(竞技场内和竞技场外)在竞技场的开阔场地环境中导航,并找到大本营:一个黑暗、安全的环境,在那里它们将吃掉从正确的沙井中取回的食物奖励。以前,实施稳定的 home-base 已被证明可以成功地鼓励使用异心空间策略18。相比之下,日常事件发生的地方——从正确的沙井中寻找和挖掘食物颗粒——每天都在变化。鼓励大鼠编码样本试验的记忆,该记忆利用稳定领域的同种异体表示,而召回试验是测试这种记忆编码有效性的地方。
老鼠自然会带着它们从正确的沙井取来的食物奖励到这个学习地点。这种鼓励使用同种异体中心策略的日常记忆协议的另一个特点是为每个试验使用不同的启动框位置(例如,东、南、西),因此他们无法记住特定路径并在进一步的试验中使用它来成功找到正确的沙井。相反,动物使用异心空间参考框架在竞技场中导航,找到正确的沙坑(从启动箱或大本营),并记住当天寻找食物的日常事件发生在哪里。
训练早期表现不佳表明混合或纯粹以自我为中心的空间策略。然而,采用这种策略的动物适应了协议的要求,并很快开始采用同种异体着点参考框架。正是对固定本垒的使用完善了这种日常记忆的啮齿动物模型,并使其比其前辈更可靠。
为了确保这一家庭基础措施的完整性,以及对异心空间策略的有效鼓励,该协议中纳入了几项强制性控制措施和关键步骤。首先,为了限制大鼠使用嗅觉线索来成功执行任务并在选择试验中准确识别正确的沙坑,用于填充沙坑的沙子包含竞技场内可接近和无法接近的颗粒,并在每次开始时重新称重,并定期添加一定量的 garam masala 粉末。此外,为了防止通过气味区分正确的沙坑和不正确的沙坑,竞技场中的所有沙坑,包括正确的沙坑,无论是否可接近,都具有相同的颗粒总数。在每次试验之间,用 70% 乙醇溶液清洁竞技场地板,以防止任何视觉或气味痕迹影响未来的任务表现。其次,为了确保该协议有效地对日常记忆进行建模,详细说明五个沙井位置的沙井图在每次会话中都被修改,并且每只大鼠的正确沙井位置在会话中被改变(图 6)。这种谨慎的平衡对于这种日常记忆模型的成功至关重要。
尽管长期训练程序是这种行为协议的主要优势,但它所花费的时间可能会导致程序限制。一般来说,大鼠需要大约 16 节主要训练才能达到良好、稳定的性能水平。然而,为了达到和保持这个水平,必须控制其他几个因素,这些因素都有可能影响和破坏一致的任务绩效。这些包括:(1) 保持适当的食物剥夺水平(正常体重的 85%-90%);(2) 确保啮齿动物的生活条件在整个实验期间保持一致;(3) 维持结构化的训练计划,即每天进行训练,尽量减少休息或对时间表的干扰。如实验方案中所述,实验的可重复性极为重要。在本文中,我们强调了这种日常记忆协议的精心设计,包括确定试验顺序和使用的 Sandwell 映射的各种平衡措施,防止整个嗅觉伪影,以及增加几个不同的控制实验。需要注意的是,不同的实验者能够用相同的大鼠进行实验并达到相似的性能水平。在之前采用这种日常记忆模型的研究中,实验者间比较数据显示,在同一探针试验期间,大鼠在每个沙井的挖掘时间评分具有高度相关性18。另一个限制是,我们还没有探索在一天中发生两个或多个不同的事件(例如,寻找食物与寻找水)。回忆中的事件区分将增加协议的复杂性,但这是未来工作的主题。
该协议的另一个亮点是可以使用不同的大鼠品系。虽然在研究中,我们在代表性结果中报告了我们使用李斯特罩大鼠来执行任务,但另一个实验(数据未显示)使用了其他大鼠品系(例如,酪氨酸羟化酶转基因大鼠),并且仍然取得了良好、稳定的性能指标 (%)。该协议也被特意开发以适应受试者内实验设计,制作与 3R 的值(减少、细化和替换)兼容的动物模型。这为围绕在实验中使用动物的重要伦理考虑提供了一个框架,并对不同的实验干预做出响应。例如,我们将该协议与药物作、光遗传学和钙成像结合使用,以成功研究记忆编码和回忆(数据未显示)。
该协议已在我们的实验室中进行,在动物的光照阶段。在之前的研究12 中,在事件领域使用类似的任务,我们在大鼠的夜间/黑暗阶段进行了一项实验,部分原因是该研究可能涉及夜间巩固。然而,从那时起,我们在光明阶段进行了多个事件竞技场任务,没有发现光明阶段和黑暗阶段13、15、16、17 之间的行为差异。在许多方面,光明阶段更实用,尽管如此,动物夜间阶段的训练包括在训练室开灯,以便动物可以看到与同种异体编码相关的线索。这会产生歧义,只需在轻阶段进行训练即可避免。
此外,弱编码和强编码试验可以应用于这种日常记忆协议,以研究不同强度的情景记忆和空间记忆。在目前的协议中,我们使用了两个编码试验,但研究人员可以调整编码试验的数量以适应不同的记忆作。
总而言之,我们稳定的 home-base 协议为情景状的日常记忆提供了一个强大的啮齿动物模型,它促进了仅使用同种异体中心表示,并避免了其前辈中存在的空间策略歧义。我们相信该协议为未来对日常记忆神经生物学的研究提供了一个可靠且可重复的测试平台。
作者没有需要披露的利益冲突。
这项工作得到了医学研究委员会计划资助、欧洲研究委员会 (ERC-2010-AdG-268800-NEUROSCHEMA)、惠康信托高级研究者资助 (207481/Z/17/Z) 的支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Camera | CCTVFirst | N/A | |
Event Arena | University of Edinburgh (designed and built in house) | University of Edinburgh (designed and built in house) | Event arena for everyday memory task |
Lister-hooded rats | Charles River UK | 603 | |
Multitimer Labview | University of Edinburgh (designed and built in house) | University of Edinburgh (designed and built in house) | |
Pneumatics, frames, screws of event arena | RS Components Ltd. | University of Edinburgh (P. Spooner) | Tools for building event arena |
Sandwells | Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk) | University of Edinburgh (P. Spooner) | Sandwells for arena |
Startboxes | Adam Plastics (http://www.adamplastics.co.uk) | University of Edinburgh (P. Spooner) | |
Video recording | Windows 10 computers with OBS software, Blackmagic Decklink Mini Recorder cards | N/A |
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