Name: the use of the puzzle box as a means of assessing the efficacy of environmental enrichment
Uploaded: 2014-12-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
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The authors have no acknowledgements.

倫理声明：すべての手順は、シドニー大学の動物倫理委員会によって承認され、国民健康とオーストラリアのガイドラインの医学研究審議会に適合した。手順はシドニーボッシュげっ歯類施設の大学で飼育したC57 / BL6Jマウスで行った。すべてのマウスは乾燥食品や水への随意アクセスを個別換気ケージで0600時間で上のライトが付いている12時間の明暗サイクルで21℃の周囲温度でシングル十分に換気された部屋に収容した。後期妊娠雌を無作為に標準または環境豊かな住宅事情に割り当てられていた。 1.住宅（濃縮レベル）： <ol><li> 4後期妊娠成熟雌マウスを得る。ランダムに標準状態に2を割り当て、1赤、マウスのイグルーを含むクリーンな標準的なマウスケージ（全体寸法391 X 199 X 160ミリメートル）にそれらのそれぞれに配置します。濃縮された状態の場合は、REMAを配置シングルクリーンラットサイズのケージにining 2マウス（全体寸法462 X 403 X 404ミリメートル）。 </li><li>濃縮ケージに、感覚および運動刺激（例えば走行車輪、視覚刺激、香りのコットンボール、マジックテープ）を高めるように設計さまざまなオブジェクトを配置します。 </li><li> 2〜3日ごとに、ケージ内の約これらのオブジェクトを移動させる。破壊されたそのいずれかをリフレッシュ。 </li><li>彼らが提起された環境条件と一致して男女の分離された筐体に21日間の出生後の、セックスの動物と場所で離乳時に。豊富な条件のための標準のための2と5匹のマウスにケージ当たり3と10匹のマウスの間であることを確認してください。動物が成人期（生後12〜14週）に達すると行動試験を開始する。 </li></ol>秘密箱の2建設<ol><li>白アクリル（または他の非多孔性材料）の6個を入手します。1 750 X 280ミリメートル、2 280 X 250ミリメートル、2 750×250 mmであり、1 150×280ミリメートル（ 図1を参照してください。）。 </li><li> 40×40ミリメートルの正方形開口部がこの作品の片側にカットして、黒のアクリルの一枚280 X 250ミリメートルを取得します（ 図1を参照）。 </li><li>箱の側面として、280×250箱の両端mmの片、および750×250 mmのピースを使用して、箱の底として750 X 280ミリメートルピースを使用します。次のようにパズルボックスを組み立てます。 </li><li>一端から箱に150ミリメートルを測定し、箱の底部と開口部のフラッシュとの二つの区画（1大、小1）に分割し、そのように箱全体にアクリルの黒い部分を置く。 </li><li>白いアクリルの150×280ミリメートルピースを取り、それが暗い」目標ボックス」チャンバを提供する、完全にこの領域をカバーして確認して箱の小さいコンパートメントの上に置きます。ヒンジでメインボックスの本体にアクリルのこの作品を貼付、または完全に行動試験中に除去されて自由にしておきます。 </li><li>アクリル（3 4×120ミリメートル）の3枚を取り、「U-SHAPを作るために参加するED」チャンネル。 </li></ol><img alt="図1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/52225/52225fig1highres.jpg" width="500" /> 図1：秘密箱タスクの模式図 。秘密箱は全部で750のx 280ミリメートルを測定し、オープンフィールドエリア（600×280ミリメートル）とシェルタードゴール·ボックス領域（150×280ミリメートル）からなるアクリルボックスです。二つの領域を分離するパーティション（グレー）内の40×40 mmの開口部は、動物がオープンフィールドからカバーゴール-ボックス領域にアクセスすることができます。この開口部は、テストの進行に伴って削除することがますます困難な障害物でブロックされている。動物は各条件について3回の試験を有する4つの閉塞状態からなる、5日間プロトコールを受ける。 秘密箱タスクの3.ランニング<ol><li>徹底的に70％アルコールとの秘密箱をきれいに。試験した各動物の間に、この手順を繰り返します。 </li><li>目標ボックスAR内クリーン赤マウスイグルーを配置秘密箱のEA、ゴール·ボックスのふたを交換してください。 </li><li>テストされる閉塞状態が存在する場合、目標ボックスの戸口内閉塞を配置（ 図2参照）。 </li><li>パズルの目標ボックスを志向ボックス、および目標-boxから遠い端でのオープンフィールドセクションにテストされているマウスを置きます。 </li><li>秘密箱の目標ボックスセクションに入るために、動物のすべての4つの足にかかった時間を記録します。 </li><li>動物が目標ボックスに入らない場合は、設定された制限時間は（ 表1参照）に達すると、裁判を終了します。 </li><li>裁判が終了すると、秘密箱から動物を削除し、次の試行が開始されるまで別々の保持ケージに入れてください。各動物のための臨床試験の間に60から180秒のギャップを保つ。 </li><li>各動物について、4閉塞条件と各条件の3回の試験で、試験を5日間連続して1日当たり3試験を行う。第三のトライ与えられた閉塞状態のアルは常に続く日に投与する必要があり（ 表1参照）。 </li></ol><img alt="表1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/52225/52225table1.jpg" width="500" /> 表1：秘密箱タスクのスキーム 。秘密箱タスクは5日間実行し、4閉塞条件で構成されている。 3最初の4日間のそれぞれに臨床試験、および5日目の1があります。各閉塞状態が3回の試験を有する。 1日に最初の2、そして三日目には、すぐに次のよう。閉塞状態の最初の試験はネイティブ問題解決能力をテストすることを目的とし、二審は、タスクの取得と強化を調べ、第三のトライアルは、溶液の保持とリコールのためのアッセイとして使用されます。 <img alt="図2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/52225/52225fig2highres.jpg" width="600" /> 図2：邪魔秘密箱タスク内イオン条件。この研究の中で使用秘密箱アリーナと閉塞条件の概略図。（A）条件0（C0）、オープンフィールドとゴールボックス領域の間の戸口内の障害物の存在を持つ。（B）条件1（C1 ）、オープンフィールドとゴールボックス領域間の出入り口内の「uが形状」チャンネルが存在である。（C）チャネルがクリーン寝具材料が充填されている条件2（C2）、（D）条件3（C3 ）、オープンフィールドとゴールボックスエリア間の戸口内に存在する「組織プラグ」と。（E）オープンフィールドとゴール·ボックスの間に戸口内に存在する「泡プラグ」との条件4（C4）エリア。アリーナの寸法は、方法と、図1に記載されているの通りである。 データの4.解釈<ol><li> COMに取らどちら時間としてデータを表すまたはnull試行回数として（ヌル動物は指定された制限時間内にタスクを完了しなかった試験を含む）裁判をpleteの。 </li><li>被験者間要因として閉塞タイプ/条件（C）と、タスク番号（T）被験者内要因と（濃縮された対標準）濃縮レベルで、パズルボックス内の性能に住宅条件の効果を評価するために、反復測定ANOVAを使用してください。 </li></ol>

The authors declare they have no competing financial interests.

提示されたデータは、パズルボックスEEの影響を評価するために有効に利用することができることを実証している。濃縮された環境で飼育し​​たマウスは、一貫して標準的な実験条件内で飼育される動物をやったよりも、この行動のアッセイ内の障害物パズルを解決するために大幅に少ない時間がかかりました。また、この差はタスクによって提示された問題の解決策を強化するか、保持する能力に比べて、EEは動物のネイティブな問題解決能力に大きな影響が示唆され、試験した4つの条件の3のための最初の試験の中で最も顕著であった。 秘密箱の主な利点は、その安価な材料費、建設および実装の観点から単純だけでなく、テストされる対象者の事前のトレーニングの必要性の欠如である。さらに、この方法は、閉塞物質との様々な条件を利用するように適合させることができる。例えば、ここで使用されるプロトコルは適応されましたネズミ疾患状態モデル5-7の様々な認知能力を評価するために秘密箱を採用し、以前の研究から。他の研究では、以前にこの試験領域34内の認知向上精神病薬33と観察学習の影響を評価するために秘密箱のバリエーションを利用してきた。秘密箱は、したがって、比較的時間とコスト効果的である一方で、環境への遺伝的および薬理学的操作の多種多様性を評価することのできる行動のタスクを提供しています。 この固有の柔軟性は、しかし、成功したタスクを実装するには、いくつかの重要なステップの必要性を強調している。この方法は、試験アリーナ内の特定の開口部から障害物の物理的な除去を含むとして、予備的な臨床試験を評価するのに適しや動物によって定義された制限時間内に解けるある閉塞条件を​​決定することは非常に重要である。時applyiこれは特に関連するモーターの能力厳しく1-4,16,17を損なわれる可能性がある神経変性疾患の動物モデルでの濃縮の潜在的な役割を決定するタスクをngの。また、異なる時間間隔にわたって複数の試験が十分にテストされている被験者の認知能力を評価するために必要とされる。タスクの獲得および保持が関連しているが、それらは別のプロセス35-37と考えることができる。本研究における所見は明らかにしたように、パフォーマンスに大きな違いが評価要因の一つ内で大きくすることができる。 待ち時間プロトコルタスクに従事したすべてのマウスの録画を備えているので、この研究における動物のパフォーマンスを監視するために使用される主な測定基準であったが、それは、試験装置内の動作のより詳細な分析を行うことも可能である。濃縮された標準的な隆起グループから元の被験者は、彼らがEaはで障害物に接近する方法を含め、アリーナ内に振る舞うタスクのCH相は、2つのコホート38-43間の性能をさらに、より多くの微妙な違いを明らかにすることができる。試験される動物を収容するための障害を調節する能力と組み合わせて、パズルボックスは、認知行動の範囲の環境因子の影響に洞察を得るの迅速かつ簡単な手段を提供する可能性を有する。 シンプルで強力なものの、秘密箱は、認知機能のより徹底的な分析に代わるものではありません。代わりに、迅速かつ信頼性問題解決の最初のパスの評価、ならびに、従来の学習タスクを使用して、より徹底的に検討されるべきタスクの取得およびリコールを提供する。このような方法の重要性を強調しすぎることはできない。彼らが解釈可能な結果をもたらすことができる前に、伝統的な学習のタスクは、被験者の習熟及び訓練のかなりの量を必要とすることができるそれ自体がパフォーマンス44,45時の衝撃。このように、簡単にこのようなパズルボックスなどの個々の実験の必要性に修飾され得る認知機能の予備的評価を得るための効率的で信頼性の高い方法は、非常に有利である。 疾患状態のトランスジェニックモデルが示す有害な症状を緩和し、逆転させる方法が絶えず46,47開発されていることを考えると、行動の観点から介入の有効性を評価するための迅速かつ信頼性の高い手段が重要である。ここに提示されたデータは、この秘密箱はそのような評価が可能になります便利なツールであることを示唆している。

環境エンリッチメント（EE）は、一貫してもたらす、動物の行動に影響を与えることが示されている社会的相互作用、運動活性、通常は標準的な実験室environment.EE経験よりも感覚刺激のために増加した機会を有する動物を提供する周囲と定義することができるそのようなストレスや不安関連の活動8-10の削減、学習や記憶のタスク8,11のパフォーマンスを改善、運動協調と探索活動11の早期発症、母親の介護の変化8だけでなく、中毒性物質に対する耐性などの変更12- 15。さらに、EEは、発症遅延およびハンチントン1-4,16、パーキンソン17およびアルツハイマー病の18の動物モデルにおける症状の重症度を減少させる、神経変性疾患の影響を改善することが明らかにされている。 これらの変更は、COREEは脳全体に誘導することが知られている解剖学的および分子変化と関連しています。開発の初期段階から濃縮環境で育った動物は、樹状が9,2-22とシナプス密度23分岐 、増加した脳重量と皮質の厚さを含む神経の変化、無数のを示しています。 EEは、感覚25,26,28,29の加速発展に寄与することが示されている成長因子の発現9,24-30、ニーモニック30、並びにモータ回路31,32のレベルおよびタイミングの両方を変更することができる。 考慮に個々の研究9,24,27,30内で使用した動物と環境の様々なタイプにすることなく、EEの影響を調査する際に以前の研究は、回相反する調査結果で明らかになった。現在、異なる株やスペックでのさまざまなEEパラダイムの有効性を測定するために使用することができず、一貫性のあるシンプルな行動のタスクがありません動物のIES。 秘密箱タスクは能力7を解決する動物のネイティブ問題を決定するために、簡単なテストとして設計されました。オープンエリアに配置された動物は、覆われた領域/避難所にアクセスするためには、小さな開口部内に位置する材料を妨害除去するために必要とされている。各被験者は、3つの異なる認知属性を評価するために、同一の障害物との3回の試験を与えられている。最初の試験は、固有またはネイティブ問題解決能力のベースライン表示が得られます。同じ日に実行二審は、改良、したがって、特定の障害物を除去するための戦略を強化する動物の能力のいくつかの指標を与える。次の日に実施第三の試験では、タスクを学んだソリューションを保持し、リコールする被験者の能力への洞察を提供しています。 動物によるこれらの「障害物パズルを &quot;解決するための動機は、潜在的に、変化させることができるオープンフィールドを回避し、避難所を追求する生来の欲求だけでなく、その周辺6,7を探索するための固有のドライブを想起させる。パズルボックスを解決するための欲求の基礎となる可能性のある行動ドライバの多数は、脳の様々な領域は、タスクのパフォーマンスを媒介に関与していることを示唆している。以前の研究は、統合失調症のマウスモデルにおいて、前頭前皮質など海馬このタスク5の買収に関与していることが示されている。ラットにおける病変の研究はまた、様々な視床核、視床、小脳、及び辺縁系構造を含むパズルボックス性能に関与する脳の多数の領域を明らかにした。まとめると、これらの知見は、この問題解決タスクに従事する認知機能に関連した神経構造のホストを含​​むことを示している。 パズルボックスmで展示されたマウスの問題解決能力、ならびに認知障害を評価するために首尾よく使用されている統合失調症5-7の尿モデル。タスクでのパフォーマンスは非常に一貫している、と他の認知行動試験6の結果とよく相関することが示されている。この研究の目的は、EEの有効性を決定する簡単かつ信頼性のある手段となることパズルボックスタスクを適合させることであった。

<table><tbody><tr><td>Black Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>280 x 250 mm with a 40 x 40 mm &quot;door&quot; cut into one side</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>280 x 250 mm</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>280 x 250 mm</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>750 x 250 mm</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>750 x 250 mm</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td>150 x 280 mm</td></tr><tr><td>White Acrylic Board</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Underpass</td><td></td><td></td><td>3 pieces of 40 x 120 mm plexiglass or acrylic</td></tr><tr><td colspan="4">Note: If unable to access acrylic board, plexiglass or similar non-porous material will suffice.</td></tr><tr><td>Webcam</td><td>Logitech</td><td>C210</td><td>Fix to roof with electrical tape. Alternatively, use a tripod.</td></tr><tr><td>VirtualDub v1.10.4</td><td>VirtualDub</td><td>N/A&amp;nbsp;</td><td>Software for recording behaviour videos. Input from webcam.</td></tr><tr><td>TopScan v 3.0</td><td>CleverSys Inc.</td><td>N/A&amp;nbsp;</td><td>Software for automated top-view tracking and analysis of mouse behaviour. Captured videos are analysed post-hoc.</td></tr></tbody></table>

the use of the puzzle box as a means of assessing the efficacy of environmental enrichment

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits. Further, enrichment has been shown to successfully delay the onset of symptoms in models of Huntington&#8217;s disease 1-4, suggesting environmental factors can evoke a neuroprotective effect against the progressive, cellular level damage observed in neurodegenerative disorders. The ways in which an animal can be environmentally enriched, however, can vary considerably. Further, there is no straightforward manner in which the effects of environmental enrichment can be assessed: most methods require either fairly complicated behavioral paradigms and/or postmortem anatomical/physiological analyses. This protocol describes the use of a simple and inexpensive behavioral assay, the Puzzle Box 5-7 as a robust means of determining the efficacy of increased social, sensory and motor stimulation on mice compared to cohorts raised in standard laboratory conditions. This simple problem solving task takes advantage of a rodent&#8217;s innate desire to avoid open enclosures by seeking shelter. Cognitive ability is assessed by adding increasingly complex impediments to the shelter&#8217;s entrance. The time a given subject takes to successfully remove the obstructions and enter the shelter serves as the primary metric for task performance. This method could provide a reliable means of rapidly assessing the efficacy of different enrichment protocols on cognitive function, thus paving the way for systematically determining the role specific environmental factors play in delaying the onset of neurodevelopmental and neurodegenerative disease.

ここに記載された結果は、異なるリットルからなるいくつかのコホートから得たデータと、代表的なサンプルである。すべての行動試験は、コホート内の動物の無作為化試験の順で、0700と1100時間との間で行われました。豊かな環境で育った動物（N = 14、7女性と7男性）かなり標準的な環境内で発生比べパズルボックス内の閉塞タスクを解決するためのより少ない時間がかかりました（N = 15、7女性と8オス）（参照図3）被験者間要因として環境との（反復測定ANOVAを、F = 19.525、P &lt;0.001）。パフォーマンス上のEEのこの効果は濃縮されたマウスは、個々の障害物パズルのそれぞれを解決するために大幅に少ない時間を必要とした秘密箱、中に個々の試験の中で観察したところ、特に間のような環境と各条件の最初の試験（単変量分散分析中にマークされていた-subjectsファクター：条件1-試行1（C1T1）、F = 4.308はp = 0.048; C1T3、F = 4.317、P = 0.047。 C2T1、F = 9.466、P = 0.005。 C2T2、F = 5.164、P = 0.031。 C2T3、F = 7.031、P = 0.013。 C3T1、F = 19.979はp = 0.000; C3T2、F = 5.788、P = 0.023。 C3T3、F = 4.711、P = 0.039。 C4T1、F = 5.094、P = 0.032）。性別の効果はなかった（被験者間要因として性別と反復測定ANOVA、F = 1.827、P = 0.188）、また住宅環境と性別との間に有意な相互作用は、被験者間要因として、環境や性別に（反復測定ANOVAを観察されたいいえ、環境*性別、F = 0.395、P = 0.535）。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52225/52225fig3highres.jpg" /> 図3：環境に濃縮されたマウスは、より高速な標準収容された動物よりも秘密箱を解決するための目標·ボックス領域を入力するためにすべての4つの足にかかった時間によって測定されるように、濃縮されたまたは標準の環境のいずれかで誕生から上昇成体動物のボックスタスクのパフォーマンスをパズル。秒単位。動物ライSED豊かな環境（赤）に（青）標準的な環境で育ったものよりもはるかに高速パズルボックス内の障害物の作業解く（F = 19.525、繰り返し測定ANOVA被験者間因子として環境とを、P &lt;0.001）。個々の障害物パズルタスク内のパフォーマンスの向上は、被験者間要因として、環境と濃縮されたコホート（単変量分散分析のために観察された：C1T1 F = 4.308、P = 0.048; C1T3、F = 4.317、P = 0.047を、C2T1、F = 9.466、P = 0.005; C2T2、F = 5.164、P = 0.031; C2T3、F = 7.031、P = 0.013; C3T1、F = 19.979はp = 0.000; C3T2、F = 5.788、P = 0.023; C3T3、F = 4.711のp = 0.039; C4T1、F = 5.094、P = 0.032）。 C0：障害物。 C1：U字形チャネル; C2：寝具材料を充填チャネル。 C3：組織プラグ。 C4：泡プラグ。 C1T1は条件1等トライアル1（本文参照）を指します。エラーバー：平均の標準誤差（SEM）、濃縮N = 14（7メス、7男性）、標準のn = 15（7メス、8オス）。 *：P &lt;0.05、**：P＆＃60; 0.01、***：P &lt;0.001。

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The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

Environmental enrichment provides a potential protective effect against neurodegenerative disorders. Currently, however, there is no easy way of determining the efficacy of enrichment procedures. This protocol describes a simple &#8220;Puzzle Box&#8221; method for assessing an animal&#8217;s cognitive function, in order to reveal the effectiveness of environmental enrichment.

環境エンリッチメントの有効性を評価する手段として秘密箱の使用

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

11.6K ビュー.  University of Sydney. Environmental enrichment provides a potential protective effect against neurodegenerative disorders. Currently, however, there is no easy way of determining the efficacy of enrichment procedures. This protocol describes a simple “Puzzle Box” method for assessing an animal’s cognitive function, in order to reveal the effectiveness of environmental enrichment.

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The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

変更された穴会は - マウスとラットにおける行動、認知と社会的相互作用を測定する

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

行動学

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

豊かな環境の住宅マウス用のプロトコル

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

Assessing Burrowing, Nest Construction, and Hoarding in Mice

Deterioration in the ability to perform "Activities of daily living" (ADL) is an early sign of Alzheimer's disease (AD). Preclinical behavioural screening of possible treatments for AD currently largely focuses on cognitive testing, which frequently demands expensive equipment and lots of experimenter time. However, human episodic memory (the most severely affected aspect of memory in AD) is different to rodent memory, which seems to be largely non-episodic. Therefore the present ways of screening for new AD treatments for AD in rodents are intrinsically unlikely to succeed. A new approach to preclinical screening would be to characterise the ADL of mice. Fortuitously, several such assays have recently been developed at Oxford, and here the three most sensitive and well-characterised are presented.
Burrowing was first developed in Oxford13. It evolved from a need to develop a mouse hoarding paradigm. Most published rodent hoarding paradigms required a distant food source to be linked to the home cage by a connecting passage. This would involve modifying the home cage as well as making a mouse-proof connecting passage and food source. So it was considered whether it would be possible to put the food source inside the cage. It was found that if a container was placed on the floor it was emptied by the next morning., The food pellets were, however, simply deposited in a heap at the container entrance, rather than placed in a discrete place away from the container, as might be expected if the mice were truly hoarding them. Close inspection showed that the mice were performing digging ("burrowing") movements, not carrying the pellets in their mouths to a selected place as they would if truly hoarding them.6



Food pellets are not an essential substrate for burrowing; mice will empty tubes filled with sand, gravel, even soiled bedding from their own cage. Moreover, they will empty a full tube even if an empty one is placed next to it8.



Several nesting protocols exist in the literature. The present Oxford one simplifies the procedure and has a well-defined scoring system for nest quality5. 



A hoarding paradigm was later developed in which the mice, rather than hoarding back to the real home cage, were adapted to living in the "home base" of a hoarding apparatus. This home base was connected to a tube made of wire mesh, the distal end of which contained the food source. This arrangement proved to yield good hoarding behaviour, as long as the mice were adapted to living in the "home base" during the day and only allowed to enter the hoarding tube at night.

Burrowing, nesting, and hoarding are species-typical activities that mice readily perform in the laboratory. This article describes how they can be easily and cheaply assessed. These protocols are extremely sensitive to mouse strain, brain lesions and diseases. Moreover they constitute &#x201C;environmental enrichment&#x201D; for the mice, and embody the &#x201C;Refinement&#x201D; aspect of the &#x201C;3 Rs&#x201D;18.

マウスで穴を掘る、巣の建設、および囲いの評価

Deterioration in the ability to perform "Activities of daily living" (ADL) is an early sign of Alzheimer's disease (AD). Preclinical behavioural screening ...

神経科学

Novel Object Exploration as a Potential Assay for Higher Order Repetitive Behaviors in Mice

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals. RRBs are commonly split into lower-order and higher-order components, with lower order RRBs consisting of motor stereotypies and higher order RRBs consisting of perseverative and sequencing behaviors. Higher order RRBs are challenging to model in mice. Current assays for RRBs in mice focus primarily on the lower order components, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for higher-order RRBs difficult. Here we describe a new assay, novel object exploration. This assay uses a basic open-field arena with four novel objects placed around the perimeter. The test mouse is allowed to freely explore the arena and the order in which the mouse investigates the novel objects is recorded. From these data, patterned sequences of exploration can be identified, as can the most preferred object for each mouse. The representative data shared here and past results using the novel object exploration assay illustrate that inbred mouse strains do demonstrate different behavior in this assay and that strains with elevated lower order RRBs also show elevated patterned behavior. As such, the novel object exploration assay appears to possess good face validity for higher order RRBs in humans and may be a valuable assay for future studies investigating novel therapeutics for ASD.

Higher order restricted, repetitive behaviors (RRBs) disrupt the lives of affected individuals. These behaviors are challenging to model in rodents, making basic biomedical research into potential treatments or interventions for RRBs difficult. Here we describe novel object exploration as a potential assay for higher order RRBs in mice.

マウスにおける高次反復行動のための電位アッセイとして新規物体探査

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals.  RRBs are ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

実験用マウスのための認知エンリッチメントとしてクリッカートレーニングの紹介

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. The Barnes maze can also assess other mouse behaviors, such as general motivation to escape from the maze platform and exploratory behavior. The Barnes maze can measure whether a genetic mutation or environmental variable can impact the acquisition and retention of spatial memories, as well as provide information about the search strategy employed by the mice. Here we use the Barnes maze to detect a memory deficit in adult mice following a single developmental ethanol exposure event. The newly described Damsel-in-Distress paradigm exposes a male mouse to a female mouse trapped in a chamber in the open center field of the arena. It provides an opportunity for the mouse to socially respond to the trapped female and exhibit prosocial behavior. The Damsel-in-Distress paradigm can also be used to examine mouse behavior in a novel arena and measure locomotor activity. Both the Barnes Maze and the Damsel-in-Distress protocols require minimal financial investment and most aspects of the tests can be constructed from common lab supplies. These flexible and accessible tools can also be used to detect behavioral changes over the course of development.

This protocol measures spatial learning and memory using the Barnes maze. A novel Damsel-in-Distress paradigm is used to assess locomotor activity and prosocial behavior in mice.

空間的な学習とバーンズ迷路と乙女の苦痛のパラダイムを用いたマウスの向社会的行動の分析

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...

Assessment of Memory Function in Pilocarpine-induced Epileptic Mice

Cognitive impairment is one of the most common comorbidities in temporal lobe epilepsy. To recapitulate epilepsy-associated cognitive decline in an animal model of epilepsy, we generated pilocarpine-treated chronic epileptic mice. We present a protocol for three different behavioral tests using these epileptic mice: novel object location (NL), novel object recognition (NO), and pattern separation (PS) tests to evaluate learning and memory for places, objects, and contexts, respectively. We explain how to set the behavioral apparatus and provide experimental procedures for the NL, NO, and PS tests following an open field test that measures the animals&#8217; basal locomotor activities. We also describe the technical advantages of the NL, NO, and PS tests with respect to other behavioral tests for assessing memory function in epileptic mice. Finally, we discuss possible causes and solutions for epileptic mice failing to make 30 s of good contact with the objects during the familiarization sessions, which is a critical step for successful memory tests. Thus, this protocol provides detailed information about how to assess epilepsy-associated memory impairments using mice. The NL, NO, and PS tests are simple, efficient assays that are appropriate for the evaluation of different kinds of memory in epileptic mice.

This article presents experimental procedures for assessing memory impairments in pilocarpine-induced epileptic mice. This protocol can be used to study the pathophysiologic mechanisms of epilepsy-associated cognitive decline, which is one of the most common comorbidities in epilepsy.

ピロカルピン誘導てんかんマウスにおける記憶機能の評価

Cognitive impairment is one of the most common comorbidities in temporal lobe epilepsy. To recapitulate epilepsy-associated cognitive decline in an animal ...

The Innovation Arena: A Method for Comparing Innovative Problem-Solving Across Groups

Problem-solving tasks are commonly used to investigate technical, innovative behavior but a comparison of this ability across a broad range of species is a challenging undertaking. Specific predispositions, such as the morphological toolkit of a species or exploration techniques, can substantially influence performance in such tasks, which makes direct comparisons difficult. The method presented here was developed to be more robust with regard to such species-specific differences: the Innovation Arena presents 20 different problem-solving tasks. All tasks are presented simultaneously. Subjects are confronted with the apparatus repeatedly, which allows a measurement of the emergence of innovations over time - an important next step for investigating how animals can adapt to changing environmental conditions through innovative behavior.
Each individual was tested with the apparatus until it ceased to discover solutions. After testing was concluded, we analyzed the video recordings and coded successful retrieval of rewards and multiple apparatus-directed behaviors. The latter were analyzed using a Principal Component Analysis and the resulting components were then included in a Generalized Linear Mixed Model together with session number and the group comparison of interest to predict the probability of success.
We used this approach in a first study to target the question of whether long-term captivity influences the problem-solving ability of a parrot species known for its innovative behavior: the Goffin&#180;s cockatoo. We found an effect in degree of motivation but no difference in the problem-solving ability between short- and long-term captive groups.

The Innovation Arena is a novel comparative method for studying technical innovation rate per time unit in animals. It is composed of 20 different problem-solving tasks, which are presented simultaneously. Innovations can be carried out freely and the setup is robust with regard to predispositions on an individual, population or species level.

イノベーションアリーナ:グループ間で革新的な問題解決を比較する方法

Problem-solving tasks are commonly used to investigate technical, innovative behavior but a comparison of this ability across a broad range of species is ...

Assessment of Mouse Judgment Bias through an Olfactory Digging Task

Judgment biases (JB) are differences in the way that individuals in positive and negative affective/emotional states interpret ambiguous information. This phenomenon has long been observed in humans, with individuals in positive states responding to ambiguity 'optimistically' and those in negative states instead showing 'pessimism'. Researchers aiming to assess animal affect have taken advantage of these differential responses, developing tasks to assess judgment bias as an indicator of affective state. These tasks are becoming increasingly popular across diverse species and fields of research. However, for laboratory mice, the most widely used vertebrates in research and a species heavily relied upon to model affective disorders, only one JB task has been successfully validated as sensitive to changes in affective state. Here, we provide a detailed description of this novel murine JB task, and evidence of its sensitivity to mouse affect. Though refinements are still necessary, assessment of mouse JB opens the door for answering both practical questions regarding mouse welfare, and fundamental questions about the impact of affective state in translational research.

This article provides a detailed description of a novel mouse judgment bias protocol. Evidence of this olfactory digging task's sensitivity to affective state is also demonstrated and its utility across diverse research fields is discussed.

嗅覚掘削作業によるマウス判定バイアスの評価

Judgment biases (JB) are differences in the way that individuals in positive and negative affective/emotional states interpret ambiguous information. This ...

Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice

Long-lasting changes in the brain or &#8216;brain plasticity&#8217; underlie adaptive behavior and brain repair following disease or injury. Furthermore, interactions with our environment can induce brain plasticity. Increasingly, research is trying to identify which environments stimulate brain plasticity beneficial for treating brain and behavioral disorders. Two environmental manipulations are described which increase or decrease the number of tyrosine hydroxylase immunopositive (TH+, the rate-limiting enzyme in dopamine (DA) synthesis) neurons in the adult mouse midbrain. The first comprises pairing male and female mice together continuously for 1 week, which increases midbrain TH+ neurons by approximately 12% in males, but decreases midbrain TH+ neurons by approximately 12% in females. The second comprises housing mice continuously for 2 weeks in &#8216;enriched environments&#8217; (EE) containing running wheels, toys, ropes, nesting material, etc., which increases midbrain TH+ neurons by approximately 14% in males. Additionally, a protocol is described for concurrently infusing drugs directly into the midbrain during these environmental manipulations to help identify mechanisms underlying environmentally-induced brain plasticity. For example, EE-induction of more midbrain TH+ neurons is abolished by concurrent blockade of synaptic input onto midbrain neurons. Together, these data indicate that information about the environment is relayed via synaptic input to midbrain neurons to switch on or off expression of &#8216;DA&#8217; genes. Thus, appropriate environmental stimulation, or drug targeting of the underlying mechanisms, might be helpful for treating brain and behavioral disorders associated with imbalances in midbrain DA (e.g. Parkinson&#8217;s disease, attention deficit and hyperactivity disorder, schizophrenia, and drug addiction).

This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.

成体マウスにおける中脳ドーパミンニューロンの数の環境モジュレーション

Long-lasting changes in the brain or &#8216;brain plasticity&#8217; underlie adaptive behavior and brain repair following disease or injury. Furthermore, ...