Method Article
A protocol is provided to use an Open Field Maze to access general locomotor activity, anxiety and emotionality in a laboratory mouse model.
Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of the most commonly used platforms to measure behaviors in animal models. It is a fast and relatively easy test that provides a variety of behavioral information ranging from general ambulatory ability to data regarding the emotionality of the subject animal. As it relates to rodent models, the procedure allows the study of different strains of mice or rats both laboratory bred and wild-captured. The technique also readily lends itself to the investigation of different pharmacological compounds for anxiolytic or anxiogenic effects. Here, a protocol for use of the open field maze to describe mouse behaviors is detailed and a simple analysis of general locomotor ability and anxiety-related emotional behaviors between two strains of C57BL/6 mice is performed. Briefly, using the described protocol we show Wild Type mice exhibited significantly less anxiety related behaviors than did age-matched Knock Out mice while both strains exhibited similar ambulatory ability.
The Open Field Maze (OFM) was initially developed in 1934 as a test to measure emotionality in rodents1. It has attained the status of being one of the most widely used measures of behavior in animal psychology2. It provides an easy and fairly rapid assessment of well-defined behaviors requiring no training to the test subject and little to no specialized training for the human administering the test. These attributes have led to wide-spread use of the open field maze in research extended to other animal species such as calves, pigs, rabbits, primates, honeybees and lobsters3. Part of its popularity arises from the fact that the psychological and physiological concepts underlying the tests are generally straight-forward and well understood. For example, it has been postulated that evolutionary forces have selected for a common response in animals such that most species display anxiety-mediated fear or flight responses to specific stimuli. Rodents for example, show distinct aversions to large, brightly lit, open and unknown environments4. We can assume they have been phylogenetically conditioned to see these types of environments as dangerous. All of these features are incorporated in the open field maze and form the basis of its use in behavioral paradigm testing.
An open field maze consists of a wall-enclosed area that is of sufficient height to prevent the subject from escaping. Typical maze shapes are circular or square with an area large enough, based on the size of the subject tested, to elicit a feeling of openness in the center of the maze. A number of variables can be scored in the open field maze with most parameters involving differing types of motor activity2. Ambulation is the most common behavior studied but others such as latency or rearing can also be measured. Most often, rodent behavior is analyzed in a bare maze. However, the addition of objects, either one or many to the maze floor, adds the ability to see how the subject interacts with novel additional stimuli2. Relevant parameters when objects are presented are typically the number of approaches to an object or in some cases, preference or aversion for one object over another.
Many behavioral tests of anxiety are based on the subject animal’s body activity and locomotion5. Interpreting behavioral tests for emotionality while separating non-emotional confounding factors, such as motor activity, has been the subject of intense debate6,7. As the OFM was originally described, two measures of emotionality can be deduced, locomotor activity and fecal boli deposits or defecation1. However, these two measures have been shown in some studies to be unrelated supporting the conclusion that emotionality in rodents is multidimensional5. Regardless, discrepancies in the literature regarding these measures and emotionality or anxiety in mouse models may be attributed to differences in analysis criteria or differences in testing procedures. Studies have conclusively linked results from OFM analysis with other measures of anxiety when comparing mouse models8.
NOT: Burada yapılan tüm işlemler sunulan ve onaylanan IACUC (Araştırma Uyum Ofisi) tarafından ve NIH yönergeleri izleyerek yapılmıştır bulundu. Davranışsal testler paradigma kullanılır Fareler naif ve diğer testler için kullanılan değildi. Bu protokolde kullanılan, C57BL / 6 vahşi tipli ve olmayan fareler 9 daha önce tarif edilmiş ve burada sunulan veriler bu yazıda vardır.
Test Odası ve Açık Alan Aparatı 1. Hazırlık
2. Etkinlik Tedbir Yazılımı Hazırlama
Açık Alan Testi 3. İdaresi
NOT: Bu protokolde kullanılan yazılım paketi tek seferde 16 adete kadar tek tek farelerin izlenmesine olanak sağlar. Tamamlanması kolaylığı için ve yukarıda sözü edildiği gibi, burada açıklanan protokol OFM tek bir kadranı ile tek bir fare içindir. Bu protokol için kullanım ekipmanı için, 4 ayrı farelerin maksimum labirent her kadranda kullanılarak izleniyor olabilir. Çok muhafaza labirent kullanan varsa, tanımlanmış kadranda ilk konu fare yerleştirdikten sonra, analiz izleme kendi labirent kadranda içine kalan fareler yerleştirin. Bu protokolün amaçları için, daha fazla talimat labirent tek kadranda özgü olacaktır.
4. Ölçme ve Test Prosedürü sırasında Davranış Analizi
NOT: ölçüm için, açık alan davranış üç yönü kolayca (tartışma) Bu protokolü kullanılarak karakterize edilir. Video izleme yazılımı bu ölçümleri erişmek için nasıl kısa bir yönerge izler.
çoğu durumda, test edilmiş farelerin suş başına kişilerin ortalama sayısı yeterli istatistiksel önemi oluşturmak için yaklaşık 20'dir. Yine de bu sayı fare durumuna bağlı olarak 8-30 aralığı içinde olabilmektedir. Gerekli ölçüm veya karşılaştırmalar bağlı olarak, aynı zamanda, aynı yaştaki resimleri kullanmak tercih edilir.
Açık Alan Maze ölçmek için ilk ve belki de en önemli özel parametre toplam ayaktan mesafedir. Ölçüm birimi karşılaştırma amacıyla önemsiz olsa da, çoğu zaman, bir metrik ölçüm (cm) olarak ifade edilir. Burada (Şekil 5) sunulan deneysel veriler, vahşi tipteki (WT) ya da normal C57BL / 6 fareleri, belirli bir knock-out, C57BL / 6 fare türüne (KO) 'e benzer ayaktan kabiliyetini gösterir. Geçilen toplam mesafe suşları veya tedaviler arasında benzer olduğunda lokomotor aktivite etkin bir EQUA kaldırılır, çünkü duygusal davranışların daha fazla analiz basitleştirilmişyon. Test farelerin lokomotor yeteneği önemli farklılıklar varsa labirent bazı belirlenmiş bölgelerde harcanan bölge girişleri veya zaman hareketsizlik yerine gerilme veya tedavi etkileri nedeniyle çarpık olabilir gibi diğer tür analizleri. Teknikleri eşitsiz lokomotor aktivite için hesap var ama bunlar en sık araştırma sorusu özgüdür.
Iki fare suşları arasındaki toplam mesafe ayaktan benzer olarak, biz thigmotaxis analiz başardık, ya da bir konu eğilimi WT KO karşı farelerde (Şekil 6), duvarlara yakın kalması. thigmotaxis derecesi farelerde 10 anksiyojenik bir davranış ölçümü olarak doğrulanmıştır. Anksiyete düzeyleri gibi Thigmotaxis artışlar yükselir. SMART yazılımı kullanarak, bireysel bölgeler hesaplanmış ve t toplam süre (10 dk) bir fonksiyonu olarak sunulan dış bölgeler karşı iç bölgelerde harcanan farelerde (Şekil 3) ve zaman seyahat yollarında örtüldüdiye Labirent. Bu durumda, KO fareleri bunların WT göre daha önemli ölçüde daha yüksek anksiyojenik bir davranış sergilemiştir. Temsili bir geçiş yolu, WT fare yolu, hem farelerde mesafedir halde labirent duvarlarına yakın kalır KO fare yaptığından daha büyük bir frekansta bir labirent orta alanları erişir Şekil 4'te görülebileceği Benzer. Biz KO fareler WT fareler yapmak daha yüksek anksiyete ilişkili davranış sergileyen bu gelen sonucuna varabiliriz.
Daha fazla destek KO farelerde anksiyete düzeyleri artan denek (Şekil 13) çıkarıldı kez 10 dakika test süresi gözlemci tarafından sayıldı sonra, haplar fekal labirent bıraktı. WT farelere kıyasla son derece duygusal hayvanlar artmış dışkılama sergilediği popüler görünümü ardından, KO fareler dışkı boli mevcut önemli artışlar sergilerler. Bu KO farelerde ölçülen thigmotaxis düzeyleri ile ilişkilidir ve tha gösterir onların WT muadillerine kıyasla t Bu çalışmada kullanılan knock-out fareler artmış duygusallığını ve anksiyete gösterdi.
Dört kadran OFM 1. Örnek Şekil. OFM Resimde San Diego Instruments, elde edilmiş ve tarif edilen tüm test prosedürleri kullanılmıştır. Labirent bir kadranda Boyutları santimetre olan ve her kadranda (Q1-Q4) tanımlanır.
Dört kadran OFM havai kamera görüntüsü 2. Örneği Şekil. Resimdeki izleme prosedürlerine önce SMART yazılım tarafından tanınan kamera görüntüsü temsilcisidir. Her çeyrek (Q4) ile (Q1) etiketli ve izleme için tek bir fare içerecektir.
Şekil OFM gelen thigmotaxis için izleme verilerini yorumlamak için kullanılan 4. Bölge bindirme. SMART yazılım analiz paketi kullanılarak, 10 x 10 cm'lik bölgelerin bir dizi olan tanımlanmışlardırd ve konu parçaları değerlendirmek için kullanılır. İç bölge 9 bloktan oluşan ederken tanımlanır ve gölgeli gibi dış bölge 16 bloktan oluşuyordu. Labirent dış bölgelerinde geçirdiği büyük zaman artan thigmotaxis olarak kaydedilir ve amplifiye Anksiyete ile ilgili davranışın göstergesidir edilir.
Şekil 5. Toplam mesafe. OFM olarak WT, seyahat (n = 24) ve birleşik KO (n = 27) bir araya getirilmiş, fareler, ilgili parça santimetre olarak OFM ve toplam mesafe tabi tutuldu ve istatistiksel ambulasyon herhangi bir farklılık görselleştirmek için analiz edilmiştir. Toplam mesafe ölçüldü zaman WT ve KO fareler OFM de benzer performans. veri sonuçları ortalama olarak ifade edildi +/- SEM İstatistiksel (t-test) Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA) ve SAS 9.2 (SAS Institute, Cary, NC) kullanılarak gerçekleştirilen analizler. [Bilgi değişmiş olanRamesh Babu dan d vd, 2008]
Şekil 6. gün. OFM iç ve dış bölgeleri harcanan WT (n = 24) ve birleşik KO (n = 27) fareler istatistiksel fare farkları analiz labirentin iç ve dış bölgeleri harcanan OFM ve zaman tabi tutulmuştur suşları. 7 önlemler thigmotaxis veya duvar saran davranışı Şekil tanımlanan labirent dış bölgelerinde harcanan zaman anksiyete ile ilgili davranışın göstergesidir. KO fareleri thigmotaxis göre WT daha yüksek anksiyete önlemleri sergiledi. veri sonuçları ortalama olarak ifade edildi +/- SEM İstatistiksel (t-test) Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA) ve SAS 9.2 (SAS Institute, Cary, NC) kullanılarak gerçekleştirilen analizler. <0.05 s. [Veri Ramesh Babu modifiye edilir, vd, 2008]
Şekil OFM 7. Fekal boli mevduat. WT (n = 24) ve KO (n = 27) fareler geri evlerine kafeslerine labirent kaldırıldı önce OFM bir 10 dakika testi tamamlamak için izin verildi. Farenin çıkarılmasından sonra, Defekasyonların veya dışkı haplar yatakların sayısı el gözlemci ile sayıldı. Boli artan sayısı, söz konusu hayvanın artan anksiyete abstre göstergesi olabilir. WT ile karşılaştırıldığında KO fareleri, dışkı Boli bir artış göstermiştir. veri sonuçları ortalama olarak ifade edildi +/- SEM İstatistiksel (t-test) Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA) ve SAS 9.2 (SAS Institute, Cary, NC) kullanılarak gerçekleştirilen analizler. <0.05 s. [Veri başlangıçta Ramesh Babu yayınlanan, vd, 2008]
Açık Alan Labirent hayvan davranış çalışmalarda en yaygın kullanılan platformlardan biridir. Önemli genel ve etiyolojik parametreleri 2,4 çok sayıda toplanmış ve OFM uygulanması sırasında analiz edilebilir. Bu veriler araştırmacı anksiyete ile ilgili duygusal davranışlar 8 genel lokomotor aktivite arasında değişen davranışlarını ölçmek için izin verir. Ancak, OFM kullanımı, eksiklikler olmadan değildir. Bir karıştırıcı konu herhangi bir test oturumu sırasında manipüle edilebilir statik değişkenler geniş olduğunu. Örnekler zaman, aydınlatma koşulları ve yeni nesne dahil bulunmaktadır. Geniş bir uygulama spektrumlu desteklemek için gerekli olan deneysel protokol kurulum ve tasarım Değişkenlik, zor çalışmalar karşılaştırmak için yapabilirsiniz. Arka plan veya transgenik fare hatları ve ilaç tedavileri farklı olarak konu değişkenliği, dahil edildiğinde, deney karşılaştırmaları zorluk daha da artırabilir. Bu sorunlara rağmen, OFM kemirgen davranış araştırmalarında en yaygın uygulanan tekniklerden biridir. Fare anksiyete ve duygusallığı ile ilgili olarak burada, biz OFM elde edilen sonuçları ve bunların analizini tartışmak.
Burada, açık alan davranış üç yönü kolaylıkla bu protokolü kullanılarak karakterize edilmiştir: 1) Toplam mesafe cm (kapalı) testin tüm Zamanlı bölümü sırasında; 2) Thigmotaxis ya da 10 dakika toplam test süresi yüzdesi ölçer konusu anksiyete benzeri bir davranış göstermektedir labirent dış duvarına bitişik kalır; Kaldırılır konusu sayılır sonra kadranda sol fekal pelet (boli) 3) sayısı. Dışkılama kemirgenlerde 5 duyguların negatif ilgili ölçer ve fare konu anksiyete seviyelerini göstermek için kullanılabilir. SMART yazılım bu ölçümleri erişmek için nasıl kısa bir yönerge izler.
Test denekleri lokomotor aktivitesi için önemlidirönce OFM verilerinin analizi ya da bu konuda, herhangi bir hayvan davranışsal labirent için ayırt. Fareler veya ilaç tedavileri farklı etkileri farklı suşları karşılaştırırken, fare ayaktan yeteneği çok önemlidir. Lokomotor yeteneği tedavi etkilerine karşı büyük ölçüde tehlikeye neden olan, daha sonra karıştırılmakta hareket tabi kabiliyetine dayanır aktivitelerini ölçmek. Bu nedenle, bu deneyde ilk adım iki konu suşları arasındaki toplam hareketini karşılaştırmaktır. SMART yazılım konusu izleme özelliğini kullanarak, C57BL / 6 fareler iki farklı suşları (Şekil 4) tarafından test süresince labirent kaplı toplam ayaktan mesafe ölçüldü. Her ikisi de vahşi tipteki (WT) ve genetik nakavt fareleri (KO) içindeki ayaktan yeteneği gösterilir. Orada (cm) toplam mesafe istatistiksel fark deney 10 dakika süre boyunca her iki fare hattı ile gitti. Bir suş karşılaştırıldığında ambulasyon önemli bir fark göstermiştidiğer, muhtemelen diğer davranış paradigmaları kullanarak daha özel bir soruşturma, farkı karakterize etmek için gerekli olacaktır. Bununla birlikte, bu durumda, söz konusu soyların ambulasyon ayrıca anksiyolitik fonksiyonlarını incelemek için düzeltilmemiş OFM türetilmiş verileri eşit sağlayan doğrudan kullanımı olmuştur. Bazı araştırmacılar, yüksek aktivite yorumlanır ya da başkalarının duygusallık 11 bağımsız olma keşif davranış gebe iken düşük duygusallık bir göstergesi olarak keşif davranışı artırmak olduğunu burada belirtmek gerekir. Bir lokomotor aktivite farklılıklar duygusal önlemler 12 bulandırabilir kabul etmek vardır. Toplam ayaktan mesafe Burada kullanılan fare suşları arasında benzer olarak, ancak, farelerin aktivite düzeyleri duyarlılık faktörleri ayrıldı.
Davranışı Yetiştirme dikey dik bir konumda, her iki arka pençesi duran söz konusu hayvandan oluşur. Bu bir keşif davranış olarak kabul edilir ve olduğu gibi kullanılmıştırOFM ve Yükselmiş Artı Maze 13 hem de anksiyete bir ölçüsüdür. Ancak, davranış yetiştirme anksiyolitik ya anksiyojenik ya olduğuna dair açık bir gösterge yoktur. Bazı çalışmalar artmış göstermektedir yetiştirme diğerleri davranışı yetiştirme azalmıştır önermesiyle artarken anksiyete 15 göstergesidir farelerde 14 artmış anksiyete düzeyleri ile uyum içindedir. Deneysel protokol ve incelenen etolojik parametrelere bağlı olarak, burada analiz değildi yetiştirme iken Böylece, yetiştirme, basit ayaktan davranış anksiyete bağlantılı davranışları ayırt etmek için kullanılabilir.
Bu kemirgen modellerinde anksiyete ölçülmesi çok daha karmaşık bir tek labirent ortamında 16 tek bir parametre kullanılarak daha ileri sürülmektedir. Bu nedenle, tek bir testle birden testler veya birden fazla önlemler kullanılarak sonuçların değerlendirilmesi güçlendirebilir. Thigmotaxis veya duvar saran davranış, çok kemirgen türleri görülmektedir ve olmak ilgili anksiyete ile bağlantılıhaviors. Bu büyük olasılıkla büyük açık alanlar veya algılanan tehlike 17,18 alanları önlemek için bir kemirgen altta yatan eğilimi bağlıdır. Ne olursa olsun altta yatan nedenin, thigmotaxis genellikle daha spesifik kaygı ile ilgili testler 19 için başlangıç noktası olarak kabul edilir önemli bir kaygı-bağlantılı davranıştır.
OFM içinde Thigmotaxis anksiyolitik, anksiyojenik ve hatta non-farmakolojik tedaviler değerlendirmek için kullanılır. Dopamin agonistleri D1 ve D2 dopamin reseptörlerinin artan dopaminerjik iletimleri 20 için anksiyojenik benzeri etkilerinde rolü olduğunu göstermiştir ise diazepam ve klordiazepoksit gibi anksiyete ile ilişkili ilaçlar OFM 4 fare hareketi üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermiştir. OFM 21 fare anksiyete gibi davranışa karşılık olarak açık gerilme ayrımlar vardır. Örneğin, BALB / c fareleri, ortak ev fare bir albino laboratuvar yetiştirilen suşu, daha davranışsal tepki gösterirAkut stres daha C57BL / 6 fareler 22 yapın. Türler, belirli bir araştırma sorusu için kullanılacak test paradigmaları ve seçme ile ilgili parametreleri ayarlarken nedenle, konular arasında yanıtları bazal varyasyon dikkate alınmalıdır.
Aynı zamanda son derece duygusal hayvanlar artmış dışkılama sergilediği popüler görünümüdür. Bu görüş, bazı raporlarıyla olmuştur, ancak anksiyete ayrı ölçüsü olarak dışkılama geçerliliği 23 sorgulanmıştır. Ancak, kemirgenlerde duygusallık ile dışkılama olayları ilişkilendirerek Hall'un orijinal tez (1934) beri, konuyla ilgili literatür büyük miktarda bu ilişkiyi 2 teyit etmiştir. Daha yeni bulgular yanıtlarda farklılıklar daha az nettir uzun gözlemler (30 dk) aksine Defekasyonların gerçekten burada yapılan gibi nispeten kısa bir test dönemlerinde duygusal kaygı ile ilgili davranışlar yararlı bir göstergesi olabileceğini göstermiştir 21 kadar.
Bu OFM bunların dokunma hissinden bağlıdır farelerin davranışı dikkat etmek önemlidir. Fareler daha kolay 3 merkez bölümlerini labirent duvarları ile dokunsal temas kaybetmek ve girmek Böylece farelere herhangi bir hasar ya da bıyık sıkıntısı ölçülen anksiyete bağlantılı davranış azalmasına neden olabilir. Labirent keşif de test prosedürü sırasında ya da labirent kat 24 renk gıda veya su kısıtlaması, aydınlatma bağlı olabilir. Bu anksiyete ile ilgili davranışların OFM sonuçlarını yorumlama önce, bu değişkenleri, yanı sıra herhangi bir tedavi kaynaklı faktörlerin doğrulamak için önemlidir. El yazmalarında tüm test koşullarının detaylı raporlama da uygun çapraz çalışma karşılaştırmaları kolaylaştırmak için kritik öneme sahiptir.
Biz, motor hareketlilik ve farelerin araştırılmıştır duygusallığı ile ilgilidir olarak OFM kullanımını tartışmak burada iken Ayrıca, OFM da su, diğer davranışları test etmek için kullanılıryeni nesne tanıma ve bellek 25 gibi ch. Bellek tipi analiz edilen bağlı olarak, yeni bir nesne ile labirent süresi 5 dakika ile 24 saat arasında değişebilir. yeni nesne tanıma testinde labirent kolaylığı ve esneklik kısa veya uzun süreli hafızanın test için izin verir ve seçici hafıza oluşumunun belirli bir sahnede akut ilaç tedavisinin etkilerini analiz etmek için kullanılabilir. Sonuç olarak, OFM performans 26 bir apikal testtir. Ölçülen anksiyete ile ilgili davranışlar çeşitli davranışsal yatan süreçlerin kümülasyon vardır. Bir yanıt algılanabilir ölçülür kez Böylece, belirli bir kusur tespit etmek bundan başka yanıtlarını belirlemek çoğu zaman gereklidir.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by The National Institute of Health (NIH-2RO1NS033661) and by the Alabama Agricultural Experiment Station (HATCH ALA021-1-09017).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Multi Unit Open Field Test | San Diego Instruments, Inc. | White 7001-0354 | Any single or multi unit open field maze can be used |
SMART DT Tracking Software | PanLab/Harvard Apparatus | 76-0695 | Any tracking software can be utilized with this protocol |
Sony 990x Video Camera Recorder | Sony | CCD-TRV328 | Any suitable video camera can be attached to computer for recording tracking profiles. |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır