プローブ試行
プローブと訓練の結果の解釈
「結果」の中には、実はセットアップの問題が姿を変えたものもあります。
プローブの結果を読むのは、半分は科学、半分は探偵の仕事です。これらのガイドでは、典型的な対照群の姿、障害がどう見えうるか、そしてどんなセットアップの問題が結果になりすますかをまとめています。
水迷路の結果の読み方
日をまたいだ学習、プローブでの正しい場所のはっきりした探索、そして整ったセットアップを確認してください。潜時は単独ではなく、経路比、進行方向、ギャラガーの指標と合わせて読みます。
- 典型的な対照群のパターン
- 学習中は進行方向角が0に向かって小さくなり、よく訓練された被験体の経路比は1に近づきます。プローブ試行では、スタート地点に関係なく標的象限を好むことが空間記憶を示し(プラットフォームが象限の中央にある場合)、訓練された被験体は象限への進入が少なく、標的に集中します。初期の壁沿いはたいてい適応で、チェイニングは学習の初期によく見られます。
- 障害のサイン
- 十分な訓練後のプローブでのチェイニングは、空間学習が損なわれているか欠けていること、あるいは空間的手がかりが不足していることを示唆し、その場合は標的象限の時間がチャンスレベル付近にとどまります。壁沿い行動が続く場合は、ストレスや不安、課題の理解不足、感覚運動の障害、動機づけの低さを反映しているかもしれません。ギャラガーGlobalの値が高いほど、被験体が目標から遠くを探したことを意味し、この近接度の指標は加齢に伴う障害にとても敏感であることがわかっています(Gallagher et al., 1993)。
- 強い記憶のサイン
- ヘルプの内容は「向上した」パターンではなく、強い記憶の兆候を説明しています。プローブ試行で群全体の進行方向角が0に近ければ強い記憶を示し、最初のスライスを使わない限り、進行方向は試行全体の通過や象限時間より敏感なことが多いです。試行全体の通過には注意してください。確認して次へ進む柔軟な被験体よりも、何度も戻ってくる(固執する)被験体に有利になります。
結果のように見えるセットアップの問題
- プラットフォームが鏡像の位置に描かれる:プールの縁を間違った順番でクリックしています。North(上)、South(下)、West(左)、East(右)の順にキャリブレーションし直してください。
- 開始時に経路がプラットフォームや手に飛ぶ:トラッカーは左上から走査し、最初に見つけた暗い物体にロックします。南側から作業してください。
- 経路図の直線や止まったタイマー:たいていはバックグラウンドのプログラムか、むらのある照明が原因です。
- 経路がプラットフォームの手前で終わる:まずキャリブレーションしたプールとプラットフォームの直径を確認してください。
- 遊泳速度が速すぎる:プールの直径が実際の水面より大きいと、すべての距離と速度が水増しされます。
- 約0.1秒の試行:マウスやリモコンがダブルクリックしています。交換するか充電してください。
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浮かび上がらないプラットフォームでは空間的でない戦略が使えるので、潜時の短縮が空間学習と誤読されることがあります。試行全体の象限時間は誤解を招くことがあるので、平均速度を対照として使い、タイムスライスも使ってください。不活動が多いと逃避潜時が長くなり、プローブ試行での通過が減ることがあるので、ほかの指標と合わせて読んでください。手がかりありの試行は、場所の学習とは無関係な遂行要因があるかどうかを判定します(Vorhees and Williams, 2006)。
正確さだけでなく戦略も重要です。脳損傷の前でも、PDAPPマウスは野生型マウスより空間戦略をあまり使わず、空間的でない系統的な戦略や、繰り返しループする戦略を多く使いました(Brody and Holtzman, 2006)。Maei et al.(2009)は、マウスのプローブテストで群間差を検出する力において、近接度の指標が象限、ゾーン、通過の指標を一貫して上回ることを見いだしました。
バーンズ迷路の結果の読み方
穴ごとのエラー(鼻突っ込み)、目標穴までの潜時と経路、一次経路長を見て、解釈する前に経路がきれいに取れているかを確認してください。
- 典型的な対照群のパターン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。HVS Imageは、自動で数えた穴への接近、穴ごとの鼻突っ込み(エラー)、目標穴までの潜時と経路、一次経路長(スタートから逃避穴への最初の接近までのルート)を報告します。
- 障害のサイン
- 元のプラットフォーム研究では、老齢ラットは報酬のある場所についての記憶が劣っていることが示されました(Barnes, 1979)。
- 強い記憶のサイン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。
結果のように見えるセットアップの問題
- 開始時に経路が飛ぶ:一時的な影(手やスタート用の容器)がトラッカーを引き寄せています。小さなガラスビーカー、白い手袋と袖を使い、南側から作業してください。
- 直線(短いトラッキングの途切れ):照明を均一で拡散したものにし、照明チェックで黒い点(影)をなくし、赤い点(ぎらつき)を避け、ほかのプログラムを閉じてください。
- 逃避穴で試行が終わらない:「Auto-end on escape hole」がオンのときだけ自動で終わります。そうでなければ、動物が穴に完全に入ったときに「END」をクリックしてください。
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経路は人為的に平滑化されていないので、ギザギザの経路はぎくしゃくした動きを反映しています。動物は中に入らずに穴を調べることがあるため、多くのユーザーは「Auto-end on escape hole」を「No」にしたまま、自分で試行を終えます。接近とエラーを読む前に、穴が壁沿い帯に入るよう帯を設定してください。
Barnes(1979)は、空間的手がかりの利用に有利な円形プラットフォームでラットを試験し、シナプス増強の量が円形プラットフォーム課題をこなす能力と統計的に相関していることを見いだしました。
オープンフィールドと物体試験の結果の読み方
オープンフィールドでは、壁沿い行動と外側ゾーンでの滞在時間が一般的な不安関連の指標です。活動量の変化を不安と取り違えないよう、経路長や速度と合わせて読んでください。
- 典型的な対照群のパターン
- マウスをオープンフィールドに入れると主に周辺ゾーンを探索し、壁の近くにとどまろうとするこの傾向は、探索の最初の数分のうちに徐々に弱まります(Simon et al., 1994)。
- 障害のサイン
- 不安惹起様プロファイル:基準となる不安惹起薬は、マウスの壁沿い行動を増やしました(Simon et al., 1994)。不活動やすくみが多い場合は、疲労、ストレスや不安、薬理作用、運動障害を反映している可能性もあるので、速度と経路長も確認してください。
- 強い記憶のサイン
- 抗不安様プロファイル:抗不安薬はマウスの壁沿い行動を減らし(Simon et al., 1994)、ラットでは抗不安薬が壁沿い行動を抑えました(Treit and Fundytus, 1988)。
結果のように見えるセットアップの問題
- ある区域で十字が飛ぶ:動物がその区域にいるときに閾値を調整してください。
- 十字が尾やふんを追う:小さな箱の中の大きな動物なら、「Set X-Y Size」を右へ動かしてください。
- 十字の色が違う:緑の十字は明るい背景の暗い動物を、赤の十字は暗い背景の白い動物をトラッキングします。正しい背景色の設定でキャリブレーションし直してください。
- 物体やアリーナ間のすき間がトラッキングされる:背景全体をコントラストのある1色にし、物体は床と同じ色にするかマスクしてください。
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試行全体の平均は、新奇物体への初期の関心のような効果を隠してしまうことがあるので、時間ビンを使ってください。物体試験では、体の中心のトラッキングで物体付近の時間を採点し、においを嗅ぐ行動や前足での接触は手作業で採点します。内側と外側の合計は、Excelで該当するゾーンの列を合計してください。オープンフィールドは、不安様行動の動物モデルとしてとても人気があります(Prut and Belzung, 2003)。
Prut と Belzung(2003)は、治療効果のスペクトルが異なる一部の化合物がオープンフィールド試験では抗不安薬としてあまり効果を示さなかったと指摘し、このパラダイムは不安障害の特徴をモデル化していないかもしれないと示唆しています。Treit と Fundytus(1988)は共分散分析で全般的な活動量の影響を取り除きました。ここでは新奇物体認識の好みのパターンは示していないので、従ったプロトコルの方法と基準で物体の好みを解釈してください。
多アーム迷路の結果の読み方(EPM、放射状、T、Y迷路)
高架式十字迷路ではオープンアームとクローズドアームの時間の割合と進入を比べ、放射状、T、Y迷路では進入の順序と繰り返しの進入を見てください。
- 典型的な対照群のパターン
- 高架式十字迷路:ラットはクローズドアームよりオープンアームへの進入が有意に少なく、オープンアームで過ごす時間も有意に短くなりました(Pellow et al., 1985)。放射状迷路:ラットは効率よく課題をこなし、最初の8回の選択で平均7本を超える異なるアームを選びました(Olton and Samuelson, 1976)。T迷路:素早く続けた2回の試行のうち2回目で、げっ歯類は前に訪れなかったアームを選ぶ傾向があります(Deacon and Rawlins, 2006)。
- 障害のサイン
- 高架式十字迷路、不安惹起様プロファイル:ヒトに不安を引き起こす化合物は、オープンアームへの進入の割合と滞在時間を有意に減らしました(Pellow et al., 1985)。T迷路:自発的交替も報酬付き交替も、海馬の機能障害にとても敏感です(Deacon and Rawlins, 2006)。
- 強い記憶のサイン
- 高架式十字迷路、抗不安様プロファイル:オープンアームでの活動(滞在時間や進入回数)の増加は、抗不安的な行動を反映します(Walf and Frye, 2007)。
結果のように見えるセットアップの問題
- トラッキングの十字が出ない:キャリブレーションで背景色の設定を確認し、Sizeを0より少し大きくして、閾値をゆっくり動かしてください。
- 試行が0.1秒で終わる場合は、マウスがダブルクリックしています。別のマウスを試してください。
- 進入回数がおかしい:Detection Areaを確認してください。100%ならどんな進入も数え、25%ならアームの奥25%への進入だけを数えます。
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HVS Imageは、いちばん左のアームから時計回りにアームごとのデータを並べ、高架式十字迷路ではオープンアームとクローズドアームの時間の割合と進入を報告します。いつでも別のDetection Areaの割合で再解析できるので、使った値を報告してください。新奇性も照明も、十字迷路でのラットの行動に有意には寄与しませんでした(Pellow et al., 1985)。
放射状迷路では、小さいながら確かな新近効果があり、繰り返しエラーの起こりやすさは最初の選択からの選択回数とともに高まりました(Olton and Samuelson, 1976)。Pellow et al.(1985)は、抗うつ薬も強力精神安定薬も十字迷路に特異的な効果を示さないことを見いだしました。
強制水泳の結果の読み方
HVS Imageは、よじ登り、潜水、遊泳、浮遊の時間の割合と、速度、経路を出力します。割合を解釈する前に、トラッキング帯と尾のトラッキングを確認してください。
- 典型的な対照群のパターン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。
- 障害のサイン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。
- 強い記憶のサイン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。
結果のように見えるセットアップの問題
- 十字が上がった尾や容器の壁の水滴に飛ぶ:「Set X-Y Size」を右へ動かしてください。
- よじ登り、遊泳、潜水が誤分類されているようだ:トラッキング帯の高さを確認し、動物のいちばん高い点が、よじ登るときは上の3分の1、泳いだり浮いたりするときは真ん中の3分の1、潜るときは下の3分の1に来るようにしてください。
- スライダーをどこに置いても十字が動物にとどまらない:背景が均一で、コントラストがよく、ぎらつきがないよう、照明とカメラの設定を改善してください。
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ソフトウェアは、トラッキング領域内の動物のいちばん高い部分を使ってよじ登り、遊泳/浮遊、潜水を分類し、速度で遊泳と浮遊を区別します。3つの容器を3 x 3のグリッドで実行した場合、実際の容器のファイルだけがあなたのデータです。
検証済みの文献データベースにはまだ強制水泳の論文がないため(古典的な参考文献が1つ提案され、承認待ちです)、ここでは対照、障害、向上のパターンを示していません。
HVS 6D VR水迷路の結果の読み方
VR試行は水迷路とまったく同じように解析されるので、同じ指標と注意点が当てはまります。げっ歯類とヒトのVRの値を直接比べてはいけません。
- 典型的な対照群のパターン
- VR専用の対照パターンはまだ検証されていないので、結果は水迷路と同じように読んでください。象限の指標は目標が象限の中央にあるときだけ意味を持ち、そうでなければ接近とギャラガー近接度を使ってください。
- 障害のサイン
- ヒトが隠れた逃避プラットフォームへたどり着くために空間的手がかりを使わなければならないとき、海馬切除を受けた患者は、年齢を合わせた対照群に比べて空間ナビゲーションに重い障害を示します(Astur et al., 2002)。
- 強い記憶のサイン
- この試験について確認された公表パターンはまだないため、ご自身の対照群と比べてください。
結果のように見えるセットアップの問題
- 参加者が止まったあとも動きが続く:SMOOTH_MOTIONを短くしてください。小さな振動や音で参加者が動いてしまう場合は、OMNI_SENSを少し下げてください。
- 軽い歩みが検出されない:OMNI_SENSを上げてください。
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VR解析では、その試行で使ったプラットフォーム位置だけが表示されます。プローブ試行は目標に到達しても最大時間まで続くので、学習した位置をTARGET_POSITIONに入れておけば、図に表示され、解析されます。HVS 6D VRは実験者の手助けを記録しないので、手助けをした場合はメモしておいてください。
Astur et al.(1998)は、さまざまな指標にわたって、男性が女性より隠れたプラットフォームにうまくたどり着くことを一貫して見いだしました。Thornberry et al.(2021)は、特に環境のセットアップと手順の面で、仮想水迷路の使われ方に一貫性がないと報告しているので、環境と手がかりを漏れなく報告してください。
プローブの間に記憶がどう変わるかを見る方法の1つが、Devan-Bakerのタイムビン解析です。
出典
- Maei (2009). What is the most sensitive measure of water maze probe test performance?. Frontiers in Integrative Neuroscience 3. doi:10.3389/neuro.07.004.2009
- Blokland et al. (2004). A detailed analysis of rats’ spatial memory in a probe trial of a Morris task. Behavioural Brain Research 154(1):71-75. doi:10.1016/j.bbr.2004.01.022
- Gallagher et al. (1993). Severity of spatial learning impairment in aging: Development of a learning index for performance in the Morris water maze. Behavioral Neuroscience 107(4):618-626. doi:10.1037/0735-7044.107.4.618