Summary
在旱地巴恩斯迷宫被广泛用于测量响应于轻度厌恶刺激空间导航能力。连续多天，对照组的性能（ 如等待时间来寻找逃生笼）提高，表明正常的学习和记忆。大鼠和小鼠之间的差异必然要求，在这里详细的设备和方法的变化。
Abstract
空间学习和啮齿类实验动物的记忆往往是通过在迷宫，其中最流行的是水和旱地（巴恩斯）迷宫续航能力进行评估。在会话或试验改进的性能被认为是反映逃生笼/平台位置的学习和记忆。认为比水迷宫压力较小，巴恩斯迷宫是一个圆形的平台，上面一个相对简单的设计有几个洞在周边边缘等距。但所有的孔中的一个是假底或盲结束，而一个导致逃生笼。轻度厌恶刺激（ 如明亮的顶灯）提供动力，以找到逃生笼。潜伏期找到逃生笼可在会议期间进行测量，但额外的端点通常需要视频录制。从这些录像，使用自动跟踪软件可以生成各种端点类似于那些在水迷宫生产（ 例如</ em>的行驶距离，速度/转速，时间在正确的象限中度过，花费的时间动/静息和确认延迟）。搜索策略（ 即随机的，串行，或直接）的类型可以分为好。巴恩斯迷宫建造和测试方法不同，可以为小型啮齿类动物，如小鼠和大啮齿动物，如老鼠。例如，在特迷宫的线索是有效的鼠，小的野生啮齿动物可能需要内部迷宫的线索与周围的迷宫视觉障碍。适当的刺激必须确定哪些激励啮齿动物找到逃生笼。双方巴恩斯和水迷宫可作为时间4-7测试试验通常需要检测改进学习和记忆能力（ 如较短的延迟或路径长度来寻找逃生平台或保持架）和/或实验组之间的差异耗时。即便如此，巴恩斯迷宫是一种广泛使用的行为评估测量空间的航行能力和他们受遗传，神经行为操作，或药物/毒物接触潜在干扰。
Introduction
空间学习和记忆的啮齿类实验动物首次评估与食品剥夺大鼠的导航小巷的迷宫找到食物增强剂1。几十年后，提出了一种空间参考记忆系统2。相反，工作记忆是指存储在测试会话或试验中，参考存储器是指存储器横跨测试阶段或临床试验，并更密切相关的长期记忆。
几种类型的迷宫已经发展成为在小型和大型啮齿动物这个海马依赖的空间学习和记忆（ 例如水迷宫，多个T-迷宫，放射臂迷宫和旱地迷宫）3-6无创性评估。在这里，我们重点的圆形平台或Barnes迷宫，由卡罗尔·巴恩斯博士7于1979年首次描述上。这个迷宫已经被用来测试空间航行学习记忆在广泛啮齿类动物模型，包括大鼠（RAttus家鼠），老鼠（ 小家鼠 ），鹿鼠（Peromyscus maniculatus bairdii），加州小鼠（Peromyscus加利福尼亚小 ），和hystricomorph啮齿类动物（ 如 degus [Octodon degus]）8-13。使用巴恩斯迷宫评估的其他物种包括美国蟑螂（ 美洲大蠊 ）14，玉米蛇（ 锦蛇雀雀 ）15， 有鳞爬行动物（ 如边斑点蜥蜴[ 歌stansburiana]）16，和非人灵长类动物（ 如小鼠狐猴[Microcebus鼱 ]）17。在我们的实验室，巴恩斯迷宫性能已被用作神经毒性的指标发育双酚A（BPA）或乙炔基雌二醇（EE2）曝光9-1113之后。它也被普遍用于各种小鼠品系18-21的老化效应7,22-28评估行为表型，和阿尔茨海默氏病相关的画质icits在动物模型3,29-33，以及锻炼和饮食，环境和代谢改变34-42的影响。
的巴恩斯迷宫利用一个主要优点是，它诱导少应力在相对 于水迷宫，如Morris水迷宫43的主体，虽然两者都可以诱导急性增加血浆皮质酮的浓度在小鼠44上 。作为一个旱地迷宫，巴恩斯迷宫可能会更ethologically相关陆地啮齿动物45。虽然水迷宫性能已被证明是在小鼠3,46,47到遗传改变更敏感，巴恩斯迷宫性能是某些其他改动48,49更加敏感。在啮齿类动物模型在水迷宫的使用是不可能的，巴恩斯迷宫可以提供空间记忆保留31的微调评估。轻度厌恶刺激通常用于巴恩斯迷宫（ 如灯不亮），然而，可能无法提供足够的动力为啮齿动物，找到逃逸笼45。此外，啮齿动物可以学习，如果他们不进入笼逃生时没有处罚。而不是积极寻找逃生笼因此，一些啮齿类积极探索迷宫的每个试验的持续时间长。如由肯纳德和半圆-Pak的24评论，这增加了勘探可以延长等待时间来定位逃逸笼，路径长度，和增加错误数量。因此，对多个参数，包括时延，误码率，时间在正确的和不正确的象限，速度花了，时间移动，时间休息，和搜索战略测量，可以统称为每个主体的空间航行学习记忆能力8一个更好的指标-10。此外，性能可以测量的延迟先找到逃生笼（主要指标）或延迟进入逃生笼（总指标）。有些自变量主编的性能主要措施是空间学习的一个更准确地反映比总的措施50。大多数研究中，包括这里所描述的实施例中，使用延迟进入逃逸笼，以确定错误率和搜索策略。此外，一些跟踪的软件系统有三点体检测系统，可以测量嗅探正确与不正确孔的频率。最后，迷宫必须彻底与审判之间的乙醇清洗，以除去嗅觉线索，可以提供线索或证明分心到后续的动物。
巴恩斯迷宫的设计而变化，但通常各具有12或20个潜在逃逸孔，其中只有一个引出到家庭或逃生笼。逃生笼可以是位于下方的迷宫顶部的逃生孔（用于迷宫没有围墙），或内置于迷宫周围的墙壁。该线索的大小从约16.5厘米的高度或宽度（米范围内变化阿塞拜疆）水平线21.6厘米宽放置从地板到房间墙上的迷宫外的天花板。 图巴恩斯迷宫设计的Peromyscus品种1-5显示的例子（ 图1）和老鼠（ 图2-5）。插头或假底部必须覆盖nonescape孔，以防止动物掉落走出迷宫。试验室的大小可以变化（约20 平方米 ），但它必须足够大以提供足够的空间迷宫，habituating动物的房间，可容纳一台计算机与视频的建立（如果使用），和一个地方对于实验者从迷宫装置，使得它们的存在不与动物的表现干扰坐在一个距离（至少〜122厘米）。逃生笼位置分配应各治疗组之间和性别平衡。而此处所描述的具体程序不包括旋转试验，以阻止使用帧内迷宫气味线索，一些研究之间的迷宫把这个程序50。在我们的程序中，迷宫擦拭干净，用试验之间的乙醇，以消除异味的线索。
在寻 找逃生笼，三种类型的检索策略已被定义（最初称为“模式”巴恩斯7）：1）随机，操作上定义为通过孔穿越迷宫的中心路径分隔的局部搜索，2）串口，定义为系统的搜索连续孔在顺时针或反时针方向，以及3）直接或空间，定义为直接导航到正确的象限而不穿过迷宫中心多于一次，并与3个或更少的错误。一般情况下，反复试验，老鼠通常通过上市（随机，串行和直接）51的顺序搜索策略进展。而不逸出笼的探针试验也可以用来作为进一步的措施的存储器50。
该协议及代表此结果两种啮齿类（Peromyscus物种否则称为小型啮齿动物）和大鼠的开发工作。虽然这些一般的程序可能还持有近交系和/或远交系小鼠（ 小家鼠 ），其他研究应征询那些后者的18-21种潜在的方法论差异。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1。巴恩斯迷宫手术小鼠害
- 打开顶灯的迷宫和地方上面的“不输入”在实验室门的外侧的迹象。
- 在正常的家庭笼带来小鼠试验室开始第一次审判，允许习惯之前大约30分钟到。如果房间很安静，它可能不是必要的，包括白噪声，否则预防措施可以考虑。
- 设置跟踪程序。
- 轻轻地从它的首页笼取出第一个鼠标，并放置在高大的盖塑料盒。将其转义（清洁家园）聚丙烯笼（29厘米×19厘米×13厘米）的指定的逃生孔下。
- 确保被阻断管从逃生孔移除，而所有其他孔被堵塞的纸张。
- 画帘各地的迷宫。
- 将塑料盒用鼠标里面的迷宫中心，约8秒后，轻轻TA柯动物出笼子，并将其放置到迷宫。
- 把动物在迷宫的中心后，悄悄移动到电脑区域（〜150厘米的迷宫）。
- 启动适当的跟踪软件程序应该已经打开，以确保最小的时间（几秒钟内）已经从动物置于迷宫直到程序开始记录其性能的时间已过。
- 从电脑显示器和记录孔数，试验次数，搜索策略，并提出错误数，观察动物的表现。一个错误的定义是嗅了不正确的孔。基于跟踪模式搜索策略的评估可以由活的或以后。
- 搜索策略被归类为直接 （直接进入逃生笼3或更少的错误），
- 串行 （沿迷宫周边行驶，直至逃生笼位），或
- 随机</ STRONG>（穿越迷宫中心多次检查各孔）。
- 停止跟踪程序，当动物有逃脱笼子里所有的四只爪子。
- 如果鼠标没有在5分钟内进入逃生笼，轻轻地引导到正确的位置，进入逃生笼。让小鼠留在笼子逃生2分钟。
- 从笼子里逃脱鼠标移除，并放置在家里的笼子。
- 喷迷宫顶部和逃生笼用70％乙醇并擦干。运行其第二次试验前30分钟，一边将第一笼/鼠标。
- 在开始下一个鼠标，请将先前正确的逃生孔，取出纸塞从该下一个主题指定的逃生孔堵孔。
- 每个鼠标的2个试验/天约30分钟的试验间隔测试。
- 重复这些步骤，直到所有的老鼠已经过测试，连续七天，这可能会增加的可能性Øf观察改进的性能和/或治疗组，相对于仅四天的数据之间的差异。
2。巴恩斯迷宫检测大鼠当一个跟踪程序不可用
- 确保迷宫是在正确的位置（直接在下面居中灯），挡住nonescape孔，防止动物闹翻了假底的牢固的迷宫，逃生笼在指定位置的第一个主题。顶灯迷宫上述应打开。
- 确保电脑和相机已经准备就绪，提供了跑表功能。
- 打开白噪声衰减来自其他附近地点的任何噪音。该测试仪的椅子是从迷宫上方最近的边缘约122厘米并保持在整个测试中相同的位置。
- 定时器（设定为2分钟）应提供（只需要在测试的第1天）。计时器不应该“嘟”或以其他方式制造噪音。门（县）试验ROOM应该有“禁止进入”的牌子之外。
- 测试顺序表科目将列出题目的测试，会话数，为每个主题逃生笼的孔数的位置和面积的顺序来记录延迟和天各科时间，以及一个地区的任何必要的注意事项（ 图6）。
- 从30〜60分钟的第一个鼠要测试之前，使在其家笼中的动物的试验室，以允许习惯。
- 中心管的老鼠是在审判开始时放入设置在迷宫中心。将纸板片显示在最前面的第一个动物的ID。这使得视频录制通过观察视频的前几秒钟捕捉动物标识，便于识别每科。
初步测试第1天：
- 开始电脑视频录制器（如果使用）和包括约5秒，为主旨的动物标识表中的审判ECT鉴定。文件名（或创建日期）将确定测试的日期/时间。
- 将其从笼中兽首（检查身份，如果多个动物在笼），轻轻放在第一头进入逃生笼。盖上笼逃生用一个额外的假底，并启动2分钟计时器。这使动物习惯于在笼逃生。
- 2分钟定时结束后，轻轻地从逃生仓卸下动物（除去虚假的底盖，以及与设置在离迷宫），电梯ID票据，并立即将大鼠中央管内。盖上纸板ID票据中心管的顶部。
- 轻轻地，慢慢抬起中心管与纸板盖，备用。启动秒表为中心管的动物上面抬起。移动到坐在测试仪的椅子上。
- 在椅子上静静地坐着，看着这两个动物和秒表。每个动物有最多5分钟以找到逃逸笼。
- 如果大鼠找到逃逸笼中小于5分钟，停止秒表和记录的延迟和时间上的测试程序表。从逃生笼取出动物，并把回笼子。
- 如果老鼠没有发现在5分钟内逃生笼，动物轻轻地引导到逃生笼，等待15秒，以消除和动物回到笼子前通过。
- 这15秒的时间可以用时钟的秒针在测试室的墙上定时。
- 一天的测试顺序表和记录的大鼠没有找到逃生笼创纪录的时间。
- 如果老鼠下降/跳下迷宫，测试人员应该看一眼秒表的时间。然后，测试人员应该尝试快速检索动物。
- 如果这能在10秒内完成，替换动物到迷宫的中心，并记录在测试片（如果测试者可以跌倒或跳跃区分，这应该是表示）秋/跳跃的时间。继续试用。
- 如果检索ANI正常所需的时间比10秒长，停止秒表，并把动物放回饲养笼。秋季/跳远纪录时间（如果测试人员可以下降或跳跃区分，注意这点）。
- 从试验中，动物下降/跳下，不能在10秒内检索到的数据是从统计分析中被删去。
- 停止在电脑上的视频录制。记录有关审判的任何意见。
- 拆下迷宫上方的任何尿或粪便，喷以70％的乙醇，并彻底擦干。删除逃生笼，清洁用70％乙醇。
- 把干净的笼子逃脱在指定的位置下一个主题。有一个以上的逃生笼允许每个风干，以减少乙醇的气味。把干净的假底在上孔（这样所有，但一个洞有一个假底和一个孔包含逃生笼）。
- 与在迷宫中心的下一个主题ID表中设置的中心管。开始录像在电脑上。 取出下一动物进行测试，放入笼逃生（如果天/第1节），并开始2分钟计时器（仅日/第1节）。继续从上面的步骤2。每位受试者接受试验的1 /日。
- 在所有的动物进行测试，清洁和迷宫逃脱牢笼，关闭顶灯，和白噪声。卸下门（S）“请勿进入”的牌子（次）。
2天至7测试
- 设立试验室和迷宫测试，细节如上。
- 在迷宫中心，在上面标识表设置中心管。开始录像。从家笼中取出第一个动物，并放入中心管。
- 这个步骤区分2-7天从第1天，具体而言，在2-7天，受试者被直接放置到中心管去除从家笼和避让笼内的2分钟驯化期后尚未完成。
- 重复步骤从上述步骤4开始。
3。统计分析对于巴恩斯迷宫终点
- 数据分析可能需要数统计检验。连续的变量，例如等待时间和错误率，可以分析裂区在空间和时间52。
- 如果某些动物没有最大分配的时间内找到逃逸或家笼，延迟数据可以被指定为最大，并通过使用ProcLife测试中的SAS版本9.2软件分析进行分析。
- 这种统计方法是一种用于行为数据，其中有一个上限截止有用。
- 搜索策略数据可以通过使用重复测量设计用PROC GLIMMIX和SAS版本9.2软件分析进行分析。
- 这首先分析采用累计记录它链接和多项分布，例如，所有这三个搜索策略（随机，串口，和直接）被纳入分析。
- 如果要判断动物学习使用更有效的搜索策略（直接），一个次生在这两个低效率的策略（随机和串行）相结合，并比对更高效的直接搜索策略可以执行的搜索策略三维分析。
- 这后一种方法导致一个二项式分布，同时采用PROC GLIMMIX。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
性成熟的雄性鹿鼠依赖于找到潜在的合作伙伴繁殖，这是整个环境中广泛传播增强空间导航能力。既产前和成人接触的睾丸激素在组织和激活此以后的成年男性行为53是必不可少的。因此，有人推测，早期接触内分泌干扰物，可能会扰乱稍后性状的男性。为了检验这一假设，雄性和雌性鹿小鼠经产妇的饮食发育暴露于BPA的一种植物雌激素饮食，积极控制雌激素（炔雌醇[EE2]）的一种植物雌激素饮食，或几个基地环境相关剂量植物雌激素控制的无精饮食，被评定为巴恩斯迷宫表现为成人。 图1显示了这一物种的巴恩斯迷宫装置。暴露在两个较高，但不是最低的男性中，双酚A的剂量表现出在空间学习二维等效缺陷，如表现为潜伏期延长，增加误码率，以及无法转换到直接搜索策略在试用期（ 图7-9）。然而，女性暴露于EE2和中剂量的BPA，而不是其他的BPA剂量展出空间学习和记忆的男性化模式（ 即减少延迟和增加使用直接搜索策略）9,13。
而相比之下，一夫多妻鹿鼠，其相关的表兄弟，一夫一妻制男性加州小鼠，增加他们通过对粘结繁殖成功，并留在境内与单身女性和养育子女的责任54,55共享。因此，空间导航能力一直没有受到加州老鼠强进化节。因此，假定是，早期的BPA和EE2暴露不会针对在加州老鼠这种行为。为了支持这一hypothe的SIS，发育暴露于双酚A或EE2没有在男性或女性，这表明在所有治疗组比较的反应（ 图10和图11）10改变空间导航行为（时延，误码率，或转换到直接搜索策略）。相较于控制鹿鼠，控制加州小鼠并没有减少作出了七个连续几天的测试错误次数也没有控制加州雄性小鼠增加其使用直接搜索策略。这可能反映了学习能力的物种差异，但是，它有可能是必需的加州小鼠进一步细化对视空间学习和记忆测试评估。
巴恩斯迷宫装置和相关联的硬件，用于大鼠示于图2-5中 。该装置是用来评估男性和雌性SD大鼠在出生后47-51天空间学习和记忆（5形成机制cutive天，1项试验/天）。在最后一天（ 即 5天），逃生笼移动180°从原来的位置上1-4天。这些科目以前被评定为翻正反射和斜板的行为（断奶前），并发挥行为，露地活动水平和运动协调。他们的水坝曾食用3小片香草晶圆在其上分别注入1毫升/千克体重的水对妊娠6-21天。学科本身口服用1毫升/千克体重的水，每天两次在出生后1-21天。断奶时，他们对安置与同性兄弟姐妹。然而，只有1/sex/litter被评定为巴恩斯迷宫性能。 图12显示平均等待时间来寻找逃生笼在每个测试5天每次做爱。性（P <0.04）和会话（P <0.01）的显著主效应上表示相对于1天2-5天的女性和更短的等待时间更短的等待时间。其他甲肝E也报道在雌性大鼠56更短的延迟，但是，类似性的效果并不总是注意到在我们的实验室11。因此，在大鼠一贯性作用尚未确定端点延迟时间比其他尚未公布，然而，跟踪软件在使用类似的研究，探讨错误率和搜索策略的影响。
图1为Peromyscus物种A）巴恩斯迷宫装置的内部几何迷宫的线索（ 如圆形，方形，三角形和星形）被放置在迷宫墙上每隔90°里面，有放置每隔30°12逃生洞，迷宫是由一个黑色的帷幕包围（未示出），B）的迷宫顶被放置在聚丙烯立场和高架百厘米以上的地板。 点击这里查看大图 。
图2，巴恩斯迷宫装置大鼠的迷宫顶部和支承座可以看到与迷宫顶部直径和高度从地面所示。在地板上的数字表示孔数和允许测试仪放置逃逸笼在指定的位置（楼层号码不能由被摄体可以看出）。一个额外的迷宫视觉线索可以看到远处的墙上（ 即黑色垂直条纹）。 点击这里查看大图 。
图3为大鼠巴恩斯迷宫装置的近距离观察。白色逃生笼滑入迷宫上方的侧凹槽。类似的凹槽位于迷宫顶部为每个外围孔的底部。 点击这里查看大图 。
图4。与示范主体识别对大鼠巴恩斯迷宫装置的顶片中心管，纸板盖升降机客场PLAC辰管内的大鼠，然后被替换。在中心管上的手柄可以方便地升降，开始试用。 点击这里查看大图 。
图5：在进入时 ， 逃生笼大鼠尺寸。小踏板上的向下的斜坡提供牵引力的老鼠。 点击这里查看大图 。
图6。
图7雄性和雌性鹿小鼠在巴恩斯迷宫搜索策略发展暴露于双酚A或EE2的影响A）例示出了三个定义的搜索策略：随机（顶部），串行（中）和直接（下） BPA，EE2和对照组小鼠的B）采用比例随机（黄色），串行（绿色），或通过收购直接测试（黑色）的搜索策略。 CTL男性使用的直接搜索策略比较常用在连续7天的测试时间比其他各组除低剂量BPA的男性和女性EE2（P值均<0.05）。 CTL =控制; EE2 =乙炔雌二醇，双酚A =双酚A改编自许可。0; 13 点此查看大图 。
图8。雄性和雌性鹿鼠在发育延迟暴露于双酚A或EE2（同组，如图3），找到逃生笼在巴恩斯迷宫A）男性B）女性的影响 。 CTL男性更迅速地找到正确的逃生笼，其实例潜伏期短，比CTL女性（P = 0.0103），EE2暴露男性（P <0.0008）和上，中剂量BPA的男性（P = 0.03，P = 0.02）。 CTL男性，然而，表现出类似的反应为低剂量BPA的男性和EE2女性（P的> 0.05）。相比之下，EE2女性已经ð在整个试验期间ecreased潜伏期比EE2暴露男性（P = 0.0013）。数据表示为平均值±标准差。改编自Jasarevic 等 13权限点击这里查看大图 。
图9。雄性和雌性鹿鼠的发育期接触BPA和EE2逃生错误（同组，如图3）。 A）男性B）女性。 CTL雄性证实大约一半的错误或条目的数量成不正确的孔相比，CTL女性（P = 0.0002）和EE2男性（P = 0.02）。此外，CTL男犯更少的错误比上剂量的BPA男性（P =0.02），但在误码率没有显着差异（P> 0.05），从任一中间或低剂量的BPA男性。另一方面，EE2女性表现出男性化响应，使得该基团所具有的相同的错误率的CTL男性和减小误差（P = 0.002）比EE2男性。中剂量BPA暴露的女性也表现出比低剂量的BPA和CTL女性（P = 0.0005和0.01）更少的错误。数据表示为平均值±标准差。改编自Jasarevic 等 13权限点击这里查看大图 。
图10。雄性和雌性小鼠加州在巴恩斯迷宫测试的搜索策略。搜索策略ARE颜色分类：随机（黄色），串行（绿色），和直接（黑色）。在7天的测试期间，有毒物或性别上的搜索策略用于这些动物没有显著作用。改编自Williams 等 10权限点击这里查看大图 。
图11。潜伏期找到逃生笼中逃脱巴恩斯迷宫测试为男性（A和C）和女性（B＆D）加州小鼠（同组，如图6）错误。A和B）延迟。C和D）错误逃生。在7天的测试期，没有显 ficant毒物或性别上的搜索策略用于这些动物的影响。数据表示为平均值±标准差。改编自Williams 等 10权限点击这里查看大图 。
图12。等待时间来寻找逃生笼雄性和雌性SD大鼠上进行评估（1审判/天）出生后47-51天，在最后一天（5日），逃生笼移动180°从原来的位置。女性表现出显著更短的等待时间比在2-5天男性潜伏期较第1天潜伏期显著缩短。数据表示为平均值±标准差。TP :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/51194/51194fig12highres.jpg“目标=”_blank“>点击这里查看大图。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
在巴恩斯迷宫测试程序的关键步骤包括：1）提供适当的轻度厌恶刺激来激励动物找到逃生笼，2）确保统一的条件都能够维持相同的动物试验（ 如测试时间，测试人员，外部噪声控制，及可能影响性能等的刺激），3），如果试验是记录，优化，并确保适当的视频记录和文件备份和4）清洗，用70％乙醇的迷宫，以除去试验之间嗅觉视频。
确定激励对象以找到逃生笼最好的刺激可能需要一些修改和/或故障排除。典型的刺激是明亮的照明开销。然而，这可能不足以对某些物种。虽然我们只注意到有传言称，老鼠已被广泛地评估行为上（因此，广泛处理）根据标准的B似乎动力不足ARNES迷宫的条件下，可能是因为他们变得更加温顺，习惯于不同的设备和/或环境。听觉刺激（ 如捕食者的声音）可以考虑，但这种限制同时习惯于其他动物的试验室的能力。已成功地用于其他刺激包括高架风扇引导空气在迷宫顶部57,58或修改巴恩斯迷宫代替厌恶56是食欲。
特迷宫视觉线索是常态巴恩斯迷宫测试与大鼠。在典型的实验室小鼠物种，已经建议额外迷宫线索可能产生比帧内迷宫线索59,60更好的结果。然而，鹿鼠可以成功地使用内部迷宫的线索，找到逃生笼也成功地转换在测试期间使用直接搜索策略8,9。此外，外壁防止动物从迷宫中落下或跳跃。由于加州的小鼠更容易处理和大约2 - 3倍比鹿鼠大，别人已经成功测试了该物种在巴恩斯迷宫，而无需使用墙壁40,61的。然而，在这种情况下，迷宫较小（65厘米直径）以16个孔被放置更向内（1.3厘米）。
方法论上，也有可能影响巴恩斯迷宫程序和结果的intrepretation次要的细节。迷宫顶端为啮齿动物是比较大的，并在试验室必须足够大，以允许测试者自由走动的迷宫。放置在迷宫的一个角落不推荐，因为测试仪必须能够移动在周边检索鼠并将逃逸笼中的适当位置。啮齿动物的焦虑程度，就证明了血浆皮质酮的浓度增加了44，正在测试和外来的刺激可以加重时升高。啮齿动物通常冻结在突如其来的听觉刺激因此，重要的是，该测试环境不位于喧闹的区域。因为这可能是在某一天并在天一个漫长的评估，它可以是具有挑战性的测试人员继续关注这个审判，但是，直接关注到主体的行为是必要的。出于这个原因，避免对性能昼夜的影响，它是最佳的测试动物的数量有限的时间（ 例如，在上午或下午）在某一天一个选择窗口。最后，乙醇的气味可能会厌恶这个话题，虽然这还没有得到明确的测试。几个逃生笼和额外的假底部是建议，使网箱有时间被喷用乙醇后风干。
巴恩斯迷宫的主要优点是它易于相对于其他类型的迷宫，并使用可以得到，可能提供实验诱发impairm一个更全面的评估额外的端点已废除。此外，这种旱地迷宫可以更好地概括为陆生啮齿动物的自然环境。在多日测试期间能够提供的性能改变更有力的证据，证明了等待时间，错误率，并在转换从一个低效的搜索策略（随机或串行），以直接搜索策略的测试过程。
结果从巴恩斯迷宫可以用空间其他航行试验进行验证。另外，它建立了潜在巴恩斯迷宫性能缺陷不是在焦虑，活动或运动能力的改变的结果是很重要的。因此，焦虑和/或运动功能评估，如高架十字迷宫或露地行为，结果可能会决定是否巴恩斯迷宫障碍反映真实变化在空间导航。然而，焦虑常见的鼠试验可能不总是预测的巴恩斯迷宫性能44。如果为true空间导航的改变都存在，莫lecular，病理组织学，电生理，或突触变化可能是明显的海马，内嗅皮质，或其它皮层区，因为这些脑区出现执政这个学习和记忆的反应62-64。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
本文件是按照美国食品和药物管理局（FDA）的政策进行了审查和批准发布。批准并不意味着内容必然反映了FDA的立场或意见，也不提商品名称或商品的构成认可或推荐使用。本报告中的调查结果和结论是作者的，并不一定代表美国食品药品管理局的意见。作者没有竞争的利益和没有透露。
Acknowledgments
作者承认埃尔丁Jašarević先生，斯科特·威廉姆斯先生，罗杰·W·麦森先生，莎拉·A·约翰逊，R·迈克尔·罗伯茨博士，马克河Ellersieck博士和David C.基尔博士在大学密苏里州和C德尔伯特罗先生和照顾动物的工作人员在国家毒理学研究中心/美国FDA。这项工作是支持由美国国立卫生研究院资助的挑战，授予中国南车（RC1 ES018195），一个密苏里大学优势格兰特（CSR和DCG），密苏里大学学院兽医学院奖（CSR），并在国家中心协议E7318毒理学研究/ FDA认证。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both. | |||
| Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30°. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively. | US Plastics Corp, Lima, OH | 42625 | This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g., Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in. |
| 2 in Polypropylene pipe plug (24) 2 in 90° Black polypropylene elbow (12) 2 in x 6 in Polypropylene pipe nipple (1) |
US Plastics Corp, Lima, OH | 30724 32086 30712 |
These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage. |
| False bottoms for rat Barnes Maze | These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus. | ||
| Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze | Ace Hardware, Columbia, MO | In the case of small rodents (e.g., mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame. | |
| Support stand for maze platform top | US Plastics Corp, Lima, OH | 42625 | The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material. |
| White noise | SleepMate Sound Conditioner, Marpac, Rocky Point, NC |
980A | Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals |
| Light fixtures and 300-500 W bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500 W halogen portable work lights. | Ace Hardware or Lowes | Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top. | |
| Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 cm x 7.5 cm x 13 cm). | Ancare, Bellmore, NY | N40 PP | The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage. |
| Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top. | The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque. | ||
| High resolution video camera (e.g., Panasonic Digital Video Camera) | Panasonic, Secaucus, NJ | ICV19458 | The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis. |
| Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper | any office supply store, such as Staples | These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used. | |
| Black curtain to surround the maze (small rodents only) | any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics | A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines. | |
| 70% Ethanol | Fisher Scientific | BP2818-4 | After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents. |
| Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.). | Noldus (Leesburg, VA) | Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage. | |
| External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1-2 TB of memory | Any office supply store, such as Staples. | Videorecordings should be backed up in at least one separate location. | |
| Videorecording program, e.g. WinTV program | Hauppauge Computer Works, Inc., Hauppauge, NY |
If tracking software is not available at the time of the testing, the trials should be video-recorded for later analysis |
References
- Tolman, E., Gleitman, H. Studies in spatial learning: place and response learning under different degrees of motivation. J. Exp. Psychol. 39, 653-659 (1949).
- Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17, 669-682 (1979).
- Stewart, S., Cacucci, F., Lever, C. Which memory task for my mouse? A systematic review of spatial memory performance in the Tg2576 Alzheimer's mouse model. J. Alzheimers Dis. 26, 105-126 (2011).
- Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H.
- Brown, W. The effects of intra-maze tetanizing shock upon the learning and behavior of the rat in a multiple-T maze. J. Genet. Psychol. 76, 313-322 (1950).
- Morris, R. Development of a water-aze procedure for studying sptial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
- Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
- Jasarevic, E., Williams, S. A., Roberts, R. M., Geary, D. C., Rosenfeld, C. S. Spatial navigation strategies in Peromyscus: a comparative study. Anim. Behav. 84, 1141-1149 (2012).
- Jasarevic, E., et al. Disruption of adult expression of sexually selected traits by developmental exposure to bisphenol A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11715-11720 (2011).
- Williams, S. A., et al. Effects of developmental bisphenol A exposure on reproductive-related behaviors in California mice (Peromyscus californicus): A monogamous animal model. PLoS ONE. 8, (2013).
- Ferguson, S. A., Law, C. D., Abshire, J. S. Developmental treatment with bisphenol A causes few alterations on measures of postweaning activity and learning. Neurotoxicol. Teratol. 34, 598-606 (2012).
- Popovic, N., Madrid, J. A., Rol, M. A., Caballero-Bleda, M., Popovic, M. Barnes maze performance of Octodon degus is gender dependent. Behav. Brain Res. 212, 159-167 (2010).
- Jasarevic, E., et al. Sex and dose-dependent effects of developmental exposure to bisphenol A on anxiety and spatial learning in deer mice (Peromyscus maniculatus bairdii) offspring. Horm. Behav. 63, 180-189 (2013).
- Brown, S., Strausfeld, N. The effect of age on a visual learning task in the American cockroach. Learn. Mem. 16, 210-223 (2009).
- Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata. Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).
- Ladage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. Spatial memory: are lizards really deficient. Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).
- Languille, S., Aujard, F., Pifferi, F. Effect of dietary fish oil supplementation on the exploratory activity, emotional status and spatial memory of the aged mouse lemur, a non-human primate. Behav. Brain Res. 235, 280-286 (2012).
- Patil, S. S., Sunyer, B., Hoger, H., Lubec, G. Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water. Behav. Brain Res. 198, 58-68 (2009).
- Koopmans, G., Blokland, A., van Nieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol. Behav. 79, 683-693 (2003).
- Holmes, A., Wrenn, C. C., Harris, A. P., Thayer, K. E., Crawley, J. N. Behavioral profiles of inbred strains on novel olfactory, spatial and emotional tests for reference memory in mice. Genes Brain Behav. 1, 55-69 (2002).
- Youn, J., et al. Finding the right motivation: genotype-dependent differences in effective reinforcements for spatial learning. Behav. Brain Res. 226, 397-403 (2012).
- Barrett, G. L., Bennie, A., Trieu, J., Ping, S., Tsafoulis, C. The chronology of age-related spatial learning impairment in two rat strains, as tested by the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 533-538 (2009).
- Prut, L., et al. Aged APP23 mice show a delay in switching to the use of a strategy in the Barnes maze. Behav. Brain Res. 179, 107-110 (2007).
- Kennard, J. A., Woodruff-Pak, D. S. Age sensitivity of behavioral tests and brain substrates of normal aging in mice. Front. Aging Neurosci. 3, 9 (2011).
- Stouffer, E. M., Yoder, J. E. Middle-aged (12 month old) male rats show selective latent learning deficit. Neurobiol. Aging. 32, 2311-2324 (2011).
- Barreto, G., Huang, T. T., Giffard, R. G. Age-related defects in sensorimotor activity, spatial learning, and memory in C57BL/6 mice. J. Neurosurg. Anesthesiol. 22, 214-219 (2010).
- Barnes, C. A., McNaughton, B. L. An age comparison of the rates of acquisition and forgetting of spatial information in relation to long-term enhancement of hippocampal synapses. Behav. Neurosci. 99, 1040-1048 (1985).
- Bach, M. E., et al. Age-related defects in spatial memory are correlated with defects in the late phase of hippocampal long-term potentiation in vitro and are attenuated by drugs that enhance the cAMP signaling pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 5280-5285 (1999).
- O'Leary, T. P., Brown, R. E. Visuo-spatial learning and memory deficits on the Barnes maze in the 16-month-old APPswe/PS1dE9 mouse model of Alzheimer's disease. Behav. Brain Res. 201, 120-127 (2009).
- Reiserer, R. S., Harrison, F. E., Syverud, D. C., McDonald, M. P. Impaired spatial learning in the APPSwe + PSEN1DeltaE9 bigenic mouse model of Alzheimer's disease. Genes Brain Behav. 6, 54-65 (2007).
- Yassine, N., et al. Detecting spatial memory deficits beyond blindness in tg2576 Alzheimer mice. Neurobiol. Aging. 34, 716-730 (2013).
- Walker, J. M., et al. Spatial learning and memory impairment and increased locomotion in a transgenic amyloid precursor protein mouse model of Alzheimer's disease. Behav. Brain Res. 222, 169-175 (2011).
- Banaceur, S., Banasr, S., Sakly, M., Abdelmelek, H. Whole body exposure to 2.4 GHz WIFI signals: effects on cognitive impairment in adult triple transgenic mouse models of Alzheimer's disease (3xTg-AD). Behav. Brain Res. 240, 197-201 (2013).
- Fedorova, I., Hussein, N., Baumann, M. H., Di Martino, C., Salem, N. An n-3 fatty acid deficiency impairs rat spatial learning in the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 196-205 (2009).
- King, M. R., Anderson, N. J., Guernsey, L. S., Jolivalt, C. G. Glycogen synthase kinase-3 inhibition prevents learning deficits in diabetic mice. J. Neurosci. Res. 91, 506-514 (2013).
- Enhamre, E., et al. The expression of growth hormone receptor gene transcript in the prefrontal cortex is affected in male mice with diabetes-induced learning impairments. Neurosci. Lett. 523, 82-86 (2012).
- Agrawal, R., Gomez-Pinilla, F. Metabolic syndrome' in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J. Physiol. 590, 2485-2499 (2012).
- Li, J., Deng, J., Sheng, W., Zuo, Z. Metformin attenuates Alzheimer's disease-like neuropathology in obese, leptin-resistant mice. Pharmacol. Biochem. Behav. 101, 564-574 (2012).
- Teixeira, A. M., et al. Exercise affects memory acquisition, anxiety-like symptoms and activity of membrane-bound enzyme in brain of rats fed with different dietary fats: impairments of trans fat. Neuroscience. 195, 80-88 (2011).
- Steinman, M. Q., Crean, K. K., Trainor, B. C. Photoperiod interacts with food restriction in performance in the Barnes maze in female California mice. Eur. J. Neurosci. 33, 361-370 (2011).
- Walton, J. C., et al. Photoperiod-mediated impairment of long-term potention and learning and memory in male white-footed mice. Neuroscience. 175, 127-132 (2011).
- Wong-Goodrich, S. J., et al. Voluntary running prevents progressive memory decline and increases adult hippocampal neurogenesis and growth factor expression after whole-brain irradiation. Cancer Res. 70, 9329-9338 (2010).
- Holscher, C. Stress impairs performance in spatial water maze learning tasks. Behav. Brain Res. 100, 225-235 (1999).
- Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav. Brain Res. 198, 247-251 (2009).
- Sunyer, B., Patil, S., Hoger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in mice. Nat. Protoc. , (2007).
- Takeuchi, H., et al. P301S mutant human tau transgenic mice manifest early symptoms of human tauopathies with dementia and altered sensorimotor gating. PLoS ONE. 6, (2011).
- Mathis, C., Bott, J. B., Candusso, M. P., Simonin, F., Cassel, J. C. Impaired striatum-dependent behavior in GASP-1-knock-out mice. Genes Brain Behav. 10, 299-308 (2011).
- Lewejohann, L., et al. Role of a neuronal small non-messenger RNA: behavioural alterations in BC1 RNA-deleted mice. Behav. Brain Res. 154, 273-289 (2004).
- Raber, J., et al. Radiation-induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat. Res. 162, 39-47 (2004).
- Harrison, F. E., Reiserer, R. S., Tomarken, A. J., McDonald, M. P. Spatial and nonspatial escape strategies in the Barnes maze. Learn. Mem. 13, 809-819 (2006).
- Vorhees, C. V. Methods for detecting long-term CNS dysfunction after prenatal exposure to neurotoxins. Drug Chem. Toxicol. 20, 387-399 (1997).
- Steel, R. G. Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach 3rd edn. , McGraw-Hill Higher Education. 400-428 (1996).
- Galea, L. A., Kavaliers, M., Ossenkopp, K. P. Sexually dimorphic spatial learning in meadow voles Microtus pennsylvanicus and deer mice Peromyscus maniculatus. J. Exp. Biol. 199, 195-200 (1996).
- Gubernick, D. J., Teferi, T. Adaptive significance of male parental care in a monogamous mammal. Proc. Biol. Sci. 267, 147-150 (2000).
- Gubernick, D. J., Alberts, J. R. The biparental care system of the California mouse, Peromyscus californicus. J. Comp. Psychol. 101, 169-177 (1987).
- Williams, M. T., et al. Long-term effects of neonatal methamphetamine exposure in rats on spatial learning in the Barnes maze and on cliff avoidance, corticosterone release, and neurotoxicity in adulthood. Brain Res. Dev. Brain Res. 147, 163-175 (2003).
- Inman-Wood, S. L., Williams, M. T., Morford, L. L., Vorhees, C. V. Effects of prenatal cocaine on Morris and Barnes maze tests of spatial learning and memory in the offspring of C57BL/6J mice. Neurotoxicol. Teratol. 22, 547-557 (2000).
- Pompl, P. N., Mullan, M. J., Bjugstad, K., Arendash, G. W. Adaptation of the circular platform spatial memory task for mice: use in detecting cognitive impairment in the APP(SW) transgenic mouse model for Alzheimer's disease. J. Neurosci. Methods. 87, 87-95 (1999).
- O'Leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).
- O'Leary, T. P., Brown, R. E. Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze. Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).
- Bredy, T. W., Lee, A. W., Meaney, M. J., Brown, R. E. Effect of neonatal handling and paternal care on offspring cognitive development in the monogamous California mouse (Peromyscus californicus). Horm. Behav. 46, 30-38 (2004).
- Foster, D. J., Knierim, J. J. Sequence learning and the role of the hippocampus in rodent navigation. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 294-300 (2012).
- Lipton, P. A., Eichenbaum, H. Complementary roles of hippocampus and medial entorhinal cortex in episodic memory. Neural. , 258-467 (2008).
- Wolbers, T., Hegarty, M. What determines our navigational abilities. Trends Cogn. Sci. 14, 138-146 (2010).
