Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Barnes Maze Teststrategieën met de kleine en grote knaagdieren modellen

Published: February 26, 2014 doi: 10.3791/51194
Automatic Translation
*1, *2
1Biomedical Sciences and Bond Life Sciences Center, University of Missouri, 2Division of Neurotoxicology, National Center for Toxicological Research, Food and Drug Administration
* These authors contributed equally

Summary

De droge land Barnes doolhof wordt veel gebruikt om ruimtenavigatie vermogen te meten in reactie op licht aversieve stimuli. Over opeenvolgende dagen, de prestaties (bijvoorbeeld latency te ontsnappen kooi lokaliseren) van controlepersonen verbetert, indicatief voor normale leren en geheugen. Verschillen tussen ratten en muizen noodzakelijk apparatuur en methodiek veranderingen die hier worden beschreven.

Abstract

Ruimtelijk leren en geheugen van knaagdieren wordt vaak beoordeeld via navigatie-vermogen in doolhoven, populairste waarvan het water en droog land (Barnes) doolhoven. Verbeterde prestaties over sessies of proeven wordt gedacht aan leren en geheugen van de ontsnapping kooi / platform locatie weer te geven. Beschouwd als minder stressvol dan water doolhoven, de Barnes doolhof is een relatief eenvoudige ontwerp van een cirkelvormig platform top met meerdere gaten op gelijke afstanden rond de omtrek rand. Alle, maar een van de gaten zijn valse bodem of blind eindigende, terwijl een leidt tot een ontsnapping kooi. Licht aversieve stimuli (bv. felle plafondlamp) bieden motivatie om de ontsnapping kooi te lokaliseren. Latentie om het ontsnappen kooi te lokaliseren kan worden gemeten tijdens de sessie, maar extra eindpunten vergen doorgaans video-opname. Van die video-opnamen, kunnen gebruik maken van geautomatiseerde tracking software verschillende eindpunten die vergelijkbaar zijn met die welke in water doolhoven (bijv. te genereren </ Em> de afgelegde afstand, snelheid / snelheid, tijd doorgebracht in het juiste kwadrant, tijd besteed bewegen / rust, en de bevestiging van latency). Type zoekstrategie (dwz willekeurig, seriële of direct) kunnen ook worden gecategoriseerd. Barnes labyrint constructie en testmethoden kan verschillen kleine knaagdieren, zoals muizen en grote knaagdieren, zoals ratten. Bijvoorbeeld, terwijl extra-doolhof signalen zijn effectief voor ratten, kleine wilde knaagdieren kan intra-doolhof signalen vereisen met een visuele barrière rond het doolhof. Passende stimuli moeten worden geïdentificeerd die het knaagdier motiveren om de ontsnapping kooi te lokaliseren. Zowel Barnes en water doolhoven kan tijdrovend zijn als 4-7 testproeven meestal nodig zijn om een betere leer-en geheugenprestaties (bijvoorbeeld kortere wachttijden of weglengtes het ontsnappen platform of kooi te lokaliseren) en / of verschillen tussen de experimentele groepen op te sporen. Toch is de Barnes doolhof is een algemeen toegepast gedragsbeoordeling meten ruimtelijke navigatie capaciteiten enhun mogelijke verstoring door genetische, neurobehavioral manipulaties, of blootstelling aan het geneesmiddel / giftige stof.

Introduction

Ruimtelijk leren en geheugen in het laboratorium knaagdieren werd eerst beoordeeld met voedsel beroofd ratten die een doolhof van steegjes genavigeerd naar een levensmiddel reinforcer 1 lokaliseren. Enkele decennia later werd een ruimtelijk referentiegeheugen systeem voorgesteld 2. In tegenstelling tot het werkgeheugen die verwijst naar het geheugen binnen een testsessie of proces, verwijzing geheugen verwijst naar het geheugen over testsessies of proeven en is nauwer verwant aan de lange-termijn geheugen.

Verschillende soorten doolhoven zijn ontwikkeld als niet-invasieve evaluatie van deze hippocampus-afhankelijke ruimtelijke leren en geheugen in kleine en grote knaagdieren (bijvoorbeeld water maze, meerdere T-doolhof, radiale arm doolhof en droog land doolhoven) 3-6. Hier richten we ons op het cirkelvormige platform of Barnes doolhof, voor het eerst beschreven in 1979 door Dr Carol Barnes 7. De doolhof is gebruikt om ruimtelijke navigatie leren en geheugen te testen in diverse diermodellen, zoals ratten (Rattus norvegicus), muizen (Mus musculus), herten muizen (Peromyscus maniculatus bairdii), California muizen (Peromyscus californicus), en hystricomorph knaagdieren (bijv. degoes [Octodon degus]) 8-13. Andere soorten gemeten met de Barnes doolhof zijn American kakkerlakken (Periplaneta americana) 14, maïs slangen (Elaphe guttata guttata) 15,   squamate reptielen (bijv.-side blotched hagedissen [Uta stansburiana]) 16, en niet-menselijke primaten (bijv. muis maki [Microcebus murinus]) 17. In onze laboratoria is Barnes labyrint prestatie gebruikt als een index van neurotoxiciteit na ontwikkeling bisfenol A (BPA) en ethinylestradiol (EE2) blootstelling 9-1113. Het wordt ook vaak gebruikt voor het gedrag fenotypering van verschillende muisspanningen 18-21, beoordeling van veroudering 7,22-28, en de Ziekte van Alzheimer-gerelateerde deficits in diermodellen 3,29-33, evenals de effecten van lichaamsbeweging en dieet, milieu en metabole veranderingen 34-42.

Een eerste voordeel van Barnes doolhof gebruik aangezien aldus minder stress in de patiënten in vergelijking tot water labyrinten, zoals de Morris water maze 43, hoewel beide kunnen acute toename in plasma corticosteron concentraties in muizen 44 induceren. Als een droog land doolhof, kan de Barnes doolhof meer ethologically-relevant voor terrestrische knaagdieren 45 zijn. Hoewel water maze prestaties aangetoond gevoeliger voor genetische wijzigingen in muizen 3,46,47 zijn, is gevoeliger voor bepaalde andere veranderingen 48,49 Barnes labyrint prestatie. In diermodellen waar water doolhof gebruik niet mogelijk is, kan de Barnes doolhof een verfijnd beoordeling van ruimtelijk geheugen retentie 31 bieden. De mild aversieve stimuli doorgaans gebruikt in de Barnes doolhof (dwz fel licht),echter niet voldoende motivatie voor de knaagdieren om het ontsnappen kooi 45 lokaliseren. Bovendien kunnen knaagdieren leren dat geen straf optreedt als ze niet de ontsnapping kooi betreden. Dus in plaats van actief op zoek naar de ontsnapping kooi, sommige knaagdieren actief verkennen van de doolhof voor lange duur van elke proef. Zoals beoordeeld door Kennard en Woodruff-Pak 24, zal dit een toename van exploratie de latency te verlengen om het ontsnappen kooi, weglengte lokaliseren, en verhoging van het aantal fouten. Zo, de meting van meerdere parameters, waaronder latency, foutenpercentage, tijd doorgebracht in de juiste en onjuiste kwadranten, snelheid, tijd bewegen, tijd rusten, en zoekstrategie, kan gezamenlijk zorgen voor een betere indicator van elk onderwerp ruimtelijke navigatie leren en geheugen capaciteit 8 -10. Daarnaast kunnen de prestaties worden gemeten als de latentie om eerst de ontsnapping kooi (primaire maatregel) of de latentie om de ontsnapping kooi (totaal maatregel) in te voeren vinden. Sommige hebben argumentened die primaire maatregelen van de prestaties zijn een meer accurate weerspiegeling van de ruimtelijke leren dan totaal 50 maatregelen. De meeste studies, waaronder de hier beschreven voorbeelden gebruiken latentie om het ontsnappen kooi in te voeren om foutenpercentage en zoekstrategie bepalen. Bovendien blijven sommige tracking software systemen hebben een driepunts lichaam detectiesysteem dat de frequenties van snuiven de juiste versus onjuiste gaten kunnen meten. Ten slotte moet de doolhof grondig worden gereinigd met ethanol tussen proeven om olfactorische signalen die signalen zou kunnen bieden of blijken afleidende naar volgende dieren te verwijderen.

Barnes doolhof ontwerpen variëren, maar over het algemeen heeft elk 12 of 20 potentiële ontsnapping gaten, waarvan er slechts een leidt naar het huis of een ontsnapping kooi. De ontsnapping kooi kan ofwel ligt direct onder de ontsnapping gat op het doolhof top (voor doolhoven zonder muren) of ingebouwd in de omringende muur van het doolhof. De signalen kunnen variëren in grootte van 16,5 cm hoogte en breedte (in de maze) een horizontale lijn 21,6 cm in de breedte geplaatst van vloer tot plafond van de kamer muur buiten het doolhof. Figuren 1-5 tonen voorbeelden van Barnes doolhof ontwerpen voor Peromyscus soorten (figuur 1) en ratten (figuren 2-5). Stekkers of dubbele bodems moet de nonescape gaten te dekken om te voorkomen dat het dier vallen uit de doolhof. Grootte van de testruimte kan verschillen (~ 20 m 2), maar het moet groot genoeg zijn om voldoende ruimte voor het doolhof te verschaffen, habituating de dieren naar de kamer, de opvang van een computer met video set-up (indien gebruikt), en een plaats de experimentator te zitten op een afstand (minimaal ~ 122 cm) vanaf het doolhof inrichting zodanig dat hun aanwezigheid niet interfereert met de prestaties van het dier. Toewijzing van ontsnapping kooi locatie moet worden afgewogen tussen behandelingsgroepen en seks. Hoewel de specifieke hier beschreven omvatten niet draaien het doolhof tussen proeven te maken van de intra-doolhof geur signalen, sommige studies ontmoedigennemen deze procedure 50. In onze procedures, wordt het doolhof schoongeveegd met ethanol tussen proeven om geur signalen te elimineren.

Bij het ​​lokaliseren van de ontsnapping kooi, hebben drie soorten zoekstrategieën gedefinieerd (oorspronkelijk genoemd "patronen" door Barnes 7): 1) random, operationeel gedefinieerd als gelokaliseerde zoekopdrachten gaten gescheiden door wegen oversteken van de doolhof centrum, 2) seriële, gedefinieerd als een systematische zoektocht opeenvolgende gaten met de klok mee of tegen, en 3) direct of ruimtelijke, gedefinieerd als direct navigeren naar het juiste kwadrant zonder over het labyrint centrum meer dan eens en met drie of minder fouten. In het algemeen, met herhaalde testen, knaagdieren meestal vooruitgang door de zoekstrategieën in de aangegeven volgorde (willekeurige, seriële en directe) 51. Een sonde proef zonder ontsnapping kooi kan ook worden gebruikt als een andere maatregel van het geheugen 50.

Het protocol en representatieveresultaten hier zijn ontwikkeld voor twee soorten knaagdieren (Peromyscus species-anders genoemd kleine knaagdieren) en ratten. Hoewel deze algemene procedures kunnen ook gelden voor inteelt en / of outbred muizen (Mus musculus), moeten andere studies worden geraadpleegd over mogelijke methodologie verschillen voor die laatste soort 18-21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Barnes Maze Procedure voor kleine knaagdieren

  1. Zet de overhead lichten boven het doolhof en plaats "Do Not Enter" borden op de buitenkant van het lab deur.
  2. Breng muizen in hun normale huis kooien om de testruimte ongeveer 30 minuten voor het begin van de eerste proef om gewenning toe. Als de kamer is rustig, kan het niet nodig om witte ruis bevatten, anders deze voorzorgsmaatregel kan worden beschouwd.
  3. Opzetten van de tracking programma.
  4. Verwijder voorzichtig de eerste muis uit zijn kooi en plaats in het hoge overdekte plastic doos. Plaats de escape (schoon huis) polypropyleen kooi (29 cm x 19 cm x 13 cm) onder de aangewezen ontsnapping gat.
    1. Zorg ervoor dat het papier dat is het blokkeren van de buis wordt verwijderd uit dat ontsnapping gat en alle andere gaten zijn aangesloten.
    2. Teken gordijn rond het doolhof.
  5. Plaats de plastic doos met de muis binnen in het doolhof en op ongeveer 8 seconden later, zachtjes take het dier uit de kooi en plaats deze op het doolhof.
    1. Na het plaatsen van het dier in het midden van het labyrint rustig naar de computerruimte (~ 150 cm van het doolhof).
    2. Start de juiste tracking software programma dat al moet openstaan ​​voor een mum van tijd te waarborgen (binnen enkele seconden) is verstreken vanaf het moment van het dier op het doolhof geplaatst tot het programma start het documenteren van de prestaties.
  6. Prestaties dier te observeren vanuit computermonitor en opnemen hole nummer, het proces nummer, zoekstrategie, en het aantal gemaakte fouten. Een fout wordt gedefinieerd als het snuiven van een verkeerde gat. Beoordeling van de zoekstrategie kan levend of later worden gemaakt op basis van de tracking patroon.
    1. Zoekstrategie is gecategoriseerd als Direct (direct in te gaan op de ontsnapping kooi met 3 of minder fouten),
    2. Serial (reizen langs de doolhof perimeter tot de ontsnapping kooi ligt), of
    3. Random </ Strong> (het oversteken van de doolhof centrum meerdere malen om verschillende gaten te controleren).
  7. Stop de tracking programma wanneer het dier heeft alle vier de poten in de ontsnapping kooi.
  8. Als de muis niet in slaagt om het ontsnappen kooi binnen 5 minuten in te voeren, zachtjes te begeleiden naar de juiste locatie en in de ontsnapping kooi. Laat de muis blijven in de ontsnapping kooi gedurende 2 minuten.
  9. Verwijder de muis uit de ontsnapping kooi en plaats in de kooi.
  10. Spray het doolhof top en ontsnappen kooi met 70% ethanol en droog. Zet de eerste kooi / muis opzij voor 30 min voordat u haar tweede proef.
  11. Voor het begin van de volgende muis, sluit het eerder juiste ontsnapping gat en verwijder het papier plug blokkeert het gat van de aangewezen ontsnapping gat voor die volgende onderwerp.
  12. Elke muis wordt getest op 2 trials / dag met een inter-trial interval van ongeveer 30 minuten.
  13. Herhaal dit totdat alle muizen werden getest op zeven achtereenvolgende dagen, waardoor de kans o stijgenf observeren verbeterde prestaties en / of verschillen tussen behandelingsgroepen opzichte van slechts vier dagen aan gegevens.

2. Barnes Maze Testen voor ratten Wanneer een Tracking programma niet beschikbaar

  1. Zorg ervoor dat de doolhof is in zijn juiste plaatsing (direct gecentreerd hieronder lichten), dubbele bodems dat nonescape gaten te blokkeren en te voorkomen dat het dier vallen uit zijn stevig in het doolhof, en de ontsnapping kooi is in de aangewezen locatie voor het eerste onderwerp. Overhead lampjes boven het doolhof moet worden ingeschakeld.
  2. Zorgen voor de computer en de camera klaar zijn en een stopwatch is beschikbaar.
  3. Zet op witte ruis om eventuele geluiden van andere nabijgelegen locaties verzwakken. Stoel van de tester is ongeveer 122 cm van de dichtstbijzijnde rand van het doolhof top en blijft op dezelfde locatie gedurende het testen.
  4. Een timer (ingesteld op 2 min) klaar (alleen op dag 1 tests nodig) zijn. Timer moet niet "piep" of anderszins maken lawaai. Deur (en) aan r testenoom zou moeten hebben "Do Not Enter" teken aan de buitenkant.
  5. Een test bestelformulier voor de vakken geeft een lijst met de volgorde van onderwerp testen, de sessie nummer, het gat nummer locatie van de ontsnapping kooi voor elk onderwerp, en gebieden op te nemen latency en tijdstip van de dag voor elk onderwerp, alsmede een ruimte voor een noodzakelijk Opmerkingen (figuur 6).
  6. Van 30-60 min voor de eerste rat getest moet worden, brengen de dieren in hun kooien de testruimte om voor gewenning.
  7. De centrale buis de rat wordt geplaatst in het begin van de proef in het midden doolhof. Stel de kartonnen vel af met de eerste dier ID bovenop. Hierdoor kan de video opname om het dier ID vangen voor gemakkelijke identificatie van elk onderwerp tijdens de eerste paar seconden van de video.

Initiële Testdag 1:

  1. Begin computer video-opname (indien gebruikt) en omvatten ongeveer 5 sec van de proef met dierlijke ID blad voor Subject identificatie. Bestandsnaam (of datum gemaakt) zullen identificeren dag / tijdstip van de test.
  2. Verwijder het eerste dier uit zijn kooi (controleer identiteit als meerdere dieren in de kooi) en voorzichtig plaatst eerste kop in de ontsnapping kooi. Bedek de ontsnapping kooi met een extra dubbele bodem en start de 2 minuten timer. Hierdoor kan het dier wennen het ontsnappen kooi.
  3. Na 2 min timer eindigt, verwijder voorzichtig dier uit ontsnappen kooi (verwijder valse bodem deksel zo goed en uit de buurt van doolhof set), lift ID sheet, en zij plaatst de rat binnen in de centrale buis. Bedek de top van midden buis met kartonnen ID sheet.
  4. Voorzichtig en langzaam til centrum buis met kartonnen kaft en zet apart. Start de stopwatch als het centrum buis boven het dier wordt opgeheven. Bewegen om te zitten in de stoel van de tester.
  5. Ga rustig zitten in de stoel, het kijken naar zowel het dier en de stopwatch. Elk dier heeft een maximum van 5 minuten naar de ontsnapping kooi te vinden.
  6. Als de rat vindt de ontsnapping kooi in minder dan5 min, stopt u de stopwatch en opnemen latency en tijd van de dag op proef bestelformulier. Verwijder dier uit ontsnappen kooi en plaats terug in kooi.
  7. Als de rat de ontsnapping kooi binnen 5 min niet vindt, zachtjes begeleiden het dier naar de kooi te ontsnappen en laat 15 seconden te passeren voordat u en terugzending van het dier naar de kooi.
    1. Deze 15 sec duur kan worden getimed met behulp van een klok met een tweede hand op de testruimte muur.
    2. Record tijd van de dag op de test bestelformulier en record dat de rat de ontsnapping kooi niet vinden.
  8. Als de rat valt / springt uit de doolhof, de tester moet blik op stopwatch voor tijd. De tester dan proberen om snel terug het dier.
    1. Als dit kan worden gedaan binnen 10 sec, vervang het dier op het midden van het doolhof en noteer de tijd van de val / sprong op de testpagina (als de tester kan maken tussen een val of sprong, dient dit te worden aangegeven). Ga door met de proef.
    2. Als het ophalen van de animal duurt langer dan 10 seconden, stopt u de stopwatch en zet dier terug in hun kooi. Recordtijd van vallen / springen (als de tester kan maken tussen een val of sprong, noteer deze).
    3. Gegevens uit studies waarin een dier viel / sprong en kon niet binnen 10 seconden worden teruggehaald worden weggelaten uit statistische analyses.
  9. Stop video-opname op de computer. Noteer eventuele opmerkingen over het proces.
  10. Verwijder eventuele urine of ontlasting uit het doolhof top, spray met 70% ethanol, en goed droog te vegen. Verwijder ontsnapping kooi en reinigen met 70% ethanol.
  11. Leg een schone ontsnapping kooi op de aangewezen plaatsen voor het volgende onderwerp. Met meer dan een ontsnapping kooi laat telkens lucht drogen aan de ethanol geur te verminderen. Leg een schone dubbele bodem in de vorige gat (zodat alles behalve een gat een valse bodem en een gat bevat escape kooi).
  12. Stel de centrale buis met ID sheet voor het volgende onderwerp in het doolhof centrum. Begin video-opname op de computer. Verwijder de volgende dieren te testen, te plaatsen in escape kooi (indien Dag / Sessie 1), en start 2 min timer (alleen als Dag / Sessie 1). Ga door vanaf stap 2 hierboven. Elk onderwerp krijgt 1 trial / dag.
  13. Nadat alle dieren worden getest, het reinigen van de doolhof en ontsnappen kooi, zet lampen, en witte ruis. Verwijder "Do Not Enter" teken (s) van de deur (en).

Dag 2 tot 7 Testen

  1. Opgezet testruimte en labyrint voor het testen zoals hierboven beschreven.
  2. Stel centrale buis in doolhof centrum met ID sheet bovenop. Begin video-opname. Verwijder het eerste dier van huis kooi en plaats in de centrale buis.
  3. Deze stap onderscheidt Dagen 2-7 van dag 1, met name, op dag 2-7, wordt het onderwerp direct in de centrale buis geplaatst na verwijdering uit de kooi en de 2 min gewenningsperiode in de ontsnapping kooi is niet gedaan.
  4. Herhaal de procedure te beginnen bij stap 4 hierboven.

3. Statistische analysesvoor Barnes Maze eindpunten

  1. Data analyses kunnen verschillende statistische tests nodig. Continue variabelen, zoals latency en foutenpercentage, kunnen worden geanalyseerd als een split plot in ruimte en tijd 52.
  2. Als sommige dieren het ontsnappen of kooi niet binnen de maximale toegestane tijd weet te vinden, kan de latency gegevens als het maximale worden toegewezen en door gebruik ProcLife testen in SAS versie 9.2 software-analyse geanalyseerd.
    1. Deze statistische methode is bruikbaar voor gedragsgegevens waarbij er een bovengrens cutoff.
  3. Zoekstrategie gegevens kunnen worden geanalyseerd met behulp van een herhaalde meting ontwerp met PROC GLIMMIX en SAS versie 9.2 software-analyse.
    1. Deze eerste analyse maakt gebruik van een cumulatieve log het verband en een multinomiale verdeling zodanig dat alle drie de zoekstrategieën (willekeurig, serieel, en directe) zijn opgenomen in deze analyse.
    2. Om te bepalen of de dieren leren om het efficiënter zoekstrategie (directe), een Secon gebruikend analyse zoekstrategie kan worden uitgevoerd waarop beide minder efficiënt strategieën (willekeurige en serieel) worden gecombineerd en vergeleken met de efficiëntere directe zoekstrategie.
    3. Deze laatste methode resulteert in een binomiale verdeling en ook telt PROC GLIMMIX.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Geslachtsrijpe mannelijke herten muizen zijn afhankelijk van verbeterde ruimtelijke navigatie mogelijkheid om potentiële voedingsbodem partners, die op grote schaal worden verspreid over de hele omgeving te vinden. Zowel prenatale en de blootstelling aan testosteron volwassen zijn essentieel in het organiseren en activeren van deze later volwassen mannelijke gedrag 53. Als zodanig werd verondersteld dat vroege blootstelling aan endocrien verstorende stoffen dit later eigenschap zou storen bij mannen. Om deze hypothese te testen, werden mannelijke en vrouwelijke herten muizen ontwikkelingsgebied blootstelling via de voeding van de moeder naar verschillende milieurelevante doses van BPA in een fyto-oestrogeen vrij dieet, een positieve controle oestrogeen (ethinylestradiol [EE2]) in een fyto-oestrogeen vrij dieet, of de basis controle-fyto-oestrogeen vrij geraffineerde voeding, en werden beoordeeld op Barnes doolhof prestaties als volwassenen. Figuur 1 toont de Barnes doolhof apparaat voor deze soort. Mannetjes blootgesteld aan de twee hogere, maar niet de laagste, BPA dosis tonend gelijkwaardig tekorten in de ruimtelijke leren, zoals blijkt bij langdurige vertraging, hogere foutenpercentage, en een onvermogen om te zetten naar de directe zoekstrategie over de proefperiode (figuren 7-9). Echter, vrouwen blootgesteld aan EE2 en het midden van de BPA dosis, maar niet de andere BPA doses tentoongesteld masculinized patronen van ruimtelijk leren en geheugen (dwz verminderde latentie en het toegenomen gebruik van de directe zoekstrategie) 9,13.

In tegenstelling tot polygame herten muizen, hun verwante neven, monogame man Californië muizen, verhogen hun reproductief succes door pair-bonding en die nog in het gebied met een vrouwelijke en het delen in de opvoeding verantwoordelijkheden 54,55. Daarom heeft ruimtelijke navigatie vermogen niet onder sterke evolutionaire sectie in Californië muizen geweest. Bijgevolg, het vermoeden was dat vroege BPA en EE2 gelegen dit gedrag niet zou richten in Californië muizen. Ter ondersteuning van deze hypothesesis, ontwikkelingsstoornissen blootstelling aan BPA of EE2 niet ruimtelijke navigatie gedrag (latency, foutenpercentage, of conversie naar de directe zoekstrategie) veranderen bij mannen of vrouwen, die vergelijkbaar respons in alle behandelingsgroepen (figuren 10 en 11) 10 aangetoond. Vergeleken met herten muizen, controle Californië muizen het aantal gemaakte fouten over de zeven opeenvolgende testdagen niet verminderen noch de controle Californië mannelijke muizen meer gebruik gaan maken van de directe zoekstrategie. Dit kan een soort verschil in leervermogen weerspiegelen, maar het is mogelijk dat verdere verfijning voor beoordeling van visueel-ruimtelijke leren en geheugen test vereist voor Californië muizen.

De Barnes doolhof inrichting en bijbehorende hardware voor ratten zijn weergegeven in figuren 2-5. Deze inrichting werd gebruikt om ruimtelijk leren en geheugen van mannelijke en vrouwelijke Sprague-Dawley ratten op postnatale dag 47-51 (5 gevolgen beoordeleneenvolgende dagen, 1 proef / dag). Op de laatste dag (dus dag 5), werd de ontsnapping kooi bewoog 180 ° van de oorspronkelijke locatie op dag 1-4. Deze onderwerpen had eerder beoordeeld voor de stabiliteitskromme reflex en de schuine plank gedrag (het spenen), en speel gedrag, open veld activiteit, en motorische coördinatie. De dammen 3 hebben kleine stukjes vanille wafer waarop werd verdeeld 1 ml / kg lichaamsgewicht van water op zwangerschap dagen 6-21 verbruikt. De proefpersonen zelf werden oraal behandeld met 1 ml / kg lichaamsgewicht water tweemaal daags op postnatale dagen 1-21. Bij het spenen, waren ze paarsgewijze huisvesting met een van hetzelfde geslacht broer of zus. Er werd echter alleen 1/sex/litter beoordeeld voor Barnes doolhof prestaties. Figuur 12 toont de gemiddelde latency naar de ontsnapping kooi vinden voor elk geslacht op elk van de 5 testdagen. Significante hoofdeffecten van geslacht (p <0.04) en zitting (p <0,01) aangegeven kortere latenties bij vrouwen en kortere latenties op dagen 2-5 opzichte van dag 1. Anderen have meldden ook kortere wachttijden bij vrouwelijke ratten 56, maar hebben soortgelijke sex effecten niet altijd al bekend in ons lab 11. Zo een consistente geslacht effect bij ratten nog worden bepaald dan latency eindpunten zijn nog niet beschikbaar,. Maar tracking software wordt gebruikt in een soortgelijke studie foutenpercentage en zoekstrategie onderzoeken bij ratten.

Figuur 1
Figuur 1. The Barnes labyrint inrichting voor Peromyscus soorten. A) de intra-maze geometrische signalen (bijv. cirkel, vierkant, driehoek en ster) binnen het doolhof muur elke 90 ° geplaatst, zijn er 12 ontsnappen openingen geplaatst om de 30 °, en het doolhof wordt omgeven door een zwart gordijn (niet getoond). B) The maze bovenop een polypropyleen wordt geplaatst en verheven 100 cm boven de vloer. Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 2
Figuur 2. The Barnes labyrint inrichting voor ratten. The maze bovenstaande ondersteunende stands kan worden gezien met doolhof top diameter en hoogte van vloer weergegeven. Aantallen op de vloer geven gat getallen en laat de tester het ontsnappen kooi plaatsen in de aangewezen locatie (de vloer nummers niet zichtbaar het onderwerp). Een van de extra-doolhof visuele signalen kan worden gezien op de muur (dwz zwarte verticale strepen). Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 3
Figuur 3. Een beter zicht van de Barnes doolhof apparaat voor ratten. De witte ontsnapping kooi dia's in de groeven aan de onderkant van het doolhof top. Vergelijkbare groeven bevinden zich aan de onderzijde van het doolhof top voor elke perimeter gat. Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 4
Figuur 4. Het centrum buis met voorbeeldonderwerp identificeren blad op de top van de Barnes doolhof apparaat voor ratten. De kartonnen hoes liften weg te place de rat in de buis en wordt dan vervangen. De handgreep op de centrale buis maakt eenvoudig optillen om het proces te beginnen. Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 5
Figuur 5. De ontsnapping kooi voor ratten met afmetingen. Kleine treden op de neerwaartse helling tractie voor de rat bij het ​​invoeren. Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 6
Figuur 6. Klik hier om larg bekijkenafbeelding er.

Figuur 7
. Figuur 7 Effecten van ontwikkelingsstoornissen blootstelling van mannelijke en vrouwelijke herten muizen aan BPA of EE2 op zoekstrategie in Barnes doolhof A) Voorbeeld diagrammen illustreren de drie gedefinieerde zoekstrategieën:. Willekeurig (boven), serieel (midden), en direct (onder) . B) Percentage van BPA, EE2 en controle muizen gebruik van random (geel), serieel (groen) of directe (zwart) zoekstrategieën over overname testen. CTL mannetjes gebruikt de directe zoekstrategie meer in het algemeen over de 7 opeenvolgende dag testperiode dan alle andere groepen, behalve lage dosis BPA mannetjes en vrouwtjes EE2 (alle P-waarden <0,05). CTL = controle; EE2 = ethinylestradiol, BPA = bisfenol A Aangepast met toestemming van.0;. 13 Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 8
Figuur 8. Effecten van ontwikkelingsstoornissen blootstelling van mannelijke en vrouwelijke herten muizen aan BPA of EE2 (dezelfde groepen als in figuur 3) op latency naar de ontsnapping kooi vinden in de Barnes doolhof. A) mannetjes. B) Teven. CTL mannetjes sneller gelegen de juiste ontsnapping kooi, zoals wordt geïllustreerd door kortere wachttijden, dan CTL vrouwen (p = 0,0103), EE2-blootgestelde mannen (P <0.0008), en de bovenste en middelste dosis BPA mannen (p = 0,03, p = 0,02, respectievelijk). CTL mannetjes, toonde echter soortgelijke reacties als lage dosis BPA mannetjes en vrouwtjes EE2 (P> 0.05). Daarentegen had EE2 vrouwtjes decreased latentieperiodes over de proefperiode dan EE2 blootgesteld mannen (P = 0.0013). De gegevens worden als het gemiddelde ± SEM. Aangepast met toestemming van Jasarevic et al.. 13 Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 9
Figuur 9. Developmental blootstelling van mannelijke en vrouwelijke herten muizen BPA en EE2 (dezelfde groepen als in figuur 3) op escape fouten. A) De mannetjes. B) Teven. CTL mannetjes toonde ongeveer de helft van het aantal fouten of toegangen tot onjuiste gaten tegenover CTL vrouwen (p = 0,0002) en EE2 mannen (p = 0.02). Bovendien is de CTL mannetjes begaan minder fouten dan hoger dosis BPA mannen (P =0.02), maar verschilden niet in error rate (P> 0,05) van ofwel midden of lage dosis BPA mannetjes. Anderzijds, EE2 vrouwen vertoonde een masculinized reactie zodanig dat deze groep bezat dezelfde foutfrequentie als CTL mannen en minder fouten (P = 0,002) dan EE2 mannen. Lage dosis BPA blootgestelde vrouwen vertoonden ook minder fouten dan lage dosis BPA en CTL vrouwen (p = 0,0005 en 0,01, respectievelijk). De gegevens worden als het gemiddelde ± SEM. Aangepast met toestemming van Jasarevic et al.. 13 Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 10
Figuur 10. Zoekstrategieën van mannelijke en vrouwelijke Californië muizen in Barnes doolhof testen. Zoekstrategieën are kleurcode: random (geel), serieel (groen), en directe (zwart). Tijdens de 7-daagse testperiode, waren er geen significante effecten van giftige stof of seks op zoekstrategie gebruiken voor deze dieren. Aangepast met toestemming van Williams et al.. 10 Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 11
Figuur 11. Latentie om het ontsnappen kooi te lokaliseren en te ontsnappen fouten in Barnes doolhof testen voor mannelijke (A & C) en vrouwelijke (B & D) California muizen (dezelfde groepen als in figuur 6). A en B) Wachttijd. C en D) Escape fouten . Tijdens de 7-daagse testperiode, waren er geen signi ficant effecten van giftige stof of seks op zoekstrategie gebruiken voor deze dieren. De gegevens worden als het gemiddelde ± SEM. Aangepast met toestemming van Williams et al.. 10 Klik hier voor grotere afbeelding .

Figuur 12
Figuur 12. Wachttijd om het ontsnappen kooi vinden voor mannelijke en vrouwelijke Sprague-Dawley ratten beoordeeld op postnatale dagen 47-51 (1 trial / dag). Op de laatste dag (dag 5), werd de ontsnapping kooi bewoog 180 ° vanaf de locatie. Vrouwtjes vertoonden significant korter latencies dan mannetjes en latencies op dag 2-5 waren beduidend korter dan latency op dag 1. De gegevens worden als het gemiddelde ± SEM.tp :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/51194/51194fig12highres.jpg "target =" _blank "> Klik hier voor grotere afbeelding.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kritische stappen in Barnes doolhof testprocedures zijn: 1) het verstrekken van de juiste licht aversieve stimulus om het dier te motiveren om het ontsnappen kooi te lokaliseren, 2) zorgen voor uniforme voorwaarden worden behouden tijdens de dierproeven (bv. duur van de proef, het testen van personeel, externe ruis controle, en andere prikkels die de prestaties kunnen beïnvloeden), 3) indien proeven zijn op video opgenomen, te optimaliseren en te zorgen voor een goede video-opname en het bestand back-up, en 4) het schoonmaken van de doolhof met 70% ethanol om olfactorische signalen tussen de trials te verwijderen.

Het identificeren van de beste prikkels om het onderwerp te motiveren om het ontsnappen kooi te lokaliseren kan een aantal wijzigingen en / of het oplossen van problemen vereisen. De typische prikkel heldere verlichting overhead. Dit kan echter niet voldoende voor sommige soorten. Hoewel slechts anekdotisch opgemerkt door ons, ratten die zijn uitvoerig gedragsmatig onderzocht (en dus uitgebreid aan bod) lijken minder gemotiveerd onder de standaard BArnes doolhof omstandigheden, waarschijnlijk omdat ze meer volgzaam en gewend om verschillende apparatuur en / of omgevingen. Auditieve stimuli (bv. roofdier geluiden) kan worden beschouwd, maar dit beperkt de mogelijkheid om gelijktijdig te wennen andere dieren naar de testkamer. Andere stimuli die met succes zijn gebruikt zijn onder plafondventilatoren aan direct lucht bij het ​​doolhof top 57,58 of aanpassen van de Barnes doolhof te appetitive, in plaats van aversieve 56.

Extra-doolhof visuele aanwijzingen zijn de norm voor Barnes doolhof testen met ratten. In typische laboratorium muis soorten, is gesuggereerd dat de extra-doolhof signalen betere resultaten dan intra-doolhof signalen 59,60 kan opleveren. Echter, herten muizen met succes gebruik van intra-doolhof signalen naar de ontsnapping kooi vinden en heb met succes om te zetten na de testperiode op het gebruik van de directe zoekstrategie 8,9. Bovendien is een externe wand voorkomt dat de dieren vallen of springen van de doolhof. Als Californië muizen zijn gemakkelijker te hanteren en ongeveer 2-3x groter hertenmuizen, anderen met succes getest die soort op Barnes doolhof zonder gebruik van een wand 40,61. Echter, het doolhof in die zaak was kleiner (65 cm in diameter) met 16 gaten die meer naar binnen werden geplaatst (1,3 cm).

Methodologisch zijn er kleine details die de Barnes doolhof procedure en Intrepretation van de resultaten kunnen beïnvloeden. Het doolhof top voor knaagdieren is relatief groot en de testruimte moet groot genoeg zijn om de tester om vrij rond het doolhof bewegen. Het plaatsen van de doolhof in een hoek wordt niet aanbevolen als de tester moet kunnen bewegen rond de omtrek om de rat te halen en plaats de ontsnapping kooi in de juiste locatie. Angst niveaus van de knaagdieren, zoals blijkt uit de verhoogde plasma corticosteron concentratie 44, worden verhoogd tijdens het testen en uitwendige prikkels kunnen worden verergeren. Knaagdieren meestal bevriezen bij plotselinge auditieve stimulien daarom is het belangrijk dat de testomgeving niet in lawaaierige omgeving. Omdat dit een lange beoordeling op een bepaalde dag en tussen dagen kan zijn, kan het een uitdaging voor de tester aandacht voor het proces blijven, maar directe aandacht gedrag van het onderwerp is essentieel. Om deze reden en om circadiane effecten op de prestaties te vermijden, is het optimaal om een beperkt aantal dieren te testen voor een select venster van de tijd (bijvoorbeeld 's morgens of' s middags) op een bepaalde dag. Tenslotte kan de geur van ethanol aversieve het onderwerp is, hoewel dit niet expliciet getest. Verschillende ontsnapping kooien en extra dubbele bodems worden voorgesteld, zodat de kooien hebben tijd aan de lucht drogen na met ethanol wordt gespoten.

De belangrijkste voordelen van de Barnes doolhof zijn het gebruiksgemak ten opzichte van andere soorten doolhof en de bijkomende eindpunten die kan worden verkregen dat een meer uitgebreide beoordeling van experimenteel geïnduceerde impairm kunnen voorzienouders. Bovendien kan deze droge doolhof beter recapituleren de natuurlijke omgeving voor het land levende knaagdieren. De meerdaagse testperiode kon robuuster bewijs van veranderde prestaties, zoals blijkt uit latentie, foutenpercentage, en conversie in de loop van het testen van een inefficiënte zoekstrategie (willekeurige of serieel) om een ​​directe zoekstrategie.

Resultaten van de Barnes doolhof kan worden gecontroleerd met andere testen van ruimtelijke navigatie. Bovendien is het belangrijk vast te stellen dat eventuele Barnes doolhof ontwikkelingsproblemen niet het gevolg van veranderingen in angst, activiteit, of motoriek. Zo kunnen de resultaten van angst en / of motorische assessments, zoals verhoogde plus maze of open veld gedrag, bepalen of Barnes maze waardeverminderingen weerspiegelen echte veranderingen in de ruimtelijke navigatie. Echter, vaak muizen testen van angst niet altijd voorspellend voor Barnes doolhof prestaties 44. Als dat waar ruimtelijke navigatie veranderingen aanwezig zijn, moculair, histopathologische, elektrofysiologische of synaptogenic veranderingen kunnen duidelijk worden in de hippocampus, entorhinalschors of andere corticale gebieden, als die gebieden van de hersenen lijken dit te leren en geheugen respons 62-64 regeren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Dit document is beoordeeld in overeenstemming met de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) beleid en goedgekeurd voor publicatie. Goedkeuring betekent niet dat de inhoud noodzakelijkerwijs het standpunt of advies van de FDA noch vermelding van handelsnamen of commerciële producten vormen goedkeuring of aanbeveling voor gebruik. De bevindingen en conclusies in dit rapport zijn die van de auteurs en vertegenwoordigen niet noodzakelijk de standpunten van de FDA. De auteurs hebben geen concurrerende belangen en niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs erkennen Mr Eldin Jašarević, Mr Scott Williams, de heer Roger W. Meissen, Sarah A. Johnson, Dr R. Michael Roberts, Dr Mark R. Ellersieck, en Dr David C. Geary aan de Universiteit van Missouri, en de heer C. Delbert Wet en de dierenverzorgers van het Nationaal Centrum voor toxicologisch onderzoek / FDA. Dit werk werd ondersteund door een NIH Challenge Grant Grant MVO (RC1 ES018195), een Mizzou Advantage Grant naar (MVO en DCG), een Universiteit van Missouri College of Veterinary Medicine Faculty Award (MVO), en protocol E7318 bij het National Center voor toxicologisch onderzoek / FDA.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tolman, E., Gleitman, H. Studies in spatial learning: place and response learning under different degrees of motivation. J. Exp. Psychol. 39, 653-659 (1949).
  2. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17, 669-682 (1979).
  3. 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).
  4. Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
  5. 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).
  6. Morris, R. Development of a water-aze procedure for studying sptial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
  7. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Brown, S., Strausfeld, N. The effect of age on a visual learning task in the American cockroach. Learn. Mem. 16, 210-223 (2009).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Youn, J., et al. Finding the right motivation: genotype-dependent differences in effective reinforcements for spatial learning. Behav. Brain Res. 226, 397-403 (2012).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Stouffer, E. M., Yoder, J. E. Middle-aged (12 month old) male rats show selective latent learning deficit. Neurobiol. Aging. 32, 2311-2324 (2011).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Yassine, N., et al. Detecting spatial memory deficits beyond blindness in tg2576 Alzheimer mice. Neurobiol. Aging. 34, 716-730 (2013).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. Holscher, C. Stress impairs performance in spatial water maze learning tasks. Behav. Brain Res. 100, 225-235 (1999).
  44. 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).
  45. Sunyer, B., Patil, S., Hoger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in mice. Nat. Protoc. , (2007).
  46. 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).
  47. 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).
  48. 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).
  49. Raber, J., et al. Radiation-induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat. Res. 162, 39-47 (2004).
  50. 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).
  51. Vorhees, C. V. Methods for detecting long-term CNS dysfunction after prenatal exposure to neurotoxins. Drug Chem. Toxicol. 20, 387-399 (1997).
  52. Steel, R. G. Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach 3rd edn. , McGraw-Hill Higher Education. 400-428 (1996).
  53. 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).
  54. Gubernick, D. J., Teferi, T. Adaptive significance of male parental care in a monogamous mammal. Proc. Biol. Sci. 267, 147-150 (2000).
  55. Gubernick, D. J., Alberts, J. R. The biparental care system of the California mouse, Peromyscus californicus. J. Comp. Psychol. 101, 169-177 (1987).
  56. 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).
  57. 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).
  58. 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).
  59. 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).
  60. 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).
  61. 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).
  62. Foster, D. J., Knierim, J. J. Sequence learning and the role of the hippocampus in rodent navigation. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 294-300 (2012).
  63. Lipton, P. A., Eichenbaum, H. Complementary roles of hippocampus and medial entorhinal cortex in episodic memory. Neural. , 258-467 (2008).
  64. Wolbers, T., Hegarty, M. What determines our navigational abilities. Trends Cogn. Sci. 14, 138-146 (2010).

Tags

Gedrag ruimtelijke navigatie ratten Peromyscus muizen intra-en extra-doolhof signalen leren geheugen latency zoekstrategie ontsnappen motivatie
Barnes Maze Teststrategieën met de kleine en grote knaagdieren modellen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A.… More

Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models. J. Vis. Exp. (84), e51194, doi:10.3791/51194 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter