اختبار متاهة موريس المائية للعجز التعلم والذاكرة في الفئران مرض الزهايمر النموذجي

Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice. J. Vis. Exp. (53), e2920, doi:10.3791/2920 (2011).

تأسست أول متاهة موريس المائية (MWM) غ الأعصاب ريتشارد موريس في عام 1981 من أجل اختبار قرن آمون التي تعتمد على التعلم ، بما في ذلك اقتناء المكانية الذاكرة طويلة المدى المكاني memoryand ^1. وMWM هو إجراء بسيط نسبيا تتكون عادة من التجارب ستة أيام ، والميزة الرئيسية التي يجري التفريق بين (منصة المخفية) المكانية وغير المكانية (منصة مرئية) الشروط ^2-4. بالإضافة إلى ذلك ، في بيئة الاختبار MWM يقلل رائحة التدخل درب ^5. وقد أدت هذه المهمة ليتم استخدامها على نطاق واسع في دراسة بيولوجيا الأعصاب والجهاز العصبي للتعلم والذاكرة المكانية. وMWM يلعب دورا هاما في التحقق من صحة نماذج القوارض لاضطرابات عصبي مثل مرض الزهايمر ^{6 ، 7.} في هذا البروتوكول ناقشنا الإجراء النموذجي للتعلم من التجارب MWM والذاكرة وتحليل البيانات التي تستخدم عادة في مرض الزهايمر الفئران المعدلة وراثيا النموذج.

1. إعداد

1. إعداد المعدات
   1. الحصول على بركة دائرية قطرها 150cm وعمق 50cm (الشكل 1). إذا باستخدام الفئران السوداء ، يجب استخدام حمام أبيض ، وإذا به الفئران البيضاء ، وينبغي استخدام بركة الأسود.
   2. ترتيب الغرفة بحيث يجري اختبار الحيوانات لا تستطيع رؤية المجرب خلال الاختبار. ويمكن تحقيق ذلك مع الستائر أو فواصل الغرفة.
   3. مكان العظة عالية التباين المكاني حول الغرفة ، و / أو في المناطق الداخلية من التجمع في مكان والتي ستكون فوق سطح الماء.
   4. وضع منصة قطرها 10cm في تجمع -- أبيض لتجمع البيض ، زجاج شبكي واضحة لتجمع السود. ملء حوض السباحة بالماء حتى المنصة 1cm فوق سطح الماء. السماح للمياه يوازن إلى درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية). اعتمادا على درجة حرارة الماء وهذا قد يستغرق 1-3 أيام ، أو بدلا من ذلك يمكن إضافة الماء الساخن لتسريع موازنة.
2. إعداد البرامج
   1. معايرة تجمع في برنامج الكمبيوتر بحيث الكاميرا يمكن أن تخلق مسافة واحدة من المعلومات المادية بكسل القائم على المعلومات. تقسيم بركة الى 4 أجزاء. تحديد منطقة منصة كمنطقة المتغير الذي يمكن ان تتغير مع كل محاكمة. إنشاء منصة subzones 5 -- واحدة في كل ربع واحد في وسط بركة. حفظ المعايرة واستخدامها لاختبار خلال الايام المتبقية. (انظر الشكل المثال 2).
   2. ضبط الوقت والحد الأقصى لمحاكمة ثانية 60. إذا كان يجد الفأر منصة قبل هذا الوقت ، وبرنامج برنامج لوقف المحاكمة عندما تم العثور على منصة.
   3. تحديد برنامج لبدء تتبع تلقائيا ، عندما المجرب مخارج منطقة الاختبار. الاستفادة من أي "تقليل انعكاس" خيارات الحزمة الخاصة بك يوفر البرنامج.
   4. المسار طول المسار ، الكمون الهرب ، والوقت الذي يقضيه في كل رباعي.

2. يوم 1 : منهاج المرئية

1. برنامج كمبيوتر
   1. تحميل المعايرة بركة في برنامج التعقب.
   2. إنشاء 5 المحاكمات ، مع فاصل زمني بين المحاكمة مناسبة لتجربتك. برنامج الموقع ومنصة انطلاق لاتجاه تختلف مع كل محاكمة. انظر الجدول رقم 1 لبروتوكول المثال.
2. اختبار الإجراء
   1. نقل الفئران من مرفق مساكنهم إلى غرفة السلوك. الحفاظ على فئران في منطقة حيث لا يمكن رؤية حوض السباحة أو العظة المكانية. السماح لهم التكيف مع البيئة الجديدة على الأقل 30 دقيقة قبل إجراء الاختبار.
   2. وضع علامة على منصة لزيادة حضورها.
   3. لبدء الاختبار ، ورفع الماوس من قفص المنزل عن طريق قاعدة الذيل. دعم الماوس ما وجهتم الى منطقة الاختبار. رفع الماوس بواسطة قاعدة الذيل ، وبلطف مكان الماوس في الماء ، والتي تواجه حافة حوض السباحة. مغادرة المنطقة بسرعة الاختبار.
   4. إذا كان الماوس يرى المنبر قبل 60 ثانية قطع ، والسماح للماوس على البقاء على المنصة لمدة 5 ثوان ثم العودة إلى وطنه القفص. إذا لم يجد الفأر منصة ، ضع الماوس على المنصة والسماح لها بالبقاء هناك لمدة 20 ثانية قبل أن يعود إلى وطنه القفص.
   5. أكرر للجميع الفئران في درب. تبدأ كل محاكمة لاحقة مع موقع واتجاه مختلف منصة انطلاق ، كما لديك المبرمج في البرنامج.
   6. عند اختبار اكتمال عودة الفئران لمرفق مساكنهم. يتم تجفيفها قبالة الفئران وأكد normothermia قبل عودته إلى منشأة الحيوان.
   7. في إطار التحضير لليوم التالي ، وإزالة العلم من النظام الأساسي وإضافة مياه إضافية إلى تجمع لغمر منصة ل1cm تحت السطح.

3. أيام 2-5 : منهاج المخفية

1. برنامج كمبيوتر
   1. تحميل المعايرة بركة في برنامج التعقب.
   2. إنشاء 5 المحاكمات ، مع فاصل زمني بين المحاكمة مناسبة لتجربتك. برنامج الموقع منصة للبقاء في نفس الموقف في جميع التجارب والأيام ، ولكن الاتجاه بدءا تختلف مع كل محاكمة ، كل يوم.
2. اختبار الإجراء
   1. عن الفئران السوداء ، إضافة غير سامة ، والأبيض ، والطلاء ودرجة حرارة المجفف إلى تجمع وتخلط جيدا. استخدام ما يكفي من الطلاء مثل هذه المنصة المغمورة غير مرئية من على سطح الماء. بالنسبة للفئران بيضاء ، يجب استخدام بركة سوداء مع المياه واضحة ومنبرا شبكي واضحة.
   2. اتبع الخطوات من 2.2.3 إلى 2.2.6.

4. اليوم 6 : دقق الابتدائية

1. برنامج كمبيوتر
   1. تحميل المعايرة بركة في برنامج التعقب.
   2. 1 إنشاء المحاكمة مع عدم وجود منطقة المنصة ، واتجاه واحد ابتداء. ويفضل الاتجاه بدءا ابعد من رباعي منصة تستخدم في 2-5 أيام. تعيين طول درب إلى 60 ثانية.
2. اختبار الإجراء
   1. إزالة منصة من التجمع.
   2. اتبع الخطوات من 2.2.3 إلى 2.2.6.

5. تحليل البيانات

1. عن كل يوم وكل الماوس المتوسط ​​، والتجارب 5 إلى إعطاء طول مسار واحد وزمن الهروب لكل موضوع الاختبار. حساب الخطأ مجتمعة بشكل مناسب. لليوم 6 ، وجمع ببساطة طول المسار ، الكمون الهرب ، والوقت الذي يقضيه في الربع لكل منصة الماوس.
2. إذا أي وجود خلافات بين مجموعات في يوم 1 ، فمن المرجح مشكلة مع الرؤية بدلا من التعلم والذاكرة. المضي قدما فقط مع تحليل إذا رأيت أي اختلافات في يوم 1.
3. مقارنة منحنيات التعلم ليوم 05/02 باستخدام الإحصاءات المناسبة لمجموعة من البيانات الخاصة بك. ويمثل انحدارا منحنى أسرع اكتساب المهمة ؛ وضحالة منحنى يمثل عجزا في اكتساب المهمة. ويتم تحليل البيانات من يوم 2 إلى 5 أيام ANOWA به.
4. لليوم 6 ، مقارنة في المئة من الوقت الذي يقضيه في الربع منصة تعلمت سابقا ، وذلك باستخدام الإحصاءات المناسبة لمجموعة من البيانات الخاصة بك. ويفسر نسبة مئوية أعلى من الوقت الذي يقضيه في الربع منصة ومستوى أعلى من الاحتفاظ الذاكرة.

6. ممثل النتائج

وقد استخدمنا في متاهة موريس المائية اختبار لدراسة تأثير نقص الأكسجين على المرضية ميلادي (7) وحامض الفالبوريك (VPA) 'ق المحتملة الأدوية لعلاج ميلادي (6) في الفئران المعدلة وراثيا طراز م. الرقم 3 هو نتيجة ممثل نشرنا عنها في دراستنا حول تأثير VPA على العجز في الذاكرة في نموذج الفأر APP23 ميلادي (6). يوم 1 (محاكمات منصة مرئية) ، ليس هناك فرق بين المعالجة ومجموعات VPA التحكم في استتار (الشكل 3A) وطول المسار (الشكل 3A) التي تشير إلى أن كلا من الجماعات المماثلة والقدرات الحركية البصرية. من هذا افترضنا ان الفئران قادرة على رؤية منصة توضع والعظة في البيئة المحيطة ، ويمكن أن تسبح مقبول. لأيام 2-5 (يوم 1 إلى 4 من منصة التجارب الخفية) على سبيل المثال يظهر الفرق في الكمون الهروب (الشكل 3C) وطول المسار (الشكل 3D) بين المجموعتين ، مما يوحي بأن الفئران المعالجة VPA أداء أفضل بكثير من الضوابط مع مرور الوقت. درب تحقيق النتائج في اليوم الأخير (اليوم 6) تبين أن عدد المرات التي سافرت الفئران في الربع الثالث ، حيث تم وضعها مسبقا على منصة خفية ، وكان أكبر بشكل ملحوظ مقارنة مع العلاج VPA للسيطرة على (الشكل 3E). هذه البيانات تشير إلى أن العلاج VPA تحسن كبير في العجز في الذاكرة المشاهدة APP23 الفئران.

الشكل 1. إعداد المعدات اللازمة لمتاهة موريس المائية مرئية يوم الاختبار الأساسي. محمية تجمع من مجرب باستخدام فواصل الغرفة. توجد اشارات المكانية على الجدران ، وربما وضعت على الجزء الداخلي للتجمع ، وفوق سطح الماء ، وإذا رغبت في ذلك. يملأ حوض بالماء واضحة ، مع منصة 1cm يقع فوق السطح. تم وضع علامة على منصة لتعزيز الرؤية.

الشكل 2. القبض على الشاشة من أية متاهة ™ فيديو يظهر معايرة نظام تتبع التجمع. ويعتبر بركة من فوق بواسطة كاميرا تتبع التناظرية سوداء وبيضاء مع محول الأرقام RTV24. يتم تعريف عدة مناطق في داخل البرنامج وينقسم تجمع الإجمالي إلى 4 أجزاء. ودخلت المنطقة الخامسة منصة ، والتي يمكن أن تختلف باختلاف التجارب ، مع خمسة مواقع محتملة : NW ، NE ، SW ، SE ، أو المركز. إضافة خط المعايرة (خط الوسط عبر تكتك) للسماح للبرامج لتحويل المسافات بكسل في المسافات المادية.

الشكل 3. نتائج تمثيلية للمتاهة موريس المائية. وجرى اختبار في 7 أشهر APP23 الفئران المعدلة وراثيا تحمل جينات الإنسان السويدية APP متحولة بعد شهر واحد من VPA اليومية (ن = 30 الفئران) أو حل السيارة (ن = 30 الفئران) عن طريق الحقن. (A) خلال في اليوم الأول من الاختبارات منصة مرئية ، عرضت في المعالجة والسيطرة VPA APP23 الفئران الكمون مماثلة للهروب على منصة مرئية. P> 0.05 بواسطة الطالب اختبار t (B) وVPA المعالجة والسيطرة APP23 الفئران كانت مماثلة للسباحة المسافات قبل ان يلوذوا بالفرار على منصة مرئية في اختبار منصة مرئية. P> 0.05 بواسطة الطالب اختبار t (C) في اختبارات منصة خفية ، ومعاملة VPA (D) وAPP23 الفئران أظهرت أقصر زمن الهروب على منصة مخفية على ^{الثالثة} 3 و 4 اليوم ^الخامس ، P <0.001 بواسطة ANOVA. وكان VPA الفئران المعالجة APP23 طول أقصر السباحة قبل ان يلوذوا بالفرار على منصة مخفية على ^{الثالثة} 3 و 4 اليوم ^الخامس ، P <0.01 بواسطة ANOVA (E) وفي محاكمة التحقيق في يوم 6 ، وVPA معاملة الفئران سافر APP23 في الربع الثالث ، حيث تم وضعها مسبقا على منصة خفية ، ومرات أكثر بكثير من الضوابط. * P <؛ 0.005 من قبل الطالب لاختبار t. (بتصرف وأعيد طبعها من مجلة الطب التجريبي 205 ، 2781-2789 ، 2008 ، مطبعة جامعة روكفلر ، الذي نشر أصلا في إكسب ميد J. دوى :... 10.1084/jem.20081588) (6).

الجدول 1. نموذج بروتوكول متاهة مائية *
* لاحظ كيف كلا من موقف ومنصة انطلاق تغيير الاتجاه في يوم 1 ، في حين أن في أيام 2-5 موقف منصة يبقى ثابتا في حين أن التغييرات بدءا الاتجاه. في يوم 6 ، ليس هناك منصة ومحاكمة واحدة. هو أبعد باتجاه بداية ليوم 6 من الموقع منصة السابقة (SW) بحيث يجب أن الفئران السفر مسافة قبل دخول رباعي منصة علمت مسبقا.

العمر والجنس والنوع ، والخلافات تؤثر على الأداء MWM سلالة (8). تشير الدراسات إلى أن الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين وضعف الأداء في MWM ، بينما القوارض الذكور أداء أفضل من الإناث ، بالإضافة إلى ذلك ، العائمة هي أكثر وضوحا في الفئران من الفئران (9 ، 10). لذا ، ينبغي أن تتساوى هذه العناصر في جميع الاختبارات. تشير الدلائل أيضا إلى أن أكثر الحيوانات وشدد أداء ضعيفا في MWM (11) ، والعوامل البيئية التي قد يتسبب بذلك الإجهاد ، مثل درجة الحرارة والضوء والضوضاء ، ينبغي رصد وبقائه ثابتا خلال المهمة.

وأجريت جميع التجارب وفقا للرعاية جامعة كولومبيا البريطانية الحيوان واللجنة التوجيهية واستخدم CIHR.

وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الكندية لأبحاث الصحة (CIHR) ، والأسرة تاونسند ، وجاك براون والأسرة مؤسسة أبحاث الزهايمر (لWAS). كان هو صاحب كرسي أبحاث كندا في مرض الزهايمر. كان مدعوما من قبل PL NSERC الكسندر غراهام بيل كندا منحة دراسات عليا جائزة بحوث الدكتوراه ومايكل سميث مؤسسة دراسية لأبحاث الصحة دراسات العليا.

1. Morris, R.G.M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).
2. O'Keefe, J. A review of the hippocampal place cells. Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).
3. Scoville, W. B. and Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).
4. Eichenbaum, H., Stewart, C. and Morris, R.G. Hippocampal representation in place learning. J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).
5. Block, F. Global ischemia and behavioural deficits. Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).
6. Qing, H., He, G., Ly, P.T., Fox, C.J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C.H., Zhou, W., Wang, K. and Song, W. Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models. J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).
7. Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L.E. and Song, W. Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 18727-18732 (2006).
8. D'Hooge, R. and De Deyn, P.P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).
9. Brandeis, R., Brandys, Y. and Yehuda, S. The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning. Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).
10. Lipp, H.P. and Wolfer, D.P. Genetically modified mice and cognition. Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).
11. Sandi, C. The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage. Neural Plast. 6, 41-52 (1998).

4 Comments

You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.