تم تصميم متاهة المياه الشعاعية ذات الثماني أذرع لتقييم الأداء المرجعي والذاكرة العاملة في وقت واحد من خلال مطالبة الأشخاص باستخدام إشارات متاهة إضافية لتحديد منصات الهروب ومعالجة القيود التي لوحظت في تصميمات متاهة الذراع الشعاعية الأرضية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تم تصميم متاهة المياه الشعاعية ذات الثماني أذرع لتقييم الأداء المرجعي والذاكرة العاملة في وقت واحد من خلال مطالبة الأشخاص باستخدام إشارات متاهة إضافية لتحديد منصات الهروب ومعالجة القيود التي لوحظت في تصميمات متاهة الذراع الشعاعية الأرضية.
يتم تقييم الذاكرة العاملة والمرجعية بشكل شائع باستخدام متاهة الذراع الشعاعية الأرضية. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج يتطلب التدريب المسبق والحرمان من الطعام وقد يؤدي إلى إرباك إشارة الرائحة. تم تصميم متاهة المياه الشعاعية ذات الثمانية أذرع لتقييم أداء الذاكرة المرجعية والعاملة في وقت واحد من خلال مطالبة الأشخاص باستخدام إشارات متاهة إضافية لتحديد منصات الهروب ومعالجة القيود التي لوحظت في تصميمات متاهة الذراع الشعاعية الأرضية. على وجه التحديد ، يطلب من الأشخاص تجنب الأسلحة المستخدمة سابقا للهروب خلال كل يوم اختبار (الذاكرة العاملة) وكذلك تجنب الأذرع الثابتة ، التي لا تحتوي أبدا على منصات هروب (الذاكرة المرجعية). تدل عمليات إعادة الدخول إلى الأسلحة التي تم استخدامها بالفعل للهروب أثناء جلسة الاختبار (وبالتالي تمت إزالة منصة الهروب) وإعادة الإدخالات في أذرع الذاكرة المرجعية إلى عجز الذاكرة العاملة. بدلا من ذلك ، تشير الإدخالات الأولى في أذرع الذاكرة المرجعية إلى عجز الذاكرة المرجعية. استخدمنا هذه المتاهة لمقارنة أداء الفئران المصابة بإصابات الدماغ لدى حديثي الولادة والضوابط الزائفة بعد تحريض نقص الأكسجة ونقص التروية وأظهرنا عجزا كبيرا في كل من الذاكرة العاملة والمرجعية بعد أحد عشر يوما من الاختبار. يمكن تعديل هذا البروتوكول بسهولة لفحص العديد من النماذج الأخرى لضعف التعلم.
تتوافق الذاكرة العاملة (WM) مع مجال معرفي حرج مطلوب لتمثيل الأشياء أو الأماكن أثناء السلوك الموجه نحو الهدف1. بدلا من ذلك ، تكون الذاكرة المرجعية (RM) مطلوبة للتمثيلات المستقرة مؤقتا لتلك الأشياء أو الأماكن. لطالما تم تقييم الذاكرة العاملة والمرجعية في القوارض باستخدام نماذج متاهة الذراع الشعاعية الأرضية2،3. ومع ذلك ، تتطلب هذه المهام في كثير من الأحيان تدريبا مسبقا ، حيث أن الفئران ليست مهيأة للجري التلقائي في المتاهة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة الوقت اللازم لإكمال التجربة بشكل كبير ويمكن أن يتداخل مع التصميمات الطولية الحساسة للوقت. تشمل القيود الأخرى المتاهة الأرضية ذات الثمانية أذرع متطلبات الحرمان من الطعام وصعوبة التحكم في التغيرات في إشارات الرائحة المتبقية على المتاهة بعد كل تجربة. تم التغلب على العديد من هذه القيود باستخدام نموذج متاهة موريسالمائية 4 ، ولكن تاريخيا اقتصرت هذه التصميمات على اختبار الذاكرة المرجعية والتعلم المكاني (الاستثناءات5-9). متاهة المياه الشعاعية ذات الثمانية أذرع هي نسخة معدلة من متاهة الأرض الشعاعية ذات الثمانية أذرع ، والتي تم استخدامها لتقييم كل من الذاكرة المرجعية والعاملة في الفئرانوالفئران 5-7. على عكس المتاهات الأرضية التقليدية ، لا تتطلب متاهة المياه الشعاعية ذات الثماني أذرع الحرمان من الطعام ، وتقلل من إشارات الرائحة المربكة المحتملة وتستخدم دافع الأشخاص للهروب كوسيلة فعالة لتقييم التعلم المرجعي والتعلم والذاكرة في وقت واحد دون الحاجة إلى التدريب المسبق5-7.
أحد تطبيقات هذا النموذج هو اختبار عجز الذاكرة العاملة بعد إصابة الدماغ لدى الأطفال حديثي الولادة. أظهرت الأبحاث التي أجريت على البشر أن الأطفال الخدج المعرضين لخطر الإصابة بإصابة الدماغ يظهرون عجزا في الذاكرة العاملة في وقت لاحق من الحياة10،11. يمكن نمذجة إصابات الدماغ الوليدية في القوارض عن طريق إحداث نقص الأكسجة / نقص التروية (HI) في وقت مبكر من تطور ما بعدالولادة 12-15. والأهم من ذلك ، أن عجز التعلم المكاني والذاكرة العاملة الموجود لدى الرضع المعرضين للخطر يوازيان القوارض باستخدام متاهة الماء في الذراع الشعاعي ، مما يجعلها نموذجا قويا لدراسة مثل هذه الإعاقات8،9. تسمح متاهة الماء الشعاعية ذات الثمانية أذرع أيضا بالقياس الكمي المتزامن للمرجع والذاكرة العاملة ، مما يجعلها مثالية لمقارنة الأشخاص المصابين في الدماغ وغير المصابين في النماذج الحساسة للوقت (أي أثناء الأرامل التنمويات المنفصلات) أو للتصميمات الطولية المتوازنة.
في هذا البروتوكول ، نصف إجراءات الاختبار باستخدام متاهة مائية شعاعية من ثمانية أذرع (انظر الشكل 1) وأمثلة على البيانات للفئران مع وبدون إصابة نقص التأكسج الإقفارية عند الأطفال حديثي الولادة. تم إحداث نقص الأكسجة ونقص التروية (HI) في اليوم السابع بعد الولادة بعد كي الشريان السباتي المشترك الأيمن و 120 دقيقة من التعرض للأكسجين بنسبة 8٪. تم استخدام هذا الإجراء الجراحي على نطاق واسع لنمذجة أمراض الخداج وإصابات الدماغ حديثي الولادة (لمزيد من التفاصيل انظر12،13،16،17). نوضح أن نموذج متاهة الماء للذراع الشعاعي يكشف عن عجز في الذاكرة المرجعية وقدرات الذاكرة العاملة بعد إصابة HI لحديثي الولادة. في البروتوكول الحالي ، يتم تقييم الذاكرة المرجعية باستخدام أربعة أذرع محددة لمتاهة الماء الشعاعية ذات الثمانية أذرع ، والتي تظل ثابتة لإشارات المتاهة الإضافية طوال الاختبار. لا تحتوي هذه الأذرع أبدا على منصة هروب ، وبالتالي ، فإن إدخالات الموضوع في هذه الأذرع تعكس ضعف أداء الذاكرة المرجعية والعجز في التعلم طويل المدى. تحتوي جميع الأذرع الأربعة المتبقية على منصات هروب في بداية اليوم ، ولكن تتم إزالة كل منصة بمجرد أن يدخل بنجاح إلى ذراعه ويهروب من الماء5-7. يتطلب ذلك من أن يتذكر الأذرع التي دخلها خلال التجارب الأربع المتتالية ، مما يزيد من الطلب على الذاكرة العاملة مع إزالة كل منصة إضافية. يتم تقييم الذاكرة العاملة من خلال فحص عمليات إعادة الدخول إلى الأسلحة التي كانت تستخدم سابقا للهروب خلال نفس يوم الاختبار أو إعادة الدخول إلى أذرع الذاكرة المرجعية. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم هذا التصميم إشارات متاهة إضافية لتحديد منصات الهروب التي تعكس التعلم المكاني المعتمد على الحصين. تم استخدام هذه الطريقة لتقييم أخطاء الذاكرة العاملة والمرجعية في الأصل بواسطة Jarrard et al.18 ومنذ ذلك الحين تم استخدامه على نطاق واسع لتقييم نماذج القوارض للاضطرابات العصبية المرتبطة بالشيخوخة وصعوبات التعلم واتباع التلاعب الهرموني5،6،7،19،20.
الهدف الأساسي من هذا النموذج هو تقييم الذاكرة المرجعية والعاملة ، وبالتالي ، لا ينبغي أن يقتصر تصميم متاهة الماء الشعاعي المكون من ثمانية أذرع على اختبار العجز بسبب إصابة الدماغ التنموية. بدلا من ذلك ، تظهر الدراسات السابقة التي تستخدم هذا النموذج أنه يمكن تقييم مجموعة متنوعة من نماذج القوارض لتقييم أمراض التعلم والذاكرة عبر العديد من السياقات التجريبية5،6،7،18،19،20.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة رعاية واستخدام المؤسسية في كلية رود آيلاند وتلتزم بدليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر.
1. تكوين المتاهة
2. نقل الموضوعات للاختبار
3. بروتوكول الكمبيوتر اللوحي الرقمي لتسجيل إدخالات ذراع المتاهة
4. اختبار متاهة الماء للذراع الشعاعي
5. المتغيرات التابعة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تظهر البيانات العينية من مختبرنا وجود أخطاء أكثر بكثير في الذاكرة العاملة لدى حيوانات HI مقارنة بمجموعات sham بحلول اليوم الحادي عشر من الاختبار (t = 2.124, p<0.05, (انظر الشكل 3A)). كما أظهرت حيوانات HI أخطاءً أكثر بكثير في الذاكرة المرجعية مقارنة بمجموعات sham بحلول اليوم الحادي عشر من الاختبار (t = 2.303, p<0.05, (انظر الشكل 3B)). تشمل أخطاء الذاكرة العاملة والأخطاء المرجعية العدد الإجمالي للأخطاء التراكمية عبر جميع التجارب الأربع لكل موضوع في اليوم الحادي عشر. وتدعم هذه النتائج...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخدام نموذج متاهة الماء الشعاعي ذو الثمانية أذرع بنجاح في مختبرنا ومن قبل آخرين لتقييم أداء الذاكرة العاملة والمرجعية في الفئران المصابة بإصابة دماغية حديثي الولادةوبدونها 5-7،18-20. في النموذج الحالي ، تؤدي إزالة منصة الهروب بعد كل تجربة إلى زيادة الطلب على الذاكرة العاملة (الأشخاص لديهم خيارات هروب) في التجارب اللاحقة. لذلك ، في التجربة الرابعة ، تبقى منصة واحدة فقط ويكون الطلب على الذاكرة العاملة في أعلى مستوياته ، مما يزيد من احتمال عودة إلى ذراع تمت زيارته مسبقا (خطأ في الذاكرة العاملة). نظرا لأن أذر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصلحة مالية متنافسة.
يود المؤلفون أن يعرب عن تقديرهم لوليام مارتن وقسم الفنون في كلية رود آيلاند للمساعدة في تصنيع المتاهة. نود أيضا أن نتوجه بخالص الشكر إلى طلاب كلية رود آيلاند كاترينا فيرهيرم ومولي لا رو لافوند لعملهم في إدارة الموضوعات في متاهة المياه المكونة من ثمانية أذرع. تم دعم هذا العمل بمنحة من شبكة رود آيلاند للتميز في البحوث الطبية الحيوية (RIINBRE) والمركز الوطني للمعاهد الوطنية للصحة لموارد البحث (Grant # P20 RR16457-12). كما تم تقديم الدعم من قبل معهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية التابع للمعاهد الوطنية للصحة بموجب الجائزة رقم R15HD077544.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حجم | Gototanks http://www.gototanks.com | ARM-19455 | حسب الأنواع التي تم اختبارها أو احتياجات المختبر الفردية. |
| iPad أو أي جهاز لوحي رقمي آخر | Apple Inc. | N / A | http://www.apple.com |
| Notability أو تطبيق تدوين الملاحظات الآخر | Gingerlabs | N / A | http://www.gingerlabs.com< / p> كاتب pdf رقمي أو برنامج تدوين الملاحظات < / p> |
| رقمي | أي | وسادة | |
| Deltaphase | Braintree Scientific | ASS7D | http://www.braintreesci.com/ |
| غير القابل للصدأ متاهة فولاذية | ملفقة في المنزل | N / A |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.