متاهة موريس المائية

تُعد متاهة موريس المائية أداة قيمة لدراسة التعلم والذاكرة لدى القوارض. هذه الكائنات سباحة جيدة، لكنها تفضل عمومًا البقاء على اليابسة. وتستغل المتاهة المائية هذا التفضيل لتدريب الحيوانات على استخدام منصة صغيرة كوسيلة للهروب من حوض مائي. وبعد التدريب، يتم إخفاء المنصة تحت السطح، مما يتطلب من القارض تذكر موقعها بالنسبة لإشارات بصرية بعيدة.

سيلخص هذا الفيديو مبادئ اختبار متاهة موريس المائية، ويراجع إجراءات إعداد وتشغيل الاختبار، ويسلط الضوء على بعض الطرق التي يُستخدم بها هذا الاختبار واختبارات مائية أخرى في الدراسات المختبرية.

دعونا نتعمق مباشرة في بعض المفاهيم الأساسية وراء التجريب باستخدام متاهة موريس المائية! كما ذكرنا سابقاً، ستجد القوارض طريقها إلى منصة مخفية من خلال الاستعانة بإشارات بصرية، مثل الملصقات ذات التباين العالي الموزعة حول الغرفة. يعتمد هذا على مناطق محددة في الدماغ، بما في ذلك الحصين (hippocampus)، الذي تعد وظيفته مهمة في تكوين الذاكرة. ويمكن استخدام التغيرات في الوقت الذي يستغرقه القارض للعثور على المنصة في سلسلة من التجارب المتتالية كمقياس للتعلم المكاني والذاكرة.

وللمساعدة في قياس الذاكرة كمياً، يتم تقسيم الحوض مفاهيمياً إلى أربعة أرباع بحيث يمكن تقييم ميل الحيوان لاستكشاف المنطقة القريبة من المنصة.

تفيد هذه الأرباع المفاهيمية أيضاً في تجربة المسبار (probe trial)، حيث يتم اختبار الحيوان في حوض لا يحتوي على منصة. وإذا أُجري الاختبار بعد مرور 24 ساعة على الأقل من اكتمال التدريب، فإن ميل الحيوان لاستكشاف الربع الذي كان صحيحاً سابقاً يعد مؤشراً على تكوين ذاكرة طويلة المدى أو "ذاكرة مرجعية".

وبالمثل، تتضمن تجارب العكس (reversal trials) تغييراً في موقع المنصة، وتقيس المرونة المعرفية للقارض في إدراك أن المنصة قد اختفت والبحث في مكان آخر. وبما أن جميع هذه البيانات تُجمع عبر تجارب عديدة ومع العديد من الحيوانات، فإن التباين بين التجارب والمفحوصين سيكون له تأثير كبير على نتائجكم.

تشمل العوامل التي يمكن أن تؤثر على أداء الحيوان درجة الحرارة، أو الرطوبة، أو الوقت من اليوم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يصبح الباحثون المرئيون إشارات بصرية غير مقصودة أثناء الاختبار، لذا فإن وجود الباحثين ورؤيتهم في غرفة الاختبار يعدان من الاعتبارات المهمة.

يوجد التباين أيضاً بين الحيوانات ويمكن أن يكون مصدراً للخطأ. ونتيجة لذلك، يجب مطابقة عمر القوارض وجنسها بعناية بين المجموعات التجريبية. وأخيراً، فإن القياسات المأخوذة من حيوانات تعاني من مشاكل في الحركة، أو إصابات، أو ضعف في الرؤية لن تعكس التعلم بدقة، وليست مثالية للاختبار في المتاهة المائية.

بعد أن نظرت في العوامل التجريبية المهمة، فلننتقل إلى إعداد الاختبار. ابدأ بحوض مملوء بماء فاتر، وليس بارداً. يمكن أن يختلف حجم الحوض بناءً على ما إذا كنت تستخدم الجرذان أو الفئران. بعد ذلك، ضع إشارات بصرية غير متحركة حول الغرفة، بحيث تكون هناك إشارة واحدة على الأقل في كل ربع.

تبدأ تجارب التعلم بوضع منصة هروب داخل الحوض. بعد ذلك، ضع الحيوان موضوع الدراسة بلطف في الماء، مع الحرص على عدم غمر رأسه. اسمح للحيوان باستكشاف المتاهة وسجل مقدار الوقت الذي يستغرقه في العثور على المنصة. إذا لم يحدد القارض موقع المنصة في غضون 60 ثانية تقريباً، فقم بتوجيهه إليها واسمح له بالبقاء هناك لمدة تتراوح بين 10 - 20 ثانية قبل إخراجه وتجفيفه ووضعه في قفص دافئ.

لإكمال التدريب، كرر هذا الإجراء عدة مرات، مع بدء الحيوان لكل تجربة متعاقبة من نقطة دخول مختلفة.

حان الوقت الآن لاختبار قدرة الحيوان على العثور على منصة مخفية. ابدأ برفع مستوى الماء إلى حوالي بوصة واحدة فوق الجزء العلوي من المنصة، وأضف الحليب المجفف أو طلاءً غير سام إلى الماء. وخلال هذه التجارب، سجل الوقت الذي يقضيه القارض في كل ربع من المتاهة والوقت الذي يستغرقه للعثور على المنصة المخفية.

ومرة أخرى، إذا لم ينجح الحيوان في غضون 60 ثانية، فقم بتوجيهه إلى المنصة واتركه يبقى لفترة قصيرة قبل إزالته. كرر هذا الإجراء مرتين إضافيتين على الأقل في اليوم نفسه، بحيث يبدأ الحيوان كل تجربة متتالية من موضع مختلف.

بعد مرور 24 ساعة من استكمال تجارب المنصة المخفية، أجرِ اختبار مسبار (probe test) عن طريق إزالة المنصة والسماح للحيوان باستكشاف المتاهة في تجربة أخرى مدتها 60 ثانية. راقب وسجل الوقت الذي يقضيه في كل ربع.

لقد تعلمت أساسيات متاهة موريس المائية، فلنناقش الآن كيفية استخدامها في تجارب البيولوجيا العصبية السلوكية.

أولاً، تعد الاختبارات السلوكية مثل المتاهة المائية مفيدة للغاية لدراسة البيولوجيا الجزيئية للتعلم والذاكرة. على سبيل المثال، يمكن للعلماء استخدام تقنيات مثل الجراحة التجسيمية للتحكم في تعبير جينات محددة في الدماغ واختبار تأثير ذلك على التعلم بشكل مباشر. علاوة على ذلك، يمكن استخدام اختبار نماذج القوارض المصابة باضطرابات وراثية تؤثر على الذاكرة، مثل مرض Alzheimer’s، لتوصيف الجزيئات التي قد تكون عوامل خطر أو علاجات محتملة للمرض.

كما تكتسب الاختبارات السلوكية أهمية في دراسة تأثيرات إصابات الدماغ على التعلم والذاكرة في سياق صدمات الرأس، أو نقص الأكسجين، أو الآفات في مناطق محددة من الدماغ. على سبيل المثال، يمكن لبعض العلاجات الطبية، مثل الإشعاع، أن تسبب تلفاً في الدماغ وتؤثر سلباً على الذاكرة. في هذه التجربة، يكون أداء الحيوانات التي تعرضت للإشعاع ضعيفاً في المتاهة المائية مقارنة بمجموعة الضبط. ومن خلال اختبار علاجات مختلفة في آن واحد، يمكن للباحثين استكشاف التدخلات التي قد تمنع التدهور المعرفي لدى البشر الذين يخضعون للعلاج الإشعاعي.

بما أن الماء فعال جداً في تحفيز القوارض على استكشاف المتاهة، فليس من المستغرب وجود العديد من المتغيرات للمتاهات المائية. تسعى بعض المتغيرات إلى تقليل إجهاد الحيوان أثناء الاختبار، مثل متاهة التجديف هذه، التي تخفف من الحاجة إلى السباحة وتوفر مخارج عند الحواف، حيث تفضل القوارض التواجد طبيعياً. أما المتغيرات الأخرى للسباحة، مثل متاهة ذات 8 أذرع، فلها تكوين أكثر تعقيداً يتطلب من القوارض دمج المزيد من المعلومات للوصول إلى المخارج. ويسمح هذا المخطط باختبار الذاكرة المرجعية والذاكرة العاملة قصيرة المدى في آن واحد.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE حول متاهة موريس المائية. تُعد المتاهات المائية إحدى الطرق التي نختبر بها كيفية تعلم الحيوانات وتذكرها، وهي تساعدنا في فهم العلاقة بين البيولوجيا والسلوك.

شكراً للمشاهدة!