اختبار الذاكرة المكانية باستخدام المتاهات

التعلم المكاني والذاكرة هي وظائف عصبية تسمح لنا بتذكر الأشياء المرتبطة ببيئتنا. إنها تمكننا من القيام بمهام بسيطة ، مثل تجنب المناطق الخطرة بناء على تجربتنا السابقة ، وتذكيرنا بالمكان الذي نحتفظ فيه بأشياءنا. لمصلحتنا ، أو لصالحنا ، لوحظت سمات مماثلة في القوارض ، مما يجعلها نماذج ممتازة لدراسة هذه الظاهرة ، والتي يفعلها علماء السلوك بمساعدة المتاهات.

سيراجع هذا الفيديو بإيجاز المبادئ والبيولوجيا العصبية للتعلم المكاني والذاكرة ، والبروتوكولات المعممة لإجراء تجارب على أنواع مختلفة من المتاهات ، وكيف يستخدم الباحثون السلوكيون العصبي هذه الأدوات في المختبرات اليوم.

لنبدأ بنظرة عامة موجزة عن التعلم المكاني والذاكرة ، والمبادئ العامة وراء اختبارات المتاهة في القوارض.

عندما يتنقل الكائن الحي في بيئة غير مألوفة ، فإنه يكتسب معلومات تتعلق بموقع المعالم والعوائق ونقاط الاهتمام. يتم دمج هذه المعلومات المكانية بشكل عابر في الذاكرة العاملة ، أو دمجها بشكل دائم في الذاكرة المرجعية. يلعب الحصين دورا فريدا في تخزين هذه المعلومات. أظهرت الدراسات التي تستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أن أجزاء من الحصين نشطة أثناء المهام التي تختبر التعلم المكاني والذاكرة.

يفحص الباحثون السلوكيون التعلم المكاني والذاكرة في القوارض عن طريق التلاعب بمحيط الكائن الحي بمساعدة المتاهات. بالمعنى الواسع ، المتاهة هي أي نوع من البيئات الاصطناعية التي يجب على القوارض التنقل فيها للوصول إلى الهدف. عادة ما تستخدم هذه المتاهات حافزا سلبيا ، مثل الضوء أو الماء الذي يدفع للسفر والوصول إلى شيء معين. يعمل المسار والوقت الذي تستغرقه القوارض لإكمال هذه العملية كميارا لتحديد التعلم المكاني والذاكرة.

الآن بعد أن تعرفت على المبادئ الكامنة وراء التعلم المكاني والذاكرة ، دعنا نناقش البروتوكولات العامة للتجارب التي تتضمن أنواعا مختلفة من المتاهات.

أولا ، دعونا نلقي نظرة على متاهة موريس المائية ، وهي اختبار كلاسيكي يتم إجراؤه لتقييم التعلم المكاني والذاكرة المرجعية. تتكون هذه المتاهة من خزان دائري مملوء بالماء. يتم ترتيب الإشارات المرئية حول المتاهة لربط كل ربع برمز معين. ثم يتم تقديم منصة ، ولأغراض التدريب يتم رفعها فوق الماء. على الرغم من أن القوارض يمكنها السباحة ، إلا أنها لا تفضل ذلك. لذلك يعمل الماء كمحفز سلبي ويحاولون الوصول إلى المنصة. يجب أن يتعلم القوارض ربط موقع المنصة بموقع إشارة بصرية معينة.

للاختبار ، يتم وضع في متاهة بها مياه عكرة ومنصة مغمورة. يتم تسجيل مقدار الوقت والطرق التي يسلكها للوصول إلى المنصة المغمورة لتقييم التعلم المكاني. لتقييم الذاكرة المرجعية ، يتم إجراء تجربة مسبار حيث تتم إزالة النظام الأساسي المغمور. يتم بعد ذلك تسجيل مقدار الوقت الذي يقضيه القوارض في الربع الذي يحتوي على المنصة لتقييم الذاكرة المرجعية.

المتاهة التالية التي سنناقشها هي متاهة الماء الشعاعي ، والتي تستخدم لتقييم الذاكرة العاملة والمرجعية. كما يشير الاسم ، تشتمل هذه المتاهة على ثمانية أذرع شعاعية موضوعة في خزان مملوء بالماء. هنا ، يعمل الماء مرة أخرى كمحفز سلبي ، مما يحث على العثور على منصة موضوعة في نهاية أحد الذراعين. عادة ما يتم وضع الإشارات المرئية حول محيط المتاهة. في البداية ، توجد المنصات المغمورة بشكل عشوائي في نهايات بعض الأذرع ، وبالنسبة للتجارب التدريبية ، يتم وضع القوارض في ذراع البداية بدون منصة. ثم يسبح القوارض حتى يصل إلى إحدى المنصات. يمكن تكرار ذلك عدة مرات ، ويمكن استخدام البيانات التي تم جمعها خلال هذه المرحلة لتقييم الذاكرة العاملة أو التعلم المكاني.

بعد ذلك ، تتم إزالة المنصة التي يستخدمها القوارض أثناء التدريب لتقييم الذاكرة المرجعية. يقوم الباحثون بتقييم الذاكرة المرجعية من خلال تسجيل عدد المرات التي يزور فيها القوارض الذراع التي تحتوي على المنصة أثناء تجارب التدريب.

أخيرا ، دعنا نناقش متاهة بارنز ، التي تتبع نفس مبادئ متاهة موريس المائية ، ولكنها جافة ، مما يجعلها أقل إرهاقا لهذه الأرضية.

تتكون هذه المتاهة من لوحة بها ثقوب حول محيطها توضع عليها أضواء ساطعة. القوارض ليلية ، لذا فإن الضوء يعمل كمحفز سلبي. مثل المتاهات الأخرى ، توجد الإشارات المرئية حول اللوحة. بالنسبة للتجارب التدريبية ، تظل ثقب واحد مفتوحا. هذا هو هدف المتاهة لأنها تؤدي إلى قفص مظلم بعيدا عن الضوء المكروه.

أثناء تجارب التدريب ، يدير القوارض المتاهة عدة مرات ، ويتم تقييم التعلم المكاني من خلال مراقبة التغييرات في مقدار الوقت بالإضافة إلى الطرق التي يسلكها القوارض للوصول إلى حفرة القفص. لتقييم الذاكرة المرجعية ، يتم تغطية الفتحة المفتوحة في متاهة بارنز ، وتسجيل الوقت الذي يقضيه القوارض في الربع حيث كان ثقب القفص في السابق ، هو إحدى الطرق لتقييم الذاكرة المرجعية.

الآن بعد أن استعرضنا أنواعا مختلفة من المتاهات ، دعنا نستكشف كيف يستخدمها علماء السلوك العصبي اليوم.

لربط الجينات بالتعلم المكاني والذاكرة ، يقوم الباحثون بإجراء تلاعبات جينية متبوعة باختبارات المتاهة. في هذه التجربة ، منع العلماء التعبير عن جينات عصبية معينة بمساعدة الجراحة التجسيمية ثم أجروا اختبار متاهة موريس المائية. قدمت نتائج الاختبار معلومات تتعلق بدور الجينات المستهدفة في التعلم المكاني والذاكرة.

يمكن أيضا استخدام المتاهات لتقييم كيفية تأثير تلف الدماغ على الذاكرة المكانية. في هذه التجربة ، حلل الباحثون تأثير إصابة الدماغ الناجمة عن انخفاض تركيزات الأكسجين على الذاكرة المكانية في اختبار متاهة الماء للذراع الشعاعي. أظهر العلماء أن هذا الضرر أثر سلبا على كل من الذاكرة العاملة والذاكرة المرجعية.

أخيرا ، يمكن إقران المتاهات بالأدوية أو المواد الكيميائية لتقييم آثارها. في هذه الدراسة بالذات ، عولجت الفئران بتركيزات متزايدة من بيسفينول أ ، أو BPA ، وتم اختبارها في متاهة بارنز. أظهرت النتائج أن الفئران التي تتلقى جرعات أعلى من BPA أظهرت عيوبا في التعلم المكاني ، كما يتضح من زيادة زمن الوصول إلى ثقب القفص في التجارب المتتالية.

لقد شاهدت للتو فيديو JoVE حول اختبار التعلم المكاني والذاكرة بمساعدة المتاهات. قدم هذا الفيديو نظرة عامة على التعلم المكاني والذاكرة ، وناقش أنواعا مختلفة من المتاهات ، وتطرق أيضا إلى كيفية استخدام الباحثين حاليا للمتاهات لفهم الأساس الجيني والتشريحي للتعلم المكاني والذاكرة بشكل أفضل. كما هو الحال دائما ، شكرا على المشاهدة!