تقييم انخفاض الذاكرة المكانية في نموذج الماوس من إصابات الدماغ الصدمة باستخدام متاهة فقي المياه شعاعي

الهدف العام من بروتوكول متاهة الركض المائي الشعاعي هو اختبار الذاكرة المكانية في نموذج فأر مصاب بإصابة دماغية رضحيّة باستخدام مهمة معرفية تتمحور حول الفأر ولا تتطلب السباحة. يمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لاختبار الإدراك في نماذج الفئران، حيث تجعل العجز الحركي و/أو نقص الدافع بروتوكولات الاختبار المعرفي القائمة على السباحة، مثل متاهة موريس المائية، غير عملية. وبالرغم من أن هذه الطريقة قد توفر رؤية حول الاختلافات الجماعية والإدراك في نموذج تأثير القشرة المحكوم للإصابة الدماغية الرضحيّة في الفئران، إلا أنها يمكن أن تكون مفيدة أيضاً لقياس الإدراك في نماذج الفئران المسنة والمعدلة وراثياً والتي يُعرف عنها ضعف الأداء في الاختبارات القائمة على السباحة.

في جميع أيام الاختبار، قم بتنفيذ الخطوات التحضيرية التالية. أولاً، اترك الفئران تتأقلم مع غرفة الاختبار وهي في أقفاصها المعتادة لمدة 30 دقيقة على الأقل. وتتميز المتاهة المستديرة بوجود إشارات بصرية على طول الجدران الداخلية.

صندوق الهروب القابل للنقل مُوضع عند إحدى فتحات الخروج التسع المختلفة. وأثناء تأقلم الفئران، قم بتعقيم المخرجات والصندوق باستخدام بخاخ إيثانول بتركيز 70%. بعد ذلك، املأ المتاهة بنحو بوصة واحدة من الماء البارد.

من المهم جداً الحفاظ على ثبات درجة حرارة الماء بين التجارب. لذا، قم بالقياس بدقة، وأجرِ التعديلات حسب الحاجة. الآن، ضع صندوق الهروب عند إحدى فتحات الخروج التسع.

استخدم مصدر حرارة للحفاظ على دفء الصندوق، ويفضل استخدام وسادة تدفئة. كما يجب عزل الصندوق عن الضوء. يجب أن يظل صندوق الهروب دائماً مظلماً ودافئاً وخالياً من الروائح نسبياً.

من المرجح أن يكون مصدر الضوء بمثابة إشارة أيضاً، لذا لا تغير موضعه بين التجارب. أخرج فأر الاختبار من قفصه برفق من ذيله، وضعه في مركز الجهاز. ثم ابدأ فوراً بتوقيت المدة التي يستغرقها الفأر للعثور على المخرج.

إذا تسلق الفأر إلى فتحة نهائية ولم يعد تلقائياً إلى المتاهة بعد 20 ثانية، فلا توقف التجربة. بدلاً من ذلك، قم بتوجيه الفأر يدوياً للعودة إلى مركز المتاهة، واتركه يكمل التجربة. أما إذا لم يخرج الفأر من المتاهة بعد ثلاث دقائق، فاعتبر التجربة فشلاً، وسجل الوقت ثلاث دقائق.

بعد ذلك، قم بتوجيه الحيوان يدويًا بعناية عبر أقصر مسار مستقيم نحو المخرج. وبمجرد وصول الفأر إلى صندوق الهروب، اتركه هناك لمدة دقيقة واحدة. ثم انقله مرة أخرى إلى قفصه الأصلي بينما يتم إعادة ضبط المتاهة.

بين التجارب، قم بتعقيم صندوق الهروب والمخارج جيداً باستخدام بخاخ إيثانول 70% لمنع الفأر من استخدام إشارات المصنع القديمة لتحديد مسار الهروب الصحيح. يمكن القيام بذلك بسرعة كبيرة. الآن، كرر التجربة على نفس الفأر مرتين إضافيتين لإجمالي ثلاث تجارب متتالية.

يتكون كل يوم اختبار من ثلاث محاولات لكل فأر، لا أكثر ولا أقل. وبالإضافة إلى التعقيم، قم بتصريف المتاهة وتجديد المياه بين اختبارات الفئران المختلفة.

تأكد من الحفاظ على درجة حرارة الماء بين 12 و14 درجة Celsius. استخدم حاويات من الثلج أو ماءً ساخناً أكثر برودة لضبط درجة حرارة مياه الصنبور لتكون ضمن هذا النطاق. ومن المهم بين أيام الاختبار التأكد من بقاء الإشارات البصرية في المتاهة، وفي المساحة المحيطة بها، ثابتة.

يتضمن نظام الاختبار الكامل خمسة أيام اختبار متتالية يتم إجراؤها جميعاً بنفس الطريقة. ويُعتبر اليوم الخامس مقياساً للاحتفاظ بالذاكرة. وبشرط عدم إجراء أي اختبارات بين اليومين السادس والحادي عشر، يمكن استخدام اختبار في اليوم الثاني عشر لقياس الذاكرة طويلة المدى.

استُخدمت متاهة المياه الشعاعية للبحث في قصور الذاكرة المكانية المعتمد على الإصابة لدى الفئران التي تعرضت إما لإصابة دماغية رضحيّة ناتجة عن تأثير قشري محكوم أو لإصابة وهمية. وقد وُصفت جراحة الإصابة الدماغية الرضحيّة بالتفصيل في بروتوكول النص وفي مقال JoVE من تأليف Romin و Gao و Chen عام 2014. وبإيجاز، تم إحداث الإصابة باستخدام تأثير قشري يعمل بملف لولبي مع طرف محدب بقياس 3 مم.

خضعت مجموعة الشام للجراحة ولكن دون تأثر بالجهاز. وبعد 35 يوماً من الجراحة، تم تنفيذ نظام الاختبار الموصوف. وقد اجتازت جميع الفئران اختبار المعايير الخاص بالرغبة في الهروب من المتاهة.

وبذلك تم تضمين جميع الفئران في التحليل. وتظهر النتائج فرقاً واضحاً بين الفئران التي تعرضت لإصابة دماغية رضية (TBI) ومجموعة الضبط (sham controls). فقد كان زمن الوصول إلى المخرج (Escape latency) أطول بشكل ملحوظ لدى الفئران المصابة في اليوم الأول من التدريب، وفي كلا اليومين الخاصين باختبار الذاكرة.

وبذلك، أثرت إصابة الدماغ الرضية (TBI) الموصوفة على قدرة الحيوان على التعلم. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء اختبار الإدراك بشكل صحيح باستخدام اختبار الإدراك المكاني الخاص بالفئران. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في أقل من 15 دقيقة لكل حيوان إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.

عند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أن وضع الإشارات المرئية ودرجة حرارة الماء يجب أن تظلا ثابتين في جميع التجارب.