تحليل المكاني التعلم والسلوك بروسوسيال في الفئران باستخدام المتاهة بارنز ونماذج الفتاة في محنة
November 17th, 2018
هذا البروتوكول تدابير المكاني التعلم والذاكرة باستخدام المتاهة بارنز. يتم استخدام نموذج الفتاة في محنة رواية لتقييم النشاط الحركي والسلوك بروسوسيال في الفئران.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب السلوكي حول ما إذا كانت الطفرة الوراثية أو المتغير البيئي يمكن أن تؤثر على السلوكيات الاجتماعية أو اكتساب والاحتفاظ بالذكريات الزبقية. المزايا الرئيسية لهذه التقنيات هي أن كلا من الدراسات يمكن أن تكون مجرد بناء مع الحد الأدنى من الاستثمار المالي وأن البروتوكول لا يتطلب من الحيوانات لتجربة المحفزات المتطرفة أو المجهدة. يمكن أن توفر طريقة Damsel in استغاثة نظرة ثاقبة على السلوكيات المؤيدة للمجتمع في الماوس ، ولكن يمكن استخدامها أيضًا كإجراء للتعاطف في الكائنات النموذجية الأخرى للثدييات.
قبل البدء في إجراء اختبار المتاهة بارنز، تنظيف جميع مكونات المتاهة مع الماء والإيثانول 70٪. عندما تكون المكونات جافة، قم بتجميع المتاهة وتعيين كل فأرة عشوائيًا إلى حفرة الهدف لاستخدامها طوال فترة الاختبار. يمكن تسمية الثقوب من واحد إلى 20 في الجزء السفلي من المتاهة أو على السطح الخارجي للمحيط المتاهة حيث أنها غير مرئية من داخل المتاهة.
لبدء اختبار التدريب، استبدال القرص حفرة المخصصة مع مربع أسود 23 في 11 سم واستخدام الأربطة المطاطية والسنانير لإرفاق بحزم مربع إلى المتاهة. ثم ضع فأرًا على مركز متاهة بارنز أسفل كوب واسمح للماوس بالتأقلم لمدة 30 ثانية. في نهاية فترة التأقلم، تبدأ تسجيل الفيديو وتشغيل صانع الضوضاء الخفيفة والموجات فوق الصوتية.
ارفع الكوب عبر آلية سلسلة لتجنب التحيز في العنوان الأولي للحيوان وبدء مؤقت خلف ستارة مراقبة. تتبع تحركات الحيوان على قطعة من الورق مع رسم تخطيطي للمتاهة واستخدام الرسم البياني لتحليل استراتيجيات البحث في الماوس وكذلك لتحديد عدد الثقوب التي تم استكشافها في الربع المقابل للهدف. عندما يدخل الماوس إلى الحفرة الهدف، قم بتغطية الفتحة مع الموثقة المبهمة الثقيلة وإيقاف صانع الضوضاء بالموجات فوق الصوتية.
إذا لم يدخل الماوس الهدف بعد خمس دقائق، قم بزك الحيوان في حفرة الهدف. ثم، السماح للماوس بالبقاء في المربع المستهدف لمدة دقيقة واحدة دون عائق، مع التأكد من إيقاف الضوضاء بالموجات فوق الصوتية. ثم، إعادة الحيوان إلى قفصه.
عندما تم اختبار جميع الفئران، واستعراض يدويا تسجيلها لتتبع الحركة الشاملة للماوس لتحديد عدد الثقوب غير صحيحة استكشاف قبل وبعد العثور على الهدف، فضلا عن عدد من الثقوب من الحفرة المستهدفة إلى الحفرة الأولى استكشاف وأي سلوك الاستمالة ملحوظ. للسلوك الاستكشافي Damsel في اختبار الاستغاثة ، ضع غرفة إجهاد مغلقة وفارغة في وسط ساحة التعاطف وابدأ التسجيل بالكاميرا المعلقة. ضع فأرًا صغيرًا بلطف تحت كوب في الزاوية اليسرى السفلى في الساحة لمدة 30 ثانية.
ثم، إزالة الكأس عن طريق آلية سلسلة والسماح للماوس لاستكشاف لمدة 10 دقائق مع الحرص على البقاء بعيدا عن مجال الرؤية أثناء التسجيل. في نهاية فترة الاستكشاف، قم بتحريك الفأرة من الساحة إلى قفص متماسك لمدة خمس دقائق وتوقف واحفظ التسجيل. للإستجابة الاجتماعية Damsel في اختبار الاستغاثة، وكبح بلطف يدويا فأر أنثى وخفض الماوس في غرفة ضبط النفس.
أغلق الطرف المفتوح للغرفة خلف الماوس وتأكد من أن الماوس غير قادر على الدوران. بدء التسجيل مع الكاميرا المعلقة ووضع غرفة ضبط النفس داخل في وسط الساحة. السماح للحيوان بالتأقلم لمدة 10 دقائق مع الحرص على البقاء خارج مجال الرؤية.
ثم، نقل الفأر ذكر من منطقة عقد مرة أخرى إلى الساحة التعاطف لمدة 10 ثوان والسماح للماوس ذكر خمس دقائق إضافية لاستكشاف الساحة مع الحرص على البقاء خارج مجال الرؤية. في نهاية فترة الاستكشاف، قم بإيقاف وحفظ ملف الفيديو وإعادة كلا الفئران إلى أقفاصهما. ثم، استبدال الفراش الذرة وتطهير كل من الساحة وغرفة الإجهاد مع 70٪ الإيثانول.
لتحليل البيانات، افتح ملف الفيديو في برنامج التتبع المناسب ووضع ورقة شفافة على الشاشة. مخطط مربع الساحة مع علامة وتقسيم ساحة الساحة إلى تسعة مقصورات متساوية. مراجعة بيانات الفيديو للدقائق الخمس الأولى من المقياس الاستكشافي الأولي لتسجيل عدد المقصورات المتقاطعة ، والوقت الذي يقضيه في المربع المركزي للساحة ، وعدد حلقات الحفر والاستمالة ، وعدد المرات التي لمس فيها الفأر غرفة تقييد المركز الفارغة.
ثم، مراجعة بيانات الفيديو لمدة خمس دقائق من قياس الاستجابة الاجتماعية مباشرة بعد إعادة إدخال الذكر إلى الساحة مع الإناث المحاصرين تسجيل نفس البيانات كما بالنسبة للمقياس الاستكشافي الأولي، ولكن إضافة تتبع عدد المرات التي لمسها الماوس الذكور أنوف مع الماوس الإناث المحاصرين. عندما يتم تشغيل حديثي الولادة تدريب بارنز المتاهة كبالغين في تجربة واحدة على المدى الطويل، الفئران حقن الإيثانول لديهم صعوبة في تذكر حيث كان موجودا الثقب المستهدف من الحيوانات حقن المالحة التحكم. كما تستكشف الفئران المعالجة الإيثانول المزيد من الثقوب بشكل ملحوظ في الربع المقابل من الهدف ، مما يشير إلى الفشل في تذكر الموقع العام الصحيح واستخدام ثقب متسلسل للبحث عن حفرة بطريقة على شكل حلقة حتى يتم العثور على الثقب.
في نموذج دامسيل في الاستغاثة ، تعبر الفئران الأكبر سناً مربعات أكثر من الفئران الأصغر سناً. في وجود أنثى المحاصرين ومع ذلك، الفئران الذكور من كلا الأعمار قضاء وقت أقل استكشاف الساحة. الذكور الأحداث يقضون المزيد من الوقت في حفر خلال وقتهم في الساحة في وجود الفأر أنثى المحاصرين مما كانت عليه عندما وحدها تشير إلى القلق أو السلوك المؤيد للمجتمع تجاه الإناث المحاصرين.
وعلى النقيض من ذلك، تلمس الفئران الذكور الأنبوب الذي يحتوي على الأنثى المحاصرة وتبدأ الاتصال بالإناث المحاصرين بشكل أكثر تواتراً كبالغين أكثر من الأحداث. أثناء محاولة هذا الإجراء، من المهم أن نتذكر أن نبقي الظروف ثابتة بين التجارب وداخلها لضمان عدم إرباك المتغيرات البيئية لنتائج الدراسة. بعد الاستخدام الأولي لهذه المقايسات السلوكية، يمكن إعادة اختبار نفس الحيوانات في نقاط زمنية مختلفة أثناء التطوير للإجابة على أسئلة حول الذاكرة على المدى الطويل والتغيرات المحتملة في السلوكيات الاجتماعية.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
يقيس هذا البروتوكول التعلم المكاني والذاكرة باستخدام متاهة بارنز. يتم استخدام نموذج جديد لـ Damsel-in-Distress لتقييم النشاط الحركي والسلوك المؤيد للمجتمع في الفئران.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب السلوكي
- الذاكرة المكانية
- السلوك المؤيد للمجتمع
الخلفية
- تبحث الدراسة في تأثير الطفرات الوراثية أو المتغيرات البيئية على السلوكيات الاجتماعية.
- تستكشف اكتساب الذكريات المكانية والاحتفاظ بها.
- يوفر نموذج Damsel-in-Distress رؤى حول السلوكيات المؤيدة للمجتمع لدى الفئران.
- يمكن أن يعمل هذا النموذج أيضًا كمقياس للتعاطف في نماذج الثدييات الأخرى.
غرض الدراسة
- لتقييم تأثيرات العوامل الوراثية والبيئية على السلوك.
- لتقييم النشاط الحركي والسلوك المؤيد للمجتمع في الفئران.
- لقياس التعلم المكاني والذاكرة باستخدام متاهة بارنز.
الطرق المستخدمة
- إجراء اختبار متاهة بارنز لتقييم الذاكرة المكانية.
- نموذج Damsel-in-Distress لتقييم السلوك المؤيد للمجتمع.
- تنظيف مكونات المتاهة بالماء والإيثانول بنسبة 70٪ قبل الاستخدام.
- تعيين الفئران عشوائيًا إلى فتحات الهدف أثناء الاختبار.
النتائج الرئيسية
- رؤى حول العلاقة بين العوامل الوراثية/البيئية والسلوكيات الاجتماعية.
- عرض فعالية نموذج Damsel-in-Distress.
- قياس ناجح للتعلم المكاني والذاكرة في الفئران.
- تأسيس بروتوكول اختبار منخفض التكلفة وغير مرهق.
الاستنتاجات
- توفر البروتوكولات رؤى قيمة في علم الأعصاب السلوكي.
- تتيح دراسة السلوكيات الاجتماعية دون استخدام محفزات متطرفة.
- يمكن تكييف الطرق للاستخدام في نماذج الثدييات المختلفة.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
Behavioral assays that measure spatial learning and prosocial responses provide early-stage mechanistic insights for neuropsychiatric target validation. The Barnes maze and Damsel-in-Distress paradigms offer low-cost, non-stressful methods to interrogate genetic and environmental influences on cognition and social behavior. These tools support predictive confidence in preclinical models by enabling longitudinal tracking of behavioral phenotypes across development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogate how developmental ethanol exposure impacts spatial memory acquisition and retention in adult mice.
- Scientific Value: Assess prosocial behavior and anxiety-related responses in male mice exposed to a trapped female conspecific.
- Operational Value: Enable hypothesis testing without food restriction or extreme stressors, reducing confounding variables in behavioral readouts.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Quantify spatial search strategies and incorrect hole exploration to detect memory deficits following developmental insults.
- Scientific Value: Measure locomotor activity, social responsiveness, and digging/grooming episodes as indicators of prosocial and emotional states.
- Operational Value: Construct assays from common lab supplies with minimal financial investment, supporting scalable screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Detect developmental ethanol-induced spatial memory impairments that persist into adulthood, modeling fetal alcohol spectrum disorder phenotypes.
- Scientific Value: Observe age-dependent differences in prosocial behavior, where adult males initiate contact with trapped females more frequently than juveniles.
- Operational Value: Retest the same animals across developmental timepoints to evaluate long-term memory and social behavior changes, supporting longitudinal study designs.
Pipeline & Workflow Integration
The Barnes maze and Damsel-in-Distress paradigms function as discovery-stage behavioral readouts that inform target validation and lead identification efforts in neuropsychiatric drug development.
- Discovery Biology: Test how genetic mutations or environmental variables affect spatial memory and social behavior, supporting mechanistic de-risking of therapeutic hypotheses.
- Screening: Provide standardized, reproducible assays for quantifying escape latency, hole exploration, and social interaction metrics.
- Analytics: Generate quantitative outputs such as incorrect hole explorations, time in center square, and nose-touch frequency to enable group comparisons.
- Translational Research: Model developmental insult effects on cognition and social behavior, aligning with preclinical validity for neuropsychiatric indications.
- Enterprise Reuse: Deploy as reusable behavioral platforms across multiple projects studying cognition, emotion, and social domains.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through measurable changes in spatial learning and prosocial responses.
- Operational Value: Low-cost, easily assembled protocols using standard lab equipment, reducing technical barriers to adoption.
- Strategic Value: Enable early go/no-go decisions by identifying behavioral phenotypes that predict clinical relevance.
- Portfolio Impact: Support risk-adjusted prioritization of compounds targeting cognitive or social dysfunction domains.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and video-based tracking methodologies.
- Depends on consistent environmental conditions and proper cleaning of maze components with water and 70% ethanol.
- Necessitates standardized training for scoring search strategies, social interactions, and locomotor activity.
- Involves adaptation considerations when translating mouse behaviors to other mammalian models or disease contexts.
- Limited by the need for manual video review and tracking software for accurate data analysis, though automation potential exists.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Barnes Maze Testing Procedure and Data Analysis
3:08
Damsel-in-Distress Testing: Exploratory Behavior and Social Responsiveness Measures and Data Analysis
6:11
Results: Representative Murine Spatial Learning and Prosocial Behavior Analyses
7:32
Conclusion
