2014年12月29日
环境富集可能对神经退行性疾病具有潜在的保护作用。然而目前尚无简便方法来评估富集措施的有效性。本方案描述了一种用于评估动物认知功能的简单“迷题箱”方法,以揭示环境富集的效果。
以下实验的总体目标是评估环境富集对小鼠认知功能的影响。首先构建一个包含两个腔室的迷箱,然后使小鼠适应测试环境,并让其自行发现通往遮蔽目标箱的入口。
接下来,用多种障碍物或谜题阻挡小鼠巢穴的入口,对小鼠进行挑战。结果显示,环境富集能够可靠地改善小鼠在谜题箱任务中的表现。该技术相较于其他方法的主要优势在于其装置构建和实施过程简便易行,且在设计具有不同认知负荷水平的任务时具有极高的灵活性。
因此,该方法可用于解决神经科学领域的一系列问题,特别是与评估环境干预措施有效性相关的问题。尽管该方法可为环境富集对认知功能的影响提供见解,但也可应用于其他系统,例如人类疾病的转基因动物模型以及新型治疗药物的临床前测试。首先,将怀孕小鼠随机分配至标准饲养条件组或富集环境组:标准组小鼠置于标准小鼠笼中,富集组小鼠则置于大鼠尺寸的笼子中。
每隔两到三天,将多种旨在增强感觉和运动刺激的物品放入丰富化饲养笼中。在笼内定期移动这些物品,并在断奶分笼时更换已损坏的物品。将幼鼠按性别分开,并根据其成长环境的条件进行分组饲养,以维持丰富化环境组的饲养条件。每笼饲养3至10只小鼠,标准饲养组每笼2至5只。
当这些动物达到成年时,应开始行为学测试。在12至14周龄时,使用六块白色亚克力板构建迷箱,另将一块带有方形开口的黑色亚克力板从一端起150毫米处插入,以将箱子分隔为两个隔室。将一块白色亚克力板覆盖在较小的隔室上方,形成一个黑暗的目标箱。
丙烯酸材质的盖子可以通过铰链固定在主箱体上,或保持自由状态以便在行为测试期间完全取下。接下来,将三块丙烯酸板连接起来,制成一个U形通道,用于后续测试中的障碍物。首先,用70%酒精彻底清洁迷箱。
每次测试动物之间均需重复此步骤。接下来,将一只干净的红色小鼠放入目标箱内的 igloo 中,并在准备就绪后盖上盖子。将小鼠放置于开阔场地区域的远端,使其朝向目标箱。
立即启动计时器,并记录动物进入另一侧腔室所需的时间。停止计时。当动物的四肢全部进入目标箱区域时,终止该次试验。
如果动物在预设的时间限制内未进入目标箱,则在试验结束后将动物移出,并放入单独的暂养笼中。每只动物两次试验之间的间隔应保持在60至182秒之间。
每天进行三次试验,连续五天。在测试过程中,引入四种阻塞条件,每种条件各进行三次试验。首先,引入之前构建的U型通道,记录动物进入目标箱所需的时间,以创建另一种阻塞条件。
在测试其他可引入的障碍物之前,先在通道内及周围放置 bedding。包括在门口处放置一块组织或泡沫塞。每种障碍条件的第三次试验应始终在后续的另一天进行。测试完成后,计算每次试验的完成时间,包括动物在规定时间内未完成任务的无效试验。
最后,使用重复测量方差分析(NOVA)来评估饲养条件对动物在迷箱任务中表现的影响。该数据代表了从出生起在丰富环境或标准环境中饲养的成年动物在迷箱任务中的表现。在丰富环境中饲养的动物解决迷箱中障碍任务的速度显著快于在标准环境中饲养的动物,测试的第2至第4天期间差异最为明显。
在进行该操作时,重要的是要记住以适当的方式处理实验动物,以防止因意外应激而引发的行为变化。因此,在完成该操作后,可采用其他方法,如免疫组织化学、靶向外科干预或在体电生理记录,以揭示所观察到的行为效应背后的机制。通过观看本视频,您应能够充分理解如何在AMA模型中获得高效且可靠的认知功能初步评估。
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本研究采用简单的迷箱方法评估环境富集对小鼠认知功能的影响。结果表明,环境富集能够可靠地增强认知表现。
诸如迷箱(Puzzle Box)等定量行为学实验能够对临床前模型的认知功能进行快速、可重复的评估,有助于神经退行性疾病研究中的早期靶点验证和机制性风险排除。该方法具有操作简便和灵活性高的特点,便于对环境干预措施进行可扩展的评估,为神经保护策略的研发组合决策提供依据。整合此类实验可增强转化神经科学研究流程的预测可靠性。
拼图盒实验适用于从早期发现到临床前研究的连续过程,能够在啮齿类动物模型中进行假设验证、靶点确认以及对环境或遗传干预措施进行快速筛选。