使用径向水痕迷宫评估外伤性脑损伤小鼠模型中的空间记忆障碍
July 17th, 2017
在这里，我们提出了一个不需要游泳的认知的小鼠特异性测试方案。该测试可用于成功地区分受控皮质冲击引起的创伤性脑损伤小鼠与假手术对照。
该径向水踏步迷宫协议的总体目标是使用不需要游泳的以小鼠为中心的认知任务在创伤性脑损伤的小鼠模型中测试空间记忆。这种方法对于测试小鼠模型的认知特别有用，其中运动缺陷和/或缺乏动力使得基于游泳的认知测试方案（如莫里斯水迷宫）不切实际。虽然这种方法可以深入了解小鼠创伤性脑损伤的受控皮层影响模型中的群体差异和认知，但它也可用于测量已知在基于游泳的测试中表现不佳的老年和转基因小鼠模型的认知。
在所有测试日，请执行以下准备步骤。首先，让小鼠适应测试室，同时在它们的家笼中至少 30 分钟。圆形迷宫沿内壁提供视觉提示。
可移动的逃生盒位于九个不同的出口孔之一。当小鼠适应时，使用 70% 乙醇喷雾剂对出口和盒子进行消毒。接下来，用大约一英寸的冷水填充迷宫。
在两次试验之间保持水温一致非常重要。因此，请准确测量，并根据需要进行调整。现在，将逃逸框放在 9 个出口孔之一。
使用加热源保持盒子温暖，最好使用加热垫。另外，将盒子密封避光。逃脱盒应始终是黑暗、温暖且相对无味的。
光源也可能是一个提示，因此不要在两次试验之间改变它的位置。轻轻地抓住尾巴将测试鼠标从笼子中取出，并将其放在设备的中央。然后立即开始计时鼠标找到出口所需的时间。
如果鼠标爬入终止孔，并且在 20 秒后没有自发地重新进入迷宫，请不要停止试验。相反，用手将鼠标引导回迷宫的中心，让鼠标完成试验。如果 3 分钟后鼠标仍未退出迷宫，则将 Trial 评分为 Failure，并将时间记录为 3 分钟。
然后用手小心地引导动物沿着最笔直的小路到达出口。进入逃逸框后，让鼠标在那里停留一分钟。然后在迷宫重置时将其转移回其主笼。
在试验之间，用 70% 乙醇喷雾对逃脱盒和出口进行彻底消毒，以防止老鼠使用旧的工厂提示来定位正确的逃生路线。这可以很快完成。现在，在同一只鼠标上再重复两次试验，总共连续三次试验。
每个测试日包括每只小鼠的 3 次试验。不多也不少。除了消毒外，在测试不同的小鼠之间，还要排空迷宫并刷新水。
请务必将水温保持在 12 到 14 摄氏度之间。使用装有冰或较冷热水的容器将自来水温度调节到此范围内。在测试日之间，重要的是要确保迷宫中和迷宫周围空间中的视觉线索保持一致。
完整的测试制度包括连续五个测试日，所有测试都以相同的方式进行。第 5 天被认为是内存保留的度量。如果在第 6 天和第 11 天之间没有进行测试，则可以使用第 12 天的测试来测量长期记忆。
径向水迷宫用于研究接受受控皮层冲击诱导的创伤性脑损伤或假损伤的小鼠的损伤依赖性空间记忆缺陷。TBI 手术在文本协议和 Romin、Gao 和 Chen 于 2014 年的 JoVE 文章中进行了详细描述。简而言之，损伤是使用螺线管驱动的皮质冲击产生的，带有 3 毫米凸起的尖端。
假手术进行了手术，但受到设备的影响。手术后 35 天，执行了所述的测试方案。所有小鼠都通过了逃离迷宫的愿望标准测试。
所以所有这些都被包括在分析中。结果显示 TBI 小鼠和假对照之间存在明显差异。受伤小鼠在训练的第一天和两个记忆测试日的逃逸潜伏期明显更长。
因此，所描述的 TBI 影响了动物的学习能力。观看此视频后，您应该对如何使用鼠标特定的空间认知测试正确执行认知测试有很好的了解。一旦掌握，如果执行得当，每只动物可以在不到 15 分钟的时间内完成这项技术。
在尝试此过程时，重要的是要记住，视觉线索的位置和水温必须在所有试验中保持一致。
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概述
本文介绍了一种不涉及游泳的针对小鼠的认知测试协议，旨在评估创伤性脑损伤小鼠模型的空间记忆。该方法特别适用于评估运动障碍或动机低下的小鼠认知功能，在这些情况下，传统的基于游泳的测试是不切实际的。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 认知测试
- 创伤性脑损伤
背景
- 传统的认知测试通常需要游泳，这可能不适用于所有小鼠模型。
- 该协议允许在无需游泳的情况下评估认知功能。
- 它可以应用于各种小鼠模型，包括老年和转基因小鼠。
- 该方法旨在提供创伤性脑损伤模型认知差异的见解。
研究目的
- 开发一种以小鼠为中心且不需要游泳的认知测试。
- 区分创伤性脑损伤小鼠和假手术对照组的认知表现。
- 促进对运动障碍小鼠模型的认知评估。
使用的方法
- 测试前在家笼中适应小鼠。
- 使用带有内墙视觉线索的圆形迷宫。
- 通过非游泳任务评估空间记忆。
- 比较不同小鼠组的表现。
主要结果
- 该协议成功区分了受伤小鼠和对照小鼠的认知能力。
- 它为各种小鼠模型提供了空间记忆的可靠测量。
- 该方法对于在游泳测试中通常表现不佳的小鼠有效。
- 结果表明在认知研究中具有更广泛的应用潜力。
结论
- 这种非游泳认知测试是神经科学研究的有价值工具。
- 它增强了对创伤性脑损伤小鼠模型认知的研究能力。
- 该协议可以适应各种实验条件和小鼠品系。
常见问题
Executive Industry Relevance
Assessing spatial memory in mouse models of traumatic brain injury is critical for target validation and mechanistic de-risking in neurotherapeutic development. The Radial Water Tread maze provides a mouse-specific, non-swimming cognitive assay that enables reliable detection of injury-induced cognitive deficits, supporting early discovery decisions. This approach improves predictive confidence by overcoming limitations of swimming-based tests in models with motor impairments or low motivation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to spatial memory pathways in TBI models.
- Operational Value: Provides a feasible alternative to rat-validated tests, increasing throughput in mouse-based discovery workflows.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by detecting cognitive deficits independent of motor confounds.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers quantitative escape latency measurements that standardize cognitive screening across mouse cohorts.
- Reproducibility: Requires consistent visual cues and water temperature control, ensuring reliable between-group comparisons.
- Scalability: Short acquisition period (4 days) and brief testing duration (<15 minutes/animal) support integration into high-content screening pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Successfully distinguishes controlled cortical impact-induced TBI mice from sham controls at 35 days post-injury.
- Translational Continuity: Enables longitudinal assessment with memory retention testing on day 5 and long-term memory testing on day 12.
- Risk-Adjusted Advancement: Identifies cognitive impairment phenotypes that inform go/no-go decisions in preclinical programs.
Pipeline & Workflow Integration
The Radial Water Tread maze fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for neuroscience programs targeting cognitive endpoints in TBI.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of injury-dependent spatial memory deficits using visual cue-based learning.
- Screening: Generates quantitative dependent variable measurements (escape latency) that enable group comparisons and assay standardization.
- Analytics: Requires statistical analysis of latency differences across training and memory test days to detect significant group effects.
- Translational Research: Facilitates continuity from acute injury modeling to long-term cognitive assessment, aligning with preclinical validation timelines.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable cognitive platform applicable to aged, transgenic, and injury models where swimming-based tests fail.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by isolating spatial memory performance from motor or motivational confounds.
- Operational Value: Eliminates swimming requirement, broadening applicability to models with motor deficits.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by providing translatable cognitive endpoints in mouse TBI models.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on cognitive rescue potential in valid preclinical models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and cognitive assay execution.
- Dependent on instrumentation for precise water temperature control (12–14°C) and consistent visual cue positioning.
- Necessitates cross-team standardization of maze sanitization and escape box preparation to prevent cue contamination.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different mouse strains or aging cohorts.
- Limited to spatial memory assessment; does not measure other cognitive domains such as executive function or affective behavior.
