Die Beurteilung räumliches Lernen und Gedächtnis in Klein squamate Reptilien

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, das räumliche Gedächtnis und Lernen bei kleinen Schuppenkriechtieren mithilfe eines modifizierten Barnes-Labyrinths zu untersuchen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen zu den räumlichen kognitiven Prozessen von Nicht-Modellarten, insbesondere bei kleinen Schuppenkriechtieren, zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass wir ein traditionelles Nagetier-Paradigma, das Barnes-Labyrinth, angepasst haben, um die Untersuchung des räumlichen Lernens und Gedächtnisses bei kleinen Echsen zu ermöglichen.

Es ist möglich, dass das Labyrinth ähnlich verändert werden könnte, um auch auf andere Arten anwendbar zu sein. Für dieses Protokoll ist es erforderlich, das Barnes-Labyrinth zu erwerben oder selbst anzufertigen. Stellen Sie sicher, dass die Zielöffnungen für die betreffende Art angemessen dimensioniert sind.

Für diese Demonstration werden Eidechsen der Gattung Sceloporus verwendet, daher sind die Löcher entsprechend dimensioniert. Stellen Sie das Labyrinth in einem ruhigen Raum mit heller Deckenbeleuchtung auf und platzieren Sie räumliche Orientierungshinweise wie Türen und Schränke um das Labyrinth herum, um den Tieren die Navigation zu erleichtern. Befestigen Sie über dem Labyrinth eine Weitwinkel-Webcam mit Autofokus oder eine andere geeignete Kamera.

Der entscheidende Punkt ist, dass das Sichtfeld das gesamte Labyrinth umfasst. Positionieren Sie mindestens einen Meter seitlich neben dem Labyrinth den Computer, der zur Tierverfolgung verwendet wird. Markieren Sie nach der Positionierung die Beine des Labyrinths mit einem dauerhaften Stift oder Klebeband auf dem Boden, damit es leicht in seine ursprüngliche Position zurückverstellt werden kann.

Bezüglich des Labyrinths weisen Sie zufällig einem der Fluchtlöcher die Nummer eins zu und nummerieren Sie die übrigen Löcher fortlaufend bis zur Nummer 10. Kennzeichnen Sie die Zahlen entlang der Außenwand des Labyrinths, damit sie den Tieren keine sichtbaren Orientierungshilfen bieten. Unterhalb des Labyrinths verwenden Sie bei Bedarf eine kleine Heizung oder befestigen Heizband, um die Oberflächentemperatur des Labyrinths zu erhöhen, sodass die Tiere ihre optimale Körpertemperatur für den Stoffwechsel erreichen.

Weisen Sie jedem Tier zunächst zufällig Zielöffnungen zu. Falls sich die Tiere außerhalb des Versuchsraums in ihren Heimkäfigen befinden, bringen Sie diese mindestens 30 Minuten vor dem Test in den Raum. Sorgen Sie gegebenenfalls für Wärmezufuhr, damit die Tiere zum Zeitpunkt des Tests ihre optimale Körpertemperatur erreicht haben.

Öffnen Sie am Computer die benutzerdefinierte MATLAB-Verfolgungssoftware und die Webcam-Anwendung, um den Videofeed zu erhalten. Bewerten Sie dann das Sichtfeld erneut und passen Sie die Position des Labyrinths bei Bedarf an. Öffnen Sie anschließend das Arbeitsblatt, um die grundlegenden experimentellen Parameter zu dokumentieren, dazu gehören das Datum, Start- und Endzeiten, Tierkennungen, zugewiesene Ziellöcher, Anzahl der Trainingsserien, Notizen und die Initialen des Beobachters.

Dann randomisieren Sie die Testreihenfolge der Tiere und beginnen Sie, sie systematisch zu testen. Entfernen Sie zunächst ein Tier aus seinem Heimkäfig und setzen Sie es vorsichtig in die Mitte des Labyrinths. Decken Sie es anschließend mit einem undurchsichtigen Plastikbehälter ab und lassen Sie das Tier sich 30 Sekunden lang an den Behälter gewöhnen.

Währenddessen befestigen Sie den Heimkäfig des Tieres unter dem Labyrinth direkt unterhalb des zugewiesenen Fluchtlöchs. Schieben Sie die Oberseite des Gehäuses in die Halterungen und legen Sie den Sonnenplatzstein in den Käfig, direkt unter das Loch. Entfernen Sie nun vorsichtig den Plastikbehälter von der Oberseite des Labyrinths und beginnen Sie mit der Aufzeichnung des Versuchs am Computer.

Lassen Sie das Tier zehn Minuten lang das Labyrinth erkunden, und notieren Sie im Arbeitsblatt, falls etwas Ungewöhnliches auftritt. Falls das Tier herunterfällt oder vom Tisch wegläuft, bringen Sie es vorsichtig in die Mitte des Labyrinths zurück, sofern es nicht länger als 30 Sekunden außerhalb des Labyrinths war. Andernfalls brechen Sie den Versuch ab und dokumentieren dieses Ergebnis im Notizabschnitt.

Wenn das Versuchstier unbeaufsichtigt in das Fluchtrohr hinabsteigt, endet der Versuch zu diesem Zeitpunkt. Wenn das Tier innerhalb von 10 Minuten nicht in das Loch entkommt, beenden Sie den Versuch und führen Sie das Tier vorsichtig von Hand kopfvorwärts zu seinem Fluchtrohr. Sobald es sich in seinem Heimkäfig unter dem Labyrinth befindet, lassen Sie das Tier mindestens zwei Minuten lang ruhen.

Reinigen Sie in der Zwischenzeit die Oberseite des Labyrinths mit einer verdünnten Seifenlösung und Papierhandtüchern. Bei einigen Arten, insbesondere solchen, die stark auf chemosensorische Informationen angewiesen sind, ist ein zusätzliches Spülen des Labyrinths mit heißem Wasser erforderlich, um alle Duftspuren zu entfernen. Sobald das Labyrinth gereinigt ist, entfernen Sie die Umzäunung unter dem Labyrinth und setzen die Versuche mit den Tieren fort.

Jedes Tier kann pro Tag bis zu fünfmal den Irrgarten durchlaufen, wobei zwischen den Durchgängen jeweils eine halbe Stunde Pause liegt. Wiederholen Sie dieses Training, bis das Versuchstier an drei verschiedenen Durchgängen ohne Hilfe in sein Zielloch abgestiegen ist. Diese Erfolge müssen nicht aufeinanderfolgend erfolgen, und es gibt keine Begrenzung hinsichtlich der Anzahl benötigter Durchgänge.

Die Anzahl der Trainingsdurchgänge, um das Kriterium zu erreichen, kann belastend sein. Eine ökologisch relevante Veränderung des Labyrinths unter Berücksichtigung der natürlichen Lebensweise und des Verhaltens einer Art könnte dazu beitragen, dies zu verringern. Anschließend führen Sie am folgenden Tag den Probelauf durch, um das Tier weiter zu testen.

Sobald die Tiere ihr Fluchtlöcher gelernt haben, verwenden Sie den Probelauf, um zu bestimmen, ob sie mithilfe einer räumlichen Strategie oder einer anderen Navigationsstrategie navigieren. Drehen Sie für diesen Lauf das Labyrinth um 180 Grad, sodass die lokalen Hinweise innerhalb des Labyrinths im direkten Widerspruch zu den räumlichen Hinweisen außerhalb des Labyrinths stehen. Testen Sie dann das Tier mit dem gleichen Verfahren wie bei einem Trainingsschritt.

Es ist jedoch kein Käfig unterhalb des Fluchtlochs angebracht. Daher können olfaktorische Hinweise aus dem Käfig dem Tier nicht helfen, das Fluchtloch zu finden. Falls das Tier das Fluchtloch nicht findet, nehmen Sie es einfach aus dem Labyrinth und bringen Sie es in seinen Heimkäfig zurück.

Lehren Sie nicht, wo sich das Loch befindet. Wie zuvor sollte das Labyrinth stets vor dem Testen des nächsten Tieres gereinigt werden. Sieben adulte Seitenflecken-Eidechsen wurden wie beschrieben getestet.

Die Probanden benötigten zwischen 17 und 81 Durchgängen, um zur Probe-Durchführung vorzurücken, wobei der Durchschnitt bei etwa 50 lag. Die Gruppe fand im vierten Quartal ihrer Durchgänge signifikant schneller das Ausgangsloch als im ersten, was auf ein Lernen hindeutet. Während der Probe-Durchführungen steuerten die Probanden die räumlich korrekte Zielöffnung deutlich häufiger als zufällig an und verbrachten den größten Teil ihrer Zeit in diesem Viertel des Labyrinths.

Daher wurden räumliche Hinweise im Raum gegenüber lokalen Hinweisen im Labyrinth bevorzugt. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man ein Barnes-Labyrinth modifiziert, um Tests an einem kleinen Schuppenkriechtier durchzuführen, sowie wie man Tiere in Trainings- und Testdurchläufen führt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die natürliche Lebensgeschichte und das Verhalten der betreffenden Art zu berücksichtigen, wenn eine Aufgabe zur Untersuchung des räumlichen Gedächtnisses und Lernens konzipiert wird.

Nach diesem Verfahren wären detailliertere Anwendungen angebracht, beispielsweise die Verringerung der Zuverlässigkeit räumlicher Hinweise oder die deutlichere Hervorhebung lokaler Hinweise. Dadurch könnte sich zeigen, wie die Stabilität unterschiedlicher Hinweise die Priorisierung von Hinweisen und das Gedächtnis beeinflussen kann.