Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto radial
July 17th, 2017
Aquí presentamos un protocolo para una prueba específica de ratón de la cognición que no requiere nadar. Esta prueba puede utilizarse para distinguir con éxito los ratones de lesión cerebral traumática inducida por impacto cortical controlado de los controles simulados.
El objetivo general de este protocolo de laberinto de pisada de agua radial es probar la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando una tarea cognitiva centrada en el ratón que no requiere nadar. Este método puede ser especialmente útil para evaluar la cognición en modelos de ratón, donde los déficits motores o la falta de motivación hacen que los protocolos de pruebas cognitivas basados en la natación, como el laberinto acuático de Morris, sean poco prácticos. Aunque este método podría proporcionar información sobre las diferencias de grupo y la cognición en un modelo de impacto cortical controlado de lesión cerebral traumática en ratones, también puede ser útil para medir la cognición en modelos de ratones envejecidos y transgénicos que se sabe que tienen un rendimiento deficiente en las pruebas basadas en la natación.
En todos los días de prueba, realice los siguientes pasos preparatorios. Primero, permita que los ratones se aclimaten a la sala de pruebas, mientras están en sus jaulas domésticas durante al menos 30 minutos. El laberinto redondo cuenta con señales visuales a lo largo de las paredes interiores.
La caja de escape móvil colocada en uno de los nueve orificios de salida diferentes. Mientras los ratones se aclimatan, desinfecte las salidas y la caja con un spray de etanol al 70%. A continuación, llene el laberinto con aproximadamente una pulgada de agua fría.
Es muy importante mantener la temperatura del agua constante entre los ensayos. Por lo tanto, mida con precisión y ajústelo según sea necesario. Ahora, coloque la caja de escape en uno de los nueve orificios de salida.
Usar una fuente de calor para mantener la caja caliente, idealmente usando una almohadilla térmica. Además, selle la caja de la luz. La caja de escape siempre debe ser oscura, cálida y relativamente inodora.
También es probable que la fuente de luz sea una señal, así que no cambie su posición entre ensayos. Retire el ratón de prueba de su jaula suavemente por la cola y colóquelo en el centro del aparato. A continuación, comience inmediatamente a cronometrar el tiempo que tarda el ratón en encontrar la salida.
Si un ratón trepa por un agujero de terminación y no vuelve a entrar espontáneamente en el laberinto después de 20 segundos, no detenga la prueba. En su lugar, guíe al ratón de vuelta al centro del laberinto con la mano y deje que el ratón complete la prueba. Si después de tres minutos, el ratón no ha salido del laberinto, marque la prueba como un fracaso y registre el tiempo como tres minutos.
Luego, con la mano, guíe cuidadosamente al animal por el camino más recto hasta la salida. Una vez en la caja de escape, permita que el mouse permanezca allí durante un minuto. Luego transfiéralo de regreso a su jaula de origen mientras se reinicia el laberinto.
Entre ensayos, desinfecte a fondo la caja de escape y las salidas con un spray de etanol al 70% para evitar que el ratón utilice las viejas señales de fábrica para localizar la ruta de escape correcta. Esto se puede hacer bastante rápido. Ahora, repita la prueba en el mismo mouse dos veces más para un total de tres pruebas consecutivas.
Cada día de prueba consta de tres pruebas por ratón. Ni más ni menos. Además de desinfectar, drene el laberinto y refresque el agua entre pruebas con diferentes ratones.
Asegúrese de mantener la temperatura del agua entre 12 y 14 grados centígrados. Use recipientes con hielo o agua caliente más fría para ajustar la temperatura del agua del grifo dentro de este rango. Entre los días de prueba, es importante asegurarse de que las señales visuales en el laberinto y en el espacio que lo rodea permanezcan consistentes.
Un régimen de pruebas completo incluye cinco días de pruebas consecutivos, todos ejecutados de la misma manera. El quinto día se considera la medida de la retención de la memoria. Siempre que no se realicen pruebas entre el día seis y el día 11, se puede usar una prueba en el día 12 para medir la memoria a largo plazo.
El laberinto de agua radial se utilizó para investigar los déficits de memoria espacial de dependencia de lesiones en ratones que recibían una lesión cerebral traumática inducida por un impacto cortical controlado o una lesión simulada. La cirugía de TCE se describe en detalle en el protocolo de texto y en un artículo de JoVE de Romin, Gao y Chen de 2014. En pocas palabras, la lesión se generó mediante un impacto cortical impulsado por un solenoide con una punta convexa de tres milímetros.
Las farsas fueron operadas pero impactadas por el artefacto y a los 35 días de la cirugía se realizó el esquema de pruebas descrito. Todos los ratones pasaron la prueba de criterio para el deseo de escapar del laberinto.
Por lo tanto, todos fueron incluidos en el análisis. Los resultados muestran una clara diferencia entre los ratones con LCT y los controles simulados. La latencia de escape fue significativamente más larga para los ratones lesionados en el primer día de entrenamiento y en los dos días de prueba de memoria.
Por lo tanto, el TCE descrito afectó la capacidad de aprendizaje del animal. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar correctamente las pruebas de cognición utilizando una prueba de cognición espacial específica para ratones. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en menos de 15 minutos por animal si se realiza correctamente.
Al intentar este procedimiento, es importante recordar que la posición de las señales visuales y la temperatura del agua deben permanecer constantes en todos los ensayos.
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Visión general
Este artículo presenta un protocolo para una prueba cognitiva específica de ratones que no implica nadar, destinada a evaluar la memoria espacial en modelos de ratón de lesión cerebral traumática. El método es particularmente útil para evaluar la cognición en ratones con déficits motores o baja motivación, donde las pruebas tradicionales basadas en natación no son prácticas.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Pruebas cognitivas
- Lesión cerebral traumática
Antecedentes
- Las pruebas cognitivas tradicionales a menudo requieren nadar, lo que puede no ser adecuado para todos los modelos de ratón.
- Este protocolo permite la evaluación de la cognición sin la necesidad de nadar.
- Se puede aplicar a varios modelos de ratón, incluyendo ratones envejecidos y transgénicos.
- El método tiene como objetivo proporcionar información sobre las diferencias cognitivas en modelos de lesión cerebral traumática.
Propósito del estudio
- Desarrollar una prueba cognitiva centrada en ratones y que no requiera nadar.
- Distinguir entre el rendimiento cognitivo en ratones con lesión cerebral traumática y controles falsos.
- Facilitar la evaluación cognitiva en modelos de ratón con deficiencias motoras.
Métodos utilizados
- Aclimatación de los ratones en sus jaulas antes de las pruebas.
- Utilización de un laberinto redondo con señales visuales a lo largo de las paredes interiores.
- Evaluación de la memoria espacial a través de una tarea sin natación.
- Comparación del rendimiento entre diferentes grupos de ratones.
Principales resultados
- El protocolo diferencia con éxito entre las capacidades cognitivas de ratones lesionados y de control.
- Proporciona una medida confiable de la memoria espacial en varios modelos de ratón.
- El método es eficaz para ratones que generalmente obtienen malos resultados en pruebas de natación.
- Los resultados indican un potencial para aplicaciones más amplias en la investigación cognitiva.
Conclusiones
- Esta prueba cognitiva sin natación es una herramienta valiosa para la investigación en neurociencia.
- Mejora la capacidad de estudiar la cognición en modelos de ratón de lesión cerebral traumática.
- El protocolo se puede adaptar para varias condiciones experimentales y cepas de ratones.
Preguntas frecuentes
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.
