Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto radial
17 de julio de 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 radial de nado en agua es evaluar la memoria espacial en un modelo murino de lesión cerebral traumática mediante una tarea cognitiva centrada en el ratón que no requiere natación. Este método puede ser especialmente útil para evaluar la cognición en modelos murinos en los que déficits motores o una falta de motivación hacen inviables los protocolos de pruebas cognitivas basadas en natación, como el laberinto acuático de Morris. Aunque este método podría proporcionar información sobre diferencias entre grupos 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 murinos envejecidos y transgénicos que se sabe que tienen un desempeño deficiente en pruebas basadas en natación.
En todos los días de prueba, realice los siguientes pasos preparatorios. Primero, permita que los ratones se aclimaten a la sala de pruebas, permaneciendo en sus jaulas de origen durante al menos 30 minutos. El laberinto circular presenta señales visuales a lo largo de las paredes internas.
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 utilizando un spray de etanol al 70 %. A continuación, llene el laberinto con aproximadamente una pulgada de agua fría.
Mantener la temperatura del agua constante entre los ensayos es muy importante. Por lo tanto, mida con precisión y ajústela según sea necesario. Ahora, coloque la caja de escape en uno de los nueve orificios de salida.
Utilice una fuente de calor para mantener la caja caliente, idealmente con una almohadilla calefactora. Además, proteja la caja de la luz. La caja de escape siempre debe estar oscura, cálida y relativamente libre de olores.
La fuente de luz también probablemente actúa como una señal, por lo que no debe cambiar su posición entre los ensayos. Retire suavemente al ratón de prueba de su jaula por la cola y colóquelo en el centro del aparato. Luego, inmediatamente comience a cronometrar el tiempo que tarda el ratón en encontrar la salida.
Si un ratón entra en un agujero terminal y no vuelve espontáneamente al laberinto después de 20 segundos, no detenga el ensayo. En cambio, guíe manualmente al ratón de regreso al centro del laberinto y permita que complete el ensayo. Si después de tres minutos el ratón no ha salido del laberinto, califique el ensayo como un fracaso y registre el tiempo como tres minutos.
Luego, manualmente, guíe cuidadosamente al animal a lo largo del camino más recto hacia la salida. Una vez dentro de la caja de escape, permita que el ratón permanezca allí durante un minuto. A continuación, transfiéralo de vuelta a su jaula de alojamiento mientras se restablece el laberinto.
Entre ensayos, desinfecte minuciosamente la caja de escape y las salidas con un spray de etanol al 70 % para evitar que el ratón utilice señales olfativas antiguas para localizar la ruta de escape correcta. Esto puede hacerse bastante rápidamente. Ahora, repita el ensayo con el mismo ratón otras dos veces, para un total de tres ensayos consecutivos.
Cada día de prueba consiste en tres ensayos por ratón. Ni más ni menos. Además de desinfectar, drene el laberinto y renueve el agua entre las pruebas con diferentes ratones.
Asegúrese de mantener la temperatura del agua entre 12 y 14 grados Celsius. Utilice recipientes con hielo o agua caliente más fría para ajustar la temperatura del agua del grifo a este rango. Entre los días de prueba, es importante asegurarse de que las señales visuales en el laberinto y en el espacio que rodea el laberinto permanezcan consistentes.
Un régimen completo de pruebas incluye cinco días consecutivos de pruebas realizados todos 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 11, una prueba el día 12 puede utilizarse para medir la memoria a largo plazo.
Se utilizó el laberinto acuático radial para investigar los déficits de memoria espacial dependientes de la lesión en ratones que recibieron ya sea una lesión cerebral traumática inducida por impacto cortical controlado o una lesión simulada. La cirugía de LCT se describe en detalle en el protocolo escrito y en un artículo de JoVE por Romin, Gao y Chen de 2014. En resumen, la lesión se generó mediante un impacto cortical impulsado por solenoide con una punta convexa de tres milímetros.
Los falsos operados fueron intervenidos quirúrgicamente pero no afectados por el dispositivo. 35 días después de la cirugía, se realizó el régimen de pruebas descrito. Todos los ratones cumplieron con el criterio de prueba para demostrar deseo de escapar del laberinto.
Por lo tanto, todos fueron incluidos en el análisis. Los resultados muestran una diferencia clara entre los ratones con TCE y los controles simulados. La latencia para escapar fue significativamente mayor en los ratones lesionados el primer día de entrenamiento, y en ambos días de prueba de memoria.
Por lo tanto, el TBI descrito afectó la capacidad del animal para aprender. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo realizar adecuadamente pruebas de cognición utilizando una prueba específica en ratones de cognición espacial. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en menos de 15 minutos por animal si se lleva a cabo correctamente.
Al intentar este procedimiento, es importante recordar que la posición de las señales visuales y la temperatura del agua deben mantenerse constantes en todos los ensayos.
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Resumen
Este artículo presenta un protocolo para una prueba cognitiva específica en ratones que no implica natación, diseñada para 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, en los que las pruebas tradicionales basadas en natación son poco prácticas.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Pruebas Cognitivas
- Lesión Cerebral Traumática
Antecedentes
- Las pruebas cognitivas tradicionales suelen requerir natación, lo cual puede no ser adecuado para todos los modelos de ratón.
- Este protocolo permite la evaluación de la cognición sin necesidad de natación.
- Puede aplicarse a diversos modelos de ratón, incluidos ratones ancianos y transgénicos.
- El método tiene como objetivo proporcionar información sobre las diferencias cognitivas en modelos de lesión cerebral traumática.
Objetivo del estudio
- Desarrollar una prueba cognitiva centrada en el ratón que no requiera natación.
- Distinguir entre el rendimiento cognitivo en ratones con lesión cerebral traumática y controles simulados.
- Facilitar la evaluación cognitiva en modelos de ratón con discapacidades motoras.
Métodos Utilizados
- Adaptación de los ratones en sus jaulas de alojamiento antes de la prueba.
- Uso de un laberinto circular con señales visuales a lo largo de las paredes internas.
- Evaluación de la memoria espacial mediante una tarea que no implica natación.
- Comparación del desempeño entre diferentes grupos de ratones.
Resultados principales
- El protocolo diferencia con éxito las capacidades cognitivas de ratones lesionados y controles.
- Proporciona una medida confiable de la memoria espacial en diversos modelos de ratones.
- El método es eficaz para ratones que normalmente tienen un desempeño deficiente 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 murinos de lesión cerebral traumática.
- El protocolo puede adaptarse a diversas condiciones experimentales y cepas de ratones.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La evaluación de la memoria espacial en modelos murinos de lesión cerebral traumática es fundamental para la validación de dianas y la reducción de riesgos mecanicistas en el desarrollo de neuroterapéuticos. El laberinto radial de nado permite realizar un ensayo cognitivo específico para ratones, sin necesidad de nado, que posibilita la detección confiable de déficits cognitivos inducidos por la lesión, apoyando decisiones tempranas en el descubrimiento. Este enfoque mejora la confianza predictiva al superar las limitaciones de las pruebas basadas en nado en modelos con discapacidades motoras o baja motivación.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas relacionadas con las vías de la memoria espacial en modelos de lesión cerebral traumática.
- Valor operativo: Proporciona una alternativa factible a las pruebas validadas en ratas, aumentando el rendimiento en flujos de trabajo de descubrimiento basados en ratones.
- Valor predictivo: Facilita la reducción de riesgos biológicos al detectar déficits cognitivos independientes de interferencias motoras.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Listo para el ensayo: Proporciona mediciones cuantitativas de la latencia de escape que estandarizan el cribado cognitivo entre cohortes de ratones.
- Reproducibilidad: Requiere señales visuales consistentes y control de la temperatura del agua, asegurando comparaciones confiables entre grupos.
- Escalabilidad: El breve período de adquisición (4 días) y la duración corta de la prueba (<15 minutos/animal) facilitan la integración en tuberías de cribado de alto contenido.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Relevancia para la enfermedad: Distingue con éxito a los ratones con TCE inducido por impacto cortical controlado de los controles simulados a los 35 días posteriores a la lesión.
- Continuidad traslacional: Permite la evaluación longitudinal con pruebas de retención de la memoria el día 5 y pruebas de memoria a largo plazo el día 12.
- Avance ajustado al riesgo: Identifica fenotipos de deterioro cognitivo que orientan las decisiones de avance o interrupción en programas preclínicos.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El laberinto Radial Water Tread se integra en el continuo de descubrimiento, desde la validación del objetivo hasta la evaluación preclínica de la eficacia, especialmente para programas de neurociencia que tienen como objetivo puntos finales cognitivos en la lesión cerebral traumática (TBI).
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre déficits de la memoria espacial dependientes de lesiones, mediante el aprendizaje basado en señales visuales.
- Selección: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes (latencia de escape) que permiten comparaciones entre grupos y la estandarización del ensayo.
- Análisis: Requiere análisis estadístico de las diferencias de latencia durante los días de entrenamiento y las pruebas de memoria para detectar efectos significativos entre grupos.
- Investigación Traducional: Facilita la continuidad desde la modelización de lesiones agudas hasta la evaluación cognitiva a largo plazo, alineándose con los plazos de validación preclínica.
- Reutilización Empresarial: Representa una plataforma cognitiva reutilizable, aplicable a modelos de envejecimiento, transgénicos y con lesiones, en los que fallan las pruebas basadas en natación.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista al aislar el rendimiento de la memoria espacial de posibles confusiones motoras o motivacionales.
- Valor operativo: Elimina el requisito de nado, ampliando la aplicabilidad a modelos con déficits motores.
- Valor estratégico: Mejora la confianza en la toma de decisiones de ir/no ir al proporcionar puntos finales cognitivos trasladables en modelos murinos de lesión cerebral traumática.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de compuestos basada en su potencial de rescate cognitivo en modelos preclínicos válidos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurociencia conductual y ejecución de pruebas cognitivas.
- Depende de instrumentación para el control preciso de la temperatura del agua (12–14 °C) y la posición constante de las señales visuales.
- Necesita estandarización entre equipos en la sanitización del laberinto y la preparación del cajón de escape para prevenir la contaminación por señales.
- Implica consideraciones de adaptación al trasladar los protocolos entre diferentes cepas de ratones o cohortes de envejecimiento.
- Se limita a la evaluación de la memoria espacial; no mide otros dominios cognitivos como la función ejecutiva o el comportamiento afectivo.
