Eau (Cadence) Des variantes peu profondes de tests de labyrinthe d'eau chez la souris
June 3rd, 2013
Souris CAN Nager, mais de nombreuses souches semblent trouver cette activité stressante. Pour surmonter ce problème labyrinthes ont été imaginés où échapper à l'eau peu profonde est utilisée pour motiver le comportement. Celles-ci ont été mises en évidence pour soutenir l'apprentissage au moins aussi bon que le labyrinthe d'eau de Morris traditionnel et largement utilisé.
Le but de cette procédure est d’étudier la cognition spatiale chez la souris en utilisant des variations du labyrinthe aquatique. Contrairement à d’autres modèles, le niveau de l’eau est suffisamment peu profond pour permettre à la souris de pagayer. Au lieu de nager, une souris est placée au centre du Mae et autorisée à chercher la sortie.
Les sorties de la pataugeoire sont situées sur les côtés pour imiter une réponse d’évacuation plus naturelle. Une fois que la bonne sortie a été localisée, l’animal est retiré et les données représentant la capacité cognitive spatiale sont enregistrées. Le principal avantage de la pataugeoire ou du labyrinthe par rapport aux techniques existantes pour tester la cognition spatiale, comme par exemple, le labyrinthe d’eau maus ou le labyrinthe des granges, est qu’il est beaucoup moins stressant que le labyrinthe mo, certainement, et vous n’obtenez pas de repères locaux ou d’usine confondants comme vous le feriez dans les granges. Labyrinthe.
Trois designs successifs ont été réalisés à partir de la marque de la pataugeoire. L’une est une piscine circulaire de 85 centimètres de diamètre avec 12 sorties vraies ou de force. Mark Two est une piscine octogonale de 86 centimètres de diamètre avec huit sorties vraies ou de force dans les coins.
Enfin, la marque trois est une piscine agonale do deck, de 120 centimètres de diamètre avec 12 sorties vraies ou de force dans les coins. Chaque design est construit sur une base blanche et est entouré de murs transparents en plastique acrylique transparent. La piscine est remplie d’eau de 20 à 25 degrés Celsius pour réduire le stress de la baignade que l’on trouve parfois lorsqu’une souris est introduite dans une piscine plus profonde.
Le niveau de l’eau est réglé à une profondeur d’environ deux centimètres pour encourager le comportement de pagayage. Pour faciliter une réponse d’évasion plus naturelle, l’animal est autorisé à s’échapper vers un tube sec fait d’un tuyau en plastique noir placé sur le côté de l’appareil. Les fausses sorties sont obstruées par un bouchon en bois noir, tandis que la vraie sortie est ouverte et reliée à un tuyau supplémentaire.
En entrant dans la vraie sortie, la souris peut être rapidement et dramatiquement renvoyée dans sa cage d’origine à l’intérieur de ce tuyau. Comme c’est le cas pour tous les tests de mémoire spatiale, la souris s’appuie sur des indices de pièce vus à travers les parois transparentes de l’appareil. Des étagères, des armoires et des formes en plastique noir doivent être positionnées sur les murs pour servir de repères visuels distinctifs.
Pour commencer un essai, placez une souris au centre de la piscine face à l’une des quatre positions sur le périmètre, neuf 12 ou trois heures. Si le tube d’évacuation est à six heures, relâchez rapidement l’animal lorsqu’il est juste au-dessus de l’eau, au lieu de le relâcher lentement, ce qui pourrait l’amener à se débattre et nuire à son orientation initiale. Si la souris ne parvient pas à s’échapper au bout de 60 secondes, guidez-la manuellement vers la sortie.
À l’aide de palettes en plexiglas transparent. Notez le temps nécessaire pour trouver la sortie et les éventuelles erreurs. Les erreurs sont définies comme le fait de se trouver à une longueur de tête d’un tube ou de passer à proximité de la sortie réelle sans y entrer.
La minuterie est arrêtée lorsque toute la tête est entrée dans le tube. 10 essais sont exécutés pour chaque souris avec un repos de cinq minutes entre les essais. Ensuite, le modèle de la pataugeoire a été appliqué au labyrinthe en Y.
L’appareil se compose de trois bras en plastique transparent de 30 x 8 x 20 centimètres chacun. Celui-ci est monté sur une base blanche et rempli d’eau peu profonde. Encore. Il n’y a qu’une seule vraie sortie, les deux autres bras se terminant par de fausses sorties.
Pour commencer un essai dans le labyrinthe y pagaie, placez une souris à l’extrémité de l’un des bras fermés, tournée vers le centre. Si la souris ne parvient pas à quitter au bout de 60 secondes, guidez-la manuellement vers la sortie. À l’aide de pagaies en plexiglas transparent, mesurez le temps total pour sortir et le nombre d’erreurs que le labyrinthe peut utiliser sans eau.
Pour tester la mémoire spatiale de nouveauté, commencez par placer une fine couche de litière de copeaux de bois sur le sol du labyrinthe en Y. Pour enrichir l’environnement olfactif, laissez une ou deux souris non expérimentales explorer le labyrinthe pendant quelques minutes avant le début de l’expérience. Retirez ensuite les repères olfactifs en mélangeant la sciure de bois.
Cela permet de s’assurer que la souris suivante devra s’appuyer sur des repères spatiaux. Insérez une porte guillotine transparente pour couvrir le trou de sortie à l’extrémité du bras de sortie et une porte guillotine opaque pour isoler le bras des deux autres. Au cours de la première phase du test, placez la souris dans le bras de démarrage et laissez-la explorer librement.
Notez le nombre de participations et le temps passé dans chaque charme. Après avoir exploré la souris pendant cinq minutes, retirez l’animal et soulevez la porte opaque pour permettre l’accès libre aux trois bras. Réintroduisez la souris dans le bras de démarrage et observez-la pendant deux minutes.
Notez le nombre d’entrées et le temps passé dans chaque bras. Contrôle. Les souris devraient se souvenir des deux premiers bras et passer plus de temps. Dans le bras novateur jusque-là inaccessible, les lésions de l’hippocampe nuisent considérablement à l’apprentissage dans la pataugeoire.
Dans cet exemple, les performances dans le labyrinthe sec ont révélé des altérations de la mémoire spatiale chez les souris avec un knock-out du récepteur du glutamate. A Sous-unités du récepteur AMPA. Contrairement aux mesures de la longueur du chemin et du temps d’évasion dans le labyrinthe aquatique de Morris, le taux d’erreur dans la pataugeoire pour les souris atteintes d’une lésion de l’hippocampe est resté constant tout au long de la période d’entraînement.
Il s’agit donc d’une mesure pure de la mémoire spatiale, par opposition au temps d’échappement ou à la longueur du chemin, qui diminuent tous deux les souris pour se familiariser avec les éléments non spatiaux de la tâche. La mesure des erreurs fournit également une plus grande différence entre les souris affaiblies et les témoins. Lors de la tentative de la pataugeoire ou des tests Y MAs, il est important de ne pas oublier de toujours s’asseoir dans la même position car les expériences elles-mêmes agissent comme un repère spatial.
Nous avons eu une fois des visiteurs de l’EMBO, l’Organisation européenne de biologie moléculaire, dont deux lauréats du prix noble, et leur présence là-bas a perturbé les performances des souris. Donc, avant de commencer la pataugeoire, veuillez éloigner tous les lauréats du prix Nobel des environs immédiats.
Aperçu
Cette étude explore la cognition spatiale chez les souris en utilisant un nouveau labyrinthe de bassin à barboter, conçu pour réduire le stress par rapport aux labyrinthes aquatiques traditionnels. L'eau peu profonde permet aux souris de barboter, facilitant une réponse d'évasion plus naturelle tout en évaluant leurs capacités cognitives spatiales.
Composants clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neuroscience
- Psychologie comportementale
- Cognition spatiale
Contexte
- Les souris trouvent souvent la natation stressante, ce qui affecte leurs performances dans les tâches cognitives.
- Les labyrinthes aquatiques traditionnels, comme le labyrinthe aquatique de Morris, peuvent induire du stress et des variables de confusion.
- Le labyrinthe de bassin à barboter vise à atténuer ces problèmes tout en mesurant efficacement la mémoire spatiale.
- Différentes conceptions de labyrinthes ont été testées pour optimiser l'évaluation de la cognition spatiale.
Objectif de l'étude
- Évaluer la cognition spatiale chez les souris en utilisant un labyrinthe de bassin à barboter moins stressant.
- Comparer les performances dans le labyrinthe de bassin à barboter avec les méthodes de labyrinthe aquatique traditionnelles.
- Investiguer les effets des lésions hippocampiques sur la mémoire spatiale.
Méthodes utilisées
- Les souris ont été placées dans un bassin peu profond pour trouver des sorties, les données étant enregistrées sur le temps d'évasion et les erreurs.
- Trois conceptions de labyrinthes ont été utilisées: circulaire, octogonale et dodécagonale.
- Des repères visuels ont été incorporés pour aider à la navigation spatiale.
- Les essais ont été menés avec des périodes de repos pour assurer une mesure précise des capacités cognitives.
Résultats principaux
- Les souris ont démontré un apprentissage spatial efficace dans le labyrinthe de bassin à barboter.
- Les lésions hippocampiques ont altéré la mémoire de la nouveauté spatiale, soulignant le rôle de l'hippocampe.
- Les taux d'erreur sont restés constants, fournissant une mesure pure de la mémoire spatiale.
- Le labyrinthe de bassin à barboter a montré des avantages par rapport aux méthodes traditionnelles en termes de réduction du stress.
Conclusions
- Le labyrinthe de bassin à barboter est une alternative viable pour étudier la cognition spatiale chez les souris.
- Il minimise le stress et améliore la fiabilité des évaluations cognitives.
- Des recherches supplémentaires peuvent explorer ses applications dans diverses études neurologiques.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Assessing spatial cognition in rodent models is critical for target validation in neuroscience drug discovery, yet traditional water maze paradigms induce stress that confounds cognitive readouts. The shallow-water paddling maze variant reduces aversive stimuli while preserving spatial learning measurement, offering a refinement-aligned approach that improves assay reliability and translational predictivity. This supports mechanistic de-risking of hippocampal-targeted compounds by isolating spatial memory performance from swim-stress artifacts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of hippocampal-dependent spatial memory mechanisms without confounding stress-induced performance variability.
- Operational Value: Provides a refined behavioral readout aligned with 3Rs principles, reducing animal distress during cognitive phenotyping.
- Predictive Value: Isolates pure spatial memory metrics (e.g., error rates) that remain stable across training, improving sensitivity to detect genetic or pharmacological impairments.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Shallow water design (2 cm depth) promotes natural paddling escape behavior, enhancing motivation and reducing variability from hypothermia or handling stress.
- Standardization: Transparent walls and defined visual cue placement (e.g., shelves, shapes) support consistent spatial learning assessment across laboratories.
- Scalability: Multiple geometric designs (circular, octagonal, dodecagonal) allow adaptation to different throughput needs while maintaining identical escape-to-edge logic.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Demonstrated utility in modeling hippocampal lesion effects, supporting preclinical evaluation of cognition-targeting therapeutics.
- Translational Continuity: Error-based readouts provide a direct correlate to spatial novelty memory deficits seen in neuropsychiatric and neurodegenerative models.
- Mechanistic De-risking: Dissociates spatial learning from non-cognitive factors (e.g., escape speed, thigmotaxis), increasing confidence in target engagement interpretation.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery biology phase, where behavioral assays inform target hypothesis testing prior to lead identification, particularly for CNS programs focused on memory disorders.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of hippocampal function by measuring spatial navigation accuracy independent of swim speed or stress responses.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible outputs (escape time, error count) suitable for high-fidelity phenotypic screening of compound libraries.
- Analytics: Error rate measurement provides a sensitive, stable metric for detecting subtle cognitive impairments across genotypes or treatment groups.
- Translational Research: Connects to preclinical validity through demonstrated sensitivity to hippocampal lesions, enabling risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Platform design (transparent walls, modular exits, visual cue system) allows standardization across sites and adaptation to Y-maze configurations for olfactory-spatial dissociation studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in target validation by reducing false negatives from stress-induced behavioral suppression.
- Operational Value: Improves reproducibility through standardized water depth, temperature control (20–25°C), and consistent escape-tube placement.
- Strategic Value: Increases capital efficiency by minimizing attrition due to unreliable behavioral endpoints in early screening.
- Portfolio Impact: Enables more accurate go/no-go decisions based on isolated spatial memory performance, reducing late-stage biological risk in CNS portfolios.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and spatial memory assay design to properly configure visual cues and interpret error metrics.
- Dependent on transparent apparatus construction (clear acrylic walls, white base) and access to temperature-controlled water delivery systems.
- Necessitates cross-team standardization of cue placement and trial protocols to ensure inter-laboratory reproducibility.
- Adaptation considerations include scaling pool diameter and exit number based on strain-specific locomotion and motivation profiles.
- Practical limitations include the need to manually guide impaired subjects after 60 seconds and the requirement to control external spatial cues (e.g., experimenter position) to prevent performance disruption.
