Le Double-H Maze: un test comportemental robuste pour l'apprentissage et la mémoire chez les rongeurs

L’objectif général de l’expérience suivante est d’étudier la mémoire de travail spatiale et les rongeurs et d’évaluer leur stratégie d’apprentissage et de comportement. Ceci est réalisé en construisant d’abord un labyrinthe à double H pour évaluer les performances d’apprentissage et de mémoire. Dans un deuxième temps, les animaux sont habitués à l’environnement du labyrinthe avant l’entraînement comportemental.

Ensuite, les animaux sont entraînés quotidiennement dans le labyrinthe en utilisant un paradigme d’apprentissage égocentrique afin de développer une réponse habituelle. Alternativement, un paradigme allocentrique peut être utilisé pour développer une réponse de lieu. La dernière étape consiste à évaluer la stratégie d’apprentissage de l’animal dans un essai de sonde au cours duquel sa position de départ est modifiée et le motif supprimé.

Les résultats donnent un aperçu du choix de la stratégie d’apprentissage utilisée dans le labyrinthe sur la base des enregistrements du comportement animal. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que le labyrinthe radio à huit bras ou le labyrinthe de l’eau Morris, est qu’elle peut être rapidement acquise en aussi peu que deux jours, et elle permet à l’expérimentateur de diriger le type de stratégie qui doit être apprise par l’animal. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine du comportement, telles que l’interaction dynamique entre les systèmes de mémoire procédurale et déclarative, et comment ces systèmes sont affectés par différentes modalités de traitement.

La démonstration de cette procédure sera assurée par le Dr Richard Pinnell, postdoctorant du laboratoire de systèmes neuroélectroniques. La première étape consiste à construire le labyrinthe en double H. Le labyrinthe se compose d’une allée centrale coupée par trois bras parallèles.

Chaque couloir mesure 20 centimètres de large et est entouré de hautes parois en plexiglas transparent. Les murs sont fixés avec de la colle spéciale, par exemple de l’agri fix et des vis, et imperméabilisés à tous les angles intérieurs. Tout d’abord, le plexiglas est coupé sur mesure et les joints internes sont coincés.

Le revêtement plastique protecteur est enlevé près du joint à coller, et toutes les particules de poussière sont éliminées avec un solvant de nettoyage. Les deux côtés sont placés dans une forme à 90 degrés, et un ruban spécial est utilisé pour sceller les extrémités afin d’éviter les fuites de colle. Pendant le processus de durcissement, la colle est préparée en mélangeant un agent polymérisant et doucement agitée, la colle Croix est appliquée à l’aide d’une seringue pneumatique.

Le joint est ensuite fixé et imperméabilisé et on le laisse durcir. Une sortie doit être placée dans le labyrinthe pour le drainage. Placez le labyrinthe sur une table qui permet d’accéder à tous les côtés.

Des repères bien contrastés doivent être placés sur les murs environnants. Ensuite, étiquetez les bras nord et sud pour une orientation ultérieure lors de l’analyse vidéo. Enfin, placez une caméra au-dessus du labyrinthe pour l’analyse post-test du comportement animal.

Allumez la caméra pour enregistrer les mouvements de l’animal avant chaque essai. Pour vous préparer à la phase de pré-entraînement, remplissez le labyrinthe d’eau transparente jusqu’à une hauteur d’environ 17 centimètres. La pré-formation peut avoir lieu la veille ou le même jour que les séances d’entraînement.

Maintenez la température de l’eau entre 21 et 23 degrés Celsius pour inciter les rats à chercher la plate-forme d’évacuation. Remplissez le labyrinthe d’eau la veille du test pour permettre à la température de l’eau de se stabiliser. Quelle que soit la position de départ, bloquez toujours l’entrée dans le bras opposé avec une porte guillotine transparente.

Lorsque vous êtes prêt, libérez le rat de l’extrémité de l’un des bras centraux. En atteignant la plate-forme d’évacuation, laissez le rat se reposer et observer son environnement pendant environ 15 secondes. Administrez quatre essais consécutifs avec au moins 10 secondes de repos entre les essais.

Pour commencer l’entraînement, déplacez la plate-forme d’évacuation de sa position d’avant l’entraînement vers le bras choisi et ajoutez de l’eau pour immerger la plate-forme à un centimètre sous la surface de l’eau. Ensuite, rendez l’eau opaque en mélangeant 250 grammes de lait écrémé en poudre. Tout d’abord, prémélangez le lait en poudre et l’eau dans une bouteille séparée et répartissez ce mélange à plusieurs endroits dans le labyrinthe.

L’agitation aidera à atteindre plus rapidement l’homogénéité dans l’eau du labyrinthe. Relâchez les rats d’une allée centrale comme démontré précédemment, en vous assurant que l’entrée du bras opposé est bloquée. Une fois relâché, observez le comportement de l’animal et enregistrez ses performances manuellement ou à l’aide d’une caméra vidéo.

Si la plate-forme cible n’est pas atteinte dans les 60 secondes, guidez doucement le rat jusqu’à la plate-forme d’évacuation et laissez-le s’y reposer et observer son environnement. Pendant environ 15 secondes, le rat est ensuite retiré et séché avec une serviette avant le prochain essai. Ceci est important pour que les rats ne soient pas sous-refroidis pendant les quatre prochains jours.

Suivez le protocole d’entraînement de base. Libérez les rats du bras de départ nord ou sud dans un ordre imprévisible de sorte que les deux bras sont utilisés deux fois. Retirez la plate-forme d’évacuation pour effectuer les essais de sonde le sixième jour.

Libérez le rat d’un bras différent de celui utilisé pendant l’entraînement. Par exemple, s’il est relâché dans le bras nord libéré du bras nord-est avec le bras sud-est fermé, laissez le rat nager pendant un maximum de 60 secondes. Relâchez le rat du même bras de départ pour chacun des quatre essais d’entraînement quotidiens.

Le sixième jour, retirez la plate-forme d’évacuation pour l’essai de la sonde. Libérez le rat d’un bras différent de celui où il a été relâché pendant le procès. Laissez les rats nager pendant 60 secondes.

Après les tests. Examinez les enregistrements pris à partir de la caméra aérienne, suivez manuellement la réponse, les latences, les erreurs initiales et répétitives, les premiers choix et les types de réponse. Enfin, effectuez une analyse statistique concernant les erreurs de réponse, les latences pour atteindre l’objectif et le temps passé dans le bras cible.

Dans ce diagramme, les zones d’erreur du labyrinthe sont surlignées en gris et les bras fermés sont surlignés en noir pour les positions de départ sud et nord. La ligne hachurée représente un exemple de trajectoire de nage dans laquelle le rat visite les quatre zones d’erreur. Avant d’atteindre la plate-forme d’évacuation, ces traces de nage représentatives décrivent le mouvement pendant l’essai de la sonde.

Après l’entraînement allocentrique, après l’entraînement égocentrique, les rats s’entraînent à commencer par l’affichage du bras nord ou sud, principalement des réponses procédurales lorsque leur position de départ est décalée vers la gauche. Cependant, les rats dont le bras de départ avait pivoté de 180 degrés ont affiché un plus grand nombre de réponses de place. Les réponses qui ont été placées ou les réponses procédurales ont été désignées comme d’autres pistes de nage typiques sont montrées pour les groupes de lésions de l’hippocampe ventrale simulées et néonatales pendant la phase d’entraînement.

Notez la différence de performances. Lors du quatrième essai d’entraînement au cours de la session de sonde, le bras de départ initial a été fermé et les rats ont été libérés du bras sud-ouest. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en moins de cinq minutes si elle est exécutée correctement.

Lors de cette procédure, il est important de se rappeler de changer l’eau du lait tous les jours, sinon elle deviendra rance. Depuis son développement, cette procédure a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine du comportement pour explorer les systèmes de mémoire procédurale et déclarative chez les animaux éveillés.