מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות נועד להעריך את ביצועי הייחוס וזיכרון העבודה בו זמנית על ידי דרישה מהנבדקים להשתמש ברמזים מחוץ למבוך כדי לאתר פלטפורמות מילוט ולתקן את המגבלות שנצפו בעיצובי מבוך זרועות רדיאלי יבשתי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות נועד להעריך את ביצועי הייחוס וזיכרון העבודה בו זמנית על ידי דרישה מהנבדקים להשתמש ברמזים מחוץ למבוך כדי לאתר פלטפורמות מילוט ולתקן את המגבלות שנצפו בעיצובי מבוך זרועות רדיאלי יבשתי.
זיכרון עבודה וייחוס מוערכים בדרך כלל באמצעות מבוך הזרוע הרדיאלי היבשתי. עם זאת, פרדיגמה זו דורשת אימון מקדים, חסך במזון, ועלולה להכניס בלבולי רמזי ריח. מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות נועד להעריך את ביצועי הייחוס וזיכרון העבודה בו זמנית על ידי דרישה מהנבדקים להשתמש ברמזים מחוץ למבוך כדי לאתר פלטפורמות מילוט ולתקן את המגבלות שנצפו בעיצובי מבוך זרועות רדיאליות יבשתיות. באופן ספציפי, הנבדקים נדרשים להימנע מהזרועות ששימשו בעבר לבריחה במהלך כל יום מבחן (זיכרון עבודה) וכן להימנע מהזרועות הקבועות, שלעולם אינן מכילות פלטפורמות מילוט (זיכרון ייחוס). כניסות חוזרות לזרועות שכבר שימשו לבריחה במהלך מבחן (ולכן פלטפורמת המילוט הוסרה) וכניסות חוזרות לזרועות זיכרון ייחוס מעידות על ליקויים בזיכרון העבודה. לחלופין, ערכים ראשונים לזרועות זיכרון הייחוס מצביעים על ליקויים בזיכרון הייחוס. השתמשנו במבוך זה כדי להשוות ביצועים של חולדות עם פגיעה מוחית בילודים ובקרות מזויפות לאחר השראת היפוקסיה-איסכמיה, והראינו ליקויים משמעותיים הן בזיכרון העבודה והן בזיכרון הייחוס לאחר אחד עשר ימי בדיקה. ניתן לשנות פרוטוקול זה בקלות כדי לבחון מודלים רבים אחרים של לקות למידה.
זיכרון עבודה (WM) מתאים לתחום קוגניטיבי קריטי הנדרש לייצוג אובייקטים או מקומות במהלך התנהגות מכוונת מטרה1. לחלופין, נדרש זיכרון ייחוס (RM) עבור ייצוגים יציבים זמנית של אותם אובייקטים או מקומות. זיכרון עבודה וייחוס הוערכו זה מכבר במכרסמים באמצעות פרדיגמות מבוך זרוע רדיאליות יבשתיות2,3. עם זאת, משימות אלה דורשות לעתים קרובות אימון מקדים, מכיוון שלחולדות אין נטייה לריצת מבוך ספונטנית. זה יכול להגדיל משמעותית את הזמן הדרוש להשלמת ניסוי ויכול להפריע לעיצובים אורכיים רגישים לזמן. מגבלות אחרות של מבוך שמונה הזרועות היבשתי כוללות דרישות למניעת מזון וקושי לשלוט בשינויים ברמזי הריח שנותרו במבוך לאחר כל ניסוי. רבות מהמגבלות הללו התגברו על ידי שימוש בפרדיגמת מבוך המים של מוריס4, אולם מבחינה היסטורית עיצובים אלה הוגבלו לבדיקת זיכרון ייחוס ולמידה מרחבית (חריגים5-9). מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות הוא גרסה שונה של מבוך היבשה הרדיאלי בעל שמונה הזרועות, ששימש להערכת זיכרון הייחוס והעבודה בחולדות ועכברים5-7. בניגוד למבוכים יבשתיים מסורתיים, מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות אינו דורש חסך במזון, ממזער רמזי ריח מבלבלים פוטנציאליים ומשתמש במוטיבציה של הנבדקים לברוח כאמצעי יעיל להעריך עבודה ולהתייחס ללמידה וזיכרון בו זמנית ללא צורך באימון מקדים5-7.
יישום אחד לפרדיגמה זו הוא בדיקת ליקויים בזיכרון עבודה בעקבות פגיעה מוחית בילודים. מחקרים בבני אדם הראו כי פגים בסיכון לפגיעה מוחית מציגים ליקויים בזיכרון העבודה בשלב מאוחר יותר בחיים10,11. ניתן לעצב פגיעה מוחית בילודים במכרסמים על ידי גרימת היפוקסיה/איסכמיה (HI) בשלב מוקדם בהתפתחות שלאחר הלידה12-15. חשוב מכך, ליקויים בלמידה מרחבית וזיכרון עבודה המצויים בתינוקות בסיכון מקבילים במכרסמים המשתמשים במבוך המים של הזרוע הרדיאלית, מה שהופך אותו למודל חזק לחקר ליקויים כאלה8,9. מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות מאפשר גם כימות סימולטני של ייחוס וזיכרון עבודה, מה שהופך אותו לאידיאלי להשוואה בין נבדקים פגועי מוח ולא פגועים במודלים רגישים לזמן (כלומר במהלך אלמנות התפתחותיות בדידות) או לעיצובים אורכיים מאוזנים.
בפרוטוקול זה, אנו מתארים הליכי בדיקה באמצעות מבוך מים רדיאלי בעל שמונה זרועות (ראו איור 1) ונתונים לדוגמה עבור חולדות עם ובלי פגיעה היפוקסית-איסכמית בילודים. היפוקסיה-איסכמיה (HI) הושרה ביום 7 לאחר הלידה לאחר צריבה של עורק הצוואר המשותף הימני ו-120 דקות של חשיפה לחמצן של 8%. הליך כירורגי זה שימש באופן נרחב למודל פתולוגיה של פגות ופגיעה מוחית בילודים (לפרטים ראה12,13,16,17). אנו מראים כי פרדיגמת מבוך המים של הזרוע הרדיאלית חושפת ליקויים בזיכרון הייחוס וביכולות זיכרון העבודה בעקבות פגיעת HI בילודים. בפרוטוקול הנוכחי, זיכרון הייחוס מוערך באמצעות ארבע זרועות ספציפיות של מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות, שנשארות קבועות לרמזי מבוך נוספים לאורך כל הבדיקה. זרועות אלה לעולם אינן מכילות פלטפורמת מילוט, ולכן כניסות הנושא לזרועות אלה משקפות ביצועי זיכרון התייחסות גרועים וליקויים בלמידה ארוכת טווח. ארבע הזרועות הנותרות מכילות כולן פלטפורמות מילוט בתחילת היום, אולם כל פלטפורמה מוסרת ברגע שהחיה נכנסת בהצלחה לזרוע ובורחת מהמים5-7. זה דורש מהחיה לזכור לאילו זרועות היא נכנסה בארבעת הניסויים העוקבים, מה שמגדיל את הדרישה לזיכרון העבודה ככל שכל פלטפורמה נוספת מוסרת. זיכרון עבודה מוערך על ידי בחינת כניסות חוזרות לזרועות ששימשו בעבר לבריחה באותו יום מבחן או כניסות חוזרות לזרועות זיכרון ייחוס. בנוסף, עיצוב זה משתמש ברמזים מחוץ למבוך כדי לאתר את פלטפורמות המילוט המשקפות למידה מרחבית תלויה בהיפוקמפוס. שיטה זו להערכת שגיאות עבודה וזיכרון ייחוס שימשה במקור על ידי ג'רארד ועמיתיו.18 ומאז נעשה בו שימוש נרחב להערכת מודלים של מכרסמים של הפרעות נוירולוגיות הקשורות להזדקנות, לקויות למידה ובעקבות מניפולציות הורמונליות5,6,7,19,20.
המטרה העיקרית של פרדיגמה זו היא להעריך ייחוס וזיכרון עבודה, לפיכך, אין להגביל את תכנון מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות לבדיקת ליקויים עקב פגיעה מוחית התפתחותית. במקום זאת, מחקרים קודמים שהשתמשו בפרדיגמה זו מראים שניתן להעריך מגוון מודלים של מכרסמים כדי להעריך פתולוגיה של למידה וזיכרון בהקשרים ניסיוניים רבים5,6,7,18,19,20.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של מכללת רוד איילנד ועומדים במדריך המכונים הלאומיים לבריאות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. תצורת מבוך
2. העברת נבדקים לבדיקה
3. פרוטוקול טאבלט דיגיטלי להקלטת ערכי זרוע מבוך
4. בדיקת מבוך מים בזרוע רדיאלית
5. משתנים תלויים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נתוני דגימה מהמעבדה שלנו מראים משמעותית יותר שגיאות של זיכרון עבודה בבעלי חיים עם HI בהשוואה לקבוצת הביקורת (sham) עד היום ה-11 של הבדיקה (t = 2.124, p<0.05, (ראו איור 3A)). בעלי חיים עם HI הראו גם משמעותית יותר שגיאות בזיכרון ייחוס בהשוואה לנבדקי הביקורת עד היום ה-11 של הבדיקה (t = 2.303, p<0.05, (ראו איור 3B)). שגיאות זיכרון עבודה ושגיאות ייחוס כוללות את המספר הכולל של השגיאות המצטברות לאורך ארבעת הניסיונות עבור כל נבדק ביום ה-11. תוצאות אלו תומכות בתוקף של משימה זו להערכת זיכרון...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרדיגמת מבוך המים הרדיאלי בעל שמונה הזרועות שימשה בהצלחה במעבדה שלנו ועל ידי אחרים כדי להעריך ביצועי זיכרון עבודה והתייחסות בחולדות עם ובלי פגיעה מוחית בילודים5-7,18-20. בפרדיגמה הנוכחית, הסרת פלטפורמת מילוט לאחר כל ניסוי מגדילה את הדרישה לזיכרון עבודה (לנבדקים יש פחות אפשרויות מילוט) בניסויים הבאים. לכן, בניסוי הרביעי, נותרה רק פלטפורמה אחת והביקוש לזיכרון עבודה הוא הגבוה ביותר, מה שמגדיל את ההסתברות שבעל חיים ייכנס שוב לזרוע שבה ביקר בעבר (שגיאת זיכרון עבודה). מכיוון שזרועות המילוט נשארות קבועות במשך כל ימי ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרס כלכלי מתחרה.
המחברים מבקשים להודות לוויליאם מרטין ולמחלקת האמנות של מכללת רוד איילנד על הסיוע בייצור מבוך. ברצוננו גם להודות לסטודנטים של מכללת רוד איילנד קתרינה פיירהרם, מולי לה רו וניק לפונד על עבודתם במבוך המים בעל שמונה הזרועות. עבודה זו נתמכה על ידי מענק מרשת הרעיונות של רוד איילנד למצוינות במחקר ביו-רפואי (RIINBRE) והמרכז הלאומי למשאבי מחקר של ה-NIH (מענק # P20 RR16457-12). תמיכה ניתנה גם על ידי המכון הלאומי לבריאות הילד והתפתחות האדם ע"ש יוניס קנדי שרייבר של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R15HD077544.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| גוטוטנקים | לאמבטיה מפלסטיק | ARM-19455 | הגודל יכול להשתנות בהתאם למינים שנבדקו או לצרכי המעבדה האישיים. |
| אייפד או טאבלט דיגיטלי אחר | אפל בע"מ | N | http://www.apple.com |
| Notability או יישום אחר לרישום הערות | Gingerlabs | N/A | http://www.gingerlabs.com כותב PDF דיגיטלי או תוכנית רישום הערות |
| טיימר דיגיטלי | כל | N / A | |
| כרית חימום איזותרמית דלתפאזה | Braintree Scientific | ASS7D | http://www.braintreesci.com/ |
| אל חלד מבוך פלדה | מיוצר בבית | N/A |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.