כימות decrements קוגניטיבי נגרמת על ידי הקרנות גולגולתי

המטרה הכללית של הליך זה היא לכמת שינויים התנהגותיים וקוגניטיביים המושרים על ידי הקרנה קרניאלית. השלב הראשון הוא לבחון זיכרון של זיהוי מרחבי המבוסס על ההיפוקמפוס באמצעות משימת זיהוי מקום חדש. לאחר מכן, רמות החרדה מוערכות באמצעות משימת מבוך הפלוס המוגבה, יצירת זיכרון מבוסס פחד באמצעות משימת התניית פחד הקשרית התלויה בהיפוקמפוס ובאמיגדלה, ולאחר מכן נמדדת משימת התניית פחד מרתקית התלויה באמיגדלה.

השלב הסופי הוא ביצוע משימת מבוך המים של מוריס (Morris Water Maze) על מנת להעריך למידה מרחבית, זיכרון מרחבי ויכולת למידה הפוכה. בסופו של דבר, פרוטוקול זה מזהה שינויים במצב הרוח, בלמידה ובזיכרון מרחביים ולא מרחביים, וכן הפרעות סנסורי-מוטוריות שנגרמו כתוצאה מהקרנה קרניאלית. שיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי השפעות ההקרנה הקרניאלית על ההתנהגות והקוגניציה.

ניתן להשתמש בשיטה זו גם במצבים אחרים שבהם קוגניציה נפגעת כתופעת לוואי לא רצויה של טיפול אחר, כגון במקרה של "מוח כימותרפי" (chemo brain) או פגיעות בלמידה ובזיכרון שנגרמו כתוצאה מכימותרפיה. אנשים שאינם מכירים את השיטה יתקלו בקושי בשל התהליך הגוזל זמן של הגדרה ואופטימיזציה של הציוד. פרשנות הממצאים עלולה להיות קשה אם הפרוטוקולים הניסויים אינם מבוקרים בקפידה, ושונות בנתונים מקשה על זיהוי הבדלים בין קבוצות הביקורת לקבוצות הניסוי.

הדגמה חזותית של מתודולוגיות אלו היא קריטית, כדי שהקורא יוכל להבין את הדקויות הכרוכות בארגון או בחדרי הניסויים שבהם נערכת הבדיקה הקוגניטיבית, כמו גם את הפרוצדורות הספציפיות המיושמות. על מנת להבטיח טיפול עקבי בבעלי החיים, התחילו את שלב ההרגלה על ידי הכנת סביבת הבדיקה: נקו ביסודיות שני בלוקים פלסטיקיים זהים בעזרת 70% ethanol והניחו אותם במיקומים ספציפיים בתוך הזירה. הניחו את בעל החיים במרכז הזירה ואפשרו לו לחקור אותה בחופשיות.

במשך חמש דקות, נבצע ניקוד של התנהגויות חקירה. באמצעות מערכת מעקב אוטומטית, חקירה מוגדרת כאשר אפו של בעל החיים נמצא ברדיוס של ארבעה סנטימטרים מהבלוקים ומופנה לעברם. עם סיום הזמן, העבירו את בעל החיים לכלוב המתנה לחמש דקות נוספות.

במהלך זמן זה, נקה את זירת הבדיקה ב-70% ethanol. הוסף עותק זהה אחד של הבלוקים לאותה מיקום מרחבי כפי שהיה בשלב ההכרות, ואחד למיקום מרחבי חדש. לאחר מרווח השהיה של חמש דקות, החזר את בעל החיים לזירות הבדיקה לשלב בדיקה בן חמש דקות ואפשר להם לחקור בחופשיות במשך שלוש דקות.

אם החולדה זוכרת את הסידור המרחבי של הבלוקים משלב ההכרות, היא תבלה זמן רב יותר בחקירת הבלוק שנמצא במיקום המרחבי החדש. למחרת, החיות מוחזרות פעם נוספת לזירה. לשלב בדיקה של 24 שעות, שוב, בלוק אחד נשאר במיקום מוכר בעוד שבלוק אחר נמצא במיקום חדש.

ראשית, מקמו את בעל החיים במרכז הזירה והקליטו את פעולות החקירה במשך שלוש דקות. מבוך הפלוס המוגבה מודד רמות חרדה במכרסמים. לפני הבדיקה, ודאו כי המבוך נוקה ביסודיות.

להתחלה, הניחו את החיה בחלק המרכזי של המבוך כשהיא פונה אל הזרוע הפתוחה, הרחק מהחוקר, ואפשרו לה לחקור את הסביבה במשך חמש דקות. מספר הכניסות ומשך הזמן שבויה בזרועות הפתוחות והסגורות נרשמים באמצעות תוכנה למעקב אוטומטי. אם חולדה נופלת מהמבוך, החזירו אותה במהירות לזרוע פתוחה ותעדו את האירוע.

יש לציין גם כל התנהגות של קיפאון (freezing) יחד עם סיבות אפשריות לכך. התניית פחד היא פרדיגמה התנהגותית שבה בעלי חיים לומדים לפחד מגירוי שהיה ניטרלי בעבר. על ידי הצמדה של גירוי זה לגירוי מזיק ביום הראשון, העבירו את בעל החיים לתא שעבר ניקוי יסודי.

התחילו את ניסוי האימון, המורכב משלושה שלבים. הראשון הוא שלב בסיס (baseline) של חמש דקות שבו לא מועברים שוקים חשמליים או צלילים; בשלב האימון, מוצגים מספר צימודים של צליל ושוק חשמלי לאורך תקופה של חמש דקות. לבסוף, במהלך שלב שאחרי האימון, מקבל בעל החיים חמש דקות נוספות.

בהיעדר הלם או צליל, נמדד אחוז הזמן שכל בעל חיים מבלה בהקפאה (freezing) במהלך 60 השניות האחרונות של שלב קו הבסיס ובמהלך 60 השניות האחרונות של השלב שלאחר האימון. לאחר 24 שעות, החזיר את בעל החיים לתא לבדיקה הקשרית (contextual test) של חמש דקות ורשום את אחוז הזמן שהושקע בהקפאה שעה לאחר הבדיקה. בהקשר המוכר, הסר את רצפת הרשת, הוסף לוחות לצד החיצוני של התא ונקה עם חומר ניקוי ביתי מבושם.

כדי לבחון התניית פחד עם רמז, מקמי את בעל החיים בהקשר החדש ורשמי את התנהגות ההקפאה בנוכחותו ובהיעדרו של הצליל ששודך בעבר לגירוי המזיק. מבוך המים של מוריס הוא מבחן ללמידה מרחבית הדורש שימוש ברמזים מרוחקים כדי לאתר פלטפורמת מילוט שקועה בבריכה גדולה של מים עכורים; המטלה מבוצעת לאורך שמונה ימים ומורכבת מארבעה שלבים: מבחן רמזים ורכישה, מבחן בדיקה (probe test) לאחר 24 שעות, ומבחן למידת היפוך.

כדי להתחיל את הבדיקה התורה, הניחו דגל שחור-לבן בולט במרכז הפלטפורמה כך שמיקום המפלט יהיה ברור לבעל החיים. עבור כל ניסוי בבדיקת CUD, מקמו את בעל החיים במיקום התחלה שונה שנקבע מראש בהיקף הבריכה, והזיזו את הפלטפורמה לרבע שונה. עבור כל אחד מארבעת הניסיונות, אפשרו לבעל החיים 30 שניות למצוא את פלטפורמת המפלט.

אם הגיע הזמן המקסימלי, הנחו את בעלי החיים לשם באופן ידני. אפשרו לבעל החיים להישאר על הפלטפורמה למשך 20 seconds לפני העברתו לכלוב מחומם. למחרת, התחילו את שלב הרכישה המורכב מארבעה ניסיונות ליום במשך חמישה ימים רצופים.

בשלב זה, הפלטפורמה הנסתרת נשארת באותו מיקום והבעליים לומדים לנווט אליה. באמצעות רמזים מרחביים מרוחקים בחדר, הניחו את בעל החיים בבריכה בנקודת התחלה שונה שנקבעה מראש. עבור כל ניסוי, רשמו את השהיית הממוצעת עד למציאת הפלטפורמה ואת אורך המסלול כמדדים ללמידה מרחבית.

אם בעל החיים לא מצא את מוצאו בתוך זמן השחייה המקסימלי של 60 שניות, יש להנחיתו אל הפלטפורמה באופן ידני ולאפשר לו להישאר שם למשך 20 שניות. 24 שעות לאחר ניסוי האימון האחרון, יש לבצע ניסוי בדיקה (probe trial) ששבעיים, שבו הפלטפורמה מוסרת כדי לקבוע את העדפתו של בעל החיים לרביע שבו שהתה הפלטפורמה בעבר. לאחר ניסוי בדיקה זה, יש להחזיר את הפלטפורמה לאותו רביע ולבצע שלושה ניסיי רכישה נוספים עבור מבחן למידת ההיפוך (Reversal Learning).

ביום השמיני, העבירו את הפלטפורמה למיקום חדש. הכניסו את בעל החיים לבריכה ומדדו את משך הזמן שהוקדש לחיפוש הפלטפורמה במיקומה הקודם לעומת מיקומה החדש כאן. תוצאות מבעלי חיים מקבוצת הביקורת ומבעלי חיים שהוקרנו במשימת זיהוי מקום חדש הראו כי שתי העמדות נחקרו באופן שווה במהלך שלב ההכרות.

עם זאת, בעלי חיים מקבוצת הביקורת הפגינו העדפה ברורה למיקום המרחבי החדש לאחר מרווחי השיהה של חמש דקות ו-24 שעות, בעוד שבעלי החיים שהוקרנו לא הפגינו זאת. במבוך הפלוס המוגבה, בעלי חיים מקבוצת הביקורת ובעלי חיים שהוקרנו בילו זמן קצר יותר בחקר הזרועות הפתוחות מכפי שהיה צפוי במקרה. אחוז ההקפאה במהלך החשיפה הראשונית לתא היה נמוך מאוד בהשוואה לתקופה שלאחר האימון ביום למחרת.

התנהגות הקפאה עדיין הייתה מוגברת בתוך ההקשר המוכר, אם כי במידה פחותה בהרבה בבעלי חיים שהוקרנו; כאשר הועמדו בהקשר חדש, התנהגות ההקפאה חזרה לרמות הבסיס, אך עלתה שוב עם הצגת הצליל. במבוך המים של מוריס (Morris Water Maze), בעלי חיים מקבוצת הביקורת של המשימה איתרו את פלטפורמת המילוט במהירות רבה יותר לאורך ניסויים עוקבים בהשוואה לבעלי חיים שהוקרנו. בעלי חיים שהוקרנו נדרשו גם ליותר זמן ועברו מסלול ארוך יותר אל הפלטפורמה בניסוי בדיקה, 24 שעות מאוחר יותר. במהלך מבחן למידה הפוכה (Reversal Learning Test), כאשר מיקום הפלטפורמה משתנה, בעלי חיים רגילים מפסיקים בהדרגה לחפש ברביע הישן ולומדים את מיקום הפלטפורמה החדש, בעוד שבעלי חיים שהוקרנו אינם עושים זאת.

בעת ביצוע משימות אלו, חשוב לרשום הערות מפורטות לגבי כל אירוע או התנהגות חריגים, וכן לגבי כל בעיית מעקב שעולה ויש לטפל בה לפני ניתוח הנתונים. זכרו כי עבודה עם חיות ניסוי עלולה להיות מסוכנת, ויש להשתמש תמיד באמצעי זהירות כגון ציוד מגן אישי בעת ביצוע הליכים אלו. כמו כן, חיוני לקבל אישור מוסדי ולפעול לפי ההנחיות המוסדיות והפדרליות לשימוש בטוח ואתי בבעלי חיים.