Valutare l'apprendimento spaziale e la memoria in piccoli rettili squamate

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare la memoria spaziale e l'apprendimento nei rettili squamati di piccole dimensioni, utilizzando un labirinto di Barnes modificato. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali sui processi cognitivi spaziali di specie non modello, in particolare nei rettili squamati di piccole dimensioni. Il vantaggio principale di questa tecnica consiste nell'aver adattato un paradigma tradizionalmente impiegato nei roditori, il labirinto di Barnes, per consentire la valutazione dell'apprendimento e della memoria spaziale nei piccoli sauri.

È possibile che il labirinto possa essere modificato in modo analogo per essere applicabile anche ad altre specie. Per questo protocollo, è necessario acquistare o costruire il labirinto di Barnes. Assicurarsi che i fori obiettivo siano di dimensioni adeguate per la specie di interesse.

Per questa dimostrazione, si utilizzano lucertole del recinto, quindi le aperture sono dimensionate di conseguenza. Posizionare il labirinto in una stanza tranquilla con illuminazione intensa dall'alto e con indicatori spaziali intorno al labirinto, come porte e armadi, per aiutare gli animali a orientarsi. Sopra il labirinto, montare una webcam con obiettivo grandangolare a fuoco automatico o un'altra telecamera adeguata.

La chiave è che il campo visivo contenga l'intero labirinto. A almeno un metro di distanza laterale rispetto al labirinto, posizionare il computer utilizzato per il tracciamento degli animali. Una volta posizionato, segnare le zampe del labirinto sul pavimento con un pennarello indelebile o del nastro adesivo, in modo che possa essere facilmente riportato alla sua posizione originale.

Per quanto riguarda il labirinto, assegnare casualmente a uno dei fori di uscita il numero uno e numerare gli altri fori consecutivamente fino al numero 10. Riportare i numeri lungo la parete esterna del labirinto, in modo che non costituiscano segnali visibili per gli animali. Sotto il labirinto, se necessario, utilizzare una piccola stufa elettrica o applicare un nastro riscaldante per aumentare la temperatura della superficie del labirinto, in modo che gli animali mantengano la temperatura corporea ottimale per l'attività metabolica.

Per iniziare, assegnare in modo casuale le aperture bersaglio a ciascun animale. Se gli animali sono alloggiati al di fuori della stanza di prova, portare le loro gabbie nella stanza almeno 30 minuti prima del test. Assicurarsi di fornire loro calore, se necessario, in modo che siano alla temperatura corporea ideale durante il test.

Sul computer, aprire il software personalizzato di tracciamento MATLAB e l'applicazione della webcam per ottenere il flusso video. Successivamente, valutare nuovamente il campo visivo e regolare la posizione del labirinto secondo necessità. Quindi, aprire il foglio di lavoro per registrare i parametri sperimentali di base, che dovrebbero includere la data, gli orari di inizio e fine, gli identificativi degli animali, i fori obiettivo assegnati, il numero di prove di addestramento, le annotazioni e le iniziali dell'osservatore.

Quindi, randomizzare l'ordine di test degli animali e iniziare a testarli in modo sistematico. Per prima cosa, rimuovere un animale dalla sua gabbia di mantenimento e posizionarlo delicatamente al centro del labirinto. Successivamente, coprirlo con un contenitore di plastica opaco e permettere all'animale di abituarsi al contenitore per 30 secondi.

Nel frattempo, posizionare la gabbia dell'animale sotto il labirinto direttamente al di sotto della buca di fuga assegnata. Inserire la parte superiore dell'involucro negli appositi supporti a perno e collocare la roccia riscaldata nella gabbia, esattamente al di sotto del foro. A questo punto, rimuovere delicatamente il contenitore di plastica dalla sommità del labirinto e iniziare a registrare la prova sul computer.

Permettere all'animale di esplorare il labirinto per dieci minuti e, se si verifica qualcosa di atipico, annotarlo nel foglio di lavoro. Se l'animale cade o esce dal tavolo, riposizionarlo delicatamente al centro del labirinto, a condizione che sia rimasto fuori dal labirinto per non più di 30 secondi. In caso contrario, interrompere la prova e registrare questo risultato nella sezione delle note.

Se il soggetto scende nel foro di fuga senza assistenza, la prova termina in quel momento. Se il soggetto non riesce a entrare nel foro entro 10 minuti, terminare la prova e guidare delicatamente l'animale verso il suo foro di fuga a mano, spostandolo in avanti con la testa. Una volta che si trova nella gabbia di casa sotto il labirinto, lasciare che l'animale riposi per almeno due minuti.

Nel frattempo, pulire la superficie del labirinto con una soluzione di sapone diluita e tovaglioli di carta. Alcune specie, in particolare quelle che fanno un ampio uso di informazioni chemiosensoriali, richiedono un risciacquo aggiuntivo del labirinto con acqua calda per eliminare tutti i segnali olfattivi. Una volta pulito il labirinto, rimuovere l'involucro posizionato al di sotto del labirinto e continuare i test sugli animali.

Ogni animale può percorrere il labirinto fino a cinque volte al giorno, con un intervallo di mezz'ora tra una prova e l'altra. Ripetere questa procedura di addestramento finché il soggetto non sarà sceso nel suo foro obiettivo senza assistenza in tre prove distinte. Questi successi non devono verificarsi consecutivamente e non ci sono limiti al numero di prove necessarie.

Il numero di prove di addestramento necessarie per raggiungere il criterio può risultare oneroso. Una modifica del labirinto in modo ecologicamente rilevante, tenendo in considerazione la storia naturale e il comportamento della specie, potrebbe contribuire ad alleviare questo problema. Successivamente, procedere con la prova di prova il giorno seguente per ulteriormente testare l'animale.

Una volta che gli animali hanno imparato la loro buca di fuga, utilizzare la prova di sonda per determinare se si stanno orientando mediante una strategia spaziale o qualche altra strategia di navigazione. Per questa prova, ruotare il labirinto di 180 gradi, in modo che i segnali locali all'interno del labirinto siano in diretto contrasto con i segnali spaziali esterni al labirinto. Quindi, testare l'animale utilizzando la stessa procedura di una prova di addestramento.

Tuttavia, nessuna gabbia viene montata sotto il foro di fuga. Pertanto, nessun segnale olfattivo proveniente dalla gabbia può aiutare l'animale a orientarsi verso l'uscita. Se l'animale non riesce a trovare il foro di fuga, rimuoverlo semplicemente dal labirinto e restituirlo nella sua gabbia di provenienza.

Non insegnare dove si trova il foro. Come in precedenza, pulire sempre il labirinto prima di testare il successivo animale. Sette lucertole adulte della specie side-blotched sono state testate come descritto.

I soggetti hanno impiegato da 17 a 81 prove per arrivare alla prova sperimentale, con una media di circa 50. Il tempo impiegato dal gruppo per trovare il foro di fuga nel quarto finale delle prove è risultato significativamente inferiore rispetto al primo quarto, indicando un apprendimento. Durante le prove sperimentali, i soggetti si sono diretti verso il foro obiettivo nella posizione spazialmente corretta con una frequenza nettamente superiore al caso atteso e hanno trascorso la maggior parte del tempo in questo quadrante del labirinto.

Pertanto, i segnali spaziali nella stanza venivano prioritizzati rispetto ai segnali locali nel labirinto. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come modificare un labirinto di Barnes per adattarlo alla sperimentazione su un piccolo rettile squamato, nonché di come condurre gli animali nelle sessioni di addestramento e nelle prove di verifica. Nel tentativo di eseguire questa procedura, è importante ricordare di considerare la storia naturale e il comportamento della specie di interesse quando si progetta un compito per valutare la memoria e l'apprendimento spaziale.

Successivamente a questa procedura, sarebbero appropriate applicazioni più dettagliate, come ridurre l'affidabilità dei segnali spaziali o rendere più evidenti i segnali locali. Ciò potrebbe rivelare come la stabilità di diversi segnali possa modulare la gerarchizzazione dei segnali e la memoria.