半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価
July 17th, 2017
ここでは、泳ぎを必要としないマウス特異的認知試験のプロトコールを紹介します。この試験は、制御された皮質衝撃誘発性外傷性脳損傷マウスを擬似対照から首尾よく区別するために使用することができる。
このラジアルウォータートレッド迷路プロトコルの全体的な目標は、水泳を必要としないマウス中心の認知タスクを使用して、外傷性脳損傷のマウスモデルで空間記憶をテストすることです。この方法は、運動障害やモチベーションの欠如により、モリスウォーターメイズなどの水泳ベースの認知テストプロトコルが実用的でないマウスモデルでの認知テストに特に役立ちます。この方法は、マウスの外傷性脳損傷の制御された皮質衝撃モデルにおける集団の違いと認知に関する洞察を提供する可能性がありますが、水泳ベースのテストでパフォーマンスが低いことが知られている高齢者やトランスジェニックマウスモデルの認知の測定にも役立ちます。
すべてのテスト日で、次の準備手順を実行します。まず、マウスが自宅のケージに少なくとも30分間いる間、マウスがテストルームに順応するのを待ちます。丸い迷路は、内壁に沿って視覚的な手がかりが特徴です。
可動式のエスケープボックスは、9つの異なる出口穴の1つに配置されています。マウスが順応している間に、70%エタノールスプレーを使用して出口とボックスを消毒します。次に、迷路に約1インチの冷水を入れます。
試験間で水温を一定に保つことは非常に重要です。したがって、正確に測定し、必要に応じて調整してください。次に、エスケープボックスを9つの出口穴の1つに配置します。
熱源を使用して箱を暖かく保つ、理想的には加熱パッドを使用します。また、箱を光から密閉してください。エスケープボックスは常に暗く、暖かく、比較的無臭である必要があります。
光源もキューである可能性が高いため、試行間で位置を変えないでください。テストマウスをケージの尾でそっと取り外し、装置の中央に置きます。次に、マウスが出口を見つけるのにかかる時間の計時をすぐに開始します。
マウスが終端穴に登り、20 秒後に自発的に迷路に戻らない場合は、試行を停止しないでください。代わりに、マウスを手で迷路の中央に戻し、マウスに試用を完了させます。3 分経ってもマウスが迷路から出ない場合は、試行を失敗として採点し、時間を 3 分として記録します。
次に、手で、動物を出口への最もまっすぐな道に沿って慎重に導きます。エスケープボックスに入ったら、マウスを1分間そのままにします。次に、迷路がリセットされる間、ホームケージに戻します。
試験の合間に、脱出ボックスと出口を70%エタノールスプレーで徹底的に消毒し、マウスが正しい避難経路を見つけるために古い工場の合図を使用するのを防ぎます。これはかなり迅速に行うことができます。次に、同じマウスで試行をさらに 2 回繰り返し、合計 3 回連続して試行します。
各試験日は、マウス1匹につき3回の試行で構成されています。それ以上でもそれ以下でもありません。消毒に加えて、迷路を排水し、さまざまなマウスをテストする間に水をリフレッシュします。
水温は12°Cから14°Cに保ってください。氷または冷たいお湯の容器を使用して、水道水の温度をこの範囲に調整します。テスト日の間には、迷路内と迷路を囲む空間の視覚的な手がかりが一貫していることを確認することが重要です。
完全なテスト体制には、5日間連続してテストを行い、すべて同じ方法で実行することが含まれます。5 日目は、メモリ保持の尺度と見なされます。6日目から11日目までの間にテストが行われない場合、12日目のテストを使用して長期記憶を測定できます。
放射状水迷路は、制御された皮質衝撃誘発性外傷性脳損傷または偽損傷のいずれかを受けたマウスの損傷依存性空間記憶障害を調査するために使用されました。TBI手術は、テキストプロトコルと2014年のRomin、Gao、ChenによるJoVEの記事で詳細に説明されています。簡単に言えば、損傷は、3ミリメートルの凸状の先端を持つソレノイド駆動の皮質衝撃を使用して発生しました。
手術の35日後、記載された検査体制が実施された。すべてのマウスは、迷路から脱出したいという願望の基準テストに合格しました。
したがって、すべてが分析に含まれていました。結果は、TBIマウスと偽コントロールとの間に明確な違いを示しています。負傷したマウスの脱出待ち時間は、訓練の初日と記憶力テストの2日の両方で有意に長かった。
したがって、記載されているTBIは、動物の学習能力に影響を与えました。このビデオを見れば、マウス特有の空間認知テストを使用して認知テストを適切に行う方法についてよく理解できるはずです。一度習得すると、このテクニックは適切に実行されれば、動物ごとに15分以内に行うことができます。
この手順を試行する際は、視覚的な手がかりの位置と水温がすべての試行で一貫していなければならないことを覚えておくことが重要です。
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概要
この記事では、泳ぎを伴わないマウス特有の認知テストのプロトコルを紹介し、外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶を評価することを目的としています。この方法は、運動障害や低い動機付けを持つマウスの認知機能を評価する際に、従来の泳ぎベースのテストが実用的でない場合に特に有用です。
主要な研究要素
科学の分野
- 神経科学
- 認知テスト
- 外傷性脳損傷
背景
- 従来の認知テストは多くの場合、泳ぎを必要とし、すべてのマウスモデルに適しているわけではありません。
- このプロトコルは、泳ぎを必要とせずに認知機能を評価することを可能にします。
- 老齢マウスや遺伝子組換えマウスなど、さまざまなマウスモデルに適用できます。
- この方法は、外傷性脳損傷モデルにおける認知の違いに関する洞察を提供することを目的としています。
研究の目的
- 泳ぎを必要としないマウス中心の認知テストを開発すること。
- 外傷性脳損傷マウスと偽処置対照群の認知機能の違いを区別すること。
- 運動障害のあるマウスモデルにおける認知評価を容易にすること。
使用された方法
- テスト前にマウスを本来のケージに順応させること。
- 内壁に視覚的手がかりのある円形迷路の使用。
- 泳ぎを伴わないタスクを通じて空間記憶を評価すること。
- 異なるマウスグループ間のパフォーマンスを比較すること。
主な結果
- このプロトコルは、外傷を受けていないマウスと受傷マウスの認知能力を正常に区別します。
- さまざまなマウスモデルにおいて空間記憶の信頼できる測定を提供します。
- この方法は、通常、泳ぎのテストで成績が低いマウスにも効果的です。
- 結果は、認知研究におけるより広範な応用可能性を示しています。
結論
- この泳ぎを伴わない認知テストは、神経科学研究にとって価値あるツールです。
- 外傷性脳損傷のマウスモデルにおける認知機能の研究能力を向上させます。
- このプロトコルは、さまざまな実験条件やマウス系統に適応させることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Assessing spatial memory in mouse models of traumatic brain injury is critical for target validation and mechanistic de-risking in neurotherapeutic development. The Radial Water Tread maze provides a mouse-specific, non-swimming cognitive assay that enables reliable detection of injury-induced cognitive deficits, supporting early discovery decisions. This approach improves predictive confidence by overcoming limitations of swimming-based tests in models with motor impairments or low motivation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to spatial memory pathways in TBI models.
- Operational Value: Provides a feasible alternative to rat-validated tests, increasing throughput in mouse-based discovery workflows.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by detecting cognitive deficits independent of motor confounds.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers quantitative escape latency measurements that standardize cognitive screening across mouse cohorts.
- Reproducibility: Requires consistent visual cues and water temperature control, ensuring reliable between-group comparisons.
- Scalability: Short acquisition period (4 days) and brief testing duration (<15 minutes/animal) support integration into high-content screening pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Successfully distinguishes controlled cortical impact-induced TBI mice from sham controls at 35 days post-injury.
- Translational Continuity: Enables longitudinal assessment with memory retention testing on day 5 and long-term memory testing on day 12.
- Risk-Adjusted Advancement: Identifies cognitive impairment phenotypes that inform go/no-go decisions in preclinical programs.
Pipeline & Workflow Integration
The Radial Water Tread maze fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for neuroscience programs targeting cognitive endpoints in TBI.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of injury-dependent spatial memory deficits using visual cue-based learning.
- Screening: Generates quantitative dependent variable measurements (escape latency) that enable group comparisons and assay standardization.
- Analytics: Requires statistical analysis of latency differences across training and memory test days to detect significant group effects.
- Translational Research: Facilitates continuity from acute injury modeling to long-term cognitive assessment, aligning with preclinical validation timelines.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable cognitive platform applicable to aged, transgenic, and injury models where swimming-based tests fail.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by isolating spatial memory performance from motor or motivational confounds.
- Operational Value: Eliminates swimming requirement, broadening applicability to models with motor deficits.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by providing translatable cognitive endpoints in mouse TBI models.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on cognitive rescue potential in valid preclinical models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and cognitive assay execution.
- Dependent on instrumentation for precise water temperature control (12–14°C) and consistent visual cue positioning.
- Necessitates cross-team standardization of maze sanitization and escape box preparation to prevent cue contamination.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different mouse strains or aging cohorts.
- Limited to spatial memory assessment; does not measure other cognitive domains such as executive function or affective behavior.
