모리스 워터 미로를 이용한 알츠하이머 병 마우스 모델의 학습 및 기억 능력 분석
2019년 10월 29일
본 명세서에서, 알츠하이머병 모델 마우스의 학습 및 기억 능력을 평가하고 이를 치료하기 위한 수동 침술의 효과를 평가하기 위한 모리스 수질 미로 시험을 수행하는 프로토콜이 기재되어 있다.
모리스 워터 미로 또는 MWM 실험은 동물의 공간 학습 및 기억 능력을 평가하기 위해 가장 널리 사용되는 고전적인 행동 실험이되었습니다. MWM에 대 한 많은 기사가 있지만, 실제로, 연구원은 여전히 혼란 느낀다. 따라서 이 직관적이고 엄격한 작동 프로세스 비디오는 특히 중요합니다.
우리는 이전에 침술이 AD 모형 마우스의 현상을 구호할 수 있다는 것을 건의한 MWM 기지를 둔 연구 결과를 수행했습니다. 본 교신에서는 최근 연구에서 사용되는 MWM의 동작 프로토콜을 도입하여 연구자들이 AD 모델 동물의 공간 학습 및 기억을 평가하는 간단하고 눈에 보이는 방법을 제공합니다. MWM은 인지 기능을 평가하는 강력한 기술이며 연구에서 널리 사용됩니다.
그러나 풀 및 플랫폼 크기와 같은 작업을 수행할 정의되거나 표준 매개 변수가 없습니다. 따라서 이 방법의 실제 데모는 매우 중요합니다. 원고 의 지시에 따라 모리스 워터 미로 또는 MWM 테스트를 설정하여 시작합니다.
MWM 장치와 신호 수집 및 처리 시스템은 방음 장치를 유지하도록 설계된 실험실에 있어야 합니다. 불투명한 천으로 둘러싸인 원형 흰색 탱크는 MWM 장치의 중간에 배치되어야합니다. 비디오 카메라는 장치의 천장에 고정하고 자동화된 추적 시스템을 갖춘 비디오 레코더에 연결해야 합니다.
물 미로 탱크를 북쪽, 남쪽, 동쪽 및 서쪽에 표시된 라인을 사용하여 4 개의 동등한 지역으로 나누어 수영장 영역을 개념적으로 4 사분면으로 나눕니다. 그런 다음 마우스의 시야 내에서 각 사분면의 벽에 고유한 시각적 신호를 놓습니다. 원형 탱크를 30센티미터 깊이의 물로 채우고 150그램의 분유를 물에 추가하여 불투명하게 만듭니다.
가시 플랫폼 시험을 수행하려면 플라스틱 원형 플랫폼을 임의로 사분면에 물 표면 위에 1센티미터 를 놓고 검은 색 깃발을 놓습니다. 각 마우스를 탱크 벽을 향한 네 개의 시작 위치 중 하나에서 물에 부드럽게 놓습니다. 마우스가 물에 방출되는 즉시 컴퓨터 추적 프로그램을 활성화하고 각 마우스에게 60초를 제공하여 플랫폼에 도달합니다.
각 시험이 끝나면 플랫폼에 마우스를 놓고 10~30초 동안 그곳에 머무를 수 있습니다. 컴퓨터에서 마우스의 수영 궤적을 관찰한다. 마우스가 플랫폼을 탈출 대기 시간으로 찾는 데 걸린 시간을 기록하고 마우스의 수영 속도를 분석합니다.
그런 다음 수건으로 마우스를 말리고 전기 히터로 데우십시오. 플랫폼을 이동하고 마우스당 네 번의 시험을 수행하여 다른 사분면에서 마우스를 시작합니다. 각 평가판 사이에 마우스를 15~20분 동안 복구할 수 있습니다.
히든 플랫폼 평가판을 수행하려면 동남 사분면에 플래그없이 동일한 플랫폼을 배치합니다. 그런 다음 마우스를 네 사분면 중 하나에 무작위로 배치하고 숨겨진 플랫폼을 찾기 위해 60 초 를 제공합니다. 마우스가 60초 만에 플랫폼을 찾을 수 없는 경우 플랫폼으로 안내하여 10~30초 동안 그곳에 머무를 수 있도록 합니다.
각 시험의 탈출 대기 시간을 기록합니다. 수건으로 마우스를 건조하고 전기 히터로 따뜻하게 유지합니다. 각 시험 사이에 15~20분씩 마우스당 4번의 시험을 수행하여 매번 다른 사분면으로 마우스를 시작합니다.
플랫폼과 일정한 위치에서 시각적 신호로 5일 연속 시험을 반복합니다. 프로브 시험을 수행하려면 플랫폼을 제거하고 북서쪽 사분면의 탱크 벽을 향한 물에 마우스를 놓습니다. 수영 거리, 속도 및 플랫폼 크로스오버 번호를 기록합니다.
완료되면 마우스를 말리고 따뜻하게 유지하십시오. 역 시험을 수행하려면 북서부 사분면에 플랫폼을 배치하고 숨겨진 플랫폼 시험을 반복합니다. 이 프로토콜은 알츠하이머 병을 가진 마우스의 학습과 기억에 수동 침술 또는 MA의 효과를 조사하는 데 사용되었다.
MA 그룹의 경우, 치료는 MWM 테스트 15 일 전에 시작되었으며 11 일 동안 계속되었습니다. MWM 첫날에 보이는 플랫폼 테스트 동안, 그룹 중 탈출 대기 시간 또는 수영 속도에서 통계적 차이가 관찰되지 않았다. 숨겨진 플랫폼과 반전 재판 동안, 알츠하이머 병 또는 AD 그룹의 탈출 대기 시간이 높은 유지, 다른 세 그룹의 대기 시간이 점차 감소하는 동안.
중요한 것은 MA 그룹의 탈출 대기 시간이 AD 그룹보다 짧다는 것입니다. 프로브 시험 동안, MA 그룹에서 마우스의 플랫폼 크로스 오버 수는 대조군의 것보다 낮았지만, AD 그룹의 것보다 상당히 높았다. 더욱이, MA 마우스가 이전에 플랫폼이 있던 사분면에서 보낸 시간의 백분율은 대조군보다 적었지만 AD보다 더 큰 약물 그룹과 유사했습니다. 마우스가 60초 만에 플랫폼을 찾을 수 없는 경우 연구원은 플랫폼을 안내하고 10~30초 동안 그곳에 머무를 수 있도록 해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
풀 및 플랫폼 크기의 치수에 대한 구체적인 표준은 없습니다. 이러한 매개 변수는 실험 요구 사항 및 실험 동물의 상태에 따라 예비 실험에 최적화되어야 합니다. 대부분의 연구는 MWM 과 같은 기본적인 실험에 실시될 필요가 있습니다.
현재, 실험 도구로MWM의 유연성은 제안된 연구에 따라 기본 프로토콜을 선택하는 능력에만 존재하며, 따라서 이 시험은 인지 기능을 보다 심층적으로 평가하기 위해 적용될 수 있다.
개요
이 문서는 알츠하이머 질병 모델 마우스의 학습 및 기억을 평가하기 위해 Morris Water Maze (MWM) 테스트를 수행하는 상세한 프로토콜을 제시합니다. 또한 이러한 마우스에 대한 치료법으로 수동 침술의 효과를 평가합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동 분석
- 알츠하이머 질병 연구
배경
- Morris Water Maze는 동물의 공간 학습 및 기억을 평가하는 데 널리 사용되는 행동 실험입니다.
- 그 인기에도 불구하고, 연구자들은 MWM 프로토콜을 실행하는 데 도전에 직면하는 경우가 많습니다.
- 침술은 알츠하이머 질병 모델 마우스의 증상을 완화하는 잠재적 치료법으로 제안되었습니다.
- MWM 실행에 대한 표준 매개변수는 잘 정의되어 있지 않아 명확한 운영 지침이 필요합니다.
연구 목적
- MWM 테스트를 위한 간단한 프로토콜을 제공합니다.
- 알츠하이머 질병 모델 마우스의 인지 기능을 평가합니다.
- 수동 침술이 이 마우스의 학습 및 기억에 미치는 영향을 조사합니다.
사용된 방법
- 특정 치수와 시각적 신호를 포함하여 Morris Water Maze를 설치합니다.
- 탈출 지연 시간과 수영 속도를 측정하기 위해 가시 및 숨겨진 플랫폼 시험을 수행합니다.
- 기억 유지 및 인지 유연성을 평가하기 위해 프로브 및 역방향 시험을 수행합니다.
- 수동 침술 치료가 MWM에서 마우스의 성과에 미치는 영향을 분석합니다.
주요 결과
- 가시 플랫폼 시험 중 그룹 간에 탈출 지연 시간에 유의미한 차이는 관찰되지 않았습니다.
- MA 그룹은 숨겨진 플랫폼 및 역방향 시험 중 AD 그룹에 비해 더 짧은 탈출 지연 시간을 보였습니다.
- 프로브 시험 중 MA 그룹은 AD 그룹보다 더 높은 플랫폼 교차 횟수를 보였습니다.
- MA 마우스는 약물 그룹과 유사한 비율의 시간을 목표 구역에서 보냈으며 이는 기억 유지 개선을 나타냅니다.
결론
- MWM은 알츠하이머 질병 모델 마우스의 인지 기능을 평가하는 효과적인 도구입니다.
- 수동 침술은 이 마우스의 학습 및 기억 성능을 향상시킬 수 있습니다.
- 다양한 실험 조건에 대한 MWM 매개변수를 최적화하기 위해 추가 연구가 필요합니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
The Morris Water Maze (MWM) provides a standardized behavioral assay to evaluate spatial learning and memory in preclinical Alzheimer's disease models, supporting target validation and mechanistic de-risking. By quantifying escape latency, platform crossover, and quadrant preference, MWM enables objective assessment of cognitive phenotypes and therapeutic intervention effects. This assay enhances predictive confidence in early discovery by linking behavioral outputs to disease-relevant systems and facilitating go/no-go decisions in translational research pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring cognitive deficits in Alzheimer's disease model mice.
- Operational Value: Enables functional target validation through quantitative assessment of learning and memory performance.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying compounds that improve escape latency and memory retention in disease-relevant systems.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream compound screening using standardized MWM protocols.
- Reproducibility: Ensures consistent quantitative outputs across trials through defined escape latency and swimming speed measurements.
- Screening Scalability: Supports platform reuse and cross-functional collaboration via standardized trial structures and visual cue systems.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models progressive memory loss characteristic of Alzheimer's disease through spatial learning deficits.
- Translational Continuity: Bridges discovery to preclinical validation by assessing cognitive functional outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs decision-making by measuring reversal learning and probe trial performance as indicators of cognitive flexibility and memory retention.
Pipeline & Workflow Integration
MWM integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, providing behavioral phenotyping at each stage.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying spatial learning and memory deficits in Alzheimer's disease models.
- Screening: Delivers assay readiness and reproducible quantitative outputs through standardized visible and hidden platform trials.
- Analytics: Generates escape latency, swimming speed, platform crossover number, and quadrant preference measurements to enable comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by assessing memory retention and cognitive reversal as translational biomarkers of therapeutic efficacy.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable behavioral phenotyping platform across multiple therapeutic areas and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in cognitive functional assessments.
- Operational Value: Delivers standardization, reproducibility, and scalability through defined trial protocols and automated tracking systems.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions, capital efficiency, and reduces late-stage biological risk via objective cognitive phenotyping.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on measurable improvements in learning and memory performance.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and automated video tracking systems for accurate data collection.
- Necessitates instrumentation including circular water maze, overhead camera, video recorder, and temperature control for animal welfare.
- Demands cross-team standardization of pool dimensions, visual cues, and trial timing to ensure reproducibility across sites.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different rodent strains, ages, and disease models.
- Includes practical limitations such as variability in swim strategy and stress responses that must be controlled through standardized handling and acclimation procedures.
