Het Morris waterdoolhof

Het Morris waterdoolhof is een waardevol instrument om leren en geheugen bij knaagdieren te bestuderen. Deze dieren zijn goede zwemmers, maar hebben over het algemeen een voorkeur voor het land. Het waterdoolhof maakt gebruik van deze voorkeur om dieren te trainen een klein platform te gebruiken als ontsnapping uit een waterbassin. Na de training wordt het platform onder het wateroppervlak verborgen, waardoor het knaagdier de locatie moet onthouden ten opzichte van visuele signalen in de verte.

Deze video zal de principes van de Morris Water Maze-test samenvatten, de procedures voor het opzetten en uitvoeren van de test herhalen en enkele manieren belichten waarop deze en andere watertests worden gebruikt in laboratoriumstudies.

Laten we direct in gaan op enkele basisconcepten achter experimenten met het Morris waterdoolhof! Zoals eerder vermeld, vinden knaagdieren hun weg naar een verborgen platform door gebruik te maken van visuele aanwijzingen, zoals posters met hoog contrast die rondom de kamer zijn geplaatst. Dit is afhankelijk van specifieke hersengebieden, waaronder de hippocampus, waarvan de functie essentieel is voor de vorming van het geheugen. Veranderingen in de tijd die het knaagdier nodig heeft om het platform te vinden in een reeks opeenvolgende pogingen kunnen worden gebruikt als maat voor ruimtelijk leren en geheugen.

Om het geheugen te helpen kwantificeren, wordt het bad conceptueel onderverdeeld in vier kwadranten, zodat de neiging van het dier om de regio nabij het platform te verkennen kan worden beoordeeld.

De conceptuele kwadranten zijn ook nuttig bij de probe-test, waarbij het dier wordt getest in een bad zonder platform. Indien dit ten minste 24 uur na voltooiing van de training wordt uitgevoerd, is de neiging van het dier om het voorheen correcte kwadrant te verkennen een indicatie van de vorming van het langetermijn- of "referentiegeheugen".

Op soortgelijke wijze houden reversal-tests een wijziging in de locatie van het platform in en meten ze de cognitieve flexibiliteit van het knaagdier om te herkennen dat het platform weg is en elders te zoeken. Aangezien al deze gegevens over vele pogingen en bij veel dieren worden verzameld, zal de variabiliteit tussen pogingen en subjecten een grote impact hebben op de resultaten.

Factoren die de prestaties van het dier kunnen beïnvloeden zijn onder meer temperatuur, luchtvochtigheid of het tijdstip van de dag. Daarnaast kunnen zichtbare onderzoekers tijdens het testen onbedoeld als visuele aanwijzingen dienen, waardoor de aanwezigheid en zichtbaarheid van onderzoekers in de testruimte belangrijke overwegingen zijn.

Er bestaat ook variabiliteit tussen dieren, wat een bron van fouten kan zijn. Daarom moeten de leeftijd en het geslacht van de knaagdieren zorgvuldig worden afgestemd tussen de experimentele groepen. Tot slot zullen metingen bij dieren met mobiliteitsproblemen, letsel of een slecht gezichtsvermogen het leerproces niet accuraat weerspiegelen en zijn zij niet ideaal voor testen in het waterdoolhof.

Nu u de belangrijke experimentele factoren heeft overwogen, gaan we over tot het opzetten van de test. Begin met een bassin gevuld met koel, maar niet koud, water. De grootte van het bassin kan variëren afhankelijk van het gebruik van ratten of muizen. Plaats vervolgens niet-mobiele visuele cues in de ruimte, met ten minste één cue per kwadrant.

De leerproeven beginnen met het plaatsen van een ontsnappingsplatform in het bassin. Plaats daarna het proefdier voorzichtig in het water, waarbij u er zorg voor draagt dat de kop niet onder water raakt. Laat het dier het doolhof verkennen en registreer de tijd die nodig is om het platform te vinden. Als het knaagdier het platform niet binnen ongeveer 60 seconden lokaliseert, leidt u het dier ernaartoe en laat u het 10 - 20 seconden blijven voordat u het dier verwijdert, afdroogt en in een verwarmde kooi plaatst.

Om de training te voltooien, herhaalt u deze procedure meerdere keren, waarbij het dier elke opeenvolgende proef vanuit een ander startpunt begint.

Nu is het tijd om het vermogen van het dier om een verborgen platform te vinden te testen. Begin met het verhogen van het waterniveau tot ongeveer een inch boven de bovenkant van het platform en voeg melkpoeder of niet-toxische verf toe aan het water. Registreer tijdens deze proeven de tijd die het knaagdier in elk kwadrant doorbrengt en de tijd die het kost om het verborgen platform te vinden.

Als het dier er opnieuw niet in slaagt binnen 60 seconden, leid het dan naar het platform en laat het daar een korte periode blijven voordat het wordt verwijderd. Herhaal deze procedure minimaal tweemaal op dezelfde dag, waarbij het dier elke opeenvolgende proef vanuit een andere positie begint.

Voer 24 uur na voltooiing van de proeven met het verborgen platform een probeertest uit door het platform te verwijderen en het dier het labyrint nogmaals gedurende een proef van 60 seconden te laten verkennen. Monitor en registreer de tijd in elk kwadrant.

Nu u de basis van het Morris water maze beheerst, bespreken we hoe dit wordt toegepast in experimenten binnen de gedragsneurobiologie.

Ten eerste zijn gedragstesten zoals het water maze uiterst nuttig voor het bestuderen van de moleculaire biologie van leren en geheugen. Wetenschappers kunnen bijvoorbeeld technieken zoals stereotactische chirurgie gebruiken om de expressie van specifieke genen in de hersenen te manipuleren en de impact hiervan direct op het leerproces te testen. Bovendien kan het testen van knaagdiermodellen voor genetische aandoeningen die het geheugen beïnvloeden, zoals de ziekte van Alzheimer, worden gebruikt om moleculen te karakteriseren die risicofactoren of potentiële therapeutische middelen voor de ziekte kunnen zijn.

Gedragstesten zijn daarnaast belangrijk voor het bestuderen van de effecten van hersenletsel op leren en geheugen in de context van hoofdtrauma, zuurstofgebrek of laesies in specifieke hersengebieden. Bepaalde medische therapieën, zoals bestraling, kunnen de hersenen beschadigen en het geheugen negatief beïnvloeden. In dit experiment presteren bestraalde dieren slechter in het water maze vergeleken met de controlegroep. Door gelijktijdig verschillende behandelingen te testen, kunnen onderzoekers interventies verkennen die cognitieve stoornissen bij mensen die radiotherapie ondergaan, kunnen voorkomen.

Omdat water zeer effectief is om knaagdieren aan te sporen een doolhof te verkennen, is het geen verrassing dat er veel varianten van waterdoolhoven bestaan. Sommige varianten zijn bedoeld om de stress van het dier tijdens de test te verminderen, zoals dit paddling maze, wat de noodzaak om te zwemmen wegneemt en uitgangen aan de randen biedt, waar knaagdieren van nature graag verblijven. Andere zwemvariaties, zoals het 8-arm maze, hebben een complexere configuratie waarbij de knaagdieren meer informatie moeten integreren om de uitgangen te bereiken. Deze lay-out maakt het mogelijk om zowel het referentiegeheugen als het kortetermijnwerkgeheugen gelijktijdig te testen.

U heeft zojuist de introductie van JoVE over het Morris waterdoolhof bekeken. Waterdoolhoven zijn een methode om te testen hoe dieren leren en herinneren, en helpen ons de relatie tussen biologie en gedrag te begrijpen.

Bedankt voor het kijken!