Ruimtelijk geheugen testen met behulp van doolhoven

Ruimtelijk leren en geheugen zijn neurologische functies die ons in staat stellen dingen te onthouden die geassocieerd zijn met onze omgeving. Ze stellen ons in staat om eenvoudige taken uit te voeren, zoals gevaarlijke gebieden te vermijden op basis van onze eerdere ervaring, en herinneren ons waar we onze spullen bewaren. Voor ons voordeel, of nadeel, worden vergelijkbare eigenschappen waargenomen bij knaagdieren, waardoor ze uitstekende modellen zijn om dit fenomeen te bestuderen, wat gedragswetenschappers doen met behulp van doolhoven.

Deze video geeft een kort overzicht van de principes en neurobiologie van ruimtelijk leren en geheugen, gegeneraliseerde protocollen om experimenten met verschillende soorten doolhoven uit te voeren, en hoe neurogedragsonderzoekers deze hulpmiddelen vandaag de dag in laboratoria gebruiken.

Laten we beginnen met een kort overzicht van ruimtelijk leren en geheugen, en de algemene principes achter doolhoftesten bij knaagdieren.

Wanneer een organisme een onbekende omgeving navigeert, verzamelt het informatie over de locatie van oriëntatiepunten, obstakels en interessante punten. Deze ruimtelijke informatie wordt ofwel tijdelijk opgenomen in het werkgeheugen, ofwel permanenter opgenomen in het referentiegeheugen. De hippocampus speelt een unieke rol bij het opslaan van deze informatie. Studies met behulp van functionele magnetische resonantiebeeldvorming of fMRI hebben aangetoond dat delen van de hippocampus actief zijn tijdens taken die ruimtelijk leren en geheugen testen.

Gedragsonderzoekers onderzoeken ruimtelijk leren en geheugen bij knaagdieren door de omgeving van het organisme te manipuleren met behulp van doolhoven. In brede zin is een doolhof elk type kunstmatige omgeving die een knaagdier moet navigeren om een doel te bereiken. Meestal gebruiken deze doolhoven een negatieve stimulus, zoals licht of water, die het dier dwingt te reizen en aan te komen bij een specifiek punt. De pad en de tijd die een knaagdier nodig heeft om dit proces te voltooien, dienen als parameter om ruimtelijk leren en geheugen te kwantificeren.

Nu u hebt geleerd over de principes achter ruimtelijk leren en geheugen, laten we de algemene protocollen van experimenten met verschillende soorten doolhoven bespreken.

Laten we eerst de Morris-waterdoolhof bekijken, een klassieke test die wordt uitgevoerd om ruimtelijk leren en referentiegeheugen te beoordelen. Deze doolhof bestaat uit een cirkelvormige tank gevuld met water. Visuele aanwijzingen zijn rond de doolhof gerangschikt om elke hoek te koppelen aan een specifiek symbool. Vervolgens wordt een platform geïntroduceerd en voor training wordt het boven het water verhoogd. Hoewel knaagdieren kunnen zwemmen, geven ze daar de voorkeur niet aan; daarom dient water als een negatieve stimulus en ze proberen het platform te bereiken. Een knaagdier moet leren om de locatie van het platform te associëren met de locatie van een specifiek visuele aanwijzing.

Voor het testen wordt een dier in een doolhof met troebel water en een ondergedompeld platform geplaatst. De hoeveelheid tijd en de routes die het dier neemt om het ondergedompelde platform te bereiken, worden geregistreerd om ruimtelijk leren te beoordelen. Om het referentiegeheugen te evalueren, wordt een sondeproef uitgevoerd waarbij het ondergedompelde platform wordt verwijderd. De hoeveelheid tijd die een knaagdier doorbrengt in de hoek die het platform had, wordt vervolgens geregistreerd om het referentiegeheugen te beoordelen.

De volgende doolhof die we zullen bespreken is de radiale waterdoolhof, die wordt gebruikt om werkgeheugen en referentiegeheugen te beoordelen. Zoals de naam al aangeeft, omvat deze doolhof acht radiale armen geplaatst in een met water gevulde tank. Hier dient water opnieuw als negatieve stimulus, die het dier aanspoort om een platform te vinden dat aan het einde van een van de armen is geplaatst. Visuele aanwijzingen worden meestal rond de rand van de doolhof geplaatst. Aanvankelijk zijn ondergedompelde platforms willekeurig geplaatst aan de uiteinden van sommige armen, en voor de trainingsproeven wordt een knaagdier in een startarm geplaatst zonder een platform. Het knaagdier zwemt vervolgens totdat het een van de platforms bereikt. Dit kan meerdere keren worden herhaald, en de gegevens die tijdens deze fase worden verzameld, kunnen worden gebruikt om werkgeheugen of ruimtelijk leren te beoordelen.

Vervolgens wordt het platform dat tijdens de training door het knaagdier is gebruikt, verwijderd om referentiegeheugen te beoordelen. Onderzoekers evalueren referentiegeheugen door het aantal keren te registreren dat een knaagdier de arm bezoekt die tijdens de trainingsproeven het platform bevatte.

Laten we tenslotte de Barnes-doolhof bespreken, die dezelfde principes volgt als de Morris-waterdoolhof, maar droog is, wat het minder stressvol maakt voor deze landdieren.

Deze doolhof bestaat uit een bord met gaten rond de omtrek waarboven heldere lichten zijn geplaatst. Knaagdieren zijn nachtdieren, dus het licht dient als een negatieve stimulus. Net als bij andere doolhoven bevinden zich visuele aanwijzingen rond het bord. Voor trainingsproeven blijft één gat open; dit is het doel van de doolhof omdat het naar een donkere kooi leidt, weg van het afwezige licht.

Tijdens trainingsproeven loopt een knaagdier meerdere keren door de doolhof, en ruimtelijk leren wordt geëvalueerd door veranderingen in de hoeveelheid tijd en routes die een knaagdier neemt om naar het koongat te komen, te observeren. Om het referentiegeheugen te evalueren, wordt het open gat in de Barnes-doolhof bedekt, en het registreren van de tijd die een knaagdier doorbrengt in het kwadrant waar het koongat ooit was, is een manier om het referentiegeheugen te beoordelen.

Nu we verschillende soorten doolhoven hebben besproken, laten we onderzoeken hoe neuroge