Evaluatie van ruimtelijke geheugenvermindering in een muismodel van traumatische hersenletsel met behulp van een radiaal waterdierdool
July 17th, 2017
Hier presenteren we een protocol voor een muisspecifieke test van cognitie die geen zwem nodig heeft. Deze test kan gebruikt worden om succesvol gecontroleerde corticale impact-geïnduceerde traumatische hersenletselmuizen te onderscheiden van sham-controles.
Het algemene doel van dit Radial Water Tread Maze-protocol is om ruimtelijk geheugen te testen in een muismodel van traumatisch hersenletsel met behulp van een muisgerichte cognitieve taak die geen zwemmen vereist. Deze methode kan vooral nuttig zijn voor het testen van cognitie in muismodellen, waarbij motorische tekorten en/of een gebrek aan motivatie zwemmen-gebaseerde cognitieve testprotocollen zoals de Morris Water Maze onpraktisch maken. Hoewel deze methode inzicht kan geven in groepsverschillen en cognitie in een gecontroleerd corticaal impactmodel van traumatisch hersenletsel bij muizen, kan het ook nuttig zijn voor het meten van cognitie bij oudere en transgene muismodellen die bekend staan om slecht te presteren in zwemmen-gebaseerde tests.
Op alle testdagen, voer de volgende voorbereidende stappen uit. Laat eerst de muizen zich acclimatiseren in de testkamer, terwijl ze in hun eigen kooi zijn voor minimaal 30 minuten. Het ronde doolhof heeft visuele aanwijzingen langs de binnenmuren.
De beweegbare ontsnappingskooi is gepositioneerd bij een van de negen verschillende uitgangsgaten. Terwijl de muizen zich acclimatiseren, ontsmet u de uitgangen en de doos met een 70% ethanol spray. Vervolgens vult u het doolhof met ongeveer een centimeter koud water.
Het consistent houden van de watertemperatuur tussen de proeven is erg belangrijk. Dus meet nauwkeurig en pas zo nodig aan. Plaats nu de ontsnappingskooi bij een van de negen uitgangsgaten.
Gebruik een verwarmingsbron om de doos warm te houden, idealiter met behulp van een verwarmingskussen. Verzegel ook de doos tegen licht. De ontsnappingskooi moet altijd donker, warm en relatief geurloos zijn.
De lichtbron is waarschijnlijk ook een aanwijzing, dus verander de positie ervan niet tussen de proeven. Verwijder de testmuis voorzichtig uit zijn kooi door de staart en plaats hem in het midden van het apparaat. Begin dan onmiddellijk met het timen van hoe lang het duurt voordat de muis de uitgang vindt.
Als een muis in een eindgat klimt en na 20 seconden niet spontaan weer de doolhof inkomt, stop dan niet met het proef. Leid de muis in plaats daarvan met de hand terug naar het midden van het doolhof, en laat de muis het proef voltooien. Als de muis na drie minuten het doolhof nog niet heeft verlaten, scoort u het proef als een mislukking en noteert u de tijd als drie minuten.
Leidt dan met de hand voorzichtig het dier langs de rechteste weg naar de uitgang. Zodra het in de ontsnappingskooi is, laat de muis daar een minuut blijven. Breng hem dan terug naar zijn eigen kooi terwijl het doolhof wordt teruggezet.
Tussen de proeven, ontsmet u de ontsnappingskooi en de uitgangen grondig met een 70% ethanol spray om te voorkomen dat de muis oude fabrieksaanwijzingen gebruikt om de juiste ontsnappingsroute te lokaliseren. Dit kan vrij snel worden gedaan. Herhaal nu het proef twee keer op dezelfde muis voor een totaal van drie opeenvolgende proeven.
Elke testdag bestaat uit drie proeven per muis. Niet meer, en niet minder. Naast het ontsmetten, tappen het doolhof en ververs het water tussen het testen van verschillende muizen.
Zorg ervoor dat de watertemperatuur tussen de 12 en 14 graden Celsius blijft. Gebruik containers met ijs of kouder warm water om de kraanwatertemperatuur in dit bereik aan te passen. Tussen de testdagen is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de visuele aanwijzingen in het doolhof en in de ruimte rond het doolhof consistent blijven.
Een volledige testregeling omvat vijf opeenvolgende testdagen, allemaal op dezelfde manier uitgevoerd. De vijfde dag wordt beschouwd als de maatstaf voor geheugenretentie. Als er geen testen worden uitgevoerd tussen dag zes en elf, kan een test op dag 12 worden gebruikt om langdurig geheugen te meten.
Het radiale waterdoolhof werd gebruikt om letselafhankelijkheid van ruimtelijk geheugendeficiënten bij muizen te onderzoeken die ofwel een gecontroleerde corticale impact-geïnduceerde traumatische hersenletsel of een sham-letsel ontvingen. De TBI-chirurgie wordt in detail beschreven in het tekstprotocol en in een JoVE-artikel van Romin, Gao en Chen uit 2014. In het kort, de verwonding werd gegenereerd met behulp van een solenoïde-aangedreven corticale impact met een drie millimeter convexe punt.
De shams werden geopereerd maar niet beïnvloed door het apparaat. 35 dagen na de operatie werd het beschreven testregime uitgevoerd. Alle muizen voldeden aan de criteriatest voor een wens om het doolhof te ontvluchten.
Dus allemaal werden opgenomen in de analyse. De resultaten tonen een duidelijk verschil tussen de TBI-muizen en sham-controles. De ontsnappingslatentie was significant langer voor gewonde muizen op de eerste dag van training en op beide van de twee geheugentestdagen.
Dus, de beschreven TBI beïnvloedde het vermogen van het dier om te leren. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u op de juiste manier cognitietesten uitvoert met behulp van een muisspecifiek test van ruimtelijk geheugen. Eenmaal beheerst, kan deze techniek in minder dan 15 minuten per dier worden uitgevoerd als het goed wordt uitgevoerd.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure, is het belangrijk om te onthouden dat de positionering van visuele aanwijzingen en de watertemperatuur consistent moet blijven over alle proeven.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor een muis-specifieke cognitieve test die geen zwemmen inhoudt, gericht op het beoordelen van ruimtelijk geheugen in muismodellen van traumatisch hersenletsel. De methode is bijzonder nuttig voor het evalueren van cognitie bij muizen met motorische tekorten of lage motivatie, waar traditionele zwemmen-gebaseerde tests onpraktisch zijn.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Cognitief testen
- Traumatisch hersenletsel
Achtergrond
- Traditionele cognitieve tests vereisen vaak zwemmen, wat niet geschikt is voor alle muismodellen.
- Dit protocol maakt de beoordeling van cognitie mogelijk zonder de noodzaak van zwemmen.
- Het kan worden toegepast op verschillende muismodellen, inclusief oudere en transgene muizen.
- De methode beoogt inzicht te geven in cognitieve verschillen in modellen van traumatisch hersenletsel.
Doel van studie
- Om een cognitief test te ontwikkelen die op muizen is gericht en geen zwemmen vereist.
- Om onderscheid te maken tussen cognitieve prestaties bij muizen met traumatisch hersenletsel en sham-controles.
- Om cognitieve beoordeling te vergemakkelijken bij muismodellen met motorische beperkingen.
Gebruikte methoden
- Acclimatisatie van muizen in hun eigen kooien voorafgaand aan de test.
- Gebruik van een rond doolhof met visuele aanwijzingen langs de binnenwanden.
- Beoordeling van ruimtelijk geheugen door middel van een niet-zwemende taak.
- Vergelijking van prestaties tussen verschillende muisgroepen.
Belangrijkste resultaten
- Het protocol onderscheidt met succes tussen cognitieve vermogens van gewonde en controlemuizen.
- Het biedt een betrouwbare maatstaf voor ruimtelijk geheugen in verschillende muismodellen.
- De methode is effectief voor muizen die doorgaans slecht presteren in zwemmentests.
- Resultaten wijzen op potentieel voor bredere toepassingen in cognitief onderzoek.
Conclusies
- Deze niet-zwemende cognitieve test is een waardevol hulpmiddel voor neurowetenschappelijk onderzoek.
- Het verbetert de mogelijkheid om cognitie te bestuderen in muismodellen van traumatisch hersenletsel.
- Het protocol kan worden aangepast voor verschillende experimentele omstandigheden en muisstammen.
Veelgestelde vragen
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.
