Eksperyment w labiryncie wodnym Morrisa

Podsumowanie

Labirynt wodny Morrisa jest powszechnie uznanym narzędziem służącym do dokumentowania udziału hipokampa w zadaniu behawioralnym.

Streszczenie

Labirynt wodny Morrisa jest powszechnie wykorzystywany do badania pamięci przestrzennej i uczenia się. Zwierzęta są umieszczane w basenie z wodą, którą uczyniono nieprzezroczystą za pomocą sproszkowanego mleka odtłuszczonego lub nietoksycznej farby tempery; w tej wodzie zwierzęta muszą dopłynąć do ukrytej platformy ucieczkowej. Ponieważ woda jest nieprzezroczysta, zwierzęta nie widzą platformy i nie mogą polegać na węchu, aby odnaleźć drogę ucieczki. Zamiast tego muszą polegać na wskazówkach zewnętrznych, znajdujących się poza labiryntem. W miarę jak zwierzęta oswoją się z zadaniem, są w stanie szybciej odnaleźć platformę. Paradygmat ten, opracowany przez Richarda G. Morrisa w 1984 roku, stał się jednym ze „złotych standardów” w neuronauce behawioralnej.

Protokół

Przygotowanie wodnego labiryntu

1. Głównym elementem zestawu labiryntu wodnego powinien być okrągły basen o średnicy około 6 stóp i głębokości około 3 stóp. Jeśli zadanie jest rejestrowane kamerą wideo, należy upewnić się, że wszystkie strony labiryntu znajdują się w polu widzenia kamery.
2. Napełnij labirynt wodny wodą z kranu, której temperatura powinna wynosić blisko 26°C. Może to zająć kilka godzin, dlatego należy to zrobić z odpowiednim wyprzedzeniem. Okresowo sprawdzaj temperaturę wody, aby mieściła się w zakresie jednego stopnia od 26°C.
3. Umieść platformę ucieczkową w centrum basenu. Podczas treningu musi być ona widoczna, znajdując się jeden cal nad powierzchnią wody. Uczy to szczura, że platforma istnieje i jest sposobem na wydostanie się z wody. Później, gdy zwierzę zostanie przeszkolone i będzie gotowe do testowania, platforma ucieczkowa znajdzie się tuż pod powierzchnią wody i nie będzie widoczna, ponieważ wodę uczyni się nieprzezroczystą za pomocą mleka lub nietoksycznej farby.
      
   W tym momencie labirynt wodny jest gotowy do  treningu zwierząt.

Wstępny trening w labiryncie wodnym

1. W ramach treningu w labiryncie wodnym platforma powinna znajdować się w centrum basenu i wystawać na jeden cal ponad powierzchnię wody, aby zwierzę wiedziało o jej obecności. Temperatura wody powinna wynosić 26°C z tolerancją jednego stopnia.
2. Każde zwierzę przejdzie trzy kolejne próby. W pierwszej kolejności umieść zwierzę na platformie na dwadzieścia sekund.
3. Labirynt wodny posiada 4 pozycje startowe: północną, południową, wschodnią lub zachodnią.  Przenieś zwierzę do jednej z tych pozycji.  Opuść zwierzę do wody, podtrzymując je ręką i delikatnie zanurzając najpierw końcówkę ogona. Nie stresuj zwierzęcia, zanurzając je głową w dół.
4. Pozostaw zwierzę, aby pływało i szukało platformy przez maksymalnie 60 sekund. Na początku zwierzę może pływać wzdłuż krawędzi basenu, szukając wyjścia.  Z czasem zwierzę nauczy się szukać platformy i wchodzić na nią. 
5. Gdy gryzoń dotrze do platformy, zatrzymaj stoper i zapisz czas.  Jeśli nie znajdzie platformy w ciągu 60 sekund, zapisz czas dla tej próby jako jedną minutę. Nie wyjmuj zwierzęcia, jeśli nie zdoła ono dotrzeć do platformy. Naucz zwierzę, że musi dopływać do platformy; w związku z tym delikatnie poprowadź zwierzę ręką w kierunku platformy.  Pozostaw zwierzę na platformie na 15 sekund. Jeśli spadnie lub zeskoczy, delikatnie pomóż mu wrócić. Pozwoli to wytrenować zwierzę, że musi pozostać na platformie, aby zostać wyjętym z basenu.
6. Powtórz tę procedurę w dwóch kolejnych próbach, rozpoczynając każdą z innego kierunku.
7. Po zakończeniu wszystkich trzech prób osusz zwierzę ręcznikiem. Powtórz proces treningowy złożony z trzech prób dla wszystkich zwierząt po kolei. Zachowaj te same kierunki dla każdego z nich i zapisz ich czasy.
8. Po przeszkoleniu zwierzęta są gotowe do przejścia testu w labiryncie wodnym.

Testy w labiryncie wodnym

1. Aby rozpocząć próby eksperymentalne z labiryntem wodnym, należy napełnić zbiornik tak, aby platforma znajdowała się jeden cal poniżej powierzchni wody. W celu uczynienia wody nieprzezroczystą należy użyć odtłuszczonego mleka w proszku lub 125 mililitrów nietoksycznej białej farby tempery. 
2. Oświetlenie i temperatura wody powinny być takie same jak podczas procesu treningowego. Każde zwierzę przejdzie 12 prób, po 3 próby  dla każdego kierunku startowego. Każda próba będzie trwać 60 sekund. Przed rozpoczęciem należy wybrać kolejność kierunków startowych. Nie należy używać tego samego kierunku startowego dwa razy pod rząd, a także nie wolno powtarzać tej samej kolejności dla żadnego z kierunków.
3. Stojąc przodem do ścianki basenu, opiekun zwierzęcia umieści zwierzę w wodzie, a następnie odsunie się od basenu i usiądzie w wyznaczonym miejscu, podczas gdy zwierzę wykonuje zadanie w labiryncie. Do monitorowania ścieżki oraz innych zmiennych można użyć systemu śledzenia zachowań zwierząt, takiego jak system SMART (San Diego Instruments). Tańszą i w pełni odpowiednią alternatywą jest nagrywanie każdej próby wideo.
4. Monitoruj zwierzę, aż dotrze ono do platformy, i zarejestruj czas, jaki temu zajęło. Jeśli zwierzę nie dotrze do platformy w ciągu 60 sekund, opiekun poprowadzi je do platformy, tak jak podczas treningu. W obu przypadkach pozwól zwierzęciu odpocząć przez 10 sekund, a następnie osusz je i przenieś do klatki holdingowej.
5. Kontynuuj procedurę dla każdego zwierzęcia przez wszystkie 12 prób, przy czym opiekun zwierzęcia powinien wracać na to samo wyznaczone miejsce podczas każdej próby. Kolejność testowania powinna wyglądać następująco: próba 1 dla wszystkich zwierząt, próba 2 dla wszystkich zwierząt, próba 3 dla wszystkich zwierząt itd. Przerwa między próbami powinna wynosić co najmniej 2 minuty. Okresowo należy czyścić basen, upewniać się, że platforma znajduje się na swoim miejscu oraz sprawdzać, czy temperatura wody jest stała.
6. Po tym, jak wszystkie zwierzęta ukończą 12 prób, każde z nich wykona jedną próbę badawczą (probe trial), w której platforma zostanie usunięta z basenu. Próba badawcza jest przeprowadzana w celu weryfikacji rozumienia przez zwierzę lokalizacji platformy oraz obserwacji strategii, jaką przyjmuje zwierzę po odkryciu, że platformy tam nie ma. Opiekun wypuści zwierzę, zaczynając od strony północnej. Zarejestruj liczbę razy, gdy zwierzę przekroczy środek basenu w ciągu  30 sekund.
7. Po zakończeniu wszystkich prób badawczych należy osuszyć zwierzęta i opróżnić basen z wody.

Dyskusja

Zadanie z labiryntem wodnym zostało opracowane przez Morrisa ⁵. Zadanie to może być modyfikowane na liczne sposoby w celu zbadania pamięci operacyjnej, pamięci referencyjnej oraz strategii wykonywania zadania ⁶. Opisana tutaj procedura zawiera dwie krytyczne zmienne, które stanowią odstępstwo od innych wersji labiryntu wodnego: wstępne szkolenie oraz testowanie w ciągu jednego dnia.

Wstępne szkolenie – hipokamp bierze udział w pamięci przestrzennej/relac...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
System SMART	San Diego Instruments			System ten nie jest wymagany – na rynku dostępnych jest wiele innych systemów behawioralnych.