Eksperyment z wodnym labiryntem Morrisa

Summary

Wodny labirynt Morrisa jest powszechnie akceptowanym narzędziem używanym do dokumentowania udziału hipokampa w zadaniu behawioralnym.

Abstract

Wodny labirynt Morrisa jest powszechnie używany do badania pamięci przestrzennej i uczenia się. Zwierzęta umieszcza się w kałuży wody, która jest nieprzezroczysta z beztłuszczowym mlekiem w proszku lub nietoksyczną farbą temperową, gdzie muszą dopłynąć do ukrytej platformy ewakuacyjnej. Ponieważ znajdują się w nieprzezroczystej wodzie, zwierzęta nie widzą platformy i nie mogą polegać na zapachu, aby znaleźć drogę ucieczki. Zamiast tego muszą polegać na sygnałach zewnętrznych/pozalabiryntowych. W miarę jak zwierzęta coraz lepiej przyzwyczajają się do zadania, są w stanie szybciej znaleźć platformę. Opracowany przez Richarda G. Morrisa w 1984 roku, paradygmat ten stał się jednym ze "złotych standardów" neuronauki behawioralnej.

Protocol

Ustawianie wodnego labiryntu

1. Głównym elementem ustawionego labiryntu wodnego powinien być okrągły basen o średnicy około 6 stóp i głębokości około 3 stóp. Jeśli nagrywasz zadanie za pomocą kamery wideo, upewnij się, że wszystkie strony labiryntu znajdują się w polu widzenia kamery.
2. Napełnij labirynt wodny wodą z kranu, która powinna mieć temperaturę bliską 26°C. Może to potrwać kilka godzin, więc należy to zrobić z dużym wyprzedzeniem. Okresowo sprawdzaj temperaturę wody, aby mieściła się w granicach jednego stopnia 26°C.
3. Umieść platformę ewakuacyjną na środku basenu. Podczas treningu musi być odsłonięty, jeden cal nad wodą. To uczy szczura, że istnieje platforma i że jest to sposób na wydostanie się z wody. Później, gdy zwierzę zostanie wyszkolone i gotowe do testów, platforma ewakuacyjna znajdzie się tuż pod powierzchnią wody i nie będzie widoczna, ponieważ woda będzie nieprzezroczysta mlekiem lub nietoksyczną farbą.
      
   Teraz labirynt wodny jest gotowy do szkolenia zwierząt.

Wstępny trening do wodnego labiryntu

1. W przypadku treningu w labiryncie wodnym platforma powinna znajdować się na środku basenu i być odsłonięta jeden cal nad powierzchnią, aby zwierzę wiedziało, że tam jest. Woda powinna mieć temperaturę w granicach jednego stopnia 26°C.
2. Każde zwierzę zostanie poddane trzem kolejnym próbom. Najpierw umieść zwierzę na platformie na dwadzieścia sekund.
3. Wodny labirynt ma 4 pozycje startowe: północ, południe, wschód lub zachód.  Zabierz zwierzę do jednej z tych pozycji.  Opuść zwierzę do wody, podpierając je ręką i delikatnie opuszczając najpierw do końca wody. Nie stresuj zwierzęcia, zanurzając je najpierw w głowie.
4. Pozwól zwierzęciu pływać/szukać platformy przez maksymalnie 60 sekund. Na początku zwierzę może pływać wokół krawędzi basenu, szukając wyjścia.  W końcu zwierzę nauczy się szukać platformy i wspinać się na górę. 
5. Gdy gryzoń dotrze do platformy, zatrzymaj stoper i zapisz czas.  Jeśli nie znajdzie platformy w ciągu 60 sekund, zapisz czas tej próby jako jedną minutę. Nie podnoś zwierzęcia, jeśli nie dotrze do platformy. Naucz zwierzę, że musi podpłynąć do platformy. Dlatego delikatnie poprowadź zwierzę ręką do platformy.  Pozwól zwierzęciu usiąść na platformie przez 15 sekund. Jeśli spadnie lub zeskoczy, delikatnie poprowadź go z powrotem. To nauczy zwierzę, że musi pozostać na platformie, aby zostać uratowanym z basenu.
6. Powtórz tę samą procedurę dla dwóch kolejnych prób, zaczynając od innego kierunku dla każdej próby.
7. Gdy zwierzę zakończy wszystkie trzy próby, osusz je ręcznikiem. Powtórz kolejno trzypróbny proces treningu dla wszystkich zwierząt. Utrzymuj wskazówki takie same dla wszystkich z nich i zapisuj ich czasy.
8. Teraz, gdy zwierzęta są wyszkolone, są gotowe do wykonania testu labiryntu wodnego.

Testowanie labiryntu wodnego

1. Aby rozpocząć próby eksperymentalne z labiryntem wodnym, napełnij zbiornik tak, aby platforma znajdowała się jeden cal pod powierzchnią wody. Użyj odtłuszczonego mleka w proszku lub 125 mililitrów nietoksycznej białej farby temperowej, aby woda była nieprzezroczysta. 
2. Oświetlenie i temperatura wody powinny być takie same jak w procesie treningu. Każde zwierzę przejdzie 12 prób, które będą po 3 próby dla każdego kierunku startowego. Każda próba będzie trwała 60 sekund. Przed rozpoczęciem wybierz kolejność wskazówek początkowych. Nie używaj tego samego kierunku początkowego dwa razy z rzędu, a także nie powtarzaj tej samej kolejności dla żadnego ze wskazówek
3. Stojąc twarzą do ściany basenu, opiekun zwierząt umieści zwierzę w wodzie, a następnie wycofa się z basenu i usiądzie w wyznaczonym miejscu, podczas gdy zwierzę wykona zadanie labiryntu. System śledzenia zachowań zwierząt, taki jak system SMART (San Diego Instruments), może być używany do monitorowania ścieżki, a także innych zmiennych. Filmowanie każdej próby jest tańszą i całkowicie odpowiednią alternatywą.
4. Monitoruj zwierzę, aż dotrze na platformę i zapisz czas, jaki zajęło mu to zadanie. Jeśli zwierzę nie dotrze do platformy w ciągu 60 sekund, przewodnik poprowadzi je na platformę, tak jak podczas treningu. Tak czy inaczej, pozwól zwierzęciu usiąść na 10 sekund, a następnie wysusz je i włóż zwierzę do klatki.
5. Kontynuuj z każdym zwierzęciem przez wszystkie 12 prób, przy czym opiekun zwierzęcia powinien powrócić do tego samego wyznaczonego miejsca podczas każdej próby. Kolejność badań powinna być następująca: 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 czyść basen, upewnij się, że platforma jest na swoim miejscu i sprawdź, czy temperatura wody jest taka sama.
6. Po tym, jak wszystkie zwierzęta ukończą 12 prób, każde z nich wykona jedną próbę sondy, w której platforma zostanie usunięta z puli. Próba sondy jest wykonywana w celu sprawdzenia, czy zwierzę rozumie położenie platformy i obserwuje strategię, którą zwierzę stosuje, gdy odkrywa, że platformy tam nie ma. Przewodnik wypuści zwierzę zaczynając od północy. Zanotuj, ile razy zwierzę przekroczyło środek basenu w ciągu  30 sekund.
7. Po zakończeniu wszystkich prób sondy osusz zwierzęta i opróżnij basen.

Discussion

Zadanie labiryntu wodnego zostało opracowane przez Morris ⁵. To zadanie można zmienić na wiele sposobów, aby zbadać pamięć roboczą, pamięć odniesienia i strategię zadania ⁶. Opisana tutaj procedura zawiera dwie krytyczne zmienne, które reprezentują odchylenie od innych wersji wodnego labiryntu: wstępne szkolenie i testowanie w jednym dniu.

Trening wstępny - hipokamp jest zaangażowany w pamięć przestrzenną/relacyjną ^7-8. Wodny labirynt w szczeg...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
SMART System	San Diego Instruments			Ten system nie jest wymagany – na rynku dostępnych jest wiele innych systemów behawioralnych.