Warianty testów labiryntu wodnego w płytkiej wodzie (wiosłowanie) u myszy
June 3rd, 2013
Myszy potrafią pływać, ale wiele odmian uważa tę czynność za stresującą. Aby przezwyciężyć ten problem, opracowano labirynty, w których ucieczka z płytkiej wody jest wykorzystywana do motywowania do zachowania. Wykazano, że wspierają one naukę co najmniej tak dobrze, jak tradycyjny i szeroko stosowany labirynt wodny Morrisa.
Celem tej procedury jest zbadanie poznania przestrzennego u myszy z wykorzystaniem wariacji labiryntu wodnego. W przeciwieństwie do innych modeli, poziom wody jest na tyle płytki, że mysz może wiosłować. Zamiast pływać, mysz jest umieszczana w środku Mae i pozwala jej szukać wyjścia.
Wyjścia z brodzika znajdują się po bokach, aby naśladować bardziej naturalną reakcję ucieczki. Po zlokalizowaniu prawidłowego wyjścia zwierzę jest usuwane i rejestrowane są dane reprezentujące przestrzenne zdolności poznawcze. Główną przewagą brodzika lub labiryntu z brodzikiem w porównaniu z istniejącymi technikami testowania poznania przestrzennego, takimi jak na przykład labirynt wodny maus lub labirynt stodoły, jest to, że jest znacznie mniej stresujący niż labirynt mo, z pewnością i nie otrzymujesz mylących lokalnych lub fabrycznych wskazówek, jak w stodołach. Labirynt.
Trzy kolejne wzory zostały wykonane ze znaku brodzika. Jednym z nich jest okrągły basen o średnicy 85 centymetrów z 12 wyjściami true lub force. Mark Two to ośmiokątny basen o średnicy 86 centymetrów z ośmioma wyjściami true lub force ustawionymi w rogach.
Wreszcie znak trzeci to agonalny basen do deck o średnicy 120 centymetrów z 12 wyjściami true lub force ustawionymi w rogach. Każdy wzór zbudowany jest na białej podstawie i otoczony jest przezroczystymi ścianami wykonanymi z przezroczystego tworzywa akrylowego. Basen jest wypełniony wodą o temperaturze od 20 do 25 stopni Celsjusza, aby zmniejszyć stres związany z pływaniem, który czasami występuje, gdy mysz jest wprowadzana do głębszego basenu.
Poziom wody jest ustawiony na głębokości około dwóch centymetrów, aby zachęcić do wiosłowania. Aby ułatwić bardziej naturalną reakcję ucieczki, zwierzęciu pozwala się uciec do suchej rurki wykonanej z czarnej plastikowej rurki umieszczonej z boku aparatu. Fałszywe wyjścia są zasłonięte czarną drewnianą zaślepką, podczas gdy prawdziwe wyjście jest otwarte i połączone z dodatkową rurą.
Po wejściu do prawdziwego wyjścia, mysz może zostać szybko i dramatycznie przywrócona do swojej domowej klatki, będąc w tej rurze. Podobnie jak w przypadku wszystkich testów pamięci przestrzennej, mysz polega na wskazówkach pokojowych widzianych przez przezroczyste ścianki aparatu. Półki, szafki i czarne plastikowe kształty powinny być umieszczone na ścianach, aby służyły jako charakterystyczne wskazówki wizualne.
Aby rozpocząć próbę, umieść mysz na środku basenu, zwróconą w stronę jednej z czterech pozycji na obwodzie, dziewiątej 12 lub godziny trzeciej. Jeśli rurka ewakuacyjna znajduje się na godzinie szóstej, puść zwierzę szybko, gdy znajdzie się tuż nad wodą, zamiast puszczać je powoli, co może spowodować trudności i pogorszenie początkowej orientacji. Jeśli mysz nie ucieknie w ciągu 60 sekund, ręcznie poprowadź ją do wyjścia.
Korzystanie z przezroczystych łopatek z pleksiglasu. Zapisz czas potrzebny na znalezienie wyjścia i wszelkich błędów. Błędy definiuje się jako znajdujące się w odległości głowy od rury lub przechodzące w pobliżu rzeczywistego wyjścia bez wejścia.
Stoper zatrzymuje się, gdy cała głowa znajdzie się w tubie. Dla każdej myszy przeprowadza się 10 prób z pięciominutową przerwą między próbami. Następnie model brodzika został zastosowany do labiryntu Y.
Aparat składa się z trzech ramion wykonanych z przezroczystego tworzywa sztucznego o wymiarach 30 na osiem na 20 centymetrów. Jest on zamontowany na białej podstawie i wypełniony płytką wodą. Znów. Jest tylko jedno prawdziwe wyjście, a pozostałe dwa ramiona kończą się fałszywymi wyjściami.
Aby rozpocząć próbę w labiryncie wiosłowania y, umieść mysz na końcu jednego z zamkniętych ramion skierowanych w stronę przeciwną do środka. Jeśli mysz nie wyjdzie przez 60 sekund, ręcznie poprowadź ją do wyjścia. Korzystanie z przezroczystych wioseł z pleksiglasu mierz całkowity czas wyjścia i liczbę błędów, z których wiosłowanie y labirynt może być używany bez wody.
Aby przetestować pamięć nowości przestrzennych, zacznij od umieszczenia cienkiej warstwy ściółki z wiórów drzewnych na podłodze labiryntu Y. Aby wzbogacić środowisko węchowe, pozwól jednej lub dwóm nieeksperymentalnym myszom badać labirynt przez kilka minut przed rozpoczęciem eksperymentu. Następnie usuń sygnały węchowe, mieszając trociny.
Pomaga to zapewnić, że następna mysz będzie musiała polegać na podpowiedziach przestrzennych. Włóż przezroczyste drzwiczki gilotyny, aby zakryć otwór wyjściowy na końcu ramienia wyjściowego i nieprzezroczyste drzwiczki gilotynowe, aby uszczelnić ramię od pozostałych dwóch. Podczas pierwszej fazy testu umieść mysz w ramieniu startowym i pozwól jej na swobodną eksplorację.
Rejestruj liczbę wpisów i czas spędzony w każdym panelu. Po pięciu minutach badania myszy usuń zwierzę i podnieś nieprzezroczyste drzwi, aby umożliwić swobodny dostęp do wszystkich trzech ramion. Ponownie przyłóż mysz do ramienia startowego i obserwuj je przez dwie minuty.
Zwróć uwagę na liczbę wpisów i czas spędzony w każdym ramieniu. Kontrola. Myszy powinny zapamiętać pierwsze dwie ręce i spędzić więcej czasu. W niedostępnym wcześniej nowym ramieniu uszkodzenia hipokampa znacznie upośledzają naukę w brodziku.
W tym przykładzie wydajność w suchym labiryncie y ujawniła upośledzenie pamięci nowości przestrzennej u myszy z nokautem receptora glutaminianu. Podjednostki receptora AMPA. W przeciwieństwie do pomiarów długości ścieżki i czasu ucieczki w labiryncie wodnym Morrisa, poziom błędów w brodziku dla myszy z uszkodzeniem hipokampa pozostał stały przez cały okres treningu.
Jest to więc czysta miara pamięci przestrzennej, w przeciwieństwie do czasu ucieczki lub długości ścieżki, które zmniejszają sposób, w jaki myszy zapoznają się z nieprzestrzennymi elementami zadania. Miara błędów zapewnia również większą różnicę między upośledzonymi myszami a grupą kontrolną. Podczas prób wykonania testu brodzika lub testu Y MA ważne jest, aby pamiętać, aby zawsze siedzieć w tej samej pozycji, ponieważ eksperymenty same w sobie działają jak wskazówka przestrzenna.
Mieliśmy kiedyś gości z EMBO, Europejskiej Organizacji Biologii Molekularnej, w tym dwóch laureatów Nagrody Nobla, a ich obecność tam zakłóciła działanie myszy. Dlatego zanim rozpoczniesz brodzik, prosimy o usunięcie wszystkich laureatów Nagrody Nobla z najbliższej okolicy.
Przegląd
To badanie bada przestrzenne poznanie u myszy za pomocą nowego labiryntu basenowego, zaprojektowanego w celu zmniejszenia stresu w porównaniu z tradycyjnymi labiryntami wodnymi. Płytka woda pozwala myszom na wiosłowanie, ułatwiając bardziej naturalną reakcję ucieczki podczas oceny ich przestrzennych zdolności poznawczych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Psychologia behawioralna
- Poznanie przestrzenne
Tło
- Myszy często uważają pływanie za stresujące, co wpływa na ich wydajność w zadaniach poznawczych.
- Tradycyjne labirynty wodne, takie jak labirynt Morrisa, mogą wywoływać stres i zmienne mylące.
- Labirynt basenowy ma na celu złagodzenie tych problemów, a jednocześnie skutecznie mierzyć pamięć przestrzenną.
- Testowano różne projekty labiryntów, aby zoptymalizować ocenę poznania przestrzennego.
Cel badania
- Ocena poznania przestrzennego u myszy za pomocą mniej stresującego labiryntu basenowego.
- Porównanie wydajności w labiryncie basenowym z tradycyjnymi metodami labiryntu wodnego.
- Badanie wpływu uszkodzeń hipokampa na pamięć przestrzenną.
Stosowane metody
- Myszy umieszczano w płytkim basenie basenowym, aby znaleźć wyjścia, z rejestracją danych na temat czasu ucieczki i błędów.
- Wykorzystano trzy projekty labiryntów: okrągły, ośmiokątny i dwunastokątny.
- Wprowadzono wzrokowe wskazówki, aby pomóc w nawigacji przestrzennej.
- Przeprowadzano próby z okresami odpoczynku, aby zapewnić dokładne pomiary zdolności poznawczych.
Główne wyniki
- Myszy wykazały skuteczne przestrzenne uczenie się w labiryncie basenowym.
- Uszkodzenia hipokampa upośledzały pamięć nowości przestrzennej, podkreślając rolę hipokampa.
- Wskaźniki błędów pozostały spójne, zapewniając czysty pomiar pamięci przestrzennej.
- Labirynt basenowy wykazał zalety w porównaniu z tradycyjnymi metodami pod względem redukcji stresu.
Wnioski
- Labirynt basenowy jest wykonalną alternatywą do badania poznania przestrzennego u myszy.
- Minimalizuje stres i zwiększa wiarygodność ocen poznawczych.
- Dalsze badania mogą zbadać jego zastosowania w różnych badaniach neurologicznych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Assessing spatial cognition in rodent models is critical for target validation in neuroscience drug discovery, yet traditional water maze paradigms induce stress that confounds cognitive readouts. The shallow-water paddling maze variant reduces aversive stimuli while preserving spatial learning measurement, offering a refinement-aligned approach that improves assay reliability and translational predictivity. This supports mechanistic de-risking of hippocampal-targeted compounds by isolating spatial memory performance from swim-stress artifacts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of hippocampal-dependent spatial memory mechanisms without confounding stress-induced performance variability.
- Operational Value: Provides a refined behavioral readout aligned with 3Rs principles, reducing animal distress during cognitive phenotyping.
- Predictive Value: Isolates pure spatial memory metrics (e.g., error rates) that remain stable across training, improving sensitivity to detect genetic or pharmacological impairments.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Shallow water design (2 cm depth) promotes natural paddling escape behavior, enhancing motivation and reducing variability from hypothermia or handling stress.
- Standardization: Transparent walls and defined visual cue placement (e.g., shelves, shapes) support consistent spatial learning assessment across laboratories.
- Scalability: Multiple geometric designs (circular, octagonal, dodecagonal) allow adaptation to different throughput needs while maintaining identical escape-to-edge logic.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Demonstrated utility in modeling hippocampal lesion effects, supporting preclinical evaluation of cognition-targeting therapeutics.
- Translational Continuity: Error-based readouts provide a direct correlate to spatial novelty memory deficits seen in neuropsychiatric and neurodegenerative models.
- Mechanistic De-risking: Dissociates spatial learning from non-cognitive factors (e.g., escape speed, thigmotaxis), increasing confidence in target engagement interpretation.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery biology phase, where behavioral assays inform target hypothesis testing prior to lead identification, particularly for CNS programs focused on memory disorders.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of hippocampal function by measuring spatial navigation accuracy independent of swim speed or stress responses.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible outputs (escape time, error count) suitable for high-fidelity phenotypic screening of compound libraries.
- Analytics: Error rate measurement provides a sensitive, stable metric for detecting subtle cognitive impairments across genotypes or treatment groups.
- Translational Research: Connects to preclinical validity through demonstrated sensitivity to hippocampal lesions, enabling risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Platform design (transparent walls, modular exits, visual cue system) allows standardization across sites and adaptation to Y-maze configurations for olfactory-spatial dissociation studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in target validation by reducing false negatives from stress-induced behavioral suppression.
- Operational Value: Improves reproducibility through standardized water depth, temperature control (20–25°C), and consistent escape-tube placement.
- Strategic Value: Increases capital efficiency by minimizing attrition due to unreliable behavioral endpoints in early screening.
- Portfolio Impact: Enables more accurate go/no-go decisions based on isolated spatial memory performance, reducing late-stage biological risk in CNS portfolios.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and spatial memory assay design to properly configure visual cues and interpret error metrics.
- Dependent on transparent apparatus construction (clear acrylic walls, white base) and access to temperature-controlled water delivery systems.
- Necessitates cross-team standardization of cue placement and trial protocols to ensure inter-laboratory reproducibility.
- Adaptation considerations include scaling pool diameter and exit number based on strain-specific locomotion and motivation profiles.
- Practical limitations include the need to manually guide impaired subjects after 60 seconds and the requirement to control external spatial cues (e.g., experimenter position) to prevent performance disruption.
