Name: Test labiryntu wodnego Morrisa na deficyty uczenia się i pamięci u myszy modelowych z chorobą Alzheimera (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-07-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 2 s
Description: Poznaj test labiryntu wodnego Morrisa do oceny deficytów uczenia się i pamięci zależnych od hipokampu u myszy modelowych z chorobą Alzheimera. Ta metoda pozwala analizować efekty leczenia na zdolności poznawcze.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca ta była wspierana przez Canadian Institutes of Health Research (CIHR), rodzinę Townsend oraz Jack Brown and Family Alzheimer’s Research Foundation (dla W. S.). W. S. jest posiadaczem Canada Research Chair w dziedzinie choroby Alzheimera. P.L. otrzymał wsparcie w ramach NSERC Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarship Doctoral Research Award oraz stypendium dla starszych studentów studiów doktoranckich z Michael Smith Foundation for Health Research.

1. Przygotowanie
<ol>
<li>Przygotowanie sprzętu<ol>
 <li>Przygotuj okrągły basen o średnicy 150 cm i głębokości 50 cm (Rys. 1). W przypadku czarnych myszy należy użyć białego basenu; w przypadku białych myszy należy użyć czarnego basenu.</li>
 <li>Zorganizuj pomieszczenie w taki sposób, aby badane zwierzę nie widziało eksperymentatora podczas testu. Można to osiągnąć za pomocą zasłon lub ścianek działowych.</li>
 <li>Rozmieść w pomieszczeniu i/lub na wewnętrznych ściankach basenu (powyżej poziomu wody) wysokokontrastowe wskazówki przestrzenne.</li>
 <li>Umieść w basenie platformę o średnicy 10 cm – białą dla białego basenu, z przezroczystego pleksiglasu dla czarnego basenu. Napełnij basen wodą tak, aby platforma znajdowała się 1 cm nad powierzchnią wody. Pozostaw wodę do osiągnięcia temperatury pokojowej (2 °C). W zależności od temperatury wody może to zająć od jednego do trzech dni; alternatywnie można dodać gorącą wodę, aby przyspieszyć wyrównywanie temperatury.</li></ol></li>

 <li>Przygotowanie oprogramowania<ol>
 <li>Zkalibruj basen w oprogramowaniu komputerowym, aby kamera mogła przeliczać informacje oparte na pikselach na rzeczywiste odległości. Podziel basen na 4 kwadranty. Zdefiniuj strefę platformy jako strefę zmienną, która może zmieniać się przy każdej próbie. Utwórz 5 podstref platformy – jedną w każdym kwadrancie oraz jedną w centrum basenu. Zapisz kalibrację i używaj jej przez pozostałe dni testów (patrz przykład na Rys. 2).</li>
 <li>Ustaw maksymalny czas próby na 60 sec. Jeśli mysz znajdzie platformę przed upływem tego czasu, zaprogramuj oprogramowanie tak, aby zakończyło próbę w momencie znalezienia platformy.</li>
 <li>Skonfiguruj program tak, aby automatycznie rozpoczął śledzenie w momencie, gdy eksperymentator opuści obszar testowy. Skorzystaj z wszelkich dostępnych w oprogramowaniu opcji „minimalizacji odbić”.</li>
 <li>Monitoruj długość ścieżki, czas ucieczki (latencję) oraz czas spędzony w każdym kwadrancie.</li></ol></li>

</ol>
2. Dzień 1: Platforma Widoczna
<ol>
 <li>Program komputerowy<ol>
 <li>Wczytaj kalibrację basenu do oprogramowania do śledzenia (tracking software).</li>
 <li>Utwórz 5 prób z przedziałem międzypróbniczym odpowiednim dla Twojego eksperymentu. Zaprogramuj położenie platformy oraz kierunek startowy tak, aby różniły się w każdej próbie. Przykładowy protokół znajduje się w Tabeli 1.</li></ol></li>
 <li>Procedura testowa<ol>
 <li>Przenieś myszy z pomieszczenia hodowlanego do pokoju behawioralnego. Przetrzymaj myszy w obszarze, w którym nie widzą basenu ani wskazówek przestrzennych. Pozwól im zaadaptować się do nowego środowiska przez co najmniej 30 minut przed rozpoczęciem testów.</li>
 <li>Umieść na platformie flagę, aby zwiększyć jej widoczność.</li>
 <li>Aby rozpocząć test, podnieś mysz z klatki domowej za nasadę ogona. Podtrzymuj mysz podczas przeniesienia jej do obszaru testowego. Trzymając mysz za nasadę ogona, delikatnie umieść ją w wodzie, skierowaną przodem w stronę krawędzi basenu. Szybko opuść obszar testowy.</li>
 <li>Jeśli mysz znajdzie platformę przed upływem 60 s czasu granicznego, pozwól jej pozostać na platformie przez 5 s, a następnie zwróć ją do klatki domowej. Jeśli mysz nie znajdzie platformy, umieść ją na platformie i pozwól jej pozostać tam przez 20 s przed powrotem do klatki domowej.</li> 
 <li>Powtórz procedurę dla wszystkich myszy w grupie. Rozpoczynaj każdą kolejną próbę z innym położeniem platformy i innym kierunkiem startowym, zgodnie z programem w oprogramowaniu.</li>
 <li>Po zakończeniu testów zwróć myszy do pomieszczenia hodowlanego. Przed powrotem do zwierzęca osusz myszy i upewnij się, że odzyskały normotermię.</li>
 <li>W ramach przygotowań na następny dzień usuń flagę z platformy i dolej do basenu wodę tak, aby platforma została zanurzona na 1 cm poniżej powierzchni.</li></ol></li>

</ol>
3. Dni 2-5: Platforma ukryta
<ol>
 <li>Program komputerowy<ol>
 <li>Wczytaj kalibrację basenu do oprogramowania śledzącego.</li>
 <li>Utwórz 5 prób z odstępem między próbami odpowiednim dla Twojego eksperymentu. Zaprogramuj położenie platformy tak, aby pozostawało w tej samej pozycji podczas wszystkich prób i dni, ale ustaw inny kierunek startowy dla każdej próby i każdego dnia.</li></ol></li>
 <li>Procedura testowa<ol>
 <li>W przypadku myszy czarnych dodaj do basenu nietoksyczną, białą, proszkową farbę temperową i dokładnie wymieszaj. Użyj takiej ilości farby, aby zanurzona platforma nie była widoczna z powierzchni wody. W przypadku myszy białych należy użyć czarnego basenu z czystą wodą i przezroczystą platformą z pleksiglasu.</li>
 <li>Postępuj zgodnie z krokami 2.2.3 do 2.2.6.</li></ol></li>
</ol>
4. Dzień 6: Próba sondująca
<ol>
 <li>Program komputerowy<ol>
 <li>Wczytaj kalibrację basenu do oprogramowania śledzącego.</li>
 <li>Utwórz jedną próbę bez strefy platformy i z jednym kierunkiem startowym. Zaleca się wybrać kierunek startowy najdalej oddalony od kwadrantu platformy wykorzystywanego w dniach 2-5. Ustaw długość próby na 60 sec.</li></ol></li>
 <li>Procedura testowa<ol>
 <li>Usuń platformę z basenu.</li>
 <li>Wykonaj kroki od 2.2.3 do 2.2.6.</li>
 </ol></li>
</ol>
5. Analiza danych
<ol>
<li>Dla każdego dnia i każdej myszy oblicz średnią z 5 prób, aby uzyskać pojedynczą wartość długości ścieżki oraz latencji ucieczki dla każdego badanego osobnika. Odpowiednio oblicz błąd łączny. W dniu 6. po prostu zbierz dane dotyczące długości ścieżki, latencji ucieczki oraz czasu spędzonego w kwadrancie z platformą dla każdej myszy.</li>
<li>Jeśli w dniu 1. wystąpią jakiekolwiek różnice między grupami, prawdopodobnie wynikają one z zaburzeń widzenia, a nie z problemów z uczeniem się i pamięcią. Kontynuuj analizę tylko wtedy, gdy w dniu 1. nie stwierdzono żadnych różnic.</li>
<li>Porównaj krzywe uczenia się dla dni 2-5, stosując testy statystyczne odpowiednie dla Twojego zbioru danych. Stromsza krzywa oznacza szybsze nabywanie umiejętności wykonania zadania; krzywa bardziej płaska wskazuje na deficyt w nabywaniu tych umiejętności. Dane z dnia 2. do dnia 5. analizuje się za pomocą ANOWA.</li>
<li>W dniu 6. porównaj procent czasu spędzonego w uprzednio wyuczonej kwadrancie z platformą, stosując testy statystyczne odpowiednie dla Twojego zbioru danych. Wyższy procent czasu spędzonego w kwadrancie z platformą interpretuje się jako wyższy poziom retencji pamięci.</li>
</ol>
6. Reprezentatywne wyniki
Użyliśmy testu labiryntu wodnego Morrisa, aby zbadać wpływ hipoksji na patogenezę AD (7) oraz potencjał farmaceutyczny kwasu walproinowego (VPA) w leczeniu AD (6) u myszy transgenicznych będących modelem AD. Rysunek 3 przedstawia reprezentatywny wynik, który zgłosiliśmy w naszym badaniu nad wpływem VPA na deficyty pamięci w mysim modelu AD APP23 (6). W dniu 1. (próby z widoczną platformą) nie stwierdzono różnic między grupą leczoną VPA a grupą kontrolną w czasie dotarcia do platformy (Fig. 3A) oraz długości ścieżki (Fig. 3A), co wskazuje, że obie grupy mają podobne zdolności motoryczne i wzrokowe. Na tej podstawie zakładamy, że myszy są w stanie dostrzec oznakowaną platformę oraz punkty orientacyjne w otoczeniu i potrafią prawidłowo pływać. W dniach 2-5 (dni 1-4 prób z ukrytą platformą) przykład wykazuje różnicę w czasie dotarcia do platformy (Fig. 3C) oraz długości ścieżki (Fig 3D) pomiędzy grupami, co sugeruje, że myszy leczone VPA radziły sobie z czasem znacznie lepiej niż grupa kontrolna. Wyniki próby sondy w ostatnim dniu (dzień 6.) pokazują, że liczba przejść myszy do trzeciej ćwiartki, w której wcześniej znajdowała się ukryta platforma, była znacznie większa po zastosowaniu VPA w porównaniu z grupą kontrolną (Fig. 3E). Dane te wskazują, że leczenie VPA znacząco poprawia deficyty pamięci obserwowane u myszy APP23.
<img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Układ eksperymentu z wypieraniem wody; zbiornik cylindryczny do badania dynamiki płynów." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Konfiguracja sprzętu dla dnia testu z widoczną platformą w labiryncie wodnym Morrisa. Basen jest osłonięty przed eksperymentatorem za pomocą ścianek działowych. Wskazówki przestrzenne znajdują się na ścianach, a w razie potrzeby mogą zostać umieszczone wewnątrz basenu, powyżej lustra wody. Basen jest wypełniony czystą wodą, a platforma znajduje się 1 cm nad powierzchnią. Na platformie umieszczono flagę w celu zwiększenia widoczności. 
<img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Interfejs oprogramowania do analizy szalek Petriego; obraz przedstawia konfigurację pomiaru wzrostu drobnoustrojów." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 2"> 
Rysunek 2. Zrzut ekranu z systemu śledzenia wideo Any-Maze™ przedstawiający kalibrację basenu. Basen jest monitorowany z góry za pomocą analogowej czarno-białej kamery śledzącej z digitalizatorem RTV24. W oprogramowaniu zdefiniowano kilka stref, a cały basen został podzielony na 4 kwadranty. Wprowadzono piątą strefę, strefę platformy, której położenie może się różnić w zależności od próby; możliwe są pięć lokalizacji: NW, NE, SW, SE lub centrum. Dodano linię kalibracyjną (linię z podziałką przechodzącą przez środek), aby umożliwić oprogramowaniu przeliczenie odległości w pikselach na odległości fizyczne. 
<img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Wyniki eksperymentu behawioralnego; wykresy słupkowe i liniowe porównujące grupę kontrolną z grupą VPA pod kątem czasu ucieczki oraz długości ścieżki." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3. Reprezentatywne wyniki dla labiryntu wodnego Morrisa. Myszy transgeniczne APP23 w wieku 7 miesięcy, niosące ludzki zmutowany gen APP (mutacja szwedzka), zostały przebadane po miesiącu codziennych iniekcji VPA (n=30 myszy) lub roztworu nośnika (n=30 myszy). (A) Podczas pierwszego dnia prób z widoczną platformą, myszy APP23 traktowane VPA oraz grupa kontrolna wykazały podobny czas dotarcia do widocznej platformy.&gt;p < 0,05 testem t studenta. (B) Myszy APP23 traktowane VPA oraz grupa kontrolna wykazały podobne dystanse pływania przed wejściem na platformę widoczną w teście platformy widocznej. P&gt;0,05 testem t studenta. (C) W testach z ukrytą platformą myszy APP23 traktowane kwasem walproinowym (VPA) wykazały krótszy czas ucieczki na ukrytą platformę w 3.rd oraz 4th dzień, P&lt;p < 0,01 w analizie ANOVA. (D) Myszy APP23 traktowane VPA wykazały krótszą drogę pływania przed ucieczką na ukrytą platformę w 3.rd oraz 4th dzień, P&lt; 0,01 w analizie ANOVA. (E) W próbie badawczej w 6. dniu myszy APP23 traktowane VPA wchodziły do trzeciego kwadrantu, w którym wcześniej znajdowała się ukryta platforma, istotnie częściej niż grupa kontrolna. * P&lt;0,05 testem t studenta. (Adaptacja i przedruk z The Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 208, Rockefeller University Press, pierwotnie opublikowano w J. Exp. Med. doi:10.1084/jem.208158.) (6).



<table border="1">
 <tbody >
 <tr >
 <td > </td >
 <td colspan="2">Dzień 1</td > 
 <td >Dzień 2</td >
 <td >Dzień 3</td >
 <td >Dzień 4</td >
 <td >Dzień 5</td >
 <td >Dzień 6</td >
 </tr >
 <tr >
 <td > </td >
 <td >Położenie platformy</td >
 <td >Kierunek początkowy</td >
 <td colspan="4">Położenie platformy: SW
Położenie początkowe jak następuje:
</td >
 <td >Brak platformy.</td >
 </tr >
 <tr >
 <td >Próba 1</td >
 <td >SW</td >
 <td >S</td >
 <td >W</td >
 <td >N</td >
 <td >N</td >
 <td >E</td >
 <td >N</td >
 </tr >
 <tr >
 <td >Próba 2</td >
 <td >NW</td >
 <td >N</td >
 <td >S</td >
 <td >W</td >
 <td >E</td >
 <td >S</td >
 <td > </td >
 </tr >
 <tr >
 <td >Próba 3</td >
 <td >NE</td >
 <td >S</td >
 <td >N</td >
 <td >E</td >
 <td >W</td >
 <td >W</td >
 <td > </td > 
 </tr >
 <tr >
 <td >Próba 4</td >
 <td >Centrum</td >
 <td >E</td >
 <td >E</td >
 <td >W</td >
 <td >S</td >
 <td >E</td >
 <td > </td >
 </tr >
 <tr >
 <td >Próba 5</td >
 <td >SE</td >
 <td >W</td >
 <td >S</td >
 <td >S</td >
 <td >N</td >
 <td >N</td > 
 <td > </td > 
 </tr >
 </tbody >
</table>
Tabela 1. Przykładowy protokół labiryntu wodnego* 
* Zwróć uwagę, że w dniu 1. zmienia się zarówno pozycja platformy, jak i kierunek startowy, podczas gdy w dniach 2-5 pozycja platformy pozostaje stała, a zmienia się jedynie kierunek startowy. W dniu 6. platforma jest nieobecna i przeprowadza się jedną próbę. Kierunek startowy w dniu 6. jest najdalej oddalony od poprzedniej lokalizacji platformy (SW), aby myszy musiały przebyć pewien dystans przed wejściem do kwadrantu, w którym wcześniej znajdowała się platforma.

<ol><li>Morris, R. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+localization+does+not+require+the+presence+of+local+cues%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+and+Motivation%22%5BJournal%5D)">Spatial localization does not require the presence of local cues.</a> Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).</li>
<li>O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+hippocampal+place+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">A review of the hippocampal place cells.</a> Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).</li>
<li>Scoville, W. B., Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+recent+memory+after+bilateral+hippocampal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).</li>
<li>Eichenbaum, H., Stewart, C., Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+representation+in+place+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Hippocampal representation in place learning.</a> J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).</li>
<li>Block, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+ischemia+and+behavioural+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Global ischemia and behavioural deficits.</a> Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).</li>
<li>Qing, H., He, G., Ly, P. T., Fox, C. J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valproic+acid+inhibits+Abeta+production%2C+neuritic+plaque+formation%2C+and+behavioral+deficits+in+Alzheimer%27s+disease+mouse+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models.</a> J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).</li>
<li>Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L. E., Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+facilitates+Alzheimer%27s+disease+pathogenesis+by+up-regulating+BACE1+gene+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. , 18727-18732 (2006).</li>
<li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).</li>
<li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+the+Morris+Water+Maze+in+the+study+of+memory+and+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning.</a> Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li>
<li>Lipp, H. P., Wolfer, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetically+modified+mice+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Genetically modified mice and cognition.</a> Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).</li>
<li>Sandi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+and+mechanisms+of+action+of+glucocorticoid+involvement+in+memory+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plast%22%5BJournal%5D)">The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage.</a> Neural Plast. 6, 41-52 (1998).</li>
</ol>

Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami i ich Wykorzystania Uniwersytetu Kolumbijskiego w Brytyjskiej Kolumbii (The University of British Columbia Animal Care and Use committee) oraz CIHR.

Wiek, płeć, gatunek oraz różnice w szczepach wpływają na wyniki w teście MWM (8). Badania wskazują, że myszy w starszym wieku osiągają gorsze wyniki w MWM, natomiast samce gryzoni radzą sobie lepiej niż samice; ponadto zjawisko unoszenia się na wodzie jest bardziej wyraźne u myszy niż u szczurów (9, 10). W związku z tym elementy te powinny być ujednolicone we wszystkich testach. Istnieją również dowody sugerujące, że zwierzęta poddane stresowi osiągają gorsze wyniki w MWM (11), zatem czynniki środowiskowe, które mogą wywoływać stres, takie jak temperatura, światło i hałas, powinny być monitorowane i utrzymywane na stałym poziomie podczas wykonywania zadania.

<table><tbody><tr><td>System śledzenia wideo AnyMaze</td><td>Stoelting Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Farba temperowa</td><td>Reeves Poole Groups</td><td></td><td>Biała, w proszku</td></tr></tbody></table>

test labiryntu wodnego morrisa w ocenie deficytów uczenia się i pamięci u myszy w modelu choroby alzheimera

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

Labirynt wodny Morrisa (MWM) został opracowany po raz pierwszy przez neurobiologa Richarda G. Morrisa w 1981 roku w celu badania uczenia się zależnego od hipokampa, w tym nabywania pamięci przestrzennej oraz długotrwałej pamięci przestrzennej 1. MWM jest stosunkowo prostą procedurą, zazwyczaj składającą się z sześciodniowych prób, a jej główną zaletą jest możliwość rozróżnienia między warunkami przestrzennymi (ukryta platforma) a nieprzestrzennymi (widoczna platforma) 2-4. Dodatkowo środowisko testowe MWM ogranicza zakłócenia spowodowane śladami zapachowymi 5. Dzięki temu zadanie to jest szeroko stosowane w badaniach nad neurobiologią i neurofarmakologią uczenia się i pamięci przestrzennej. MWM odgrywa istotną rolę w walidacji modeli gryzoni w zaburzeniach neuropoznawczych, takich jak choroba Alzheimera 6, 7. W niniejszym protokole omówiono typową procedurę MWM służącą do testowania uczenia się i pamięci oraz analizę danych powszechnie stosowaną u myszy transgenicznych będących modelami choroby Alzheimera.

Labirynt wodny Morrisa to zadanie behawioralne służące do badania uczenia się i pamięci zależnej od hipokampa. Jest on szeroko stosowany w badaniach nad neurobiologią, neurofarmakologią oraz zaburzeniami neuropoznawczymi w modelach gryzoni.

Test labiryntu wodnego Morrisa w ocenie deficytów uczenia się i pamięci u myszy w modelu choroby Alzheimera

Test wodnego labiryntu Morrisa (MWM) został opracowany po raz pierwszy przez neuronaukowca Richarda G. Morrisa w 1981 roku w celu badania uczenia się zależnego od hipokampa, w tym ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest przetestowanie uczenia się i pamięci zależnej od hipokampa. Pierwszego dnia mysz jest trenowana w odnajdywaniu wynurzonej platformy z flagą, która jest rozmieszczona losowo w basenie z przejrzystą wodą, aby mysz mogła nauczyć się, że zadanie posiada punkt wyjścia umożliwiający ucieczkę. W drugim kroku, w kolejnych dniach, mysz jest trenowana poprzez wpuszczanie do basenu z nieprzezroczystą wodą z różnych pozycji, podczas gdy platforma jest zanurzona i przymocowana w jednej lokalizacji.Pozwala to myszy nauczyć się położenia platformy, wykorzystując wskazówki z otoczenia. Następnie, w ostatnim dniu platforma zostaje usunięta, a wzorzec pływania myszy jest śledzony przez jedną minutę w celu oceny nabycia umiejętności w zadaniu. W ten sposób uzyskuje się wyniki dotyczące uczenia się i pamięci.Wskazują one na upośledzenie uczenia przestrzennego i pamięci, w oparciu o czasy opóźnienia ucieczki oraz długość ścieżki zaobserwowane w trzech różnych warunkach testowych. Główną zaletą tej techniki w porównaniu do istniejących metod jest względna łatwość odróżnienia warunków z ukrytą platformą przestrzenną od warunków z widoczną platformą nieprzestrzenną. Zazwyczaj osoby początkujące w tej metodzie mogą napotkać trudności, ponieważ jest ona wrażliwa na sposób prowadzenia eksperymentu.Należy upewnić się, że myszy nie odczuwają stresu podczas procedur, gdyż mogłoby to wpłynąć na wyniki. Procedurę zaprezentują pani Kelly Bromley oraz studentka studiów podyplomowych z mojego laboratorium, Miss Sweden. Najpierw należy przygotować okrągłą arenę. Jeśli myszy doświadczalne są czarne, należy użyć białej areny, a jeśli myszy są białe, należy użyć czarnej areny.Zorganizuj przestrzeń za pomocą przegród w taki sposób, aby testowane zwierzęta nie widziały eksperymentatora podczas przebywania w miejscu testowym. Umieść wysoko kontrastowe wskazówki przestrzenne wokół pomieszczenia oraz wewnątrz basenu, w miejscu znajdującym się ponad powierzchnią wody. Napełnij basen wodą i doprowadź ją do temperatury pokojowej.Następnie umieść w basenie platformę o średnicy 10 centymetrów, jeden centymetr powyżej powierzchni wody – białą w przypadku białego basenu lub z przezroczystego pleksiglasu w przypadku czarnego basenu. Skalibruj basen w oprogramowaniu komputerowym, aby kamera mogła wygenerować informacje o odległości fizycznej na podstawie danych pikselowych.Podziel basen na cztery kwadranty. Zdefiniuj strefę platformy jako strefę zmienną, która może zmieniać się w każdej próbie. Następnie utwórz pięć podstref platformy: po jednej w każdym kwadrancie oraz jedną w centrum basenu.Zapisz kalibrację i używaj jej przez pozostałe dni testów. Następnie ustaw maksymalny czas próby na 60 sekund. Jeśli mysz odnajdzie platformę przed upływem tego czasu, zaprogramuj oprogramowanie tak, aby zakończyło próbę w momencie znalezienia platformy.Należy również określić program tak, aby śledzenie rozpoczynało się automatycznie w momencie, gdy eksperymentator opuści obszar testowy. Należy wykorzystać wszelkie dostępne w pakiecie oprogramowania opcje minimalizacji refleksów. Na koniec należy śledzić przebieg ścieżki, jej długość, ucieczkę, latencję oraz czas spędzony w każdym kwadrancie.W dniu testów przenieś myszy z pomieszczenia hodowlanego do pokoju behawioralnego, w miejsce, z którego nie będą widzieć basenu ani wskazówek przestrzennych. Pozostaw je na co najmniej 30 minut, aby zaadaptowały się do nowego środowiska. Przed rozpoczęciem testów wprowadź kalibrację basenu do oprogramowania śledzącego.Przygotuj pięć prób z odpowiednim programem odstępów między próbami, różną lokalizacją platformy oraz różnym kierunkiem startowym dla każdej próby. Umieść na platformie flagę, aby zwiększyć jej widoczność. Aby rozpocząć testowanie, wyjmij mysz z klatki domowej, chwytając ją za nasadę ogona i podtrzymując zwierzę podczas przenoszenia do obszaru testowego.Następnie delikatnie umieść mysz w wodzie, skierowaną w stronę brzegu basenu. Szybko opuść obszar testowy. Jeśli mysz znajdzie platformę przed 62. sekundą czasu końcowego, pozwól jej pozostać na platformie przez pięć sekund, a następnie przenieś ją z powrotem do klatki domowej.Jeśli mysz nie odnajdzie platformy, umieść ją na niej i pozwól jej pozostać tam przez 20 sekund przed powrotem do klatki macierzystej. Powtórz tę czynność dla wszystkich myszy biorących udział w próbie. Każdą kolejną próbę rozpocznij z innym położeniem platformy i innym kierunkiem startowym zgodnie z oprogramowaniem programu.Po zakończeniu testów należy przenieść myszy z powrotem do ich klatek w celu przygotowania ich do następnego dnia. Należy zdjąć flagę z platformy i dolać wody do basenu, aby platforma została zanurzona na jeden centymetr poniżej powierzchni. Należy wgrać kalibrację basenu do oprogramowania śledzącego i stworzyć pięć prób z odpowiednim odstępem między nimi.Następnie zaprogramuj położenie platformy tak, aby pozostawało ono w tej samej pozycji podczas wszystkich prób i dni, ale spraw, by kierunek startowy różnił się w każdej próbie każdego dnia. W przypadku czarnych myszy dodaj do basenu nietoksyczną białą farbę temperową w proszku i dokładnie wymieszaj. Użyj takiej ilości farby, aby zanurzona platforma nie była widoczna z powierzchni wody.Przejdź do testowania poszczególnych myszy w wodzie, zgodnie z wcześniejszym opisem dla końcowego badania sondy. Wgraj kalibrację basenu do oprogramowania śledzącego. Utwórz jedno badanie bez wyznaczonej strefy platformy i z jednym kierunkiem startowym.Preferowany jest kierunek startowy najdalej oddalony od kwadrantu platformy wykorzystywanego w dniach od drugiego do piątego. Należy również ustawić czas trwania próby na 60 seconds. Następnie należy usunąć platformę z basenu i przetestować poszczególne myszy w wodzie, zgodnie z opisem dla każdego dnia; dla każdej myszy należy wyciągnąć średnią z pięciu prób, aby uzyskać pojedynczą wartość długości ścieżki i czasu latencji ucieczki dla każdego badanego osobnika.Następnie przeanalizowano i zinterpretowano dane zgodnie ze szczegółowym opisem w towarzyszącym manuskrypcie, wykorzystując wodny labirynt Morrisa. Siedmiomiesięczne transgeniczne myszy APP 23, niosące ludzki gen APP z mutacją szwedzką, zostały przebadane po miesiącu codziennych iniekcji kwasu walproinowego lub roztworu nośnika, zaczynając od pierwszego dnia testów z widoczną platformą. Myszy APP 23 leczone VPA oraz myszy z grupy kontrolnej wykazały podobną latencję ucieczki na widoczną platformę.Myszy PP 23 traktowane VPA oraz grupa kontrolna wykazały podobne dystanse pływania przed ucieczką na widoczną platformę. W teście z widoczną platformą oraz w testach z ukrytą platformą w trzecim i czwartym dniu, myszy PP 23 traktowane VPA wykazały krótszy czas latencji przed ucieczką na ukrytą platformę. W trzecim i czwartym dniu myszy PP 23 traktowane VPA pokonały krótszy dystans pływania przed ucieczką na ukrytą platformę.W próbie badawczej w szóstym dniu, w porównaniu z myszami kontrolnymi, myszy z grupy VPA PP 23 znacznie częściej wchodziły do trzeciej ćwiartki, w której wcześniej znajdowała się ukryta platforma. Podczas przeprowadzania tej procedury ważne jest monitorowanie czynników środowiskowych, które mogą wywołać stres, takich jak hałas, temperatura i światło. Po zakończeniu tej procedury można zastosować inne metody, takie jak warunkowanie lękiem kontekstowym i sygnałowym, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, na przykład czy deficyty w uczeniu się są specyficzne dla hipokampu, czy stanowią część szerszego problemu neuropoznawczego, który może obejmować ciało migdałowate.

morris-water-maze-test-for-learning-memory-deficits-alzheimer-s

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Test labiryntu Morrisa w wodzie dla myszy modelu choroby Alzheimera z Deficytami Uczenia i Pamięci

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

Eksperyment w labiryncie wodnym Morrisa

Labirynt Lashley III to zadanie polegające na nauce trasy, które nie opiera się na bodźcach awersyjnych ani wskazówkach wizualnych. Stanowi on zatem bardzo atrakcyjną opcję do oceny uczenia się i pamięci, zwłaszcza u starszych myszy lub w sytuacjach, w których istotnym czynnikiem jest stres.

Nauka trasy przy niskim poziomie stresu z wykorzystaniem labiryntu Lashley III u myszy

Myszy potrafią pływać, jednak dla wielu szczepów czynność ta wydaje się być stresująca. Aby rozwiązać ten problem, opracowano labirynty, w których motywacją do określonych zachowań jest ucieczka z płytkiej wody. Wykazano, że wspierają one proces uczenia się co najmniej tak skutecznie, jak tradycyjny i powszechnie stosowany labirynt wodny Morrisa.

Warianty testów labiryntu wodnego w płytkiej wodzie (wiosłowanie) u myszy

Upośledzenie poznawcze wynikające z radioterapii guzów mózgu stanowi klinicznie trudny do leczenia stan, który negatywnie wpływa na jakość życia. Zdolność do krytycznej oceny potencjalnych interwencji mających na celu złagodzenie wywołanych promieniowaniem deficytów poznawczych zależy w ostateczności od możliwości przeprowadzenia rygorystycznych ilościowych ocen funkcji poznawczych.

Kwantyfikacja upośledzenia funkcji poznawczych spowodowanego radioterapią czaszki

W tym filmie opisujemy test labiryntu wodnego Morrisa z przeniesieniem platformy, zadanie nawigacyjne używane do badania pamięci roboczej u gryzoni.

Wodny labirynt z przeniesieniem platformy: metoda oceny pamięci roboczej

Ten manuskrypt opisuje protokół Morrisa wodnego labiryntu (MWM) dostosowany do użycia z powszechnie używanym mysim modelem choroby Alzheimera. MWM jest szeroko stosowany w transgenicznych modelach myszy. Implementacja procedury wrażliwej na odkształcenie tła modelu myszy jest niezbędna do wykrywania różnic grupowych.

Test labiryntu wodnego Morrisa: optymalizacja pod kątem obciążenia myszy i środowiska testowego

Aby zbadać współistniejącą chorobę Alzheimera (AD) i stan udaru w nowym modelu, opisano trzy zadania behawioralne, które oceniają zarówno kontrolę motoryczną, jak i zachowania poznawcze. Zadania te obejmują zadanie chodzenia po belce, zadanie cylindra i labirynt wodny Morrisa.

Uczenie się przestrzenne zależne od motoryki i hipokampa oraz ocena pamięci referencyjnej w transgenicznym szczurzym modelu choroby Alzheimera z udarem mózgu

Tutaj prezentujemy protokół testu poznawczego specyficznego dla myszy, który nie wymaga pływania. Ten test może być wykorzystany do skutecznego odróżnienia kontrolowanych myszy z urazowym uszkodzeniem mózgu wywołanym uderzeniem kory mózgowej od pozorowanych kontroli.

Ocena upośledzenia pamięci przestrzennej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu przy użyciu promienistego labiryntu z bieżnika wodnego

Tutaj opisany jest protokół do przeprowadzenia testów labiryntu wodnego Morrisa w celu oceny zdolności uczenia się i pamięci myszy modelowych z chorobą Alzheimera oraz oceny wpływu akupunktury manualnej na ich leczenie.

Analiza zdolności uczenia się i zapamiętywania w mysim modelu choroby Alzheimera przy użyciu labiryntu wodnego Morrisa

Przedstawiamy niskokosztową metodę projektowania i budowy lekkiego systemu przedwzmacniacza montowanego na głowie (headstage), który umożliwia jednoczesną rejestrację i stymulację aktywności neuronalnej. Urządzenie to można uszczelnić, aby umożliwić jego zastosowanie u zwierząt pływających.

Projekt i konstrukcja kostuktywnego headstage'a do jednoczesnej stymulacji i rejestracji aktywności neuronalnej w labiryncie wodnym

Poznaj test labiryntu wodnego Morrisa do oceny deficytów uczenia się i pamięci zależnych od hipokampu u myszy modelowych z chorobą Alzheimera. Ta metoda pozwala analizować efekty leczenia na zdolności poznawcze.

Test labiryntu wodnego Morrisa w ocenie deficytów uczenia się i pamięci u myszy w modelu choroby Alzheimera

Przeglądaj więcej filmów