Name: Wykorzystanie ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do oceny pamięci roboczej i referencyjnej po uszkodzeniu mózgu u noworodka (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-04T19:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Poznaj metodę ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do jednoczesnej oceny pamięci roboczej i referencyjnej u zwierząt po uszkodzeniu mózgu. Technika eliminuje ograniczenia lądowych labiryntów.

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

Autorzy chcieliby podziękować Williamowi Martinowi i wydziałowi sztuki Rhode Island College za pomoc w tworzeniu labiryntów. Chcielibyśmy również podziękować studentom Rhode Island College, Katrinie Feyerherm, Molly La Rue i Nickowi Lafondowi za pracę nad prowadzeniem przedmiotów w ośmioramiennym labiryncie wodnym. Praca ta została wsparta grantem z Rhode Island Idea Network for Biomedical Research excellence (RIINBRE) oraz NIH National Center for Research Resources (Grant# P20 RR16457-12). Wsparcia udzielił również Narodowy Instytut Zdrowia Dziecka i Rozwoju Człowieka im. Eunice Kennedy Shriver przy Narodowym Instytucie Zdrowia w ramach Nagrody Numer R15HD077544.

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Rhode Island College i są zgodne z Przewodnikiem Narodowych Instytutów Zdrowia dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych.
1. Konfiguracja labiryntu
<ol>
	<li>Umieść wyraźne, statyczne, wyraźne wskazówki poza labiryntem (namalowane kształty, meble lub inne nieruchome elementy pomieszczenia) wokół labiryntu. 
	Uwaga: Wszystkie wskazówki dotyczące dodatkowego labiryntu muszą pozostać w tym samym miejscu przez cały czas trwania eksperymentu.</li>
	<li>Umieść piastę i ramiona labiryntu ramienia promieniowego w plastikowej wannie (patrz tabela wyposażenia dla example). 
	Uwaga: Labirynt używany w tym protokole składa się z ośmiu zdejmowanych ramion ze stali nierdzewnej przymocowanych do ośmiu centralnych wsporników przymocowanych do okrągłej podstawy ze stali nierdzewnej, która została pomalowana na czarno (patrz rysunek 1 w celu uzyskania schematu i odpowiednich wymiarów). Plastikowa wanna zilustrowana na rysunku 1 ma średnicę wewnętrzną 122 cm i wysokość 60 cm.</li>
	<li>Napełnij wannę wodą podgrzaną do temperatury pokojowej (22-26 °C)7.</li>
	<li>Umieść platformy 1 cm poniżej powierzchni wody na końcach czterech z ośmiu ramion. 
	Uwaga 1: Dla każdego obiektu lokalizacje platform są stałe na czas trwania testów. Niezależnie od konfiguracji należy zwrócić uwagę, aby nie umieszczać platform w więcej niż dwóch sąsiadujących ze sobą ramionach (nie więcej niż dwie platformy powinny znajdować się w sąsiednich ramionach). Nie umieszczaj platformy w ramieniu startowym. 
	Uwaga 2: Ukryte platformy muszą być pomalowane na ten sam kolor co wkładka labiryntu, aby wtopić się w tło labiryntu.</li>
</ol>
2. Przenoszenie tematów do testów
<ol>
	<li>Przenieś badanych z wiwarium do pomieszczenia testowego, zachowując wyznaczoną kolejność testów. 
	Uwaga: Zwierzęta powinny być umieszczane w nieprzezroczystej klatce, aby zmniejszyć stres związany z przewidywaniem i zapobiec oglądaniu wskazówek w pomieszczeniu testowym.</li>
	<li>Po znalezieniu się w pomieszczeniu testowym umieść wszystkie nieprzezroczyste klatki z grupy 1 na stole pomostowym lub stole, zachowując kolejność testowania. 
	Uwaga: W dużym badaniu (np. 30 osób) najlepszym rozwiązaniem może być podzielenie badanych na grupy testowe (np. 3 grupy po 10 osób każda). Będzie to zależało od wielkości sali testowej i możliwości transportu obiektu.</li>
</ol>
3. Protokół tabletu cyfrowego do nagrywania wpisów ramienia labiryntu
<ol>
	<li>Otwórz program do zapisywania plików PDF na tablecie cyfrowym.</li>
	<li>Zaimportuj wszystkie wstępnie zapisane szablony zapisu danych dla tematów z grupy 1. 
	Uwaga: Każdy szablon nagrania powinien być wstępnie zapisany i oznaczony określonymi numerami tematów i badań (np. uczestnik 1_trial 1, uczestnik 1_trial 2 itd.), w sumie cztery szablony dla każdego przedmiotu (próby 1-4). Szablon powinien zawierać puste odwzorowanie lokalizacji labiryntu i platformy, a także miejsce do zapisania numeru obiektu, numeru próby, dnia testu, wykorzystanej platformy ewakuacyjnej i opóźnienia próby (zob. rys. 2).</li>
	<li>Otwórz szablon pierwszej próby swojego pierwszego tematu. 
	Uwaga: Ten system może być również używany z szablonami papierowymi dla badaczy bez dostępu do tabletów lub programów do robienia notatek opartych na tabletach.</li>
</ol>
4. Testowanie labiryntu wodnego ramienia promieniowego
<ol>
	<li>Jeśli zwierzęta są trzymane w parach, należy rozdzielić osoby badane przed sesją testową. Przenieś pierwszy obiekt testowy do oddzielnej, nieprzezroczystej klatki grzewczej. 
	Uwaga: Klatka powinna być ogrzana do 37 °C za pomocą poduszki grzewczej w celu utrzymania temperatury ciała między próbami testowymi.</li>
	<li>Przed pierwszym badaniem każdego uczestnika należy upewnić się, że numer identyfikacyjny podmiotu jest zgodny z numerem podmiotu na karcie zapisu danych i upewnić się, że platformy są prawidłowo ustawione w ośmioramiennym labiryncie wodnym.</li>
	<li>Umieść obiekt w ramieniu startowym skierowanym w stronę ściany labiryntu i uruchom stoper. 
	Uwaga: Ten protokół został zaprojektowany dla dwóch eksperymentatorów, jednego do rejestrowania danych, a drugiego do obsługi badanych. Podczas tej współpracy komunikacja między eksperymentatorami jest najważniejsza. Niezbędne jest potwierdzenie godzin rozpoczęcia, numerów tematów i prawidłowego rozmieszczenia platformy przed każdym badaniem.</li>
	<li>Pozostań nieruchomy podczas każdej próby w wyznaczonej pozycji w pomieszczeniu, aby utrzymać spójność wskazówek podczas każdej próby. 
	Uwaga: Należy zachować ostrożność, aby unikać rzucających się w oczy sygnałów (np. perfum) podczas eksperymentów, a eksperymentatorzy powinni nosić te same ubrania (fartuchy laboratoryjne) każdego dnia, aby utrzymać spójność wskazówek.</li>
	<li>Rejestruj każde wejście do ramienia, umieszczając znak na odpowiednim ramieniu w szablonie nagrania na tablecie cyfrowym. 
	Uwaga: Wejście ma miejsce, gdy ramiona osoby przerywają płaszczyznę otwarcia ramienia.</li>
	<li>Odczekaj maksymalnie 120 sekund, aby tester zlokalizował jedną z czterech platform. Gdy zwierzę dotrze na platformę, zatrzymaj stoper, próba jest zakończona. 
	Uwaga: Aby zachować spójność, mówi się, że obiekt osiągnął cel, gdy jego przednie łapy znajdują się na platformie.</li>
	<li>Jeśli tester nie jest w stanie zlokalizować platformy w ciągu 120 sekund, ostrożnie poprowadź go do najbliższej platformy i pozwól mu pozostać na platformie przez 10 sekund przed usunięciem, aby upewnić się, że zwierzę jest świadome lokalizacji docelowej.</li>
	<li>Tylko pierwszego dnia pozwól badanemu usiąść na platformie przez 10 sekund po każdej z czterech prób, aby mógł odnieść się do wskazówek przestrzennych.</li>
	<li>Po zakończeniu próby usuń obiekt z platformy, delikatnie unosząc go za ciało.</li>
	<li>Rozpocznij odliczanie dla 90-sekundowego interwału międzypróbnego.</li>
	<li>Umieść obiekt z powrotem w indywidualnej klatce nad podkładką termoregulacyjną.</li>
	<li>Rejestruje konkretną platformę wykorzystywaną do ucieczki, zataczając koło wokół odpowiedniego miejsca w szablonie zapisu danych.</li>
	<li>W tym czasie usuń platformę ewakuacyjną używaną przez testera w poprzedniej próbie.</li>
	<li>Otwórz szablon dla następnej próby i oznacz wszystkie platformy, które zostały użyte do ucieczki przez podmiot, a tym samym usunięte podczas poprzednich prób, za pomocą X. 
	Uwaga: Oznaczenie wszystkich brakujących platform przed kolejną próbą ma kluczowe znaczenie dla zdefiniowania typów błędów (np. pamięć referencyjna i/lub poprawność pamięci roboczej).</li>
	<li>Przed rozpoczęciem kolejnego badania potwierdź numer uczestnika, numer badania i pozostałe lokalizacje platformy.</li>
	<li>Po upływie 90-sekundowego interwału międzypróbnego umieść badanego w ramieniu startowym skierowanym do ściany labiryntu i uruchom stoper do następnej próby.</li>
	<li>Powtórz ten proces dla prób 2-4, usuwając platformę ewakuacyjną, do której dotarłeś po każdej próbie i odpowiednio oznaczając szablon w trakcie i po każdej próbie (tj. umieść X nad usuniętymi platformami, wskaż weszły ramiona i zakreśl platformę używaną do ucieczki).</li>
	<li>Po zakończeniu wszystkich czterech prób dla danego obiektu, umieść platformy ewakuacyjne z powrotem w odpowiednich ramionach labiryntu i powtórz proces testowania dla następnego obiektu (kroki testowania 4.1-4.17).</li>
	<li>Po zakończeniu testowania dla grupy 1 wyeksportuj arkusze zapisu danych do folderu dla tego dnia testowania (np. Dzień 1) i zapisz go w systemie przechowywania plików. 
	Uwaga: Arkusze zapisu danych należy wyeksportować przed rozpoczęciem następnej grupy testowej, aby zminimalizować ryzyko utraty danych.</li>
	<li>Powtórz te czynności dla każdej grupy (kroki testowe 2.1-4.19).</li>
</ol>
5. Zmienne zależne
<ol>
	<li>Dla każdej próby policz liczbę pierwszych i powtórnych wpisów do dowolnego ramienia, które wcześniej miało platformę. Zostanie to oznaczone znakiem X nad platformą na karcie zapisu danych. Są to poprawne błędy pamięci roboczej. 
	Uwaga: Ponieważ błędy poprawnej pamięci roboczej są zależne od zapamiętania lokalizacji platformy, która została już użyta do ucieczki i uniknięcia tego ramienia, nie można mieć błędu poprawności pamięci roboczej przy pierwszej próbie.</li>
	<li>Dla każdej próby zliczana jest liczba pierwszych wejść do dowolnego ramienia, które nigdy nie zawierało platformy z arkusza zapisu danych. Są to błędy pamięci referencyjnej.</li>
	<li>Dla każdej próby zliczana jest liczba powtórzonych wpisów do dowolnego ramienia, które nigdy nie zawierało platformy z arkusza zapisu danych. Są to błędy nieprawidłowej pamięci roboczej.</li>
	<li>Rejestruj opóźnienie, aby dotrzeć do platformy dla każdej próby.</li>
</ol>

<ol><li>Bunge, S. A., Ochsner, K. N., Desmond, J. E., Clover, G. H., Gabrieli, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prefrontal+regions+involved+in+keeping+information+in+and+out+of+mind%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Prefrontal regions involved in keeping information in and out of mind.</a> Brain. 124 (Pt 10), 2074-2086 (2001).</li>
<li>Olton, D., Collison, C., Werz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+memory+and+radial-arm+maze+performance+of+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Learn+Motiv%22%5BJournal%5D)">Spatial memory and radial-arm maze performance of rats.</a> Learn Motiv. 8, 289-314 (1977).</li>
<li>Olton, D., Becker, J., Handelmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampus%2C+space%2C+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Sci%22%5BJournal%5D)">Hippocampus, space, and memory.</a> Behav. Brain Sci. 2, 313-365 (1979).</li>
<li>Morris, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developments+of+a+water-maze+procedure+for+studying+spatial+learning+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat.</a> J. Neurosci. Methods. 11 (1), 47-60 (1984).</li>
<li>Hyde, L. A., Hoplight, B. J., Denenberg, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+version+of+the+radial-arm+maze%3A+learning+in+three+inbred+strains+of+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Water version of the radial-arm maze: learning in three inbred strains of mice.</a> Brain Res. 785 (2), 236-244 (1998).</li>
<li>Hyde, L. A., Sherman, G. F., Hoplight, B. J., Denenberg, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Working+memory+deficits+in+BXSB+mice+with+neocortical+ectopias%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">Working memory deficits in BXSB mice with neocortical ectopias.</a> Physiol. Behav. 70 (1-2), 1-5 (2000).</li>
<li>Hyde, H. A., Hoplight, L. A., Denenberg, B. J., H, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+two+species%2C+females+exhibit+superior+working+memory+and+inferior+reference+memory+on+the+water+radial-arm+maze%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">In two species, females exhibit superior working memory and inferior reference memory on the water radial-arm maze.</a> Physiol. Behav. 70 (3-4), 311-317 (2000).</li>
<li>Fitch, R. H., Breslawski, H., Rosen, G. D., Chrobak, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistent+spatial+working+memory+deficits+in+rats+with+bilateral+cortical+microgyria%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Funct%22%5BJournal%5D)">Persistent spatial working memory deficits in rats with bilateral cortical microgyria.</a> Behav. Brain Funct. 4, 45(2008).</li>
<li>Szalkowski, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistent+spatial+working+memory+deficits+in+rats+following+in+utero+RNAi+of+Dyx1c1%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Persistent spatial working memory deficits in rats following in utero RNAi of Dyx1c1.</a> Genes Brain Behav. 10 (2), 244-252 (2011).</li>
<li>Conklin, H. M., Salorio, C. F., Slomine, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Working+memory+performance+following+pediatric+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Inj%22%5BJournal%5D)">Working memory performance following pediatric traumatic brain injury.</a> Brain Inj. 22 (11), 847-857 (2008).</li>
<li>Luu, T. M., Ment, L., Allan, W., Schneider, K., Vohr, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+and+memory+function+in+adolescents+born+very+preterm%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatrics%22%5BJournal%5D)">Executive and memory function in adolescents born very preterm.</a> Pediatrics. 127, 639-648 (2011).</li>
<li>McClure, M. M., Threlkeld, S. W., Fitch, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+processing+and+learning%2Fmemory+following+erythropoietin+administration+in+neonatally+hypoxic-ischemic+injured+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Auditory processing and learning/memory following erythropoietin administration in neonatally hypoxic-ischemic injured rats.</a> Brain Res. 1132 (1), 203-209 (2006).</li>
<li>McClure, M. M., Thrlekeld, S. W., Fitch, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+erythropoietin+on+auditory+processing+following+neonatal+hypoxic-ischemic+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The effects of erythropoietin on auditory processing following neonatal hypoxic-ischemic injury.</a> Brain Res. 1132 (1), 203-209 (2007).</li>
<li>LaPrairie, J. L., Murphy, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+impact+of+neonatal+injury+in+male+and+female+rats%3A+Sex+differences%2C+mechanisms+and+clinical+implications%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neuroendocrinol%22%5BJournal%5D)">Long-term impact of neonatal injury in male and female rats: Sex differences, mechanisms and clinical implications.</a> Front. Neuroendocrinol. 31 (2), 193-202 (2010).</li>
<li>Volpe, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perinatal+brain+injury%3A+from+pathogenesis+to+neuroprotection%5BTitle%5D)+AND+%22Ment.+Retard.+Dev.+Disabil.+Res.+Rev%22%5BJournal%5D)">Perinatal brain injury: from pathogenesis to neuroprotection.</a> Ment. Retard. Dev. Disabil. Res. Rev. 7, 56-64 (2001).</li>
<li>Vannucci, R. C., Vannucci, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+perinatal+hypoxic-ischemic+brain+damage%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.+Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">A model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage.</a> Ann. N. Y. Acad. Sci. 835, 234-249 (1997).</li>
<li>McClure, M. M., Peiffer, A. M., Rosen, G. D., Fitch, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+processing+deficits+in+rats+with+neonatal+hypoxic-ischemic+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Dev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Auditory processing deficits in rats with neonatal hypoxic-ischemic injury.</a> Int. J. Dev. Neurosci. 23 (4), 351-362 (2005).</li>
<li>Jarrard, L., Okaichi, H., Steward, O., Goldschmidt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+role+of+hippocampal+connections+in+the+performance+of+place+and+cue+tasks%3A+comparisons+with+damage+to+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">On the role of hippocampal connections in the performance of place and cue tasks: comparisons with damage to the hippocampus.</a> Behav. Neurosci. 98, 946-954 (1984).</li>
<li>Bimonte-Nelson, H. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Testosterone%2C+but+not+nonaromatizable+dihydrotestosterone%2C+improves+working+memory+and+alters+nerve+growth+factor+levels+in+aged+male+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurology%22%5BJournal%5D)">Testosterone, but not nonaromatizable dihydrotestosterone, improves working memory and alters nerve growth factor levels in aged male rats.</a> Exp. Neurology. 181, 301-312 (2003).</li>
<li>Acosta, J. I., Hiroi, R., Camp, B. W., Talboom, J. S., Bimonte-Nelson, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+update+on+the+cognitive+impact+of+clinically-used+hormone+therapies+in+the+female+rat%3A+Models%2C+mazes+and+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">An update on the cognitive impact of clinically-used hormone therapies in the female rat: Models, mazes and mechanisms.</a> Brain Res. 13 (1514), 18-39 (2013).</li>
<li>O'Keefe, J., Nadel, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aO%27Keefe%2C+J+%22The+hippocampus+as+a+cognitive+map%22">The hippocampus as a cognitive map</a>. , Clarendon Press. Oxford, England. (1978).</li>
<li>Whishaw, I. Q., Pasztor, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rats+alternate+on+a+dry-land+but+not+swimming-pool+%28Morris+task%29+place+task%3A+implications+for+spatial+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Rats alternate on a dry-land but not swimming-pool (Morris task) place task: implications for spatial processing.</a> Behav. Neurosci. 114 (2), 442-446 (2000).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnego interesu finansowego.

Ośmioramienny paradygmat promieniowego labiryntu wodnego został z powodzeniem wykorzystany w naszym laboratorium i przez inne osoby do oceny wydajności pamięci roboczej i referencyjnej u szczurów z uszkodzeniem mózgu u noworodka i bez niego5-7,18-20. W obecnym paradygmacie usunięcie platformy ucieczki po każdej próbie zwiększa zapotrzebowanie na pamięć roboczą (badani mają mniej opcji ucieczki) w kolejnych próbach. Dlatego w czwartej próbie pozostaje tylko jedna platforma, a zapotrzebowanie na pamięć roboczą j...

Pamięć robocza (WM) odpowiada krytycznej domenie poznawczej wymaganej do reprezentacji obiektów lub miejsc podczas zachowania ukierunkowanego na cel1. Alternatywnie, pamięć referencyjna (RM) jest wymagana do czasowo stabilnych reprezentacji tych obiektów lub miejsc. Pamięć robocza i referencyjna od dawna są oceniane u gryzoni przy użyciu paradygmatów labiryntu ramion promieniowych na lądzie2,3. Jednak zadania te często wymagają wcześniejszego treningu, ponieważ szczury nie są predysponowane do spontanicznego biegania po labiryncie. Może to znacznie wydłużyć czas potrzebny na wykonanie eksperymentu i może zakłócać wrażliwe na czas projekty podłużne. Inne ograniczenia naziemnego labiryntu z ośmioramiennymi ramionami obejmują wymagania dotyczące deprywacji żywności i trudności w kontrolowaniu zmian w sygnałach zapachowych pozostawionych w labiryncie po każdej próbie. Wiele z tych ograniczeń zostało przezwyciężonych dzięki zastosowaniu paradygmatu labiryntu wodnego Morrisa4, jednak historycznie projekty te ograniczały się do testowania pamięci referencyjnej i uczenia się przestrzennego (wyjątki5-9). Ośmioramienny radialny labirynt wodny jest zmodyfikowaną wersją ośmioramiennego radialnego labiryntu lądowego, który został wykorzystany do oceny zarówno pamięci referencyjnej, jak i roboczej u szczurów i myszy5-7. W przeciwieństwie do tradycyjnych labiryntów lądowych, ośmioramienny radialny labirynt wodny nie wymaga pozbawiania pokarmu, minimalizuje potencjalne mylące sygnały zapachowe i wykorzystuje motywację badanych do ucieczki jako skuteczny sposób oceny pracy i odniesienia do uczenia się i pamięci jednocześnie, bez konieczności wstępnego treningu5-7.
Jednym z zastosowań tego paradygmatu jest testowanie deficytów pamięci roboczej po uszkodzeniu mózgu u noworodka. Badania na ludziach wykazały, że wcześniaki zagrożone uszkodzeniem mózgu wykazują deficyty pamięci roboczej w późniejszymżyciu10,11. Uszkodzenie mózgu u noworodków można modelować u gryzoni poprzez wywołanie niedotlenienia/niedokrwienia (HI) we wczesnym okresie rozwoju pourodzeniowego12-15. Co ważniejsze, deficyty w uczeniu się przestrzennym i pamięci operacyjnej występujące u niemowląt z grupy ryzyka są równoległe u gryzoni korzystających z labiryntu wodnego ramienia promieniowego, co czyni go solidnym modelem do badania takich zaburzeń8,9. Ośmioramienny promienisty labirynt wodny pozwala również na jednoczesną kwantyfikację pamięci referencyjnej i roboczej, dzięki czemu idealnie nadaje się do porównywania osób z uszkodzeniem mózgu i bez urazów w modelach wrażliwych na czas (np. podczas dyskretnych wdów rozwojowych) lub do projektów podłużnych z przeciwwagą.
W tym protokole opisujemy procedury testowe z wykorzystaniem ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego (zobacz Rysunek 1) oraz przykładowe dane dla szczurów z i bez urazu niedotlenieniowo-niedokrwiennego noworodka. Niedotlenienie i niedokrwienie (HI) zostało wywołane w 7 dniu po urodzeniu po kauteryzacji prawej tętnicy szyjnej wspólnej i 120 minutach 8% ekspozycji na tlen. Ta procedura chirurgiczna jest szeroko stosowana do modelowania patologii wcześniactwa i uszkodzenia mózgu u noworodków (szczegóły patrz12,13,16,17). Pokazujemy, że paradygmat labiryntu wodnego ramienia promieniowego ujawnia deficyty pamięci referencyjnej i zdolności pamięci roboczej po urazie HI u noworodków. W obecnym protokole pamięć referencyjna jest oceniana za pomocą czterech specyficznych ramion ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego, które pozostają stałe w stosunku do dodatkowych wskazówek labiryntu przez cały czas trwania testów. Te ramiona nigdy nie zawierają platformy ucieczki, dlatego wpisy przedmiotów do tych ramion odzwierciedlają słabą wydajność pamięci referencyjnej i deficyty w długotrwałym uczeniu się. Pozostałe cztery ramiona zawierają platformy ewakuacyjne na początku dnia, jednak każda platforma jest usuwana, gdy zwierzę pomyślnie wejdzie w ramię i ucieknie z wody5-7. Wymaga to od zwierzęcia zapamiętania, w które ramiona weszło w ciągu czterech kolejnych prób, co zwiększa zapotrzebowanie na pamięć roboczą w miarę usuwania każdej dodatkowej platformy. Pamięć robocza jest oceniana poprzez badanie ponownych wejść do ramion poprzednio używanych do ucieczki w ciągu tego samego dnia testowego lub ponownych wejść do ramion pamięci referencyjnej. Dodatkowo projekt ten wykorzystuje wskazówki poza labiryntem do zlokalizowania platform ewakuacyjnych odzwierciedlających uczenie się przestrzenne zależne od hipokampa. Ta metoda oceny błędów pamięci roboczej i referencyjnej była pierwotnie stosowana przez Jarrarda i wsp.18 i od tego czasu jest szeroko stosowany do oceny modeli gryzoni zaburzeń neurologicznych związanych ze starzeniem się, trudnościami w uczeniu się i manipulacjami hormonalnymi5,6,7,19,20.
Głównym celem tego paradygmatu jest ocena pamięci referencyjnej i roboczej, dlatego projekt ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego nie powinien być ograniczony do testowania deficytów spowodowanych rozwojowym uszkodzeniem mózgu. Zamiast tego wcześniejsze badania wykorzystujące ten paradygmat pokazują, że różne modele gryzoni mogą być oceniane w celu oceny patologii uczenia się i pamięci w wielu kontekstach eksperymentalnych5,6,7,18,19,20.

<table><tbody><tr><td>Plastikowa wanna</td><td>Gototanks http://www.gototanks.com</td><td>ARM-19455</td><td>Rozmiar może się różnić w zależności od testowanych gatunków lub indywidualnych potrzeb laboratorium.</td></tr><tr><td>iPad lub inny tablet cyfrowy</td><td>Apple Inc.</td><td>Nie dotyczy</td><td>http://www.apple.com</td></tr><tr><td>Notability lub inna aplikacja do robienia notatek</td><td>Gingerlabs</td><td>Nie dotyczy</td><td> http://www.gingerlabs.com Cyfrowy program do zapisywania lub robienia notatek w formacie pdf </td></tr><tr><td>Zegar cyfrowy</td><td>Dowolna</td><td>nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>Izotermiczna poduszka grzewcza Deltaphase</td><td>Braintree Scientific</td><td>ASS7D</td><td>http://www.braintreesci.com/</td></tr> <tr><td>nierdzewny stalowy labirynt</td><td>Wyprodukowano w domu</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr></tbody></table>

wykorzystanie ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do oceny pamięci roboczej i referencyjnej po uszkodzeniu mózgu u noworodka

Use of an Eight-arm Radial Water Maze to Assess Working and Reference Memory Following Neonatal Brain Injury

Pamięć robocza i referencyjna są powszechnie oceniane za pomocą labiryntu promienistego ramienia na lądzie. Jednak ten paradygmat wymaga wstępnego treningu, deprywacji jedzenia i może wprowadzać zakłócenia w zapachu. Ośmioramienny radialny labirynt wodny został zaprojektowany do jednoczesnej oceny wydajności pamięci referencyjnej i roboczej, wymagając od badanych korzystania z dodatkowych wskazówek labiryntowych w celu zlokalizowania platform ewakuacyjnych i zaradzenia ograniczeniom zaobserwowanym w projektach labiryntów z ramieniem promieniowym na lądzie. W szczególności badani są zobowiązani do unikania broni wcześniej używanej do ucieczki podczas każdego dnia testowego (pamięć robocza), a także unikania nieruchomych ramion, które nigdy nie zawierają platform ewakuacyjnych (pamięć referencyjna). Ponowne wejścia do ramion, które zostały już użyte do ucieczki podczas sesji testowej (a tym samym platforma ucieczki została usunięta) oraz ponowne wejścia do ramion pamięci referencyjnej wskazują na deficyty pamięci roboczej. Alternatywnie, pierwsze wpisy w ramionach pamięci referencyjnej wskazują na deficyty pamięci referencyjnej. Użyliśmy tego labiryntu do porównania wydajności szczurów z noworodkowym uszkodzeniem mózgu i pozorowaną grupą kontrolną po indukcji niedotlenienia-niedokrwienia i wykazaliśmy znaczne deficyty zarówno w pamięci roboczej, jak i referencyjnej po jedenastu dniach testów. Protokół ten można łatwo zmodyfikować w celu zbadania wielu innych modeli upośledzenia uczenia się.

Przykładowe dane z naszego laboratorium wykazują istotnie większą liczbę błędów pamięci operacyjnej u zwierząt z HI w porównaniu do grupy sham do jedenastego dnia testów (t = 2.124, p&lt;0.05, (patrz Rycina 3A)). Zwierzęta z HI wykazały również istotnie większą liczbę błędów pamięci referencyjnej w porównaniu do osobników z grupy sham do jedenastego dnia testów (t = 2.303, p&lt;0.05, (patrz Rycina 3B)). Błędy pamięci operacyjnej i referencyjnej obejmują całkowitą liczbę błędów skumulowan...

Ośmioramienny radialny labirynt wodny jest przeznaczony do jednoczesnej oceny wydajności pamięci referencyjnej i roboczej, wymagając od badanych korzystania z dodatkowych wskazówek labiryntowych w celu zlokalizowania platform ewakuacyjnych i zaradzając ograniczeniom zaobserwowanym w projektach labiryntów z promieniowym ramieniem na lądzie.

Wykorzystanie ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do oceny pamięci roboczej i referencyjnej po uszkodzeniu mózgu u noworodka

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest jednoczesna kwantyfikacja pamięci operacyjnej i referencyjnej bez ograniczeń typowych dla labiryntów lądowych. Na początku zwierzę zostaje umieszczone w ramieniu startowym labiryntu wodnego i musi zlokalizować ukrytą platformę. Rejestrowana jest liczba wejść do każdego ramienia oraz lokalizacja platformy wykorzystanej do ucieczki.Następnie usuwa się platformę ucieczki wykorzystywaną przez zwierzę, a procedurę powtarza się w trzech kolejnych próbach. W ostatnim kroku wejścia są kodowane jako pamięć operacyjna, poprawne błędy, błędy pamięci referencyjnej lub błędy pamięci operacyjnej.W końcowym rozrachunku ośmioramienny wodny labirynt radialny może być wykorzystany do oceny pamięci roboczej i referencyjnej w wielu modelach zwierzęcych. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak wodny labirynt Morrisa, jest to, że pozwala ona eksperymentatorowi na jednoczesną ocenę zarówno pamięci roboczej, jak i referencyjnej. Labirynt radialny składa się z ośmiu ramion wykonanych ze stali nierdzewnej, przymocowanych do okrągłej podstawy.Zwierzę umieszcza się w zbiorniku wypełnionym wodą o temperaturze pokojowej. Ukryte platformy umieszcza się jeden centymetr poniżej powierzchni wody. W czterech z ramion wymagana jest obecność dwóch eksperymentatorów.Jedna osoba rejestruje dane, a druga zajmuje się badanymi. Podczas tej współpracy kluczowa jest komunikacja między eksperymentatorami. Przed każdą próbą niezbędne jest potwierdzenie godziny rozpoczęcia, numerów badanych oraz prawidłowego umieszczenia na platformie.Do rejestrowania wyników z labiryntu dla kukurydzy wykorzystywany jest tablet cyfrowy. Otwórz program do edycji plików PDF i zaimportuj wszystkie wcześniej zapisane szablony rejestracji danych dla osobników z grupy pierwszej. Szablon powinien zawierać pusty schemat labiryntu i lokalizację platformy, a także miejsce na zapisanie numeru osobnika, numeru próby, dnia testu, użytej platformy ucieczkowej oraz czasu opóźnienia w próbie.W pierwszej kolejności przenieś pierwszego badanego osobnika do oddzielnej, ogrzanej klatki. Następnie upewnij się, że platformy w ośmioramiennym wodnym labiryncie są ustawione prawidłowo. Po sprawdzeniu numeru identyfikacyjnego osobnika, umieść go w ramieniu startowym przodem do ściany labiryntu i uruchom stoper.Ważne jest, aby podczas każdej próby pozostać w bezruchu w wyznaczonej pozycji, co pozwoli na zachowanie spójności Q w całym procesie. Należy rejestrować wpisy w protokole testowym, stawiając znak przy odpowiednim ramieniu. W szablonie rejestracji wpis jest liczony.Gdy barki badanego przekroczą płaszczyznę otworu ramienia, należy przyznać maksymalnie 120 sekund na zlokalizowanie przez badanego jednej z czterech platform. Po dotarciu zwierzęcia do platformy należy zatrzymać stoper, kończąc próbę. Należy zapisać czas dotarcia do platformy.Aby zachować spójność w każdej próbie, uznaje się, że badany osiągnął cel, gdy jego przednie łapy znajdują się na platformie. W pierwszym dniu testów należy pozwolić badanemu posiedzieć na platformie przez 10 sekund we wszystkich czterech próbach, aby mógł on zapoznać się z wskazówkami przestrzennymi.Jeśli badany nie zdoła zlokalizować platformy w ciągu 120 sekund, należy go ostrożnie poprowadzić do najbliższej platformy i pozwolić mu pozostać na niej przez 10 sekund. Po zakończeniu próby należy zdjąć badanego z platformy, delikatnie podnosząc go za ciało. Następnie należy uruchomić timer dla 92. odstępu między próbami.Aby zapobiec hipotermii, osusz obiekt ręcznikiem. Umieść obiekt z powrotem w indywidualnej klatce na podkładce termoregulacyjnej. Zapisz konkretną platformę wykorzystaną do ucieczki, zakreślając odpowiednie miejsce na szablonie rejestracji danych.W odstępie między próbami usuń platformę ucieczki, z której korzystał badany w poprzedniej próbie. Otwórz szablon dla następnej próby i zaznacz znakiem x wszystkie platformy, które zostały wykorzystane do ucieczki przez badanego, a tym samym usunięte w poprzednich próbach. Następnie potwierdź rozmieszczenie platform dla następnej próby.Po przygotowaniu umieść obiekt w ramieniu startowym, skierowany w stronę ściany labiryntu, i uruchom stoper. Powtórz ten proces łącznie w czterech próbach. Po każdej próbie usuń osiągniętą platformę ucieczkową i odpowiednio zaznaczaj szablon w trakcie oraz po każdej próbie.Po zakończeniu, umieść platformy ucieczkowe z powrotem w odpowiednich ramionach labiryntu i powtórz proces testowania dla kolejnego osobnika. Po zakończeniu testów dla pierwszej grupy, wyeksportuj arkusze rejestracji danych do folderu z danym dniem testowania i zapisz je do późniejszej analizy. Dla każdej próby policz liczbę pierwszych i powtórnych wejść do każdego ramienia, w którym wcześniej znajdowała się platforma.Są to błędy pamięci operacyjnej. Błędy pamięci referencyjnej oblicza się jako liczbę pierwszych wejść do dowolnego ramienia, w którym nigdy nie znajdowała się platforma. Liczba powtórnych wejść do dowolnego ramienia, w którym nigdy nie znajdowała się platforma, stanowi błędy pamięci operacyjnej. Podczas zastosowania ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego wykazano istotny wzrost liczby błędów u gryzoni z noworodkowym niedotlenieniem niedokrwiennym mózgu.Błędy pamięci referencyjnej były również zwiększone u zwierząt z uszkodzeniem mózgu w porównaniu z grupą kontrolną. Podczas wykonywania tej procedury należy zauważyć, że zwierzęta poddane manipulacjom eksperymentalnym mogą wymagać więcej czasu na opanowanie zadania. Dotyczy to w szczególności błędów poprawności pamięci operacyjnej, biorąc pod uwagę naturalną tendencję szczura do powrotu do ramienia z platformą, gdy motywacją jest ucieczka z wody.

use-an-eight-arm-radial-water-maze-to-assess-working-reference-memory

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Zastosowanie ośmioramiennego labiryntu wodnego do oceny pamięci operatywnej i referencyjnej po noworodkowej urazie mózgu

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

Niniejszy artykuł przedstawia protokół testów w labiryncie T z wykorzystaniem zmodyfikowanego zautomatyzowanego aparatu do oceny funkcji uczenia się i pamięci u myszy.

Zadania wymuszonej alternacji w labiryncie T oraz dyskryminacji lewo-prawo w celu oceny pamięci operacyjnej i referencyjnej u myszy

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

Celem tego protokołu jest zbadanie poznania przestrzennego u gryzoni. Wodny labirynt z podwójnym H to nowatorski test, który jest szczególnie przydatny do wyjaśnienia różnych elementów uczenia się, konsolidacji i pamięci, a także wzajemnego oddziaływania systemów pamięci.

Labirynt Double-H: solidny test behawioralny do uczenia się i pamięci u gryzoni

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

Ten protokół opisuje użycie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny funkcjonalnego uczenia się/pamięci w niedokrwieniu mózgu wywołanym zatrzymaniem krążenia.

Wykorzystanie zmodyfikowanego labiryntu T do oceny wyników pamięci funkcjonalnej po zatrzymaniu krążenia

Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest często kojarzone z zaburzeniami pamięci. W tym miejscu przedstawiamy protokół oceny przestrzennej pamięci roboczej po TBI za pomocą zadania metrycznego. Test metryczny jest przydatnym narzędziem do badania upośledzenia przestrzennej pamięci roboczej po TBI.

Test metryczny do oceny przestrzennej pamięci roboczej u dorosłych szczurów po urazowym uszkodzeniu mózgu

Większość eksperymentów behawioralnych dla gryzoni została pierwotnie opracowana dla szczurów. Ze względu na różnice behawioralne między szczurami a myszami, czasami wymagane są modyfikacje dla myszy. Przedstawiamy metodę badania przestrzennej pamięci roboczej u myszy, minimalizującą stres podczas zadania pamięci roboczej.

Zadanie związane z przestrzenną pamięcią roboczą dla myszy w półautomatycznym 8-ramiennym labiryncie promieniowym, zmniejszające skojarzenia pamięci lękliwej w labiryncie

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

Poznaj metodę ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do jednoczesnej oceny pamięci roboczej i referencyjnej u zwierząt po uszkodzeniu mózgu. Technika eliminuje ograniczenia lądowych labiryntów.

Wykorzystanie ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do oceny pamięci roboczej i referencyjnej po uszkodzeniu mózgu u noworodka (Wideo) | JoVE Journal

Wykorzystanie ośmioramiennego radialnego labiryntu wodnego do oceny pamięci roboczej i referencyjnej po uszkodzeniu mózgu u noworodka

Przeglądaj więcej filmów