Name: Strategie testowania labiryntu Barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-26T22:45:00.000+00:00
Duration: 12 min 59 s
Description: Poznaj metodę labiryntu Barnes'a do oceny zdolności nawigacji przestrzennej u gryzoni. Ta technika pozwala badać uczenie się i pamięć w warunkach mniej stresogennych niż testy wodne.

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 dziękują Panu Eldinowi Jašarevićowi, Panu Scottowi Williamsowi, Panu Rogerowi W. Meissenowi, Sarah A. Johnson, Dr. R. Michaelowi Robertsowi, Dr. Markowi R. Ellersieckowi i Dr. Davidowi C. Geary'emu z University of Missouri, oraz Panu C. Delbertowi Law i personelowi opieki nad zwierzętami w National Center for Toxicological Research/FDA. Praca ta była wspierana przez NIH Challenge Grant to Grant to CSR (RC1 ES018195), Mizzou Advantage Grant dla (CSR i DCG), nagrodę wydziału University of Missouri College of Veterinary Medicine (CSR) oraz protokół E7318 w National Center for Toxicological Research/FDA.

1. Procedura labiryntu Barnesa dla małych gryzoni
<ol>
	<li>Włącz górne światła nad labiryntem i umieść znaki "Nie wchodzić" na zewnątrz drzwi laboratorium.</li>
	<li>Przynieś myszy w ich normalnych klatkach domowych do pokoju testowego około 30 minut przed rozpoczęciem pierwszej próby, aby umożliwić przyzwyczajenie. Jeśli w pomieszczeniu panuje cisza, włączenie białego szumu może nie być konieczne, w przeciwnym razie można rozważyć ten środek ostrożności.</li>
	<li>Skonfiguruj program śledzenia.</li>
	<li>Delikatnie wyjmij pierwszą mysz z domowej klatki i umieść ją w wysokim, zakrytym plastikowym pudełku. Umieść jego ewakuacyjną (czysty dom) klatkę polipropylenową (29 cm x 19 cm x 13 cm) pod wyznaczonym otworem ewakuacyjnym.
	<ol>
		<li>Upewnij się, że papier blokujący rurkę został usunięty z tego otworu wylotowego, a wszystkie inne otwory są zatkane.</li>
		<li>Zaciągnij zasłonę wokół labiryntu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść plastikowe pudełko z myszką w środku labiryntu, a około 8 sekund później delikatnie wyjmij zwierzę z klatki i umieść je na labiryncie.
	<ol>
		<li>Po umieszczeniu zwierzęcia w środku labiryntu, spokojnie przenieś się do obszaru komputera (~150 cm od labiryntu).</li>
		<li>Uruchom odpowiednie oprogramowanie śledzące, które powinno być już otwarte, aby zapewnić minimalny czas (w ciągu kilku sekund) od momentu umieszczenia zwierzęcia w labiryncie do momentu, gdy program zacznie dokumentować jego działanie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Obserwuj wyniki zwierzęcia z monitora komputerowego i zapisuj numer dołka, numer próby, strategię wyszukiwania i liczbę popełnionych błędów. Błąd jest definiowany jako podsłuchiwanie nieprawidłowego otworu. Ocena strategii wyszukiwania może być dokonywana na żywo lub później w oparciu o wzorzec śledzenia.
	<ol>
		<li>Strategia wyszukiwania jest skategoryzowana jako bezpośrednia (wchodzenie bezpośrednio do klatki ewakuacyjnej z 3 lub mniej błędami),</li>
		<li>Szeregowy (poruszający się wzdłuż obwodu labiryntu do momentu zlokalizowania klatki ewakuacyjnej) lub</li>
		<li>Losowe (wielokrotne przekraczanie środka labiryntu w celu sprawdzenia różnych).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zatrzymaj program śledzenia, gdy zwierzę znajdzie się we wszystkich czterech łapach w klatce ewakuacyjnej.</li>
	<li>Jeśli mysz nie wejdzie do klatki ewakuacyjnej w ciągu 5 minut, delikatnie poprowadź ją we właściwe miejsce i do klatki ewakuacyjnej. Pozostaw mysz w klatce ewakuacyjnej na 2 minuty.</li>
	<li>Wyjmij mysz z klatki ewakuacyjnej i umieść ją w klatce domowej.</li>
	<li>Spryskaj wierzch labiryntu i klatkę ewakuacyjną 70% etanolem i wytrzyj do sucha. Odłóż pierwszą klatkę/mysz na bok na 30 minut przed uruchomieniem drugiej próby.</li>
	<li>Przed uruchomieniem następnej myszy zatkaj poprzednio prawidłowy otwór ewakuacyjny i wyjmij papierową zaślepkę blokującą otwór z wyznaczonego otworu ewakuacyjnego dla tego następnego obiektu.</li>
	<li>Każda mysz jest testowana przez 2 próby dziennie w odstępach między próbami wynoszącymi około 30 minut.</li>
	<li>Powtarzaj te kroki, aż wszystkie myszy będą testowane przez siedem kolejnych dni, co może zwiększyć prawdopodobieństwo zaobserwowania poprawy wydajności i/lub różnic między grupami leczenia, w porównaniu z danymi z zaledwie czterech dni.</li>
</ol>
2. Testowanie labiryntu Barnesa na szczurach, gdy program śledzący nie jest dostępny
<ol>
	<li>Upewnij się, że labirynt znajduje się we właściwym miejscu (bezpośrednio wyśrodkowany pod światłami), fałszywe dno, które blokuje otwory nieucieczkowe i zapobiega wypadnięciu zwierzęcia, jest bezpiecznie w labiryncie, a klatka ewakuacyjna znajduje się w miejscu wyznaczonym dla pierwszego obiektu. Górne światła nad labiryntem powinny być włączone.</li>
	<li>Upewnij się, że komputer i kamera są gotowe, a stoper jest dostępny.</li>
	<li>Włącz biały szum, aby wyciszyć wszelkie dźwięki z innych pobliskich lokalizacji. Fotel testera znajduje się około 122 cm od najbliższej krawędzi wierzchołka labiryntu i pozostaje w tym samym miejscu przez cały czas trwania testu.</li>
	<li>Licznik czasu (ustawiony na 2 minuty) powinien być dostępny (potrzebny tylko w pierwszym dniu testów). Timer nie powinien wydawać sygnału dźwiękowego ani w inny sposób hałasować. Drzwi prowadzące do sali testowej powinny być oznaczone napisem "Nie wchodzić" na zewnątrz.</li>
	<li>Arkusz zleceń testowych dla badanych będzie zawierał listę kolejności testowania obiektu, numer sesji, numer otworu, lokalizację klatki ewakuacyjnej dla każdego uczestnika oraz obszary do rejestrowania opóźnienia i pory dnia dla każdego badanego, a także obszar na wszelkie niezbędne notatki (Rysunek 6).</li>
	<li>Od 30 do 60 minut przed badaniem pierwszego szczura, należy przynieść zwierzęta w ich domowych klatkach do pomieszczenia testowego, aby umożliwić przyzwyczajenie się.</li>
	<li>Środkowa rurka, w której umieszcza się szczura na początku próby, jest umieszczona w środku labiryntu. Umieść na wierzchu kartonowy arkusz z pierwszym identyfikatorem zwierzęcia. Dzięki temu nagranie wideo może uchwycić identyfikator zwierzęcia w celu łatwej identyfikacji każdego obiektu poprzez obserwację pierwszych kilku sekund filmu.</li>
</ol>
Wstępny dzień testów 1:
<ol>
	<li>Rozpocznij nagrywanie wideo z komputera (jeśli jest używane) i dołącz około 5 sekund badania z kartą identyfikacyjną zwierzęcia w celu identyfikacji uczestnika. Nazwa pliku (lub data utworzenia) określi dzień/godzinę testowania.</li>
	<li>Wyjmij pierwsze zwierzę z jego domowej klatki (sprawdź tożsamość, jeśli w klatce znajduje się wiele zwierząt) i delikatnie umieść głowę do przodu w klatce ewakuacyjnej. Przykryj klatkę ewakuacyjną dodatkowym fałszywym dnem i uruchom 2-minutowy timer. Dzięki temu zwierzę może przyzwyczaić się do klatki ewakuacyjnej.</li>
	<li>Po upływie 2 minut delikatnie wyjmij zwierzę z klatki ewakuacyjnej (zdejmij również fałszywą dolną pokrywę i ustaw z dala od labiryntu), podnieś arkusz identyfikacyjny i natychmiast umieść szczura w środkowej rurze. Przykryj górną część środkowej rury tekturowym arkuszem identyfikacyjnym.</li>
	<li>Delikatnie i powoli podnieś środkową rurkę z tekturową osłoną i odłóż na bok. Uruchom stoper, gdy środkowa rura zostanie uniesiona nad zwierzęciem. Usiądź na krześle testera.</li>
	<li>Usiądź cicho na krześle, obserwując zarówno zwierzę, jak i stoper. Każde zwierzę ma maksymalnie 5 minut na odnalezienie klatki ewakuacyjnej.</li>
	<li>Jeśli szczur znajdzie klatkę ewakuacyjną w czasie krótszym niż 5 minut, zatrzymaj stoper i zapisz opóźnienie oraz porę dnia na karcie zlecenia testu. Wyjmij zwierzę z klatki ewakuacyjnej i umieść je z powrotem w klatce domowej.</li>
	<li>Jeśli szczur nie znajdzie klatki ewakuacyjnej w ciągu 5 minut, delikatnie poprowadź zwierzę do klatki ewakuacyjnej i odczekaj 15 sekund przed wyjęciem i powrotem do klatki domowej.
	<ol>
		<li>Ten 15-sekundowy czas trwania można zmierzyć za pomocą zegara ze wskazówką sekundnika umieszczoną na ścianie sali testowej.</li>
		<li>Zapisać porę dnia na arkuszu zlecenia badania i odnotować, że szczur nie znalazł klatki ucieczki.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Jeśli szczur spadnie/zeskoczy z labiryntu, tester powinien spojrzeć na stoper, aby sprawdzić czas. Tester powinien wtedy podjąć próbę szybkiego odzyskania zwierzęcia.
	<ol>
		<li>Jeśli można to zrobić w ciągu 10 sekund, umieść zwierzę na środku labiryntu i zapisz czas upadku/skoku na arkuszu testowym (jeśli tester jest w stanie odróżnić upadek od skoku, należy to zaznaczyć). Kontynuuj próbę.</li>
		<li>Jeśli aportowanie zwierzęcia trwa dłużej niż 10 sekund, zatrzymaj stoper i włóż zwierzę z powrotem do klatki domowej. Zapisz czas upadku/skoku (jeśli tester jest w stanie odróżnić upadek od skoku, zanotuj to).</li>
		<li>Dane z prób, w których zwierzę upadło/skoczyło i nie można go było odzyskać w ciągu 10 sekund, są pomijane w analizach statystycznych.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zatrzymaj nagrywanie wideo na komputerze. Zapisz wszelkie komentarze dotyczące badania.</li>
	<li>Usuń mocz lub kał z wierzchu labiryntu, spryskaj 70% etanolem i dokładnie wytrzyj do sucha. Wyjmij klatkę ewakuacyjną i wyczyść 70% etanolem.</li>
	<li>Umieść czystą klatkę ewakuacyjną w wyznaczonym miejscu dla następnego tematu. Posiadanie więcej niż jednej klatki ewakuacyjnej pozwala każdej z nich wyschnąć na powietrzu, aby zmniejszyć zapach etanolu. Umieść czyste fałszywe dno w poprzednim otworze (tak, aby wszystkie otwory oprócz jednego miały fałszywe dno i aby jeden otwór zawierał klatkę ewakuacyjną).</li>
	<li>Ustaw środkową rurkę z arkuszem identyfikacyjnym dla następnego obiektu w środku labiryntu. Rozpocznij nagrywanie wideo na komputerze.</li>
	<li>Usuń następne zwierzę do testowania, umieść je w klatce ucieczkowej (jeśli Dzień/Sesja 1) i uruchom 2-minutowy timer (tylko jeśli Dzień/Sesja 1). Kontynuuj od kroku 2 powyżej. Każdy uczestnik otrzymuje 1 próbę/dzień.</li>
	<li>Po przetestowaniu wszystkich zwierząt wyczyść labirynt i klatkę ewakuacyjną, wyłącz górne światła i biały szum. Usuń znak "Nie wchodzić" z drzwi (drzwi).</li>
</ol>
Dni od 2 do 7 Testowanie
<ol>
	<li>Skonfiguruj pokój testowy i labirynt do testowania, jak opisano powyżej.</li>
	<li>Ustaw środkową rurkę w środku labiryntu z arkuszem identyfikacyjnym na górze. Rozpocznij nagrywanie wideo. Wyjmij pierwsze zwierzę z domowej klatki i umieść je w środkowej tubie.</li>
	<li>Ten krok odróżnia dni 2-7 od dnia 1; w szczególności w dniach 2-7 badany jest umieszczany bezpośrednio w środkowej rurze po wyjęciu z klatki domowej, a 2-minutowy okres przyzwyczajenia wewnątrz klatki ucieczki nie jest wykonywany.</li>
	<li>Powtórz procedurę, zaczynając od kroku 4 powyżej.</li>
</ol>
3. Analizy statystyczne dla punktów końcowych labiryntu Barnesa
<ol>
	<li>Analiza danych może wymagać przeprowadzenia kilku testów statystycznych. Zmienne ciągłe, takie jak opóźnienie i współczynnik błędów, mogą być analizowane jako wykres podzielony w czasie i przestrzeni52.</li>
	<li>Jeśli niektóre zwierzęta nie zlokalizują klatki ewakuacyjnej lub domowej w maksymalnym wyznaczonym czasie, dane dotyczące opóźnienia można przypisać jako maksimum i przeanalizować za pomocą testów ProcLife w analizie oprogramowania SAS w wersji 9.2.
	<ol>
		<li>Ta metoda statystyczna jest przydatna w przypadku danych behawioralnych, w których istnieje górna granica.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dane strategii wyszukiwania mogą być analizowane przy użyciu projektu powtarzanych pomiarów z analizą oprogramowania PROC GLIMMIX i SAS w wersji 9.2.
	<ol>
		<li>Ta pierwsza analiza wykorzystuje skumulowane łącze logarytmiczne i rozkład wielomianowy, tak że wszystkie trzy strategie wyszukiwania (losowe, szeregowe i bezpośrednie) są uwzględnione w tej analizie.</li>
		<li>Aby ustalić, czy zwierzęta uczą się korzystać z bardziej efektywnej strategii wyszukiwania (bezpośredniego), można przeprowadzić drugą analizę strategii wyszukiwania, w której dwie mniej efektywne strategie (losowa i seryjna) są łączone i porównywane z bardziej efektywną strategią wyszukiwania bezpośredniego.</li>
		<li>Ta ostatnia metoda daje rozkład dwumianowy i wykorzystuje również PROC GLIMMIX.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Ten dokument został sprawdzony zgodnie z polityką Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) i zatwierdzony do publikacji. Zatwierdzenie nie oznacza, że treść musi odzwierciedlać stanowisko lub opinie FDA, ani wzmianka o nazwach handlowych lub produktach komercyjnych nie stanowi poparcia lub rekomendacji do stosowania. Ustalenia i wnioski zawarte w tym raporcie są ustaleniami i wnioskami autorów i niekoniecznie reprezentują poglądy FDA. Autorzy nie mają sprzecznych interesów i nie mają nic do ujawnienia.

Krytyczne etapy procedur testowania labiryntu Barnesa obejmują: 1) zapewnienie odpowiedniego, łagodnie awersyjnego bodźca, aby zmotywować zwierzę do zlokalizowania klatki ucieczki, 2) zapewnienie utrzymania jednolitych warunków we wszystkich próbach na zwierzętach (np. czas testu, personel testujący, zewnętrzna kontrola hałasu i inne bodźce, które mogą wpływać na wydajność), 3) jeśli próby są nagrywane na wideo, optymalizacja i zapewnienie prawidłowego nagrywania wideo i tworzenia kopii zapasowych plików oraz 4...

Uczenie się przestrzenne i pamięć u gryzoni laboratoryjnych zostało najpierw ocenione na szczurach pozbawionych jedzenia, które poruszały się po labiryncie alejek, aby znaleźć wzmacniacz żywności1. Kilkadziesiąt lat później zaproponowano system pamięci odniesień przestrzennych2. W przeciwieństwie do pamięci roboczej, która odnosi się do pamięci w sesji testowej lub próbie, pamięć referencyjna odnosi się do pamięci w sesjach testowych lub próbach i jest ściślej związana z pamięcią długotrwałą.
Kilka typów labiryntów zostało opracowanych jako nieinwazyjne oceny tego zależnego od hipokampa przestrzennego uczenia się i pamięci u małych i dużych gryzoni (np. labirynt wodny, wielokrotny labirynt T, labirynt promienistego ramienia i labirynty na suchym lądzie)3-6. Tutaj skupiamy się na okrągłej platformie lub labiryncie Barnesa, po raz pierwszy opisanym w 1979 roku przez dr Carol Barnes7. Ten labirynt został wykorzystany do testowania uczenia się i pamięci nawigacji przestrzennej w szerokiej gamie modeli gryzoni, w tym szczurów (Rattus norvegicus), myszy (Mus musculus), myszy jeleniowatych (Peromyscus maniculatus bairdii), myszy kalifornijskich (Peromyscus californicus) i gryzoni hystrikomorfów (np. koszatniczek [Octodon degus])8-13. Inne gatunki oceniane za pomocą labiryntu Barnesa to karaluchy amerykańskie (Periplaneta americana)14, węże zbożowe (Elaphe guttata guttata)15, łuskowate (np. jaszczurki z plamami bocznymi [Uta stansburiana])16 i naczelne inne niż ludzie (np. lemury myszy [Microcebus murinus])17. W naszych laboratoriach wydajność labiryntu Barnesa została wykorzystana jako wskaźnik neurotoksyczności po rozwojowej ekspozycji na bisfenol A (BPA) lub etynyloestradiol (EE2)9-1113. Jest również powszechnie stosowany do fenotypowania zachowania różnych szczepów myszy18-21, oceny skutków starzenia7,22-28 i deficytów związanych z chorobą Alzheimera w modelach zwierzęcych3,29-33, a także skutków ćwiczeń i zmian dietetycznych, środowiskowych i metabolicznych34-42.
Główną zaletą korzystania z labiryntu Barnesa jest to, że wywołuje on mniejszy stres u badanych w stosunku do labiryntów wodnych, takich jak labirynt wodnyMorrisa 43, chociaż oba mogą powodować ostry wzrost stężenia kortykosteronu w osoczu u myszy44. Jako labirynt na suchym lądzie, labirynt Barnesa może być bardziej etologicznie istotny dla gryzoni lądowych45. Chociaż wykazano, że działanie labiryntu wodnego jest bardziej wrażliwe na zmiany genetyczne u myszy3,46,47, działanie labiryntu Barnesa jest bardziej wrażliwe na niektóre inne zmiany48,49. W modelach gryzoni, w których korzystanie z labiryntu wodnego nie jest możliwe, labirynt Barnesa może zapewnić precyzyjnie dostrojoną ocenę zapamiętywania pamięci przestrzennej31. Łagodnie awersyjne bodźce zwykle używane w labiryncie Barnesa (tj. jasne światła) mogą jednak nie stanowić wystarczającej motywacji dla gryzonia do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej45. Co więcej, gryzonie mogą się nauczyć, że żadna kara nie zostanie wymierzona, jeśli nie wejdą do klatki ewakuacyjnej. W ten sposób, zamiast aktywnie szukać klatki ewakuacyjnej, niektóre gryzonie aktywnie eksplorują labirynt przez długi czas każdej próby. Jak przeanalizowali Kennard i Woodruff-Pak24, ta zwiększona eksploracja wydłuży opóźnienie w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej, długości ścieżki i zwiększy liczbę błędów. W związku z tym pomiar wielu parametrów, w tym opóźnienia, współczynnika błędów, czasu spędzonego w prawidłowych i nieprawidłowych kwadrantach, prędkości, czasu ruchu, czasu odpoczynku i strategii wyszukiwania, może łącznie zapewnić lepszy wskaźnik uczenia się nawigacji przestrzennej i zdolności zapamiętywania każdego badanego8-10. Ponadto wydajność można mierzyć jako opóźnienie do pierwszego zlokalizowania klatki ewakuacyjnej (miara podstawowa) lub opóźnienie wejścia do klatki ewakuacyjnej (miara całkowita). Niektórzy twierdzą, że podstawowe miary wydajności są dokładniejszym odzwierciedleniem uczenia się przestrzennego niż miary całkowite50. W większości badań, w tym w opisanych tutaj przykładach, wykorzystuje się opóźnienie do wejścia do klatki ucieczki w celu określenia współczynnika błędów i strategii wyszukiwania. Co więcej, niektóre systemy oprogramowania śledzącego mają trzypunktowy system wykrywania ciała, który może mierzyć częstotliwości wąchania prawidłowych i nieprawidłowych otworów. Na koniec labirynt musi zostać dokładnie oczyszczony etanolem między próbami, aby usunąć sygnały węchowe, które mogłyby dostarczyć wskazówek lub rozpraszać kolejne zwierzęta.
Projekty labiryntów Barnesa różnią się, ale zazwyczaj każdy z nich ma 12 lub 20 potencjalnych otworów ewakuacyjnych, z których tylko jeden prowadzi do domu lub klatki ewakuacyjnej. Klatka ewakuacyjna może być umieszczona bezpośrednio pod otworem ewakuacyjnym na szczycie labiryntu (w przypadku labiryntów bez ścian) lub wbudowana w otaczającą ścianę labiryntu. Wskazówki mogą mieć różny rozmiar, od około 16,5 cm wysokości lub szerokości (w labiryncie) do poziomej linii o szerokości 21,6 cm umieszczonej od podłogi do sufitu ściany pokoju na zewnątrz labiryntu. Rysunki 1-5 pokazują przykłady projektów labiryntów Barnesa dla gatunków Peromyscus (ryc. 1) i szczurów (ryc. 2-5). Zatyczki lub fałszywe dna muszą zakrywać otwory nieuciekające, aby zwierzę nie wypadło z labiryntu. Wielkość pomieszczenia testowego może się różnić (~20 m2), ale musi być wystarczająco duża, aby zapewnić wystarczająco dużo miejsca na labirynt, przyzwyczajenie zwierząt do pomieszczenia, umieszczenie komputera z zestawem wideo (jeśli jest używane) oraz miejsce dla eksperymentatora do siedzenia w odległości (co najmniej ~122 cm) od aparatury labiryntowej, tak aby ich obecność nie przeszkadzała w wykonywaniu pracy zwierzęcia. Przydział lokalizacji klatki ewakuacyjnej powinien być zrównoważony w zależności od grup leczonych i płci. Chociaż konkretne procedury opisane tutaj nie obejmują obracania labiryntu między próbami, aby zniechęcić do korzystania ze wskazówek zapachowych wewnątrz labiryntu, niektóre badania obejmują tę procedurę50. W naszych procedurach labirynt jest czyszczony etanolem między próbami, aby wyeliminować oznaki zapachu.
Podczas lokalizowania klatki ewakuacyjnej zdefiniowano trzy rodzaje strategii poszukiwań (pierwotnie nazwanych przez Barnesa7 "wzorcami"): 1) losowe, operacyjnie zdefiniowane jako zlokalizowane przeszukiwanie oddzielonych ścieżkami przecinającymi środek labiryntu, 2) szeregowe, zdefiniowane jako systematyczne przeszukiwanie kolejnych w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, oraz 3) bezpośrednie lub przestrzenne, zdefiniowany jako nawigacja bezpośrednio do właściwej ćwiartki bez przekraczania środka labiryntu więcej niż raz i z trzema lub mniej błędami. Ogólnie rzecz biorąc, przy wielokrotnych testach, gryzonie zazwyczaj przechodzą przez strategie wyszukiwania w podanej kolejności (losowo, seryjnie i bezpośrednio)51. Próba sondy bez klatki ewakuacyjnej może być również wykorzystana jako dalsza miara pamięci50.
Protokół i reprezentatywne wyniki tutaj zostały opracowane dla dwóch typów gryzoni (gatunki Peromyscus - inaczej nazywane małymi gryzoniami) i szczurów. Chociaż te ogólne procedury mogą również dotyczyć myszy wsobnych i/lub niekrewniaczych (Mus musculus), należy skonsultować się z innymi badaniami dotyczącymi potencjalnych różnic metodologicznych dla tych ostatnich gatunków18-21.

<table><tbody><tr><td>UWAGA: Te przedmioty, które są przeznaczone tylko dla małych gryzoni, są pogrubione. Te elementy, które są przeznaczone tylko dla dużych gryzoni, są pisane kursywą. Elementy, które nie są pogrubione ani kursywą, są przeznaczone dla obu.</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Platforma Barnes Maze z 12 lub 20 otworami ewakuacyjnymi co 30&. W przypadku szczurów każdy otwór ma średnicę 10,5 cm i 4 cm od górnej krawędzi labiryntu. Do użytku z automatycznymi programami śledzenia potrzebna jest góra dla białych gryzoni lub biała górna dla gryzoni pigmentowanych. W przypadku myszy i szczurów ten okrągły wierzchołek ma odpowiednio 95 i 122 cm średnicy.</td><td>US Plastics Corp,, OH</td><td>42625</td><td>To jest wierzchołek labiryntu Barnesa i powierzchnia, na której umieszcza się gryzonia. Może być zbudowany z różnych materiałów (np. pleksi), ale do prac zaburzających gospodarkę hormonalną optymalny jest materiał polipropylenowy wolny od BPA. Jeden z otworów prowadzi do klatki ewakuacyjnej; Wszystkie inne otwory są ślepe lub z fałszywym dnem. W przypadku labiryntu dla szczurów małe zjeżdżalnie na spodzie platformy labiryntu umożliwiają wsunięcie klatki ewakuacyjnej i fałszywych dna.</td></tr><tr><td>< mocny>2 cala Korek do rur polipropylenowych (24) 2 cale 90&deg; Czarne kolanko polipropylenowe (12) 2 cale x 6 cali Złączka rurowa z polipropylenu (1)</td><td>US Plastics Corp,, OH</td><td>30724 32086 30712</td><td>Są one niezbędne tylko dla małego gryzonia (np. myszy) Barnes Maze. Te adaptacje to albo ślepe rurki/kolanka, albo jedna z rurek jest podłączona do złączki rurowej, która następnie prowadzi do klatki ewakuacyjnej.</td></tr><tr><td>Fałszywe dna dla szczura Barnes Maze</td><td></td><td></td><td>Zostały wykonane na zamówienie z tworzywa ABS i formowane próżniowo dla aparatu labiryntu dla szczurów.</em</td></tr><tr><td>>Okrągła aluminiowa ściana/bariera (50 cm wysokości) wokół labiryntu</td><td>Ace Hardware, Columbia, MO</td><td></td><td>W przypadku małych gryzoni (np. , myszy) bariera ta zapobiega ich wypadnięciu z labiryntu; aparat szczura na ogół tego nie wymaga. Ściana może nie być potrzebna dla myszy laboratoryjnych, które są stosunkowo oswojone</silne>.</td></tr><tr><td>Stojak nośny do szczytu platformy labiryntu</td><td>US Plastics Corp,, OH</td><td>42625</td><td>Stojak podtrzymuje górną część platformy labiryntu tak, że jest ona uniesiona nad podłogą (zwykle 70-100 cm), aby zmotywować gryzonia do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Stojak może być wykonany z dowolnego materiału.</td></tr><tr><td></td><td>Klimatyzator dźwięku SleepMate z białym szumem, Marpac, Rocky Point, NC</td><td>980A</td><td>Szum tła może być używany do blokowania peryferyjnych sygnałów akustycznych, które mogą zmylić testy Barnes Maze w próbach i na zwierzętach</td></tr><tr><td>Oprawy oświetleniowe i żarówki o mocy 300-500 W zamknięte w aluminiowych obudowach. Na przykład przenośne halogenowe lampy robocze Utilitech 500 W.</td><td>Ace Hardware lub Lowes</td><td></td><td>Jasne światła zapewniają lekko awersyjny bodziec, który motywuje gryzonia do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Światła są zazwyczaj zawieszone ~150 cm nad szczytem labiryntu.</td></tr><tr><td>Klatka ewakuacyjna. W przypadku małych gryzoni może to być klatka polipropylenowa (27,8 cm x 7,5 cm x 13 cm).</td><td>Ancare, Bellmore, NY</td><td>N40 PP</td><td>Klatka ucieczki dla szczurów została tutaj zbudowana na zamówienie i ma rampę prowadzącą do klatki ewakuacyjnej.</td></tr><tr><td>Nieprzezroczysta tuba (tylko dla szczurów) (średnica 27 cm; wysokość 23 cm) z kawałkiem grubego kartonu do przykrycia góry.</td><td></td><td></td><td>Rurkę umieszcza się w środku labiryntu, a szczura umieszcza się w tubie od góry, która jest pokryta kartonem. Uchwyt na zewnątrz rurki umożliwia łatwiejsze podnoszenie rury, co następnie rozpoczyna próbę. Rura może być wykonana z dowolnego materiału, ale powinna być nieprzezroczysta.</td></tr><tr><td>Kamera wideo o wysokiej rozdzielczości (np. , cyfrowa kamera wideo Panasonic)</td><td>Panasonic, Secaucus, NJ</td><td>ICV19458</td><td>Kamera wideo jest umieszczona nad głową i rejestruje próby do późniejszej analizy.</td></tr><tr><td>Wskazówki geometryczne poza labiryntem lub wewnątrz labiryntu wykonane z wysokiej jakości tektury papieru budowlanego</td><td>w każdym sklepie z artykułami biurowymi, takimi jak Staples</td><td></td><td>Te wizualne wskazówki orientują zwierzę w środowisku labiryntu, dostarczając wskazówek co do przestrzennego położenia klatki ewakuacyjnej; u szczurów dobrze sprawdzają się wskazówki dotyczące dodatkowego labiryntu na ścianach, podczas gdy u małych gryzoni, które wymagają ściany wokół labiryntu, Muszą być używane wskazówki wewnątrz labiryntu.</td></tr><tr><td>kurtyna otaczająca labirynt (tylko małe gryzonie)</td><td>każdy sklep z tkaninami i rękodziełem, taki jak Jo-Ann Fabrics</td><td></td><td>zasłona jest używana u małych gryzoni (zwłaszcza dzikich gatunków, np. Peromyscus), aby utrzymać uwagę w granicach labiryntu.</td></tr><tr><td>70% etanolu</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP2818-4</td><td>Po każdej próbie górna część labiryntu i klatka ewakuacyjna są czyszczone w celu wyeliminowania potencjalnych sygnałów zapachowych dla kolejno badanych gryzoni.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie śledzące, takie jak Ethovision, oraz komputer z odpowiednią kartą graficzną i znaczną (1 TB lub więcej) przestrzenią dysku twardego. Alternatywnie, filmy mogą być nagrywane bezpośrednio na komputer w celu późniejszej analizy za pomocą programu takiego jak Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.).</td><td>Noldus (Leesburg, VA)</td><td></td><td>Oprogramowanie śledzące jest wymagane do analizy prób pod kątem opóźnień w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej, prędkości, przebytej odległości, czasu spędzonego na odpoczynku, czasu spędzonego na poruszaniu się, czasu spędzonego w prawidłowych i nieprawidłowych kwadrantach, czasu spędzonego wokół otworu ewakuacyjnego, liczby błędów lub wejść do nieprawidłowych otworów oraz ogólnej strategii wyszukiwania zastosowanej w celu znalezienia klatki ewakuacyjnej.</td></tr><tr><td>Zewnętrzne dyski twarde, takie jak Seagate lub WD, z co najmniej 1-2 TB pamięci</td><td>Każdy sklep z artykułami biurowymi, taki jak Staples.</td><td></td><td>Kopie zapasowe nagrań wideo powinny być tworzone w co najmniej jednej oddzielnej lokalizacji.</td></tr><tr><td>Program do nagrywania wideo, np. program WinTV</td><td>Hauppauge Computer Works, Inc., Hauppauge, NY</td><td></td><td>Jeśli oprogramowanie śledzące nie jest dostępne w czasie testów, próby powinny zostać nagrane na wideo do późniejszej analizy</td></tr></tbody></table>

strategie testowania labiryntu barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

Przestrzenne uczenie się i pamięć gryzoni laboratoryjnych jest często oceniane za pomocą zdolności nawigacyjnych w labiryntach, z których najpopularniejsze to labirynty wodne i suche (Barnes). Uważa się, że lepsza wydajność w porównaniu z sesjami lub próbami odzwierciedla uczenie się i zapamiętywanie lokalizacji klatki ewakuacyjnej/platformy. Uważany za mniej stresujący niż labirynty wodne, labirynt Barnesa jest stosunkowo prostą konstrukcją okrągłej platformy z kilkoma otworami równomiernie rozmieszczonymi na krawędzi obwodu. Wszystkie otwory, z wyjątkiem jednej, mają fałszywe dno lub ślepe zakończenie, podczas gdy jeden prowadzi do klatki ewakuacyjnej. Łagodnie awersyjne bodźce (np. jasne światła górne) dają motywację do zlokalizowania klatki ewakuacyjnej. Opóźnienie w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej można zmierzyć podczas sesji; Jednak dodatkowe punkty końcowe zwykle wymagają nagrywania wideo. Na podstawie tych nagrań wideo użycie oprogramowania do automatycznego śledzenia może wygenerować różne punkty końcowe, które są podobne do tych wytwarzanych w labiryntach wodnych (np. przebyta odległość, prędkość/prędkość, czas spędzony w odpowiednim kwadrancie, czas spędzony w ruchu/odpoczynku oraz potwierdzenie opóźnienia). Rodzaj strategii wyszukiwania (np. losowa, seryjna lub bezpośrednia) można również skategoryzować. Budowa labiryntu Barnesa i metodologie testowania mogą się różnić w przypadku małych gryzoni, takich jak myszy, i dużych gryzoni, takich jak szczury. Na przykład, podczas gdy wskazówki poza labiryntem są skuteczne dla szczurów, mniejsze dzikie gryzonie mogą wymagać wskazówek wewnątrz labiryntu z wizualną barierą wokół labiryntu. Należy zidentyfikować odpowiednie bodźce, które motywują gryzonia do zlokalizowania klatki ucieczki. Zarówno labirynty Barnesa, jak i labirynty wodne mogą być czasochłonne, ponieważ zazwyczaj wymagane jest 4-7 prób testowych w celu wykrycia poprawy wydajności uczenia się i pamięci (np. krótsze opóźnienia lub długości ścieżek w celu zlokalizowania platformy ewakuacyjnej lub klatki) i/lub różnic między grupami eksperymentalnymi. Mimo to labirynt Barnesa jest szeroko stosowaną oceną behawioralną mierzącą zdolności nawigacji przestrzennej i ich potencjalne zakłócenie przez manipulacje genetyczne, neurobehawioralne lub ekspozycję na narkotyki / toksyny.

mature seksualnie samce myszy jeleniowych są zależne od zwiększonej zdolności do nawigacji przestrzennej w celu zlokalizowania potencjalnych partnerek do rozrodu, które są szeroko rozproszone w środowisku. Zarówno prenatalna, jak i dorosła ekspozycja na testosteron są niezbędne do organizowania i aktywowania tego późniejszego zachowania samców53. W związku z tym przypuszczano, że wczesna ekspozycja na związki zaburzające gospodarkę hormonalną może zakłócić tę cechę u samców w późniejszym wieku. Aby sprawdzić t...

Labirynt Barnesa na suchym lądzie jest powszechnie używany do mierzenia zdolności nawigacji przestrzennej w odpowiedzi na łagodnie awersyjne bodźce. W ciągu kolejnych dni poprawia się wydajność (np. opóźnienie w zlokalizowaniu klatki ewakuacyjnej) osób z grupy kontrolnej, co wskazuje na normalne uczenie się i pamięć. Różnice między szczurami a myszami wymagają zmian w aparaturze i metodologii, które zostały szczegółowo opisane tutaj.

Strategie testowania labiryntu Barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

Ogólnym celem tej procedury jest zbadanie zdolności uczenia się przestrzennego i zapamiętywania u małych gryzoni i szczurów w labiryncie Barnesa na suchym lądzie. Osiąga się to poprzez uprzednie przyzwyczajenie zwierząt doświadczalnych do sali testowej i labiryntu Barnesa. Następnym krokiem jest umieszczenie zwierzęcia w środku labiryntu i rozpoczęcie śledzenia jego opóźnienia w celu zlokalizowania klatki ewakuacyjnej, śledzenie zostaje zatrzymane, gdy zwierzę wejdzie do klatki ewakuacyjnej lub po 300 sekundach.Wyniki mogą wskazywać na zakłócenia w uczeniu się przestrzennym i pamięci, takie jak zwiększone opóźnienia, zwiększone wskaźniki błędów i brak zmiany strategii wyszukiwania. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak labirynt wodny, jest to, że jest nieco mniej stresująca, łatwiejsza do wykonania i bardziej ekologicznie istotna dla gryzoni lądowych. Chociaż ta metoda może zapewnić wgląd w toksykologiczne skutki uczenia się przestrzennego i zaburzeń pamięci.Może być również stosowany w innych dziedzinach, takich jak zaburzenia neurodegeneracyjne, starzenie się i wrodzone wady poznawcze. Projekty labiryntów Barnesa różnią się, ale generalnie ka

barnes-maze-testing-strategies-with-small-and-large-rodent-models

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Strategie testowania Labiryntu Barnesa z wykorzystaniem małych i dużych modeli gryzoni

Ten film pokazuje, jak korzystać z labiryntu Barnesa za pomocą myszy. Procedura testowa Barnes Maze jest stosowana przez naukowców do oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych po wielokrotnych próbach.

Labirynt Barnesa: metoda oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u zwierząt laboratoryjnych

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

Ten protokół opisuje test behawioralny, oparty na teście labiryntu Barnesa, w celu zbadania, jak instynktowne działania obronne są modyfikowane przez wiedzę o środowisku przestrzennym.

Test behawioralny do badania roli pamięci przestrzennej podczas instynktownej obrony u myszy

Ten artykuł przedstawia zautomatyzowany labirynt T, który wynaleźliśmy, oraz protokół oparty na tym urządzeniu do analizy podejmowania decyzji na podstawie opóźnień i podejmowania decyzji opartych na wysiłku u swobodnie poruszających się gryzoni.

Zautomatyzowane urządzenie i protokół oparty na labiryncie T do analizy podejmowania decyzji w oparciu o opóźnienia i wysiłek u wolno poruszających się gryzoni

Ten protokół mierzy przestrzenne uczenie się i pamięć za pomocą labiryntu Barnesa. Nowatorski paradygmat damy w niebezpieczeństwie służy do oceny aktywności lokomotorycznej i zachowań prospołecznych u myszy.

Analiza uczenia się przestrzennego i zachowań prospołecznych u myszy przy użyciu paradygmatów labiryntu Barnesa i damy w niebezpieczeństwie

Obecny protokół opisuje rekonfigurowalny labirynt, unikalny system do testowania nawigacji przestrzennej i fenotypów behawioralnych u gryzoni. Zdolność adaptacji tego systemu labiryntów umożliwia wykonywanie różnych eksperymentów w jednym środowisku fizycznym. Łatwość przegrupowania strukturalnego pozwala uzyskać wiarygodne i powtarzalne wyniki eksperymentalne.

Wykorzystanie rekonfigurowalnego systemu labiryntów w celu zwiększenia powtarzalności testów nawigacji przestrzennej u gryzoni

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

Pokazujemy użyteczność budowania gniazd u myszy laboratoryjnych jako wskaźnik dobrostanu. Punktacja gniazdowa to wrażliwa technika, która jest zmieniana przez temperaturę, chorobę i agresję. Czas integracji z testem gniazdowym (TINT) to prosta ocena przy klatce, która może wykryć ból pooperacyjny.

Budowanie gniazd jako wskaźnik zdrowia i dobrostanu myszy laboratoryjnych

Długotrwałe i kompleksowe monitorowanie myszy w środowisku domowym pozwala na głębsze zrozumienie nieprawidłowych zachowań w mysich modelach chorób mózgu. W artykule opisano Zintegrowaną Stację Behawioralną (INBEST) jako kluczowy komponent współczesnej analizy behawioralnej.

Fenotypowanie behawioralne modeli chorób myszy za pomocą Zintegrowanej Stacji Behawioralnej (INBEST)

Zapewniony jest protokół korzystania z labiryntu otwartego pola w celu uzyskania dostępu do ogólnej aktywności lokomotorycznej, lęku i emocjonalności w laboratoryjnym modelu myszy.

Wykorzystanie labiryntu otwartego pola do pomiaru zachowań lokomotorycznych i lękowych u myszy

Poznaj metodę labiryntu Barnes'a do oceny zdolności nawigacji przestrzennej u gryzoni. Ta technika pozwala badać uczenie się i pamięć w warunkach mniej stresogennych niż testy wodne.

Strategie testowania labiryntu Barnesa z małymi i dużymi modelami gryzoni

Przeglądaj więcej filmów