Name: Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci u małych łuskowatych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 44 s
Description: Poznaj modyfikację labiryntu Barnes do oceny pamięci przestrzennej i uczenia się u małych gadów łuskowych. Ta metoda umożliwia badanie procesów poznawczych u gatunków niemodelowych.

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

Dziękujemy M. Forneyowi, R. Magedowi i K. Hellwinkle'owi za zebranie danych oraz dwóm anonimowym recenzentom za komentarze do poprzedniej wersji tego rękopisu. Badania te zostały wsparte nagrodą NSF dla LDL (IOS-0918268).

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Stanowego Penn (IACUC - ID protokołu: 43242) i przestrzegały wszystkich lokalnych, stanowych i federalnych przepisów.
1. Przygotowanie
<ol>
	<li>Kup lub zbuduj labirynt Barnesa, upewniając się, że otwory na bramki mają odpowiedni rozmiar dla interesującego Cię gatunku. Do tego protokołu użyj siedmiu dorosłych jaszczurek z plamami bocznymi (Uta stansburiana). Określ odpowiednią wielkość próby do badań z wykorzystaniem innych gatunków.
	<ol>
		<li>Jeśli budujesz labirynt Barnesa, kup dowolny standardowy, nieporowaty okrągły stół (106 cm średnicy), podniesiony 76,2 cm nad podłogą.</li>
		<li>Za pomocą taśmy mierniczej zaznacz 10 jednakowo odległych punktów oddalonych od siebie o 26 cm na obwodzie stołu i 6.35 cm od krawędzi stołu. Użyj 10 otworów, podczas gdy labirynty gryzoni zazwyczaj mają więcej otworów. Pozwala to na zmniejszenie liczby opcji ucieczki.</li>
		<li>Za pomocą otwornicy (o średnicy 2,54 cm) wywierć wszystkie 10 otworów na bramkę i przeszlifuj ostre krawędzie.</li>
		<li>Zamontuj cztery kołki podtrzymujące półki pod każdym otworem za pomocą, używając obudowy domowej jako prowadnicy wymiarów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść labirynt w cichym pomieszczeniu z jasnym oświetleniem górnym i dostępnymi wskazówkami przestrzennymi do nawigacji (drzwi, szafki itp.).</li>
	<li>Zamontuj kamerę internetową z autofokusem i obiektywem szerokokątnym (11,3 cm x 3,99 cm) lub inną odpowiednią kamerę bezpośrednio nad labiryntem. Upewnij się, że pole widzenia z kanału wideo obejmuje cały labirynt.</li>
	<li>Umieść komputer i fotel obserwatora w odległości co najmniej 1 m od labiryntu.</li>
	<li>Zaznacz nogi labiryntu na podłodze trwałym markerem lub taśmą. Pozwala to na skorygowanie każdego najdrobniejszego ruchu labiryntu w trakcie trwania prób.</li>
	<li>Losowo przypisz jeden z otworów jako "1" i ponumeruj pozostałe otwory kolejno przez "10". Za pomocą markera permanentnego napisz liczby wzdłuż boku zewnętrznej strony labiryntu, aby ułatwić odniesienie. Upewnij się, że numery nie są widoczne dla zwierzęcia w labiryncie.</li>
	<li>Losowo przypisz w bramkach do obiektów za pomocą generatora liczb losowych.</li>
</ol>
2. Próby treningowe
UWAGA: mają preferowaną temperaturę ciała, którą można uzyskać z literatury. Jeśli zwierzęta staną się ospałe po wielu próbach treningowych, labirynt może być zbyt chłodny, co może wpłynąć na zachowanie. Mały grzejnik lub taśma grzewcza na spodzie labiryntu może odpowiednio zwiększyć temperaturę powierzchni labiryntu, najlepszy wskaźnik termiczny temperatury ciała, aby utrzymać optymalną temperaturę ciała i wydajność behawioralną.
<ol>
	<li>Jeśli osoby badane są trzymane poza pomieszczeniem do przeprowadzania testów, należy wprowadzić zwierzęta z ich domowych wybiegów do pomieszczenia co najmniej 30 minut przed badaniem. Upewnij się, że zapewniłeś ciepło w obudowach domowych (np. lampach grzewczych, taśmie grzewczej), aby utrzymać temperaturę ciała przed badaniem.
	<ol>
		<li>Otwórz oprogramowanie śledzące i aplikację kamery internetowej dla kanału wideo. Niestandardowe oprogramowanie do śledzenia zostało napisane dla Matlaba i zestawu narzędzi do przetwarzania obrazu; Inne oprogramowanie śledzące jest dostępne na rynku.</li>
		<li>Oceń pole widzenia z kanału wideo. Jeśli labirynt nie znajduje się w polu view, sprawdź, czy labirynt znajduje się w obrębie znaków na podłodze.</li>
		<li>Otwórz arkusz roboczy zawierający informacje o dacie, godzinie rozpoczęcia/zakończenia prób szkoleniowych, identyfikatorze podmiotu, przypisanym otworze celu, liczbie przeprowadzonych prób treningowych, notatkach i inicjałach obserwatora.</li>
		<li>Losowo wybierz kolejność, w jakiej badani będą testowani. Badaj obiekty w sposób systematyczny.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Usuń pierwszy obiekt z jego klatki domowej i delikatnie umieść go w środku labiryntu. Umieść plastikową wannę nad zwierzęciem; W ten sposób zapobiega się nieświadomym uprzedzeniom orientacyjnym badacza. Odczekaj 30 sekund, aby się zaaklimatyzować.</li>
	<li>Zamontuj klatkę domową zwierzęcia pod labiryntem, bezpośrednio pod przypisanym otworem na bramkę, wsuwając górną część wybiegu w mocowania kołków. Upewnij się, że wygrzewająca się skała w klatce domowej znajduje się bezpośrednio pod otworem, który posłuży jako grzęda, gdy zwierzę zejdzie do. W tym momencie użycie wskazówek termicznych lub chemicznych obudowy domowej do użytku w nawigacji nie ma znaczenia.
	<ol>
		<li>Labirynty gryzoni wykorzystują czysty wybieg jako ucieczkę dla obiektu. Zachęcaj jednak do wchodzenia do nory podczas prób treningowych, montując domowy wybieg zwierzęcia pod labiryntem.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Delikatnie zdejmij plastikową wannę z górnej części labiryntu.</li>
	<li>Rozpocznij nagrywanie próby szkoleniowej za pomocą aplikacji kamery internetowej.
	<ol>
		<li>Pozwól badanej osobie eksplorować labirynt przez 10 minut. Jeśli zdarzy się coś nietypowego, zanotuj to w arkuszu.</li>
		<li>Jeśli obiekt upadnie lub ucieknie ze stołu, delikatnie przywróć go na środek labiryntu. Kontynuuj mierzenie czasu i nagrywanie, jeśli zwierzę jest poza labiryntem przez 30 sekund lub krócej. Jeśli osoba badana znajduje się poza labiryntem przez więcej niż 30 sekund, przerwij próbę. Zapisz te informacje w sekcji notatek skoroszytu.</li>
		<li>Jeśli tester zejdzie do dołka bez pomocy, uznaj próbę za zakończoną w tym czasie.</li>
		<li>Jeśli tester nie zejdzie do dołka, uznaj próbę za zakończoną po upływie 10 minut.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Jeśli obiekt nie zejdzie do dołka po 10 minutach, ręcznie delikatnie poprowadź zwierzę, głową do przodu, do odpowiedniego dołka bramki.</li>
	<li>Zatrzymaj wideo i oprogramowanie śledzące. Zapisz materiał wideo.</li>
	<li>Pozwól testerowi odpocząć przez co najmniej 2 minuty w jego domowej obudowie, podczas gdy obudowa jest nadal zamontowana pod labiryntem.</li>
	<li>Za pomocą butelki z rozpylaczem i ręczników papierowych wyczyść górną część labiryntu rozcieńczoną mieszanką mydła w proporcji 1:10 z wodą. Wyklucza to użycie wskazówek chemicznych podczas poruszania się po labiryncie. Niektóre gatunki, szczególnie te, które intensywnie wykorzystują informacje chemosensoryczne, wymagają dodatkowego spłukiwania labiryntu gorącą wodą, aby wyeliminować wszelkie sygnały zapachowe.</li>
	<li>Usuń ogrodzenie spod labiryntu i powtórz próbę treningową z tą samą osobą lub nową osobą. Każdy uczestnik może być poddany maksymalnie 5 próbom treningowym dziennie, z 30-minutowym odstępem między próbami danej osoby.</li>
	<li>Powtarzaj tę procedurę, aż tester zejdzie do dołka bez pomocy, w 3 różnych próbach treningowych, wskazując, że nastąpiło nauczenie się lokalizacji celu. Trzy próby szkoleniowe nie muszą następować po sobie. Jeśli badany spełnia to kryterium, przechodzi do próby sondy w celu oceny pamięci przestrzennej.</li>
</ol>
3. Próby sondy
UWAGA: Gdy podmiot osiągnie kryterium, nauczy się nawigować do celu. Jednak w tym momencie nadal nie jest jasne, czy obiekt nawiguje za pomocą strategii przestrzennej, czy jakiejś innej strategii nawigacyjnej. Próby sondy testują to i powinny być wykonane następnego dnia po tym, jak badany osiągnie kryterium w próbach treningowych.
<ol>
	<li>Obróć labirynt o 180°, upewniając się, że nogi labiryntu znajdują się w śladach na podłodze. Rotacja labiryntu pozwala na to, aby lokalne wskazówki, które bezpośrednio identyfikują cel, były w bezpośrednim konflikcie z bardziej stabilnymi wskazówkami przestrzennymi.</li>
	<li>Powtórz kroki 2.1 - 2.5.2, pomijając krok 2.3 dotyczący montażu obudowy domowej obiektu pod labiryntem. Wyklucza to użycie węchowych lub innych sygnałów emanujących z wybiegu domowego podczas eksploracji labiryntu.</li>
	<li>Podczas prób sondowych badani mogą swobodnie eksplorować labirynt przez pełne 10 minut, aby ocenić zachowanie eksploracyjne. Po 10 minutach zatrzymaj wideo i oprogramowanie śledzące.</li>
	<li>Usuń obiekt z labiryntu i umieść go z powrotem w klatce domowej.</li>
	<li>Oczyść górną część labiryntu rozcieńczoną mieszanką mydła.</li>
</ol>
4. Miary behawioralne
UWAGA: Dla prób treningowych uwzględnij miary behawioralne, takie jak opóźnienie do dotarcia do dołka, liczba popełnionych błędów (badanie dołka bez bramki; pysk zwierzęcia musi znajdować się w odległości 1 cm od dołka) oraz proporcja czasu spędzonego w odpowiedniej ćwiartce labiryntu.
<ol>
	<li>W przypadku prób szkoleniowych określ strategię wyszukiwania. Strategia bezpośrednia jest definiowana jako zejście do dołka bramkowego z mniej niż 3 błędami. Strategia seryjna polega na zbadaniu 3 lub więcej kolejnych w labiryncie wzdłuż obwodu labiryntu. Strategia losowa polega na nieseryjnym badaniu w labiryncie z 3 lub więcej błędami. 
	UWAGA: W przypadku prób sondowych miary behawioralne obejmują opóźnienie w dotarciu do przestrzennie poprawnej, liczbę błędów popełnionych przed zbadaniem przestrzennie poprawnej oraz proporcję czasu spędzonego w przestrzennie poprawnym kwadrancie labiryntu.</li>
	<li>Aby uzyskać bardziej rygorystyczną ocenę nielosowego wyboru przestrzennie poprawnego dołka bramkowego, przy obliczaniu współczynnika szansy należy zastosować próbkowanie bez wymiany.</li>
</ol>

<ol><li>Adriano, F., Caltagirone, C., Spalletta, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+volume+reduction+in+first-episode+and+chronic+schizophrenia%3A+A+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">Hippocampal volume reduction in first-episode and chronic schizophrenia: A review and meta-analysis.</a> Neuroscientist. 18, 180-200 (2012).</li>
<li>Karl, A., Schaefer, M., Malta, L. S., Dorfel, D., Rohleder, N., Werner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+meta-analysis+of+structural+brain+abnormalities+in+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Biobehav.+Rev%22%5BJournal%5D)">A meta-analysis of structural brain abnormalities in PTSD.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. 30, 1004-1031 (2006).</li>
<li>Shi, F., Liu, B., Zhou, Y., Yu, C., Jiang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+volume+and+asymmetry+in+mild+cognitive+impairment+and+Alzheimer%27s+disease%3A+Meta-analyses+of+MRI+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Hippocampal volume and asymmetry in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease: Meta-analyses of MRI studies.</a> Hippocampus. 19, 1055-1064 (2009).</li>
<li>Videbech, P., Ravnkilde, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+volume+and+depression%3A+A+meta-analysis+of+MRI+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Hippocampal volume and depression: A meta-analysis of MRI studies.</a> Am. J. Psychiatry. 161, 1957-1966 (2004).</li>
<li>Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+spatial+memory+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Assessment of spatial memory in mice.</a> Life Sci. 87, 521-536 (2010).</li>
<li>Vorhees, C. V., Williams, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+spatial+learning+and+memory+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+J%22%5BJournal%5D)">Assessing spatial learning and memory in rodents.</a> ILAR J. 55, 310-332 (2014).</li>
<li>Jenssen, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+awareness+by+the+lizard+Anolis+Cristatellus%3A+Why+should+a+non-ranging+species+demonstrate+homing+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Herpetologica%22%5BJournal%5D)">Spatial awareness by the lizard Anolis Cristatellus: Why should a non-ranging species demonstrate homing behavior.</a> Herpetologica. 58, 364-371 (2002).</li>
<li>Pittman, S. E., Hart, K. M., Cherkiss, M. S., Snow, R. W., Fujisaki, I., Smith, B. J., Mazzotti, F. J., Dorcas, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homing+of+invasive+Burmese+pythons+in+South+Florida%3A+evidence+for+map+and+compass+senses+in+snakes%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Homing of invasive Burmese pythons in South Florida: evidence for map and compass senses in snakes.</a> Biol. Lett. 10, (2014).</li>
<li>Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+and+reversal+learning+in+congeneric+lizards+with+different+foraging+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Spatial and reversal learning in congeneric lizards with different foraging strategies.</a> Anim. Behav. 57, 393-407 (1999).</li>
<li>Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+medial+and+dorsal+cortex+lesions+on+spatial+memory+in+lizards%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of medial and dorsal cortex lesions on spatial memory in lizards.</a> Behav. Brain Res. 118, 27-42 (2001).</li>
<li>Holtzman, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Slither+to+Hither%3A+Orientation+and+Spatial+Learning+in+Snakes%5BTitle%5D)+AND+%22Integr.+Biol%22%5BJournal%5D)">From Slither to Hither: Orientation and Spatial Learning in Snakes.</a> Integr. Biol. 1, 81-89 (1998).</li>
<li>Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+learning+of+an+escape+task+by+young+corn+snakes%2C+Elaphe+guttata+guttata%5BTitle%5D)+AND+%22Anim.+Behav%22%5BJournal%5D)">Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata.</a> Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).</li>
<li>LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+memory%3A+are+lizards+really+deficient%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Spatial memory: are lizards really deficient.</a> Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).</li>
<li>Nobel, D. W. A., Carazo, P., Whiting, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+outdoors%3A+male+lizards+show+flexible+spatial+learning+under+semi-natural+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Learning outdoors: male lizards show flexible spatial learning under semi-natural conditions.</a> Biol. Lett. 8, 946-948 (2012).</li>
<li>Foà, A., Basaglia, F., Beltrami, G., Carnacina, M., Moretto, E., Bertolucci, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orientation+of+lizards+in+a+Morris+water-maze%3A+roles+of+the+sun+compass+and+the+parietal+eye%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Orientation of lizards in a Morris water-maze: roles of the sun compass and the parietal eye.</a> J. Exp. Biol. 212, 2918-2924 (2009).</li>
<li>López, J. C., Vargas, J. P., Gómez, Y., Salas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+and+non-spatial+learning+in+turtles%3A+the+role+of+medial+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Spatial and non-spatial learning in turtles: the role of medial cortex.</a> Behav. Brain Res. 143, 109-120 (2003).</li>
<li>Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+role+for+acetylcholine+in+spatial+memory+in+turtles%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">A role for acetylcholine in spatial memory in turtles.</a> Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).</li>
<li>Zani, P. A., Jones, T. D., Neuhaus, R. A., Milgrom, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+refuge+distance+on+escape+behavior+of+side-blotched+lizards+%28Uta+stansburiana%29%5BTitle%5D)+AND+%22Can.+J.+Zool%22%5BJournal%5D)">Effect of refuge distance on escape behavior of side-blotched lizards (Uta stansburiana).</a> Can. J. Zool. 87, 407-414 (2009).</li>
<li>Mason, R. T. Reptilian Pheromone. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMason%2C+RT+%22Hormones%2C+Brain%2C+and+Behavior%3A+Biology+of+the+Reptilia%22">Hormones, Brain, and Behavior: Biology of the Reptilia</a>. Gans, C., Crews, D. , University of Chicago Press. 114-228 (1992).</li>
<li>Crawley, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+phenotypes+of+inbred+mouse+strains%3A+implications+and+recommendations+for+molecular+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies.</a> Psychopharmacology. 132, 107-124 (1997).</li>
<li>Schellinck, H. M., Cyr, D. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+Many+Ways+Can+Mouse+Behavioral+Experiments+Go+Wrong%3F+Confounding+Variables+in+Mouse+Models+of+Neurodegenerative+Diseases+and+How+to+Control+Them%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Stud.+Behav%22%5BJournal%5D)">How Many Ways Can Mouse Behavioral Experiments Go Wrong? Confounding Variables in Mouse Models of Neurodegenerative Diseases and How to Control Them.</a> Adv. Stud. Behav. 41, 255-366 (2010).</li>
<li>O'Leary, T. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+apparatus+design+and+test+procedure+on+learning+and+memory+performance+of+C57BL%2F6J+mice+on+the+Barnes+maze%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze.</a> J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).</li>
<li>O'Leary, T. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+apparatus+design+and+behavioral+measures+for+the+assessment+of+visuo-spatial+learning+and+memory+of+mice+on+the+Barnes+maze%5BTitle%5D)+AND+%22Learn.+Mem%22%5BJournal%5D)">Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze.</a> Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).</li>
<li>Patil, S. S., Sunyer, B., Höger, H., Lubec, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+spatial+memory+of+C57BL%2F6J+and+CD1+mice+in+the+Barnes+maze%2C+the+Multiple+T-maze+and+in+the+Morris+water+maze%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain.+Res%22%5BJournal%5D)">Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water maze.</a> Behav. Brain. Res. 198, 58-68 (2009).</li>
<li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+age-specific+learning+and+experience+for+turtles+navigating+a+changing+landscape%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">The role of age-specific learning and experience for turtles navigating a changing landscape.</a> Curr. Biol. 25, 333-337 (2015).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Podczas eksperymentalnych testów uczenia się przestrzennego i pamięci, istnieje kilka ważnych problemów koncepcyjnych, które zostały poruszone w niektórych głównych krokach protokołu. Po pierwsze, badani muszą wykazać, że uczą się lokalizacji dołka do bramki w trakcie prób treningowych. Osiągnięcie ustalonego kryterium pokazuje, że poznanie lokalizacji dołka bramki miało miejsce. Jeśli badani nie poznają lokalizacji dołka bramkowego, nie ma wykonalnego sposobu, aby następnie określić strategię nawigacyjną. Jeśli zwierzęt...

Wiele chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, objawia się postępującym spadkiem zdolności poznawczych, zazwyczaj równocześnie z degradacją mózgu1-4. Aby przetestować wpływ uszkodzenia i degradacji mózgu na procesy poznawcze, w badaniach klinicznych wykorzystano zalety modelowych gatunków gryzoni oraz standaryzację aparatury testowej i protokołu. W szczególności procesy uczenia się przestrzennego i pamięci zostały ocenione za pomocą kilku standardowych paradygmatów, takich jak labirynt wodny Morrisa, labirynt Barnesa i labirynt ramienia promieniowego (kompleksowy przegląd tych i innych paradygmatów znajduje się w 5,6). Bogata historia tych paradygmatów uczenia się przestrzennego i pamięci okazała się całkiem udana, pozwalając naukowcom zrozumieć wiele aspektów i niuansów związku między ludzką pamięcią, funkcjonowaniem mózgu i chorobami.
Podczas gdy ocena procesów poznawczych jest badana w badaniach klinicznych od dłuższego czasu, badania ukierunkowane na zdolności poznawcze gatunków niemodelowych są stosunkowo nowe. Naukowcy badający procesy poznawcze u gatunków niemodelowych są zazwyczaj zainteresowani ekologicznym i ewolucyjnym znaczeniem procesów poznawczych, szczególnie w kontekście przetrwania i reprodukcji. Niektóre badania na sugerują, że zaawansowane zdolności poznawcze, w szczególności pamięć przestrzenna, mogą leżeć u podstaw niektórych zachowań, szczególnie tych dotyczących nawigacji i orientacji. Jednakże, podczas gdy wiele badań wykazało, że mogą zmienić orientację po przemieszczeniu7,8, mechanizmy poznawcze leżące u podstaw zachowań reorientacjowych nie zostały jeszcze rozdzielone. Z tego powodu w niektórych badaniach podjęto próbę eksperymentalnej oceny znaczenia uczenia się przestrzennego i pamięci podczas nawigacji9-17. Metodologia w tych badaniach jest głównie wzorowana na paradygmatach i protokołach gryzoni, czasami modyfikowanych do stosowania u, ale badania te odniosły zmienny sukces w ocenie pamięci przestrzennej. Niektóre badania wykazały uczenie się przestrzenne i pamięć u niektórych gatunkóww wieku 11-17 lat, podczas gdy inne badania nie wykazały takich9,10. W związku z tym rola lub istnienie uczenia się przestrzennego i pamięci podczas nawigacji u jest nadal niejasna.
Jedną z kwestii, która może być problematyczna podczas eksperymentalnej oceny przestrzennego uczenia się i pamięci u, jest ekologiczne znaczenie zadania. są specjalną grupą taksonomiczną znacznie różniącą się od gryzoni, wykazującą dużą zmienność w ekologii, zachowaniu i fizjologii. Różnice w zachowaniu między gatunkami mogą mieć wpływ na ocenę przestrzennych zdolności poznawczych, zwłaszcza jeśli zastosowany paradygmat nie wykorzystuje naturalnego zachowania. Na przykład u gatunku, który zazwyczaj szuka schronienia w małych szczelinach, zdolności przestrzenne można łatwo ocenić za pomocą labiryntu Barnesa, podczas gdy labirynt ten może nie być idealnym wyborem paradygmatu u gatunku, który zazwyczaj pozostaje nieruchomy. Podobnie, większość łuskokształtnych nie jest wodnia, a zatem labirynt wodny Morrisa może nie być odpowiednim wyborem do testowania uczenia się przestrzennego i pamięci (ale patrz15); Jednak ten labirynt może być idealnym wyborem do testowania zdolności przestrzennych w Turtles16. Wreszcie, należy wziąć pod uwagę fizjologię tej grupy, ponieważ są ektotermiczne i podczas procedury badawczej należy wziąć pod uwagę właściwe utrzymanie temperatury, w szczególności podłoża.
Przedstawiony tutaj protokół i paradygmat były używane do badania uczenia się przestrzennego i pamięci u dorosłych jaszczurek z plamami bocznymi (Uta stansburiana)13, małej jaszczurki, która zazwyczaj ucieka przed drapieżnikami do małych szczelin w skałach18. Znając ten aspekt historii naturalnej i zachowania gatunku, użyliśmy modyfikacji tradycyjnego labiryntu Barnesa, aby przetestować uczenie się przestrzenne i pamięć. Labirynt Barnesa jest labiryntem na suchym lądzie i jest zwykle używany do testowania poznania przestrzennego w modelach gryzoni. Zmodyfikowaliśmy nasz labirynt na kilka sposobów w stosunku do labiryntu gryzoni, zarówno pod względem projektu, jak i protokołu (opisanego poniżej). Nasz labirynt składał się z okrągłej platformy z 10 otworami w równej odległości od siebie na obwodzie platformy (rysunek 1). Opisany tutaj protokół obejmuje uczestnika biorącego udział w próbach treningowych, aby dowiedzieć się, gdzie znajduje się do bramki, a następnie, gdy podmiot pozna lokalizację dołka bramkowego, próba sondy jest używana do ustalenia użycia pamięci przestrzennej podczas nawigacji do celu.

<table><tbody><tr><td>Labirynt Barnes</td><td>TSE Systems</td><td>302050-BM/M</td><td>Dostępne u innych dostawców. Alternatywnie, labirynt Barnesa może być zbudowany ze standardowego, nieporowatego okrągłego stołu.</td></tr><tr><td>Taśma grzewcza</td><td>Big Apple Pet Supply</td><td></td><td>Może również korzystać z małego grzejnika umieszczonego na podłodze pod labiryntem.</td></tr><tr><td>Opiekun małych zwierząt</td><td>Petco</td><td>1230204</td><td>Obudowa obudowy, którą można zamontować pod labiryntem.</td></tr><tr><td>Niklowane kołki podtrzymujące półki</td><td>Newegg</td><td>241941</td><td>Kołki przymocowane do spodu labiryntu. Zabezpiecza obudowę do labiryntu podczas prób.</td></tr><tr><td>Kamera internetowa LifeCam Studio</td><td>Microsoft</td><td>Q2F-00013</td><td>Dostępne u innych dostawców. Można również używać kamer internetowych innych marek.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie śledzące</td><td>Kod napisany specjalnie dla Matlab i oprogramowania do śledzenia wideo Image Toolbox</td><td></td><td>. Można użyć innego oprogramowania śledzącego, takiego jak VideoMot 2 firmy TSE Systems.</td></tr></tbody></table>

ocena uczenia się przestrzennego i pamięci u małych łuskowatych

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Badania kliniczne wykorzystują różne paradygmaty do oceny spadku funkcji poznawczych, zwykle koncentrując się na zdolnościach uczenia się przestrzennego i pamięci. Jednak zainteresowanie procesami poznawczymi gatunków niemodelowych, zazwyczaj w kontekście ekologicznym, stało się również nową dziedziną badań. W szczególności rośnie zainteresowanie procesami poznawczymi u, chociaż badania eksperymentalne nad poznaniem są nieliczne. Nieliczne badania nad, które eksperymentalnie testowały uczenie się przestrzenne i pamięć, wykorzystywały paradygmaty gryzoni zmodyfikowane do stosowania u. Jednak ważne ekologicznie aspekty fizjologii i zachowania tej grupy taksonomicznej muszą być brane pod uwagę podczas testowania poznania opartego na przestrzeni. W tym miejscu opisujemy modyfikacje labiryntu Barnesa na suchym lądzie i związany z nim protokół testowy, które mogą poprawić wydajność podczas sondowania zdolności uczenia się przestrzennego i zapamiętywania u małych łuskowatych. Opisany paradygmat i procedury zostały z powodzeniem zastosowane w przypadku samców jaszczurek z plamami bocznymi (Uta stansburiana), wykazując, że uczenie się przestrzenne i pamięć można ocenić w tej grupie taksonomicznej za pomocą ekologicznie odpowiedniego aparatu i protokołu.

Niniejszy protokół umożliwia eksperymentalną ocenę nawigacji przestrzennej u małych jaszczurek. Wcześniejsza analiza z sukcesem wykorzystała ten protokół do badania nawigacji przestrzennej u samców jaszczurek boczno-plamistych13. W tamtym konkretnym badaniu samce były trenowane w nawigowaniu do otworu celu, a po osiągnięciu kryterium przeszły do próby kontrolnej w celu oceny wskazówek priorytetyzowanych podczas nawigowania do otworu celu.
<p class="jove_content" fo:keep-tog...

Ten artykuł opisuje modyfikację labiryntu Barnesa, standardowego paradygmatu gryzoni używanego do oceny pamięci przestrzennej i uczenia się, do stosowania u małych łuskonośnych.

Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci u małych łuskowatych

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ocena pamięci przestrzennej i uczenia się u małych gadów łusk einzigen z wykorzystaniem zmodyfikowanego labiryntu Barnesa. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące procesów poznawczych w przestrzeni u gatunków nietypowych, w szczególności u małych gadów łuskowatych. Główną zaletą tej techniki jest zmodyfikowanie tradycyjnego paradygmatu stosowanego u gryzoni, czyli labiryntu Barnesa, w celu umożliwienia testowania uczenia się przestrzennego i pamięci u małych jaszczurek.Istnieje możliwość podobnej modyfikacji labiryntu, aby był on możliwy do zastosowania również u innych gatunków. W przypadku niniejszego protokołu konieczny jest zakup lub konstrukcja labiryntu Barnesa. Należy upewnić się, że otwory celu mają rozmiar odpowiednio dopasowany do badanego gatunku.W tej demonstracji wykorzystano jaszczurki z rodzaju fence, dlatego otwory zostały dostosowane do ich rozmiaru. Umieść labirynt w cichym pomieszczeniu z jasnym oświetleniem górnym oraz punktami orientacyjnymi wokół labiryntu, takimi jak drzwi i szafki, aby pomóc zwierzętom w nawigacji. Nad labiryntem zamontuj kamerę internetową z szerokokątnym obiektywem i autofokusem lub inną odpowiednią kamerę.Kluczowe jest, aby pole widzenia obejmowało cały labirynt. W odległości co najmniej jednego metra od boku labiryntu należy ustawić komputer wykorzystywany do śledzenia zwierząt. Po ustawieniu należy zaznaczyć na podłodze miejsca, w których znajdują się nogi labiryntu, używając markera permanentnego lub taśmy, aby umożliwić łatwe przywrócenie go do pierwotnej pozycji.W odniesieniu do labiryntu, należy przypisać jednemu z otworów wyjścia liczbę jeden, a pozostałe otwory ponumerować kolejno do numeru 10. Numery należy zaznaczyć wzdłuż zewnętrznej ściany labiryntu, aby nie stanowiły one widocznych wskazówek dla zwierząt. Pod labiryntem, w razie potrzeby, należy zastosować mały grzejnik elektryczny lub przymocować taśmę grzewczą w celu podniesienia temperatury powierzchni labiryntu, tak aby zwierzęta znajdowały się w optymalnej temperaturze ciała dla aktywności metabolicznej.Na początek należy losowo przypisać otwory celu do każdego zwierzęcia. Jeśli zwierzęta są przetrzymywane poza pomieszczeniem badawczym, należy przenieść ich klatki do tego pomieszczenia co najmniej 30 minut przed rozpoczęciem testów. Należy zapewnić im ogrzewanie, jeśli jest to konieczne, aby w momencie badania znajdowały się w optymalnej temperaturze ciała.Na komputerze uruchom dedykowane oprogramowanie do śledzenia w programie MATLAB oraz aplikację kamery internetowej, aby uzyskać obraz wideo. Następnie ponownie oceń pole widzenia i w razie potrzeby skoryguj położenie labiryntu. Następnie otwórz arkusz danych, aby zapisać podstawowe parametry eksperymentalne, które powinny obejmować datę, godzinę rozpoczęcia i zakończenia, identyfikatory zwierząt, przypisane otwory celu, liczbę prób treningowych, uwagi oraz inicjały obserwatora.Następnie należy zrandomizować kolejność testowania zwierząt i rozpocząć badania w sposób systematyczny. Najpierw wyjmij zwierzę z klatki macierzystej i delikatnie umieść je na środku labiryntu. Następnie przykryj je nieprzezroczystym plastikowym pojemnikiem i pozwól zwierzęciu aklimatyzować się w pojemniku przez 30 sekund.W międzyczasie zamocuj klatkę domową zwierzęcia pod labiryntem, bezpośrednio pod wyznaczonym otworem ucieczki. Wsuń górną część obudowy w mocowania kołkowe i umieść kamień do wygrzewania w klatce, bezpośrednio pod otworem. Następnie delikatnie zdejmij plastikową kuwetę z góry labiryntu i rozpocznij rejestrację próby na komputerze.Pozwól zwierzęciu badać labirynt przez dziesięć minut i w przypadku wystąpienia jakichkolwiek nietypowych zachowań odnotuj to w arkuszu. Jeśli zwierzę spadnie lub wybiegnie poza stół, delikatnie zwróć je na środek labiryntu, pod warunkiem, że nie przebywało ono poza labiryntem dłużej niż 30 sekund. W przeciwnym razie przerwij próbę i zapisz ten wynik w sekcji notatek.Jeśli badany osobnik zejdzie do otworu ucieczkowego bez pomocy, próba zostaje w tym momencie zakończona. Jeśli osobnik nie ucieknie do otworu w ciągu 10 minut, należy zakończyć próbę i delikatnie, ręcznie poprowadzić zwierzę do otworu ucieczkowego, przesuwając je przodem. Po znalezieniu się w klatce domowej pod labiryntem należy pozwolić zwierzęciu odpocząć przez co najmniej dwie minuty.W tym czasie należy oczyścić górną część labiryntu, używając rozcieńczonego roztworu mydła i ręczników papierowych. Niektóre gatunki, szczególnie te, które w dużym stopniu polegają na informacjach chemosensorycznych, wymagają dodatkowego płukania labiryntu gorącą wodą w celu usunięcia wszystkich sygnałów zapachowych. Po wyczyszczeniu labiryntu należy usunąć obudowę znajdującą się pod nim i kontynuować testowanie zwierząt.Każdy osobnik może pokonać labirynt do pięciu razy dziennie, z półgodzinnym odstępem między próbami. Powtarzaj tę procedurę treningową, aż badany самостоятельно zejdzie do otworu docelowego w trzech różnych próbach. Sukcesy te nie muszą wystąpić po sobie, a liczba potrzebnych prób nie jest ograniczona.Liczba prób treningowych potrzebnych do osiągnięcia kryterium może być uciążliwa. Pomocne w rozwiązaniu tego problemu może być zmodyfikowanie labiryntu w sposób ekologicznie istotny, z uwzględnieniem historii naturalnej i zachowania danego gatunku. Następnie, następnego dnia należy przeprowadzić próbę sondującą, aby dalej przebadać to zwierzę.Gdy zwierzęta nauczą się lokalizacji otworu ucieczki, należy przeprowadzić próbę badawczą (probe trial), aby ustalić, czy nawigują one w oparciu o strategię przestrzenną, czy inną strategię nawigacyjną. W tej próbie należy obrócić labirynt o 180 stopni, tak aby wskazówki lokalne wewnątrz labiryntu znajdowały się w bezpośredniej sprzeczności ze wskazówkami przestrzennymi na zewnątrz. Następnie należy przebadać zwierzę, stosując tę samą procedurę, co w przypadku próby treningowej.Jednak pod otworem ucieczki nie zamontowano żadnej klatki. W związku z tym żadna wskazówka węchowa z klatki nie może pomóc zwierzęciu w odnalezieniu drogi do ucieczki. Jeśli zwierzę nie znajdzie otworu ucieczki, należy je po prostu wyjąć z labiryntu i zwrócić do klatki domowej.Nie należy uczyć zwierzęcia lokalizacji otworu. Podobnie jak poprzednio, przed przetestowaniem kolejnego zwierzęcia należy zawsze wyczyścić labirynt. Zgodnie z opisem przeprowadzono testy siedmiu dorosłych jaszczurek z gatunku side-blotched lizard.Osobniki potrzebowały od 17 do 81 prób, aby przejść do próby sondującej, przy średniej wynoszącej blisko 50. Grupa odnajdywała otwór wyjściowy w czwartym kwartyle prób w znacznie krótszym czasie niż w pierwszym, co sugeruje proces uczenia się. Podczas prób sondujących osobniki udawały się do właściwego przestrzennie otworu celu z częstotliwością znacznie przekraczającą poziom przypadkowy i spędzały większość czasu w tym kwadrancie labiryntu.Zatem wskazówki przestrzenne w pomieszczeniu były traktowane priorytetowo nad wskazówkami lokalnymi w labiryncie. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobre pojęcie o tym, jak zmodyfikować labirynt Barnesa, aby dostosować go do testowania małego gada z rzędu łuskogłowych, a także jak przeprowadzać zwierzęta przez próby treningowe i badawcze. Podczas próby wykonania tej procedury ważne jest, aby pamiętać o uwzględnieniu historii naturalnej i zachowania badanego gatunku podczas projektowania zadania służącego do badania pamięci przestrzennej i uczenia się.Po zastosowaniu tej procedury odpowiednie byłoby wprowadzenie bardziej szczegółowych modyfikacji, takich jak zmniejszenie niezawodności wskazówek przestrzennych lub uczynienie lokalnych wskazówek bardziej oczywistymi. Może to pozwolić na odkrycie, w jaki sposób stabilność różnych wskazówek może modulować priorytetyzację wskazówek oraz pamięć.

assessing-spatial-learning-and-memory-in-small-squamate-reptiles

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

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

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

Ten artykuł opisuje nowatorski protokół, który łączy farmakologiczne manipulacje pamięcią i telemetrią radiową w celu udokumentowania i ilościowego określenia roli poznania w nawigacji.

Wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności

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 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

Y-labirynty umożliwiają badaczom określenie znaczenia konkretnych bodźców, które kierują zachowaniem zwierząt, zwłaszcza izolowanych sygnałów chemicznych z różnych źródeł. Staranne projektowanie i planowanie może przynieść solidne dane (np. dyskryminacja, stopień eksploracji, liczne zachowania). Ta eksperymentalna aparatura może dostarczyć potężnego wglądu w kwestie behawioralne i ekologiczne.

Wykorzystanie zamkniętych labiryntów Y do oceny zachowań chemosensorycznych u

Tutaj prezentujemy uproszczoną konfigurację sprzętu i oprogramowania open-source do badania uczenia przestrzennego myszy za pomocą wirtualnej rzeczywistości (VR). System ten wyświetla wirtualną ścieżkę liniową do myszy z ograniczeniem głowy działającej na kole, wykorzystując sieć mikrokontrolerów i komputer jednopłytkowy z łatwym w użyciu pakietem oprogramowania graficznego Python.

System rzeczywistości wirtualnej typu open source do pomiaru uczenia się przestrzennego u myszy z unieruchomioną głową

Tutaj prezentujemy nowatorskie, krótkie i aktywne zadanie z nawigacji przestrzennej, które ocenia zarówno zdolność nawigacji przestrzennej, jak i pamięci epizodycznej. Co ważne, nawigacja przestrzenna i pamięć epizodyczna były ze sobą powiązane, a to zadanie wykazało wrażliwość na ćwiczenia.

Ocena nawigacji przestrzennej człowieka w przestrzeni wirtualnej i jej wrażliwości na ćwiczenia

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

Poznaj modyfikację labiryntu Barnes do oceny pamięci przestrzennej i uczenia się u małych gadów łuskowych. Ta metoda umożliwia badanie procesów poznawczych u gatunków niemodelowych.

Ocena uczenia się przestrzennego i pamięci u małych łuskowatych

Przeglądaj więcej filmów