Ocena upośledzenia pamięci przestrzennej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu przy użyciu promienistego labiryntu z bieżnika wodnego
July 17th, 2017
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.
Ogólnym celem tego protokołu Radial Water Tread Maze jest przetestowanie pamięci przestrzennej w mysim modelu urazowego uszkodzenia mózgu przy użyciu zadania poznawczego skoncentrowanego na myszach, które nie wymaga pływania. Metoda ta może być szczególnie przydatna do testowania funkcji poznawczych w modelach mysich, gdzie deficyty motoryczne i/lub brak motywacji sprawiają, że protokoły testów poznawczych oparte na pływaniu, takie jak Morris Water Maze, są niepraktyczne. Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd w różnice grupowe i funkcje poznawcze w kontrolowanym modelu wpływu korowego urazowego uszkodzenia mózgu u myszy, może być również przydatna do pomiaru funkcji poznawczych w podeszłym wieku i transgenicznych modelach myszy, o których wiadomo, że słabo radzą sobie w testach opartych na pływaniu.
We wszystkie dni testowe należy wykonać następujące czynności przygotowawcze. Najpierw pozwól myszom zaaklimatyzować się w pomieszczeniu testowym, będąc w klatkach domowych przez co najmniej 30 minut. Okrągły labirynt zawiera wizualne wskazówki wzdłuż wewnętrznych ścian.
Ruchoma skrzynka ewakuacyjna umieszczona w jednym z dziewięciu różnych otworów wyjściowych. Podczas gdy myszy się aklimatyzują, zdezynfekuj wyjścia i pudełko za pomocą sprayu z 70% etanolem. Następnie napełnij labirynt około jednym calem zimnej wody.
Utrzymanie stałej temperatury wody między próbami jest bardzo ważne. Mierz więc dokładnie i dostosuj w razie potrzeby. Teraz umieść skrzynkę ewakuacyjną w jednym z dziewięciu otworów wyjściowych.
Korzystanie ze źródła ciepła, aby utrzymać ciepło w pudełku, najlepiej za pomocą poduszki grzewczej. Zamknij również pudełko przed światłem. Skrzynka ewakuacyjna powinna być zawsze ciemna, ciepła i stosunkowo bezwonna.
Źródło światła może być również wskazówką, więc nie zmieniaj jego położenia między próbami. Delikatnie wyjmij mysz testową z klatki za ogon i umieść ją na środku aparatu. Następnie natychmiast zacznij mierzyć czas, ile czasu zajmuje myszy znalezienie wyjścia.
Jeśli mysz wdrapie się do otworu końcowego i nie wejdzie spontanicznie ponownie do labiryntu po 20 sekundach, nie przerywaj próby. Zamiast tego ręcznie poprowadź mysz z powrotem do środka labiryntu i pozwól myszy ukończyć próbę. Jeśli po trzech minutach mysz nie wyjdzie z labiryntu, oznacz próbę jako porażkę i zapisz czas jako trzy minuty.
Następnie ręcznie ostrożnie poprowadź zwierzę najprostszą ścieżką do wyjścia. Po znalezieniu się w polu ucieczki pozwól myszy pozostać tam przez minutę. Następnie przenieś go z powrotem do klatki domowej, podczas gdy labirynt zostanie zresetowany.
Pomiędzy próbami dokładnie zdezynfekuj skrzynkę ewakuacyjną i wyjścia sprayem z 70% etanolem, aby zapobiec używaniu przez mysz starych fabrycznych wskazówek do zlokalizowania właściwej drogi ewakuacyjnej. Można to zrobić dość szybko. Teraz powtórz próbę na tej samej myszy jeszcze dwa razy, w sumie trzy kolejne próby.
Każdy dzień testowy składa się z trzech prób na mysz. Nie więcej i nie mniej. Oprócz odkażania, osusz labirynt i odśwież wodę między testami na różnych myszach.
Pamiętaj, aby utrzymywać temperaturę wody w przedziale od 12 do 14 stopni Celsjusza. Użyj pojemników z lodem lub zimniejszą gorącą wodą, aby dostosować temperaturę wody z kranu do tego zakresu. Pomiędzy dniami testowymi ważne jest, aby upewnić się, że wskazówki wizualne w labiryncie i w przestrzeni otaczającej labirynt pozostają spójne.
Pełny reżim testowania obejmuje pięć kolejnych dni testowych, z których wszystkie przebiegają w ten sam sposób. Piąty dzień jest uważany za miarę zachowania pamięci. Pod warunkiem, że żadne testy nie zostaną wykonane między szóstym a jedenastym dniem, test z 12 dnia może być użyty do pomiaru pamięci długotrwałej.
Radialny labirynt wodny wykorzystano do zbadania zależności od urazu, deficytów pamięci przestrzennej u myszy otrzymujących kontrolowane uderzenie korowe wywołane urazowym uszkodzeniem mózgu lub pozorowanym urazem. Operacja TBI jest szczegółowo opisana w protokole tekstowym oraz w artykule JoVE autorstwa Romina, Gao i Chena z 2014 roku. Krótko mówiąc, uraz został wygenerowany przez uderzenie korowe napędzane solenoidem z wypukłą końcówką o średnicy trzech milimetrów.
Pozory zostały zoperowane, ale zostały dotknięte przez urządzenie. 35 dni po operacji przeprowadzono opisany reżim testów. Wszystkie myszy przeszły test na chęć ucieczki z labiryntu.
Tak więc wszystkie zostały uwzględnione w analizie. Wyniki pokazują wyraźną różnicę między myszami TBI a kontrolami pozorowanymi. Opóźnienie ucieczki było znacznie dłuższe u kontuzjowanych myszy pierwszego dnia treningu i w obu dwóch dniach testu pamięci.
Tym samym opisane TBI wpłynęło na zdolność zwierzęcia do uczenia się. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak prawidłowo wykonywać testy poznawcze za pomocą testu poznania przestrzennego specyficznego dla myszy. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w mniej niż 15 minut na zwierzę, jeśli jest wykonywana prawidłowo.
Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że rozmieszczenie wskazówek wizualnych i temperatura wody muszą pozostać spójne we wszystkich próbach.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten artykuł przedstawia protokół testu poznawczego specyficznego dla myszy, który nie wymaga pływania, mający na celu ocenę pamięci przestrzennej w mysich modelach pourazowego uszkodzenia mózgu. Metoda ta jest szczególnie przydatna do oceny poznawczej u myszy z niedowładami motorycznymi lub niską motywacją, gdzie tradycyjne testy oparte na pływaniu są niepraktyczne.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Testowanie poznawcze
- Pourazowe uszkodzenie mózgu
Tło
- Tradycyjne testy poznawcze często wymagają pływania, co może nie być odpowiednie dla wszystkich modeli myszy.
- Ten protokół pozwala na ocenę poznawczą bez konieczności pływania.
- Może być stosowany do różnych modeli myszy, w tym myszy dorosłych i transgenicznych.
- Metoda ma na celu zapewnienie wglądu w różnice poznawcze w modelach pourazowego uszkodzenia mózgu.
Cel badania
- Opracowanie testu poznawczego, który jest ukierunkowany na myszy i nie wymaga pływania.
- Wyróżnienie różnic w wydajności poznawczej między myszami z pourazowym uszkodzeniem mózgu a kontrolami fikcyjnymi.
- Ułatwienie oceny poznawczej u myszy z niedowładami motorycznymi.
Stosowane metody
- Aklimatyzacja myszy w ich domowych klatkach przed testem.
- Wykorzystanie okrągłego labiryntu z wskazówkami wizualnymi wzdłuż wewnętrznych ścianek.
- Ocena pamięci przestrzennej poprzez zadanie niewymagające pływania.
- Porównanie wyników między różnymi grupami myszy.
Główne wyniki
- Protokół z powodzeniem wyróżnia zdolności poznawcze myszy z urazami i kontrolnych.
- Zapewnia niezawodne pomiary pamięci przestrzennej w różnych modelach myszy.
- Metoda jest skuteczna dla myszy, które zwykle osiągają niskie wyniki w testach pływania.
- Wyniki wskazują na potencjał dla szerszych zastosowań w badaniach poznawczych.
Konkluzje
- Ten test poznawczy bez pływania jest cennym narzędziem dla badań neuronaukowych.
- Poprawia zdolność badania poznawczego u myszy w modelach pourazowego uszkodzenia mózgu.
- Protokół może być dostosowany do różnych warunków eksperymentalnych i odmian myszy.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Assessing spatial memory in mouse models of traumatic brain injury is critical for target validation and mechanistic de-risking in neurotherapeutic development. The Radial Water Tread maze provides a mouse-specific, non-swimming cognitive assay that enables reliable detection of injury-induced cognitive deficits, supporting early discovery decisions. This approach improves predictive confidence by overcoming limitations of swimming-based tests in models with motor impairments or low motivation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to spatial memory pathways in TBI models.
- Operational Value: Provides a feasible alternative to rat-validated tests, increasing throughput in mouse-based discovery workflows.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by detecting cognitive deficits independent of motor confounds.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers quantitative escape latency measurements that standardize cognitive screening across mouse cohorts.
- Reproducibility: Requires consistent visual cues and water temperature control, ensuring reliable between-group comparisons.
- Scalability: Short acquisition period (4 days) and brief testing duration (<15 minutes/animal) support integration into high-content screening pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Successfully distinguishes controlled cortical impact-induced TBI mice from sham controls at 35 days post-injury.
- Translational Continuity: Enables longitudinal assessment with memory retention testing on day 5 and long-term memory testing on day 12.
- Risk-Adjusted Advancement: Identifies cognitive impairment phenotypes that inform go/no-go decisions in preclinical programs.
Pipeline & Workflow Integration
The Radial Water Tread maze fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for neuroscience programs targeting cognitive endpoints in TBI.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of injury-dependent spatial memory deficits using visual cue-based learning.
- Screening: Generates quantitative dependent variable measurements (escape latency) that enable group comparisons and assay standardization.
- Analytics: Requires statistical analysis of latency differences across training and memory test days to detect significant group effects.
- Translational Research: Facilitates continuity from acute injury modeling to long-term cognitive assessment, aligning with preclinical validation timelines.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable cognitive platform applicable to aged, transgenic, and injury models where swimming-based tests fail.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by isolating spatial memory performance from motor or motivational confounds.
- Operational Value: Eliminates swimming requirement, broadening applicability to models with motor deficits.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by providing translatable cognitive endpoints in mouse TBI models.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on cognitive rescue potential in valid preclinical models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and cognitive assay execution.
- Dependent on instrumentation for precise water temperature control (12–14°C) and consistent visual cue positioning.
- Necessitates cross-team standardization of maze sanitization and escape box preparation to prevent cue contamination.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different mouse strains or aging cohorts.
- Limited to spatial memory assessment; does not measure other cognitive domains such as executive function or affective behavior.
