The Active Place Avoidance (APA) Test, an Effective, Versatile and Repeatable Spatial Learning Task for Mice

Asad A. Ali; Tara L. Walker; Daniel G. Blackmore

doi:10.3791/65935

Test aktywnego unikania miejsc (APA), skuteczne, wszechstronne i powtarzalne zadanie uczenia się ...

JoVE Journal
Behavior

This content is Free Access.

JoVE Journal Behavior

The Active Place Avoidance (APA) Test, an Effective, Versatile and Repeatable Spatial Learning Task for Mice

Test aktywnego unikania miejsc (APA), skuteczne, wszechstronne i powtarzalne zadanie uczenia się przestrzennego dla myszy

Full Text

3,060 Views

06:03 min

February 16, 2024

DOI: 10.3791/65935-v

Asad A. Ali¹, Tara L. Walker², Daniel G. Blackmore^1,2

¹Queensland Brain Institute,The University of Queensland, ²Clem Jones Centre for Ageing Dementia Research, Queensland Brain Institute,The University of Queensland

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a protocol for the active place avoidance test, a spatial learning paradigm that is dependent on the hippocampus and designed for rodents. The protocol allows for re-testing of animals before and after treatments or over time by altering key parameters.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Behavioral Testing
Spatial Learning

Background

The active place avoidance test is a behavioral paradigm used to assess spatial learning.
It is particularly useful for studying the effects of aging and interventions like physical exercise on cognitive outcomes.
Traditional spatial learning tests have limitations, especially for longitudinal studies.
Modifications to the active place avoidance test can enhance its utility for repeated measures.

Purpose of Study

To examine how aging affects hippocampal-dependent spatial learning.
To investigate the impact of physical exercise on cognitive outcomes in mice.
To develop a reliable method for longitudinal testing of spatial learning in the same cohort of mice.

Methods Used

Utilization of the active place avoidance apparatus with adjustable parameters.
Tracking mouse behavior using specialized software during trials.
Implementation of specific shock protocols to assess learning and avoidance.
Data analysis through tracking software to evaluate performance metrics.

Main Results

Mice with intact spatial learning abilities showed fewer shocks and increased time spent avoiding the shock zone.
Trace maps indicated that these mice maintained a more organized avoidance pattern.
Mice with learning disabilities exhibited more shocks and disordered movement patterns.
The protocol allows for repeated testing with modifications to minimize stress and maximize data reliability.

Conclusions

The active place avoidance test is effective for assessing spatial learning in rodents.
Modifications to the test enhance its applicability for longitudinal studies.
Results indicate significant differences in spatial learning capabilities based on intervention and age.

Frequently Asked Questions

What is the active place avoidance test?

It is a behavioral paradigm used to assess spatial learning in rodents, particularly focusing on hippocampal function.

How can the active place avoidance test be modified?

Key parameters such as shock zone location and arena color can be altered to facilitate repeated testing.

What are the limitations of traditional spatial learning tests?

Many traditional tests are either too easily learned or too stressful for the animals, complicating longitudinal studies.

What interventions can affect spatial learning?

Physical exercise is one intervention that can positively influence cognitive outcomes in spatial learning tasks.

How is data analyzed in the active place avoidance test?

Data is analyzed using tracking software that evaluates the mouse's movement patterns and avoidance behavior.

What are the expected outcomes for mice with intact spatial learning?

These mice typically show fewer shocks and spend more time avoiding the shock zone compared to those with learning disabilities.

W tym miejscu przedstawiamy protokół testu aktywnego unikania miejsc, zależnego od hipokampa paradygmatu uczenia się przestrzennego przeznaczonego dla gryzoni. Zmiana kluczowych parametrów pozwala na ponowne badanie zwierząt przed i po zabiegach lub w czasie.

Chcemy zbadać, w jaki sposób zależne od hipokampa uczenie się przestrzenne zmienia się wraz z wiekiem. Następnie badamy, w jaki sposób interwencje, takie jak ćwiczenia fizyczne, zmieniają te wyniki poznawcze. Ten paradygmat behawioralny pozwala nam łatwo zbadać je w tej samej kohorcie myszy.

Dostępnych jest wiele testów poznawczych do testowania uczenia się przestrzennego u myszy, z których większość istnieje od dziesięcioleci. Należą do nich labirynt wodny Morrisa, labirynt Y i labirynt Barnesa. Każdy z nich ma ograniczenia, zwłaszcza w odniesieniu do badań podłużnych.

Głównym wyzwaniem eksperymentalnym jest testowanie zwierząt w sposób podłużny, co utrudnia dokładne określenie efektu interwencji ruchowych. Większość testów uczenia się przestrzennego jest albo łatwa do nauczenia, albo jest bardzo stresująca lub nieodpowiednia dla chorych modeli. Zmieniając niektóre kluczowe elementy aktywnego unikania miejsc, takie jak kierunek obrotu areny lub lokalizacja strefy szoku.

Ten test może być używany wielokrotnie. Zmieniając kolor podłogi areny, jesteśmy w stanie przetestować myszki o różnych kolorach takich jak C57 black 6 czy myszki szwajcarskie. Aby rozpocząć, umieść urządzenie do unikania aktywnego miejsca lub APA w ramie kamery zamontowanej na suficie.

Otwórz oprogramowanie do śledzenia zwierząt, aby śledzić mysz. Na karcie eksperymentu ustaw czas trwania próby na 10 minut, a następnie określ czas trwania wstrząsu na 500 milisekund i utrzymuj strefę wstrząsu na poziomie 270 stopni z zakładki edycji celu. Umieść cztery wskazówki wizualne w neutralnych kolorach na różnych ścianach pomieszczenia na tej samej wysokości co obrotowa platforma i w odległości od 30 do 50 centymetrów od ich areny.

Dostosuj natężenie światła w pomieszczeniu w zakresie od 30 do 70 luksów. Otwórz zakładkę śledzenia w oprogramowaniu śledzącym, a następnie kliknij zakładkę z kalibratora i odpowiednio ustaw rozmiar myszy i zakresy obszaru, aby upewnić się, że mysz jest rozpoznawana na arenie. Na karcie od kalibratora dostosuj próg kontrastu, przesuwając czerwoną linię i panel progu, aby zapewnić dokładne śledzenie zwierząt.

Na koniec uruchom arenę i upewnij się, że podczas obracania się pozostaje w masce. Następnie w zakładce urządzenia wybierz źródło prądu i ustaw bieżący tryb na śledzenie w zależności od tego, jak i kiedy dostarczane są wstrząsy nożne, ustaw poziom wstrząsu na 0,5 miliampera. Przyzwyczaj mysz w pomieszczeniu przez 30 minut.

Uruchom oprogramowanie śledzące. Utwórz katalog wyjściowy przy użyciu karty danych wyjściowych pliku, aby zapisać dane próbne. Następnie utwórz folder specyficzny dla eksperymentu i w zależności od modelu eksperymentalnego utwórz osobne foldery dla każdego dnia lub wersji próbnej.

Zapisz dane eksperymentu w folderze wyjściowym. Przed rozpoczęciem okresu próbnego kliknij przycisk zapisz i w nowo otwartym oknie dodaj unikalny identyfikator myszy.Następnie za pomocą dłoni pokrytej rękawicą ostrożnie podnieś mysz z podstawy ogona z klatki domowej. Umieść mysz na obracającej się arenie aparatu APA w celu zamieszkania bez wywoływania wstrząsów.

Wycofaj się za kurtynę i włącz oprogramowanie śledzące, rozpocznij eksperymentalną próbę. Po pięciu minutach wyjmij mysz z aparatu APA i umieść ją z powrotem w klatce domowej. Zbierz wszystkie odpady i dokładnie wyczyść siatkę za pomocą 80% etanolu.

Następnie na karcie eksperymentu ustaw czas trwania próby na 10 minut. Następnie określ czas trwania wstrząsu na 500 milisekund i utrzymuj strefę wstrząsu pod kątem 270 stopni z zakładki edycji celu, umieść kursor myszy na arenie aparatu APA, jak pokazano wcześniej. Wycofaj się za kurtynę.

Kliknij przycisk odtwarzania, aby rozpocząć wersję próbną i monitorować aktywność myszy. Po próbie usuń mysz z areny APA i umieść ją z powrotem w klatce domowej. Aby przeanalizować dane zadania APA myszy, otwórz program do analizy ścieżek.

Z menu rozwijanego wybierz unikanie. Kliknij dodaj zadanie, aby przesłać zapisane pliki danych. Następnie w polu Nazwa grupy utwórz grupę, aby przeanalizować dane.

Kliknij katalog wyjściowy, aby wybrać lokalizację, w której mają zostać zapisane analizowane dane. Następnie kliknij dodaj pliki i wybierz pliki do analizy z dysku lokalnego. Kliknij ustaw czas i określ okres analizy z zakresu od zera do 600 sekund.

Po dodaniu wszystkich ścieżek należy kliknąć w zakładkę analiza i wybrać opcję uruchom analizę. Otwórz dane zapisane w folderze TBL files w arkuszu kalkulacyjnym. Na koniec zapisz arkusz kalkulacyjny do analizy statystycznej.

Myszy z nienaruszoną zdolnością uczenia się przestrzennego wykazują zmniejszenie liczby wstrząsów podczas kolejnych prób akwizycji. Dodatkowo myszy te wykazują wydłużenie maksymalnego czasu spędzonego na unikaniu strefy szoku. Mapy śladowe wykazały, że myszy z nienaruszoną zdolnością uczenia się przestrzennego otrzymały tylko dwa wstrząsy i spędzały czas głównie po przeciwnej stronie strefy szoku.

W przeciwieństwie do tego, myszy z trudnościami w uczeniu się otrzymały więcej wstrząsów, a mapa śladów ujawnia nieuporządkowany wzorzec.