Eksperyment w labiryncie wodnym Morrisa
24 września 2008
Labirynt wodny Morrisa jest powszechnie uznanym narzędziem służącym do dokumentowania udziału hipokampa w zadaniu behawioralnym.
W wodnym labiryncie Morrisa zwierzęta są umieszczane w basenach z wodą, w których muszą dopłynąć do platformy ucieczkowej. Podczas treningu platforma może wystawać około jednej uncji ponad powierzchnię wody. Zwierzę musi nauczyć się dopływać do platformy i pozostać na niej, aby zostać wyjętym z basenu.
Po przeszkoleniu zwierzęcia zwiększa się poziom wody i czyni ją nieprzezroczystą za pomocą mleka lub nietoksycznej farby. W ten sposób platforma zostaje ukryta. Zwierzę musi następnie polegać na pamięci, aby odnaleźć platformę ucieczki.
Witam, nazywam się Joseph Nunez. Jestem pracownikiem naukowym w programie neuronauki na Michigan State University. Dzisiaj zaprezentuję labirynt wodny Morrisa.
Pokażę Państwu, jak przygotować labirynt wodny, jak trenować zwierzęta oraz jak przeprowadzać ich testowanie. Dobrze, zacznijmy. Głównym elementem zestawu do labiryntu wodnego powinien być okrągły basen o średnicy około sześciu stóp i głębokości około trzech stóp.
Jeśli rejestrują Państwo zadanie za pomocą kamery wideo, należy upewnić się, że wszystkie strony labiryntu znajdują się w polu widzenia kamery. Napełnij labirynt wodny wodą z kranu, która powinna mieć temperaturę bliską 26 °C. Może to zająć kilka godzin, dlatego czynność tę należy wykonać z odpowiednim wyprzedzeniem.
Okresowo sprawdzaj temperaturę wody, aby wynosiła ona 26 °C z dokładnością do plus lub minus jednego stopnia. Umieść platformę ucieczkową w centrum basenu. Podczas treningu może ona wystawać około jednej cala ponad powierzchnię wody.
To uczy szczura. Znajduje się platforma, która jest sposobem na wydostanie się z wody. Teraz jesteśmy gotowi rozpocząć trening zwierząt w labiryncie wodnym.
Labirynt wodny posiada cztery pozycje startowe: północną, południową, wschodnią lub zachodnią. Przenieś zwierzę do jednej z tych pozycji. Opuść zwierzę do wody, podtrzymując je ręką, i delikatnie wprowadź je do wody końcem ogona.
Najpierw należy unikać stresowania zwierzęcia poprzez zanurzanie jego głowy w wodzie. Pozostaw zwierzę do swobodnego pływania przez maksymalnie 60 sekund. Początkowo zwierzę może pływać wzdłuż brzegów basenu, szukając wyjścia.
W końcu zwierzę dotrze do platformy i wejdzie na nią. Gdy gryzoń znajdzie się na platformie, należy zatrzymać stoper i odnotować czas. Jeśli zwierzę nie odnajdzie platformy w ciągu 60 sekund, należy odnotować czas trwania próby.
Przez jedną minutę. Nie wyjmuj zwierzęcia. Jeśli nie dopłynie ono do platformy, naucz je, że musi dopłynąć do platformy.
Ostrożnie naprowadź zwierzę dłonią na platformę. Pozostaw zwierzę w tej pozycji na 15 sekund. Jeśli zwierzę spadnie lub zeskoczy, delikatnie naprowadź je z powrotem.
Dzięki temu zwierzę nauczy się, że musi pozostać na platformie, aby zostać uratowanym z basenu. Powtórz tę samą procedurę w dwóch kolejnych próbach, zaczynając każdą z nich w innym miejscu. Po zakończeniu wszystkich trzech prób osusz zwierzę ręcznikiem.
Powtórz proces treningu składający się z trzech prób dla wszystkich zwierząt. Zachowaj te same wskazówki dla każdego z nich i zarejestruj uzyskane czasy. Po przeszkoleniu zwierzęta są gotowe do przeprowadzenia testu w labiryncie wodnym.
Aby rozpocząć próby eksperymentalne z wodnym Mae, należy dokończyć napełnianie zbiornika, tak aby platforma znajdowała się około jednego cala poniżej powierzchni wody. Użyj odtłuszczonego mleka w proszku lub nietoksycznej białej tempery, aby uczynić wodę nieprzezroczystą.
Oświetlenie i temperatura wody powinny być takie same jak w procesie treningu. Każde zwierzę przechodzi 12 prób, po trzy z każdego kierunku startowego. Każda próba będzie trwała 60 sekund.
Przed rozpoczęciem. Wybierz kolejność kierunków startowych. Nie używaj tych samych kierunków startowych dwa razy z rzędu, a także nie powtarzaj tej samej kolejności dla żadnego z kierunków.
Śledź zwierzę, aż dotrze do platformy, i zarejestruj czas, jaki temu zajęło. Jeśli zwierzę nie dotrze do platformy w ciągu 60 sekund, opiekun powinno skierować je do platformy zgodnie z procedurą treningową. W obu przypadkach pozwól zwierzęciu odpocząć przez 10 sekund, a następnie je osusz.
Kontynuuj procedurę dla każdego zwierzęcia przez wszystkie 12 prób, przy czym opiekun zwierząt powinien wracać na to samo wyznaczone miejsce. Podczas każdej próby należy dokładnie wyczyścić basen, upewnić się, że platforma znajduje się na swoim miejscu oraz sprawdzić, czy temperatura wody jest niezmieniona. Do detekcji i analizy zachowania podczas prób testowych można wykorzystać inteligentny system oprogramowania do śledzenia wideo. To wszystko.
Pokażę Państwu, jak trenować i testować zwierzęta. Jest to bardzo dobrze ugruntowany paradygmat behawioralny. Życzę powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Labirynt wodny Morrisa to powszechnie stosowany układ eksperymentalny służący do oceny uczenia się przestrzennego i pamięci u gryzoni, ze szczególnym uwzględnieniem hipokampa. W tym zadaniu zwierzęta muszą dotrzeć do ukrytej platformy ucieczkowej w basenie z nieprzezroczystą wodą, polegając na swojej pamięci, aby odnieść sukces.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Psychologia behawioralna
- Kognitywistyka
Wstęp
- Labirynt wodny Morrisa służy do oceny pamięci przestrzennej.
- Jest on pomocny w badaniu funkcji hipokampa.
- Zwierzęta uczą się kojarzyć wskazówki przestrzenne z lokalizacją platformy ucieczkowej.
- Zadanie obejmuje zarówno fazę treningową, jak i fazę testową.
Cel badania
- Zbadanie roli hipokampa w procesach pamięci i uczenia się.
- Ocena wpływu różnych interwencji na pamięć przestrzenną.
- Zrozumienie procesów poznawczych u gryzoni.
Zastosowane metody
- Umieszczenie zwierząt w basenie z wodą.
- Trening z widoczną platformą ucieczki.
- Testowanie z zanurzoną, ukrytą platformą.
- Użycie nieprzezroczystej wody w celu zamaskowania platformy podczas testowania.
Główne wyniki
- Zwierzęta wykazują zdolność uczenia się, odnajdując platformę ucieczkową coraz szybciej w kolejnych próbach.
- Osiągi są wskaźnikiem funkcji hipokampa.
- Różnice w treningu mogą wpływać na retencję pamięci.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia nawigacji przestrzennej u ssaków.
Wnioski
- Labirynt wodny Morrisa jest skutecznym narzędziem do badania pamięci i uczenia się.
- Podkreśla on znaczenie hipokampa w zadaniach przestrzennych.
- Wyniki mogą dostarczyć istotnych informacji dla badań nad upośledzeniem funkcji poznawczych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Wodny labirynt Morrisa stanowi solidną, ilościową platformę do oceny uczenia się przestrzennego i pamięci w przedklinicznych modelach gryzoni, dostarczając bezpośrednich informacji niezbędnych do walidacji celów terapeutycznych oraz ograniczania ryzyka mechanistycznego w procesie odkrywania leków działających na OUN. Standaryzowane wyniki umożliwiają pewność prognostyczną przy podejmowaniu decyzji dotyczących portfela projektów na wczesnym etapie, wspierając ciągłość translacyjną od fazy odkrywania po badania przedkliniczne. Paradygmat ten jest fundamentalny dla oceny punktów końcowych funkcji poznawczych oraz wyników funkcjonalnych istotnych dla programów badawczych nad chorobami neurodegeneracyjnymi i neuropsychiatrycznymi.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne Etapy Odkrywania i Walidacja Celu
- Umożliwia rygorystyczną analizę mechanizmów pamięci przestrzennej i funkcji hipokampa.
- Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez izolację fenotypów poznawczych powiązanych z celami molekularnymi.
- Ułatwia uzyskanie pewności prognostycznej w zakresie oddziaływania na cel i jego istotności funkcjonalnej.
Przesiewy i opracowanie testów
- Zapewnia zwalidowany system behawioralny do ilościowej oceny funkcji poznawczych.
- Dostarcza powtarzalne wskaźniki czasu dotarcia na platformę dla badań przesiewowych związków oraz badań zależności dawka-odpowiedź.
- Umożliwia standaryzację testów i porównywalność między badaniami dla portfolio leków ukierunkowanych na OUN.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Umożliwia dopasowanie przedklinicznych punktów końcowych funkcji poznawczych do translacyjnych strategii biomarkerowych.
- Zapewnia ciągłość przejścia od odkryć mechanistycznych do funkcjonalnej walidacji in vivo.
- Uzasadnia dostosowane do ryzyka wdrażanie kandydatów na leki działające na OUN w oparciu o skuteczność behawioralną.
Integracja rurociągów i przepływów pracy
Wodny labirynt Morrisa znajduje się na styku wczesnego etapu odkrywania, identyfikacji wiodących związków oraz walidacji przedklinicznej w programach badawczych nad OUN.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie hipotez dotyczących szlaków pamięci przestrzennej i funkcji celu.
- Przesiewanie: Zapewnia ilościowe, powtarzalne odczyty behawioralne do oceny związków.
- Analityka: Generuje wskaźniki czasu dotarcia na platformę oraz wyniki oparte na próbach do porównań statystycznych.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki przedkliniczne z klinicznymi punktami końcowymi funkcji poznawczych, gdy są one zgodne ze strategiami biomarkerowymi.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako powtarzalny test behawioralny w wielu programach odkrywania i rozwoju leków oddziałujących na OUN.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów terapeutycznych w OUN.
- Wartość operacyjna: standaryzuje ocenę behawioralną i wspiera odtwarzalność między badaniami.
- Wartość strategiczna: umożliwia podejmowanie świadomych decyzji go/no-go oraz efektywne pod kątem kapitałowym zarządzanie portfelem projektów.
- Wpływ na portfolio: wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój aktywów w obszarze OUN.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu neuronauki behawioralnej oraz doświadczenia w pracy ze zwierzętami.
- Wymaga kontrolowanych warunków środowiskowych oraz infrastruktury do śledzenia wideo w celu przechwytywania danych.
- Wymaga standaryzacji protokołów i analizy danych pomiędzy zespołami.
- Możliwość adaptacji może być konieczna dla różnych szczepów gryzoni lub domen poznawczych.
- Ograniczenia praktyczne obejmują stres zwierząt oraz konieczność zapewnienia stałej temperatury wody i powtarzalnego rozmieszczenia wskazówek.
