Teste de memória espacial usando labirintos
Aprendizado espacial e memória são funções neurológicas que nos permitem lembrar coisas associadas ao nosso ambiente. Eles nos permitem fazer tarefas simples, como evitar áreas perigosas com base em nossa experiência anterior, e nos lembrar onde guardamos nossas coisas. A nosso favor, ou desvantagem, características semelhantes são observadas em roedores, tornando-os excelentes modelos para estudar este fenômeno, o que os cientistas comportamentais fazem com a ajuda de labirintos.
Este vídeo revisará brevemente os princípios e neurobiologia da aprendizagem espacial e da memória, protocolos generalizados para executar experimentos com diferentes tipos de labirintos e como pesquisadores neuroabportais estão usando essas ferramentas em laboratórios hoje.
Vamos começar com uma breve visão geral da aprendizagem espacial e da memória, e princípios gerais por trás de testes de labirinto em roedores.
À medida que um organismo navega por um ambiente desconhecido, ele obtém informações sobre a localização de marcos, obstruções e pontos de interesse. Essas informações espaciais são incorporadas transitoriamente à memória de trabalho ou incorporadas mais permanentemente à memória de referência. O hipocampo desempenha um papel único no armazenamento dessas informações. Estudos que utilizam ressonância magnética funcional ou ressonância magnética mostraram que partes do hipocampo estão ativas durante tarefas que testam a aprendizagem espacial e a memória.
Pesquisadores comportamentais examinam a aprendizagem espacial e a memória em roedores manipulando o entorno do organismo com a ajuda de labirintos. Em um sentido amplo, um labirinto é qualquer tipo de ambiente artificial que um roedor deve navegar para alcançar um alvo. Normalmente, esses labirintos empregam um estímulo negativo, como luz ou água que empurra o animal para viajar e chegar a um específico. O caminho, bem como o tempo tomado por um roedor para completar esse processo serve como parâmetro para quantificar a aprendizagem espacial e a memória.
Agora que você aprendeu sobre os princípios por trás da aprendizagem espacial e da memória, vamos discutir protocolos gerais de experimentos envolvendo diferentes tipos de labirintos.
Primeiro, vamos olhar para o labirinto de água morris, que é um teste clássico realizado para avaliar o aprendizado espacial e a memória de referência. Este labirinto consiste em um tanque circular cheio de água. Pistas visuais são organizadas ao redor do labirinto para associar cada quadrante a um símbolo específico. Uma plataforma é então introduzida, e para fins de treinamento é levantada acima da água. Embora os roedores possam nadar, eles não preferem; portanto, a água serve como um estímulo negativo e eles tentam chegar à plataforma. Um roedor deve aprender a associar a localização da plataforma com a localização de uma sugestão visual específica.
Para testes, um animal é colocado em um labirinto com água turva e uma plataforma submersa. A quantidade de tempo e as rotas que o animal faz para chegar à plataforma submersa são registradas para avaliar a aprendizagem espacial. Para avaliar a memória de referência, é realizado um teste de sonda onde a plataforma submersa é removida. A quantidade de tempo que um roedor passa no quadrante que tinha a plataforma é então registrada para avaliar a memória de referência.
O próximo labirinto que discutiremos é o labirinto de água radial, que é usado para avaliar o trabalho e a memória de referência. Como o nome indica, este labirinto envolve oito braços radiais colocados em um tanque cheio de água. Aqui, a água novamente serve como o estímulo negativo, que estimula o animal a encontrar uma plataforma colocada na extremidade de um dos braços. Pistas visuais são geralmente colocadas ao redor da periferia do labirinto. Inicialmente, plataformas submersas estão localizadas aleatoriamente nas extremidades de alguns dos braços, e para os ensaios de treinamento um roedor é colocado em um braço de partida sem plataforma. O roedor então nada até chegar a uma das plataformas. Isso pode ser repetido várias vezes, e os dados coletados durante esta fase podem ser usados para avaliar a memória de trabalho ou aprendizado espacial.
Depois disso, a plataforma usada pelo roedor durante o treinamento é removida para avaliar a memória de referência. Os pesquisadores avaliam a memória de referência registrando o número de vezes que um roedor visita o braço que continha a plataforma durante os ensaios de treinamento.
Por último, vamos discutir o labirinto Barnes, que segue os mesmos princípios do labirinto de água de Morris, mas é seco, o que o torna menos estressante para esses animais terrestres.
Este labirinto consiste em uma placa com buracos ao redor de sua circunferência sobre a qual luzes brilhantes são colocadas. Roedores são noturnos, então a luz serve como um estímulo negativo. Como outros labirintos, pistas visuais estão localizadas ao redor da placa. Para testes de treinamento, um buraco permanece aberto; este é o objetivo do labirinto, uma vez que leva a uma gaiola escura longe da luz aversiva.
Durante os ensaios de treinamento, um roedor corre o labirinto várias vezes, e a aprendizagem espacial é avaliada observando mudanças na quantidade de tempo, bem como rotas que um roedor faz para chegar ao buraco da gaiola. Para avaliar a memória de referência, o buraco aberto no labirinto barnes é coberto, e registrar o tempo que um roedor passa no quadrante onde o buraco da gaiola já foi, é uma maneira de avaliar a memória de referência.
Agora que revisamos diferentes tipos de labirintos, vamos explorar como os cientistas neuro-violentos estão usando-os hoje.
Para conectar genes com aprendizado espacial e memória, os pesquisadores realizam manipulações genéticas seguidas de testes de labirinto. Neste experimento, os cientistas inibiram a expressão de genes neuronais específicos com a ajuda de cirurgia estereotaxica e, em seguida, realizaram o teste do labirinto de água de Morris. Os resultados do teste forneceram informações sobre o papel dos genes direcionados na aprendizagem espacial e na memória.
Labirintos também podem ser usados para avaliar como danos cerebrais afetam a memória espacial. Neste experimento, os pesquisadores analisaram o efeito da lesão cerebral hipóxica causada por concentrações de baixo oxigênio na memória espacial no teste do labirinto de água do braço radial. Os cientistas demonstraram que tais danos afetaram negativamente a memória de trabalho e a memória de referência.
Finalmente, labirintos podem ser emparelhados com drogas ou produtos químicos para avaliar seus efeitos. Neste estudo em particular, os camundongos foram tratados com concentrações crescentes de bisfenol A, ou BPA, e testados no labirinto barnes. Os resultados demonstraram que camundongos que receberam doses mais altas de BPA demonstraram defeitos na aprendizagem espacial, evidenciados pelo aumento da latência para chegar ao buraco da gaiola em ensaios sucessivos.
Você acabou de assistir ao vídeo do JoVE sobre testes de aprendizado espacial e memória com a ajuda de labirintos. Este vídeo forneceu uma visão geral da aprendizagem espacial e da memória, discutiu diferentes tipos de labirintos e também tocou em como os pesquisadores estão usando labirintos para entender melhor a base genética e anatômica da aprendizagem espacial e da memória. Como sempre, obrigado por assistir!
Aprendizado espacial e memória são funções neurológicas que nos permitem lembrar detalhes importantes associados ao nosso ambiente. Cientistas testam…
Aprendizado espacial e memória são funções neurológicas que nos permitem lembrar coisas associadas ao nosso ambiente. Eles nos permitem fazer tarefas simples, como evitar áreas perigosas com base em nossa experiência anterior, e nos lembrar onde guardamos nossas coisas. A nosso favor, ou desvantagem, características semelhantes são observadas em roedores, tornando-os excelentes modelos para estudar este fenômeno, o que os cientistas comportamentais fazem com a ajuda de labirintos.
Este vídeo revisará brevemente os princípios e neurobiologia da aprendizagem espacial e da memória, protocolos generalizados para executar experimentos com diferentes tipos de labirintos e como pesquisadores neuroabportais estão usando essas ferramentas em laboratórios hoje.
Vamos começar com uma breve visão geral da aprendizagem espacial e da memória, e princípios gerais por trás de testes de labirinto em roedores.
À medida que um organismo navega por um ambiente desconhecido, ele obtém informações sobre a localização de marcos, obstruções e pontos de interesse. Essas informações espaciais são incorporadas transitoriamente à memória de trabalho ou incorporadas mais permanentemente à memória de referência. O hipocampo desempenha um papel único no armazenamento dessas informações. Estudos que utilizam ressonância magnética funcional ou ressonância magnética mostraram que partes do hipocampo estão ativas durante tarefas que testam a aprendizagem espacial e a memória.
Pesquisadores comportamentais examinam a aprendizagem espacial e a memória em roedores manipulando o entorno do organismo com a ajuda de labirintos. Em um sentido amplo, um labirinto é qualquer tipo de ambiente artificial que um roedor deve navegar para alcançar um alvo. Normalmente, esses labirintos empregam um estímulo negativo, como luz ou água que empurra o animal para viajar e chegar a um específico. O caminho, bem como o tempo tomado por um roedor para completar esse processo serve como parâmetro para quantificar a aprendizagem espacial e a memória.
Agora que você aprendeu sobre os princípios por trás da aprendizagem espacial e da memória, vamos discutir protocolos gerais de experimentos envolvendo diferentes tipos de labirintos.
Primeiro, vamos olhar para o labirinto de água morris, que é um teste clássico realizado para avaliar o aprendizado espacial e a memória de referência. Este labirinto consiste em um tanque circular cheio de água. Pistas visuais são organizadas ao redor do labirinto para associar cada quadrante a um símbolo específico. Uma plataforma é então introduzida, e para fins de treinamento é levantada acima da água. Embora os roedores possam nadar, eles não preferem; portanto, a água serve como um estímulo negativo e eles tentam chegar à plataforma. Um roedor deve aprender a associar a localização da plataforma com a localização de uma sugestão visual específica.
Para testes, um animal é colocado em um labirinto com água turva e uma plataforma submersa. A quantidade de tempo e as rotas que o animal faz para chegar à plataforma submersa são registradas para avaliar a aprendizagem espacial. Para avaliar a memória de referência, é realizado um teste de sonda onde a plataforma submersa é removida. A quantidade de tempo que um roedor passa no quadrante que tinha a plataforma é então registrada para avaliar a memória de referência.
O próximo labirinto que discutiremos é o labirinto de água radial, que é usado para avaliar o trabalho e a memória de referência. Como o nome indica, este labirinto envolve oito braços radiais colocados em um tanque cheio de água. Aqui, a água novamente serve como o estímulo negativo, que estimula o animal a encontrar uma plataforma colocada na extremidade de um dos braços. Pistas visuais são geralmente colocadas ao redor da periferia do labirinto. Inicialmente, plataformas submersas estão localizadas aleatoriamente nas extremidades de alguns dos braços, e para os ensaios de treinamento um roedor é colocado em um braço de partida sem plataforma. O roedor então nada até chegar a uma das plataformas. Isso pode ser repetido várias vezes, e os dados coletados durante esta fase podem ser usados para avaliar a memória de trabalho ou aprendizado espacial.
Depois disso, a plataforma usada pelo roedor durante o treinamento é removida para avaliar a memória de referência. Os pesquisadores avaliam a memória de referência registrando o número de vezes que um roedor visita o braço que continha a plataforma durante os ensaios de treinamento.
Por último, vamos discutir o labirinto Barnes, que segue os mesmos princípios do labirinto de água de Morris, mas é seco, o que o torna menos estressante para esses animais terrestres.
Este labirinto consiste em uma placa com buracos ao redor de sua circunferência sobre a qual luzes brilhantes são colocadas. Roedores são noturnos, então a luz serve como um estímulo negativo. Como outros labirintos, pistas visuais estão localizadas ao redor da placa. Para testes de treinamento, um buraco permanece aberto; este é o objetivo do labirinto, uma vez que leva a uma gaiola escura longe da luz aversiva.
Durante os ensaios de treinamento, um roedor corre o labirinto várias vezes, e a aprendizagem espacial é avaliada observando mudanças na quantidade de tempo, bem como rotas que um roedor faz para chegar ao buraco da gaiola. Para avaliar a memória de referência, o buraco aberto no labirinto barnes é coberto, e registrar o tempo que um roedor passa no quadrante onde o buraco da gaiola já foi, é uma maneira de avaliar a memória de referência.
Agora que revisamos diferentes tipos de labirintos, vamos explorar como os cientistas neuro-violentos estão usando-os hoje.
Para conectar genes com aprendizado espacial e memória, os pesquisadores realizam manipulações genéticas seguidas de testes de labirinto. Neste experimento, os cientistas inibiram a expressão de genes neuronais específicos com a ajuda de cirurgia estereotaxica e, em seguida, realizaram o teste do labirinto de água de Morris. Os resultados do teste forneceram informações sobre o papel dos genes direcionados na aprendizagem espacial e na memória.
Labirintos também podem ser usados para avaliar como danos cerebrais afetam a memória espacial. Neste experimento, os pesquisadores analisaram o efeito da lesão cerebral hipóxica causada por concentrações de baixo oxigênio na memória espacial no teste do labirinto de água do braço radial. Os cientistas demonstraram que tais danos afetaram negativamente a memória de trabalho e a memória de referência.
Finalmente, labirintos podem ser emparelhados com drogas ou produtos químicos para avaliar seus efeitos. Neste estudo em particular, os camundongos foram tratados com concentrações crescentes de bisfenol A, ou BPA, e testados no labirinto barnes. Os resultados demonstraram que camundongos que receberam doses mais altas de BPA demonstraram defeitos na aprendizagem espacial, evidenciados pelo aumento da latência para chegar ao buraco da gaiola em ensaios sucessivos.
Você acabou de assistir ao vídeo do JoVE sobre testes de aprendizado espacial e memória com a ajuda de labirintos. Este vídeo forneceu uma visão geral da aprendizagem espacial e da memória, discutiu diferentes tipos de labirintos e também tocou em como os pesquisadores estão usando labirintos para entender melhor a base genética e anatômica da aprendizagem espacial e da memória. Como sempre, obrigado por assistir!
Aprendizado espacial e memória são funções neurológicas que nos permitem lembrar coisas associadas ao nosso ambiente. Eles nos permitem fazer tarefas simples, como evitar áreas perigosas com base em nossa experiência anterior, e nos lembrar onde guardamos nossas coisas. A nosso favor, ou desvantagem, características semelhantes são observadas em roedores, tornando-os excelentes modelos para estudar este fenômeno, o que os cientistas comportamentais fazem com a ajuda de labirintos.
Este vídeo revisará brevemente os princípios e neurobiologia da aprendizagem espacial e da memória, protocolos generalizados para executar experimentos com diferentes tipos de labirintos e como pesquisadores neuroabportais estão usando essas ferramentas em laboratórios hoje.
Vamos começar com uma breve visão geral da aprendizagem espacial e da memória, e princípios gerais por trás de testes de labirinto em roedores.
À medida que um organismo navega por um ambiente desconhecido, ele obtém informações sobre a localização de marcos, obstruções e pontos de interesse. Essas informações espaciais são incorporadas transitoriamente à memória de trabalho ou incorporadas mais permanentemente à memória de referência. O hipocampo desempenha um papel único no armazenamento dessas informações. Estudos que utilizam ressonância magnética funcional ou ressonância magnética mostraram que partes do hipocampo estão ativas durante tarefas que testam a aprendizagem espacial e a memória.
Pesquisadores comportamentais examinam a aprendizagem espacial e a memória em roedores manipulando o entorno do organismo com a ajuda de labirintos. Em um sentido amplo, um labirinto é qualquer tipo de ambiente artificial que um roedor deve navegar para alcançar um alvo. Normalmente, esses labirintos empregam um estímulo negativo, como luz ou água que empurra o animal para viajar e chegar a um específico. O caminho, bem como o tempo tomado por um roedor para completar esse processo serve como parâmetro para quantificar a aprendizagem espacial e a memória.
Agora que você aprendeu sobre os princípios por trás da aprendizagem espacial e da memória, vamos discutir protocolos gerais de experimentos envolvendo diferentes tipos de labirintos.
Primeiro, vamos olhar para o labirinto de água morris, que é um teste clássico realizado para avaliar o aprendizado espacial e a memória de referência. Este labirinto consiste em um tanque circular cheio de água. Pistas visuais são organizadas ao redor do labirinto para associar cada quadrante a um símbolo específico. Uma plataforma é então introduzida, e para fins de treinamento é levantada acima da água. Embora os roedores possam nadar, eles não preferem; portanto, a água serve como um estímulo negativo e eles tentam chegar à plataforma. Um roedor deve aprender a associar a localização da plataforma com a localização de uma sugestão visual específica.
Para testes, um animal é colocado em um labirinto com água turva e uma plataforma submersa. A quantidade de tempo e as rotas que o animal faz para chegar à plataforma submersa são registradas para avaliar a aprendizagem espacial. Para avaliar a memória de referência, é realizado um teste de sonda onde a plataforma submersa é removida. A quantidade de tempo que um roedor passa no quadrante que tinha a plataforma é então registrada para avaliar a memória de referência.
O próximo labirinto que discutiremos é o labirinto de água radial, que é usado para avaliar o trabalho e a memória de referência. Como o nome indica, este labirinto envolve oito braços radiais colocados em um tanque cheio de água. Aqui, a água novamente serve como o estímulo negativo, que estimula o animal a encontrar uma plataforma colocada na extremidade de um dos braços. Pistas visuais são geralmente colocadas ao redor da periferia do labirinto. Inicialmente, plataformas submersas estão localizadas aleatoriamente nas extremidades de alguns dos braços, e para os ensaios de treinamento um roedor é colocado em um braço de partida sem plataforma. O roedor então nada até chegar a uma das plataformas. Isso pode ser repetido várias vezes, e os dados coletados durante esta fase podem ser usados para avaliar a memória de trabalho ou aprendizado espacial.
Depois disso, a plataforma usada pelo roedor durante o treinamento é removida para avaliar a memória de referência. Os pesquisadores avaliam a memória de referência registrando o número de vezes que um roedor visita o braço que continha a plataforma durante os ensaios de treinamento.
Por último, vamos discutir o labirinto Barnes, que segue os mesmos princípios do labirinto de água de Morris, mas é seco, o que o torna menos estressante para esses animais terrestres.
Este labirinto consiste em uma placa com buracos ao redor de sua circunferência sobre a qual luzes brilhantes são colocadas. Roedores são noturnos, então a luz serve como um estímulo negativo. Como outros labirintos, pistas visuais estão localizadas ao redor da placa. Para testes de treinamento, um buraco permanece aberto; este é o objetivo do labirinto, uma vez que leva a uma gaiola escura longe da luz aversiva.
Durante os ensaios de treinamento, um roedor corre o labirinto várias vezes, e a aprendizagem espacial é avaliada observando mudanças na quantidade de tempo, bem como rotas que um roedor faz para chegar ao buraco da gaiola. Para avaliar a memória de referência, o buraco aberto no labirinto barnes é coberto, e registrar o tempo que um roedor passa no quadrante onde o buraco da gaiola já foi, é uma maneira de avaliar a memória de referência.
Agora que revisamos diferentes tipos de labirintos, vamos explorar como os cientistas neuro-violentos estão usando-os hoje.
Para conectar genes com aprendizado espacial e memória, os pesquisadores realizam manipulações genéticas seguidas de testes de labirinto. Neste experimento, os cientistas inibiram a expressão de genes neuronais específicos com a ajuda de cirurgia estereotaxica e, em seguida, realizaram o teste do labirinto de água de Morris. Os resultados do teste forneceram informações sobre o papel dos genes direcionados na aprendizagem espacial e na memória.
Labirintos também podem ser usados para avaliar como danos cerebrais afetam a memória espacial. Neste experimento, os pesquisadores analisaram o efeito da lesão cerebral hipóxica causada por concentrações de baixo oxigênio na memória espacial no teste do labirinto de água do braço radial. Os cientistas demonstraram que tais danos afetaram negativamente a memória de trabalho e a memória de referência.
Finalmente, labirintos podem ser emparelhados com drogas ou produtos químicos para avaliar seus efeitos. Neste estudo em particular, os camundongos foram tratados com concentrações crescentes de bisfenol A, ou BPA, e testados no labirinto barnes. Os resultados demonstraram que camundongos que receberam doses mais altas de BPA demonstraram defeitos na aprendizagem espacial, evidenciados pelo aumento da latência para chegar ao buraco da gaiola em ensaios sucessivos.
Você acabou de assistir ao vídeo do JoVE sobre testes de aprendizado espacial e memória com a ajuda de labirintos. Este vídeo forneceu uma visão geral da aprendizagem espacial e da memória, discutiu diferentes tipos de labirintos e também tocou em como os pesquisadores estão usando labirintos para entender melhor a base genética e anatômica da aprendizagem espacial e da memória. Como sempre, obrigado por assistir!
Q1: What role does the hippocampus play in spatial memory?
The hippocampus plays a unique role in storing spatial information as organisms navigate unfamiliar environments. Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) studies show that portions of the hippocampus are active during tasks testing spatial learning and memory, confirming its critical involvement in encoding and retrieving location-based information about landmarks, obstructions, and points of interest.
Q2: How does the Morris water maze assess spatial learning in rodents?
The Morris water maze uses a circular tank filled with water with visual cues arranged around it. A submerged platform serves as the goal, and water acts as a negative stimulus motivating rodents to find it. Researchers measure the time and routes the animal takes to locate the platform, with improved performance across trials indicating spatial learning and memory acquisition.
Q3: What is the difference between working memory and reference memory in maze testing?
Working memory involves transiently incorporating spatial information during a task, while reference memory permanently stores location-based information. In the radial water maze, working memory is assessed during training trials as rodents learn platform locations, whereas reference memory is evaluated by recording visits to the arm that contained the platform after it is removed.
Q4: Why is the Barnes maze considered less stressful than water-based mazes for rodents?
The Barnes maze is dry and follows the same principles as the Morris water maze but avoids water immersion. Since rodents are terrestrial animals, the dry environment reduces stress. Bright lights serve as the negative stimulus instead of water, and rodents navigate toward a dark cage hole, making the task more naturalistic and less aversive for these animals.
Q5: How do researchers use maze testing to study the effects of brain damage on spatial memory?
Researchers conduct maze tests on rodents with induced brain damage to evaluate spatial memory deficits. For example, studies analyzing hypoxic brain injury caused by low-oxygen concentrations using the radial arm water maze demonstrated that such damage negatively affected both working memory and reference memory, revealing the relationship between brain injury and spatial cognition impairment.
Q6: What does a probe trial measure in the Morris water maze?
A probe trial removes the submerged platform and measures the time a rodent spends in the quadrant where the platform was previously located. This test specifically assesses reference memory, as it evaluates whether the animal remembers the platform's location without the platform being present, indicating long-term spatial memory retention.
Q7: How can maze testing reveal the effects of chemical exposure on spatial cognition?
Researchers treat rodents with varying concentrations of chemicals and then conduct maze tests to evaluate cognitive effects. In studies using the Barnes maze with increasing doses of bisphenol A (BPA), mice receiving higher doses demonstrated defects in spatial learning, evidenced by increased latency to reach the cage hole in successive trials, demonstrating dose-dependent cognitive impairment.
Capítulos neste vídeo
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Overview
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Principles Behind Maze Tests
2:21
Specific Types of Mazes
6:02
Applications
7:39
Summary