Avaliando a insuficiência da memória espacial em um modelo de mouse de lesão cerebral traumática usando um labirinto de roda de água radial
17 de julho de 2017
Aqui apresentamos um protocolo para um teste de cognição específico do mouse que não requer natação. Este teste pode ser usado para distinguir com sucesso os camundongos de traumatismos cerebrais traumáticos induzidos pelo impacto cortical controlados dos controles simulados.
O objetivo geral deste protocolo Radial Water Tread Maze é testar a memória espacial em um modelo de camundongo de lesão cerebral traumática usando uma tarefa cognitiva centrada no camundongo que não requer natação. Este método pode ser especialmente útil para testar a cognição em modelos de camundongos, onde déficits motores e/ou falta de motivação tornam impraticáveis os protocolos de teste cognitivo baseados em natação, como o Morris Water Maze. Embora esse método possa fornecer informações sobre as diferenças de grupo e cognição em um modelo de impacto cortical controlado de lesão cerebral traumática em camundongos, também pode ser útil para medir a cognição em modelos de camundongos idosos e transgênicos que são conhecidos por ter um desempenho ruim em testes baseados em natação.
Em todos os dias de teste, execute as seguintes etapas preparatórias. Primeiro, permita que os ratos se aclimatem à sala de teste, enquanto estiverem em suas gaiolas domésticas por pelo menos 30 minutos. O labirinto redondo apresenta pistas visuais ao longo das paredes internas.
A caixa de escape móvel posicionada em um dos nove orifícios de saída diferentes. Enquanto os ratos se aclimatam, higienize as saídas e a caixa usando um spray de etanol a 70%. Em seguida, encha o labirinto com cerca de uma polegada de água fria.
Manter a temperatura da água consistente entre os ensaios é muito importante. Portanto, meça com precisão e ajuste conforme necessário. Agora, posicione a caixa de escape em um dos nove orifícios de saída.
Usando uma fonte de aquecimento para manter a caixa aquecida, de preferência usando uma almofada de aquecimento. Além disso, feche a caixa da luz. A caixa de fuga deve ser sempre escura, quente e relativamente inodora.
A fonte de luz também pode ser uma sugestão, portanto, não altere sua posição entre as tentativas. Remova o mouse de teste de sua gaiola suavemente pela cauda e coloque-o no centro do aparelho. Em seguida, comece imediatamente a cronometrar quanto tempo leva para o mouse encontrar a saída.
Se um rato entrar em um buraco de terminação e não entrar espontaneamente no labirinto após 20 segundos, não pare o teste. Em vez disso, guie o mouse de volta ao centro do labirinto com a mão e deixe o mouse completar o teste. Se após três minutos, o mouse não tiver saído do labirinto, marque a tentativa como uma falha e registre o tempo como três minutos.
Em seguida, guie cuidadosamente o animal com a mão pelo caminho mais reto até a saída. Uma vez na caixa de escape, deixe o mouse permanecer lá por um minuto. Em seguida, transfira-o de volta para sua gaiola inicial enquanto o labirinto é reiniciado.
Entre as tentativas, higienize completamente a caixa de fuga e as saídas com um spray de etanol a 70% para evitar que o mouse use dicas antigas de fábrica para localizar a rota de fuga correta. Isso pode ser feito muito rapidamente. Agora, repita o teste no mesmo mouse mais duas vezes para um total de três tentativas consecutivas.
Cada dia de teste consiste em três tentativas por camundongo. Nem mais, nem menos. Além de higienizar, drene o labirinto e refresque a água entre os testes de diferentes ratos.
Certifique-se de manter a temperatura da água entre 12 e 14 graus Celsius. Use recipientes com gelo ou água quente mais fria para ajustar a temperatura da água da torneira nessa faixa. Entre os dias de teste, é importante garantir que as dicas visuais no labirinto e no espaço ao redor do labirinto permaneçam consistentes.
Um regime de teste completo inclui cinco dias de teste consecutivos, todos executados da mesma maneira. O quinto dia é considerado a medida de retenção de memória. Desde que nenhum teste seja realizado entre o sexto e o 11º dia, um teste no dia 12 pode ser usado para medir a memória de longo prazo.
O labirinto de água radial foi usado para investigar déficits de memória espacial de dependência de lesões em camundongos que receberam lesão cerebral traumática induzida por impacto cortical controlado ou uma lesão simulada. A cirurgia de TCE é descrita em detalhes no protocolo de texto e em um artigo do JoVE de Romin, Gao e Chen de 2014. Resumidamente, a lesão foi gerada usando um impacto cortical acionado por solenóide com uma ponta convexa de três milímetros.
As simulações foram operadas, mas impactadas pelo dispositivo. 35 dias após a cirurgia, o regime de teste descrito foi realizado. Todos os ratos passaram no teste de critérios para o desejo de escapar do labirinto.
Portanto, todos foram incluídos na análise. Os resultados mostram uma clara diferença entre os camundongos com TCE e os controles simulados. A latência de escape foi significativamente maior para camundongos feridos no primeiro dia de treinamento e nos dois dias de teste de memória.
Assim, o TCE descrito afetou a capacidade de aprendizagem do animal. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar corretamente o teste de cognição usando um teste de cognição espacial específico para camundongos. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em menos de 15 minutos por animal, se for executada corretamente.
Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que o posicionamento das pistas visuais e a temperatura da água devem permanecer consistentes em todas as tentativas.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para um teste cognitivo específico para camundongos que não envolve natação, destinado a avaliar a memória espacial em modelos de camundongos com lesão cerebral traumática. O método é particularmente útil para avaliar a cognição em camundongos com déficits motores ou baixa motivação, onde testes tradicionais baseados em natação são impraticáveis.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Testes Cognitivos
- Lesão Cerebral Traumática
Fundamentos
- Testes cognitivos tradicionais geralmente requerem natação, o que pode não ser adequado para todos os modelos de camundongos.
- Este protocolo permite a avaliação da cognição sem a necessidade de natação.
- Pode ser aplicado a vários modelos de camundongos, incluindo camundongos idosos e transgênicos.
- O método visa fornecer insights sobre diferenças cognitivas em modelos de lesão cerebral traumática.
Propósito do Estudo
- Desenvolver um teste cognitivo centrado no camundongo e que não requeira natação.
- Distinguir entre o desempenho cognitivo em camundongos com lesão cerebral traumática e controles sham.
- Facilitar a avaliação cognitiva em modelos de camundongos com deficiências motoras.
Métodos Utilizados
- Aclimatação dos camundongos em suas gaiolas de origem antes dos testes.
- Utilização de um labirinto redondo com pistas visuais ao longo das paredes internas.
- Avaliação da memória espacial através de uma tarefa sem natação.
- Comparação de desempenho entre diferentes grupos de camundongos.
Principais Resultados
- O protocolo diferencia com sucesso entre as habilidades cognitivas de camundongos lesionados e controle.
- Fornece uma medida confiável de memória espacial em vários modelos de camundongos.
- O método é eficaz para camundongos que geralmente têm um desempenho ruim em testes de natação.
- Os resultados indicam potencial para aplicações mais amplas na pesquisa cognitiva.
Conclusões
- Este teste cognitivo sem natação é uma ferramenta valiosa para a pesquisa em neurociência.
- Ele melhora a capacidade de estudar a cognição em modelos de camundongos com lesão cerebral traumática.
- O protocolo pode ser adaptado para várias condições experimentais e linhagens de camundongos.
Perguntas Frequentes
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.
