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 de Labirinto Radial de Natação em Água é testar a memória espacial em um modelo murino de lesão cerebral traumática, utilizando uma tarefa cognitiva centrada no camundongo que não exige natação. Este método pode ser especialmente útil para avaliar a cognição em modelos murinos nos quais déficits motores e/ou falta de motivação tornam inviáveis protocolos de testes cognitivos baseados em natação, como o Labirinto Aquático de Morris. Embora este método possa fornecer informações sobre diferenças entre grupos e a cognição em um modelo de impacto cortical controlado de lesão cerebral traumática em camundongos, ele também pode ser útil para medir a cognição em modelos murinos envelhecidos e transgênicos, que são conhecidos por apresentar desempenho ruim em testes baseados em natação.
Em todos os dias de teste, realize os seguintes passos preparatórios. Primeiro, permita que os camundongos se aclimatizem à sala de teste, permanecendo em suas gaiolas de origem por pelo menos 30 minutos. O labirinto circular apresenta pistas visuais ao longo das paredes internas.
A caixa de escape móvel posicionada em um dos nove orifícios de saída diferentes. Enquanto os camundongos se aclimatam, higienize as saídas e a caixa usando um spray de etanol 70%. Em seguida, encha o labirinto com aproximadamente 2,5 cm de água fria.
Manter a temperatura da água constante 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.
Utilize uma fonte de aquecimento para manter a caixa aquecida, idealmente com um tapete aquecedor. Além disso, feche a caixa para impedir a entrada de luz. A caixa de escape deve sempre ser escura, quente e relativamente inodora.
A fonte de luz também provavelmente atua como uma pista, portanto não altere sua posição entre os ensaios. Remova o camundongo em teste suavemente pelo rabo e coloque-o no centro do aparelho. Em seguida, inicie imediatamente a contagem do tempo necessário para o camundongo encontrar a saída.
Se um camundongo entrar em um orifício terminal e não retornar espontaneamente ao labirinto após 20 segundos, não interrompa o ensaio. Em vez disso, guie manualmente o camundongo de volta ao centro do labirinto e permita que ele conclua o ensaio. Se, após três minutos, o camundongo ainda não tiver saído do labirinto, registre o ensaio como falha e anote o tempo como três minutos.
Em seguida, manualmente, guie cuidadosamente o animal ao longo do caminho mais reto até a saída. Uma vez na caixa de escape, deixe o camundongo permanecer lá por um minuto. Em seguida, transfira-o de volta à sua gaiola de origem enquanto o labirinto é redefinido.
Entre os ensaios, desinfete minuciosamente a caixa de fuga e as saídas com um spray de etanol 70% para impedir que o camundongo utilize pistas olfativas antigas para localizar o caminho de fuga correto. Isso pode ser feito bastante rapidamente. Agora, repita o ensaio com o mesmo camundongo mais duas vezes, totalizando três ensaios consecutivos.
Cada dia de teste consiste em três ensaios por camundongo. Nem mais, nem menos. Além da desinfecção, esvazie o labirinto e troque a água entre os testes com diferentes camundongos.
Certifique-se de manter a temperatura da água entre 12 e 14 graus Celsius. Utilize recipientes com gelo ou água quente mais fria para ajustar a temperatura da água da torneira para essa faixa. Entre os dias de teste, é importante garantir que as pistas visuais no labirinto e no espaço ao redor do labirinto permaneçam consistentes.
Um regime completo de testes inclui cinco dias consecutivos de testes realizados da mesma maneira. O quinto dia é considerado a medida de retenção da memória. Desde que nenhum teste seja realizado entre o sexto e o 11º dia, um teste no 12º dia pode ser usado para medir a memória de longo prazo.
O labirinto aquático radial foi utilizado para investigar déficits de memória espacial dependentes de lesão em camundongos que receberam uma lesão cerebral traumática induzida por impacto cortical controlado ou uma lesão simulada. A cirurgia de TBI é descrita em detalhes no protocolo textual e em um artigo do JoVE por Romin, Gao e Chen de 2014. De forma resumida, a lesão foi gerada usando um impacto cortical acionado por solenoide com uma ponta convexa de três milímetros.
Os falsos-operados foram submetidos à cirurgia, mas não foram afetados pelo dispositivo. Trinta e cinco dias após a cirurgia, foi realizado o regime de testes descrito. Todos os camundongos passaram no teste de critérios para desejo de escapar do labirinto.
Portanto, todos foram incluídos na análise. Os resultados mostram uma diferença clara entre os camundongos com TCE e os controles simulados. A latência de fuga foi significativamente maior para os camundongos lesionados no primeiro dia de treinamento e em ambos os dias do teste de memória.
Assim, o TBI descrito afetou a capacidade do animal de aprender. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como realizar corretamente testes de cognição utilizando um teste específico para camundongos de cognição espacial. Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em menos de 15 minutos por animal, se for executada adequadamente.
Ao realizar este procedimento, é importante lembrar que a posição das pistas visuais e a temperatura da água devem permanecer constantes em todos os ensaios.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para um teste cognitivo específico em camundongos que não envolve natação, destinado a avaliar a memória espacial em modelos de camundongos de lesão cerebral traumática. O método é particularmente útil para avaliar a cognição em camundongos com déficits motores ou baixa motivação, nos quais testes tradicionais baseados em natação são inviáveis.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Testes Cognitivos
- Lesão Cerebral Traumática
Antecedentes
- Testes cognitivos tradicionais frequentemente exigem 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 diversos modelos de camundongos, incluindo camundongos idosos e transgênicos.
- O método tem como objetivo fornecer informações sobre as diferenças cognitivas em modelos de lesão cerebral traumática.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um teste cognitivo centrado no camundongo e que não exija natação.
- Distinguir entre o desempenho cognitivo de camundongos com lesão cerebral traumática e controles simulados.
- Facilitar a avaliação cognitiva em modelos murinos com déficits motores.
Métodos Utilizados
- Adaptação dos camundongos em suas gaiolas de origem antes dos testes.
- Utilização de um labirinto circular com pistas visuais ao longo das paredes internas.
- Avaliação da memória espacial por meio de uma tarefa que não envolve natação.
- Comparação do desempenho entre diferentes grupos de camundongos.
Resultados Principais
- O protocolo diferencia com sucesso as habilidades cognitivas de camundongos lesionados e controles.
- Ele fornece uma medida confiável da memória espacial em diversos modelos de camundongos.
- O método é eficaz para camundongos que normalmente apresentam 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 aumenta a capacidade de estudar a cognição em modelos murinos de lesão cerebral traumática.
- O protocolo pode ser adaptado para diversas condições experimentais e linhagens de camundongos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A avaliação da memória espacial em modelos murinos de lesão cerebral traumática é fundamental para a validação de alvos e a redução de riscos mecanicistas no desenvolvimento de neuroterapias. O labirinto aquático radial de nado permite um teste cognitivo específico para camundongos, sem necessidade de natação, possibilitando a detecção confiável de déficits cognitivos induzidos pela lesão, apoiando decisões precoces de descoberta. Esta abordagem melhora a confiança preditiva ao superar as limitações dos testes baseados em natação em modelos com comprometimentos motores ou baixa motivação.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas a vias da memória espacial em modelos de lesão cerebral traumática.
- Valor Operacional: Oferece uma alternativa viável aos testes validados em ratos, aumentando a produtividade em fluxos de trabalho de descoberta baseados em camundongos.
- Valor Preditivo: Apoia a redução de riscos biológicos ao detectar déficits cognitivos independentes de interferências motoras.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Prontidão do ensaio: Fornece medidas quantitativas de latência de escape que padronizam a triagem cognitiva entre coortes de camundongos.
- Reprodutibilidade: Exige sinais visuais consistentes e controle da temperatura da água, garantindo comparações confiáveis entre grupos.
- Escalabilidade: Período curto de aquisição (4 dias) e duração breve do teste (<15 minutos/animal) permitem a integração em pipelines de triagem de alto conteúdo.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância para a Doença: Distingue com sucesso camundongos com TCE induzido por impacto cortical controlado de controles simulados aos 35 dias após a lesão.
- Continuidade Tradutiva: Permite avaliação longitudinal com teste de retenção de memória no dia 5 e teste de memória de longo prazo no dia 12.
- Avanço Ajustado ao Risco: Identifica fenótipos de comprometimento cognitivo que orientam decisões de avançar/não avançar em programas pré-clínicos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O labirinto Radial Water Tread se insere no continuum de descoberta, desde a validação do alvo até os testes de eficácia pré-clínica, especialmente para programas de neurociência que visam pontos finais cognitivos no TCE.
- Biologia do Descobrimento: Apoia a verificação de hipóteses sobre déficits de memória espacial dependentes de lesão, utilizando aprendizado baseado em pistas visuais.
- Triagem: Gera medidas quantitativas de variáveis dependentes (latência de escape) que permitem comparações entre grupos e padronização de ensaios.
- Análises: Exige análise estatística das diferenças de latência ao longo dos dias de treinamento e testes de memória para detectar efeitos significativos entre grupos.
- Pesquisa Translacional: Facilita a continuidade desde a modelagem de lesão aguda até a avaliação cognitiva de longo prazo, alinhando-se aos cronogramas de validação pré-clínica.
- Reutilização Empresarial: Representa uma plataforma cognitiva reutilizável, aplicável a modelos envelhecidos, transgênicos e com lesão, nos quais testes baseados em natação falham.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista ao isolar o desempenho da memória espacial de confundidores motores ou motivacionais.
- Valor Operacional: Elimina a necessidade de natação, ampliando a aplicabilidade a modelos com déficits motores.
- Valor Estratégico: Melhora a confiança na decisão de ir/não-ir ao fornecer desfechos cognitivos transponíveis em modelos de TBI em camundongos.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos com base no potencial de resgate cognitivo em modelos pré-clínicos válidos.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em neurociência comportamental e na execução de ensaios cognitivos.
- Depende de instrumentação para controle preciso da temperatura da água (12–14 °C) e posicionamento consistente de estímulos visuais.
- Necessita padronização entre equipes no que se refere à sanitização do labirinto e preparação da caixa de escape, a fim de prevenir contaminação por pistas.
- Envolve considerações de adaptação ao transpor protocolos entre diferentes linhagens de camundongos ou coortes envelhecidas.
- Limita-se à avaliação da memória espacial; não mede outros domínios cognitivos, como função executiva ou comportamento afetivo.
