Análise da capacidade de aprendizagem e memória em um modelo de rato da doença de Alzheimer usando o Labirinto de Água Morris
29 de outubro de 2019
Aqui, um protocolo para realizar os testes de labirinto de água Morris para avaliar a capacidade de aprendizagem e memória de ratos modelo da doença de Alzheimer e para avaliar o efeito da acupuntura manual para tratá-los é descrito.
O Morris Water Maze, ou experimento MWM, tornou-se o experimento comportamental mais utilizado e clássico para avaliar a aprendizagem espacial e a capacidade de memória dos animais. Embora existam muitos artigos sobre MWM, na prática, os pesquisadores ainda se sentem confusos. Portanto, este vídeo intuitivo e rigoroso do processo de operação é particularmente importante.
Anteriormente, realizamos um estudo baseado em MWM, sugerindo que a acupuntura pode aliviar os sintomas de camundongos modelo de DA. Aqui, introduzimos o protocolo de operação da MWM utilizado em nossos estudos recentes para fornecer um método simples e visível para os pesquisadores avaliarem a aprendizagem espacial e a memória dos animais modelo de DA. MWM é uma técnica poderosa para avaliar a função cognitiva e é amplamente utilizada em estudos.
No entanto, não há parâmetros definidos ou padrão para realizar a tarefa, como o tamanho da piscina e da plataforma. Então, a demonstração real do método é crítica. Comece por configurar para o morris water maze ou teste MWM de acordo com as instruções do manuscrito.
O dispositivo MWM e o sistema de aquisição e processamento de sinais devem estar localizados em uma sala de experimentos projetada para manter o isolamento acústico. Um tanque branco circular cercado por um pano opaco deve ser posicionado no meio do dispositivo MWM. Uma câmera de vídeo deve ser fixada no teto do dispositivo e conectada a um gravador de vídeo com um sistema de rastreamento automatizado.
Divida o tanque do labirinto de água em quatro regiões iguais usando linhas rotuladas norte, sul, leste e oeste, que conceitualmente dividirão a área da piscina em quatro quadrantes. Em seguida, coloque uma sugestão visual única na parede de cada quadrante dentro da visão do mouse. Encha o reservatório circular com água por uma profundidade de 30 centímetros, e adicione 150 gramas de leite em pó à água para torná-lo opaco.
Para realizar o teste da Plataforma Visível, coloque uma plataforma circular de plástico um centímetro acima da superfície da água em qualquer quadrante aleatoriamente, e coloque uma bandeira preta sobre ele. Solte cada rato suavemente na água de um dos quatro locais de partida voltados para a parede do tanque. Ative o programa de rastreamento do computador assim que o mouse for lançado na água e dê a cada mouse 60 segundos para chegar à plataforma.
No final de cada teste, coloque o mouse na plataforma, e deixe-o ficar lá por 10 a 30 segundos. Observe as trajetórias de natação dos ratos no computador. Regissue o tempo que o mouse levou para encontrar a plataforma como latência de fuga, e analise a velocidade de natação do rato.
Em seguida, seque o mouse com toalhas e aqueça-o com um aquecedor elétrico. Mova a plataforma e realize quatro testes por mouse, iniciando um mouse em quadrante diferente. Deixe o mouse se recuperar por 15 a 20 minutos entre cada ensaio.
Para realizar o teste da Plataforma Oculta, coloque a mesma plataforma sem uma bandeira no quadrante sudeste. Em seguida, coloque o mouse aleatoriamente em um dos quatro quadrantes, e dê-lhe 60 segundos para encontrar a plataforma oculta. Se o mouse não conseguir encontrar a plataforma em 60 segundos, guie-a até a plataforma e deixe-a ficar lá por 10 a 30 segundos.
Regisso recorde a latência de fuga de cada julgamento. Seque o mouse com toalhas e mantenha aquecido com um aquecedor elétrico. Realize quatro ensaios por mouse com 15 a 20 minutos entre cada ensaio, iniciando o mouse em um quadrante diferente cada vez.
Repita os ensaios por cinco dias consecutivos com a plataforma e pistas visuais em posições constantes. Para realizar o teste da sonda, remova a plataforma e coloque o mouse na água de frente para a parede do tanque no quadrante noroeste. Regisso número de cruzamento de natação, velocidade e plataforma.
Quando terminar, seque o mouse e mantenha aquecido. Para realizar o teste Reverso, posicione a plataforma no quadrante noroeste e repita o teste da Plataforma Oculta. Este protocolo foi utilizado para investigar os efeitos da Acupuntura Manual ou MA no aprendizado e memória de camundongos com Alzheimer.
Para o grupo MA, o tratamento começou 15 dias antes dos testes de MWM e continuou durante os 11 dias de testes. Durante o teste da Plataforma Visível no primeiro dia de MWM, não foram observadas diferenças estatísticas na latência de fuga ou velocidade de natação entre os grupos. Durante a Plataforma Oculta e o teste de Reversão, a latência de fuga da doença de Alzheimer ou grupo da AD permaneceu alta, enquanto a latência dos outros três grupos diminuiu gradualmente.
É importante ressaltar que a latência de fuga do grupo MA foi menor que a do grupo AD. Durante o teste da Sonda, o número de crossover de plataforma de ratos no grupo MA foi menor do que o do grupo controle, mas significativamente maior do que o do grupo AD. Além disso, a porcentagem de tempo que os camundongos ma passaram no quadrante onde a plataforma estava previamente localizada foi semelhante ao grupo de drogas, que era menor do que o controle, mas maior que a DA. É importante lembrar que se o mouse não conseguir encontrar a plataforma em 60 segundos, o pesquisador deve guiá-la até a plataforma e permitir que ela fique lá por 10 a 30 segundos.
Não há padrões específicos para as dimensões do pool e do tamanho da plataforma. Esses parâmetros devem ser otimizados em experimentos preliminares de acordo com os requisitos experimentais e a condição dos animais experimentais. A maioria dos estudos precisa ser conduzida em experimentos básicos como o MWM.
Atualmente, a flexibilidade do MWM como ferramenta experimental reside apenas na capacidade de escolher os protocolos básicos de acordo com o estudo proposto, e portanto este teste pode ser aplicado para avaliar a função cognitiva em maior profundidade.
Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo detalhado para a realização dos testes do Morris Water Maze (MWM) para avaliar a aprendizagem e memória em camundongos modelo da Doença de Alzheimer. Também avalia os efeitos da acupuntura manual como tratamento para esses camundongos.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Análise Comportamental
- Pesquisa sobre a Doença de Alzheimer
Contexto
- O Morris Water Maze é um experimento comportamental amplamente utilizado para avaliar a aprendizagem espacial e a memória em animais.
- Apesar de sua popularidade, os pesquisadores frequentemente enfrentam desafios na execução do protocolo MWM.
- A acupuntura tem sido sugerida como um potencial tratamento para aliviar os sintomas em camundongos modelo da Doença de Alzheimer.
- Os parâmetros padrão para a execução do MWM não são bem definidos, necessitando de diretrizes operacionais claras.
Objetivo do Estudo
- Fornecer um protocolo direto para o teste MWM.
- Avaliar a função cognitiva de camundongos modelo da Doença de Alzheimer.
- Investigar o impacto da acupuntura manual na aprendizagem e memória nesses camundongos.
Métodos Utilizados
- Configuração do Morris Water Maze com dimensões específicas e pistas visuais.
- Realização de ensaios de Plataforma Visível e Oculta para medir a latência de fuga e a velocidade de natação.
- Execução de ensaios de Prova e Reversão para avaliar a retenção de memória e a flexibilidade cognitiva.
- Análise dos efeitos do tratamento de acupuntura manual no desempenho dos camundongos no MWM.
Principais Resultados
- Não foram observadas diferenças significativas na latência de fuga durante o teste de Plataforma Visível entre os grupos.
- O grupo MA apresentou latência de fuga mais curta em comparação com o grupo AD durante os ensaios de Plataforma Oculta e Reversão.
- Durante o ensaio de Prova, o grupo MA teve um número maior de cruzamentos da plataforma do que o grupo AD.
- Os camundongos do grupo MA passaram uma porcentagem semelhante de tempo no quadrante alvo do que o grupo medicamentoso, indicando melhor retenção de memória.
Conclusões
- O MWM é uma ferramenta eficaz para avaliar a função cognitiva em camundongos modelo da Doença de Alzheimer.
- A acupuntura manual pode melhorar o desempenho de aprendizagem e memória nesses camundongos.
- Estudos adicionais são necessários para otimizar os parâmetros do MWM para diferentes condições experimentais.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
The Morris Water Maze (MWM) provides a standardized behavioral assay to evaluate spatial learning and memory in preclinical Alzheimer's disease models, supporting target validation and mechanistic de-risking. By quantifying escape latency, platform crossover, and quadrant preference, MWM enables objective assessment of cognitive phenotypes and therapeutic intervention effects. This assay enhances predictive confidence in early discovery by linking behavioral outputs to disease-relevant systems and facilitating go/no-go decisions in translational research pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring cognitive deficits in Alzheimer's disease model mice.
- Operational Value: Enables functional target validation through quantitative assessment of learning and memory performance.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying compounds that improve escape latency and memory retention in disease-relevant systems.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream compound screening using standardized MWM protocols.
- Reproducibility: Ensures consistent quantitative outputs across trials through defined escape latency and swimming speed measurements.
- Screening Scalability: Supports platform reuse and cross-functional collaboration via standardized trial structures and visual cue systems.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models progressive memory loss characteristic of Alzheimer's disease through spatial learning deficits.
- Translational Continuity: Bridges discovery to preclinical validation by assessing cognitive functional outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs decision-making by measuring reversal learning and probe trial performance as indicators of cognitive flexibility and memory retention.
Pipeline & Workflow Integration
MWM integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, providing behavioral phenotyping at each stage.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying spatial learning and memory deficits in Alzheimer's disease models.
- Screening: Delivers assay readiness and reproducible quantitative outputs through standardized visible and hidden platform trials.
- Analytics: Generates escape latency, swimming speed, platform crossover number, and quadrant preference measurements to enable comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by assessing memory retention and cognitive reversal as translational biomarkers of therapeutic efficacy.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable behavioral phenotyping platform across multiple therapeutic areas and target classes.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in cognitive functional assessments.
- Operational Value: Delivers standardization, reproducibility, and scalability through defined trial protocols and automated tracking systems.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions, capital efficiency, and reduces late-stage biological risk via objective cognitive phenotyping.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on measurable improvements in learning and memory performance.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and automated video tracking systems for accurate data collection.
- Necessitates instrumentation including circular water maze, overhead camera, video recorder, and temperature control for animal welfare.
- Demands cross-team standardization of pool dimensions, visual cues, and trial timing to ensure reproducibility across sites.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different rodent strains, ages, and disease models.
- Includes practical limitations such as variability in swim strategy and stress responses that must be controlled through standardized handling and acclimation procedures.
