Водный лабиринт Морриса
Водный лабиринт Морриса представляет собой ценный инструмент для изучения обучения и памяти у грызунов. Эти животные хорошо плавают, но обычно предпочитают находиться на суше. Водный лабиринт использует эту особенность, чтобы приучить животных использовать небольшую платформу как средство спасения из бассейна с водой. После обучения платформу скрывают под поверхностью воды, что требует от грызуна запомнить ее местоположение относительно удаленных визуальных ориентиров.
В данном видео будут кратко изложены принципы проведения теста в водном лабиринте Морриса, рассмотрены процедуры подготовки и выполнения теста, а также освещены способы применения этого и других водных тестов в лабораторных исследованиях.
Давайте сразу перейдем к основным концепциям экспериментов с использованием водного лабиринта Морриса! Как уже упоминалось, грызуны находят путь к скрытой платформе, ориентируясь по визуальным подсказкам, таким как высококонтрастные плакаты, размещенные по периметру комнаты. Этот процесс зависит от определенных областей мозга, включая гиппокамп, функция которого важна для формирования памяти. Изменения времени, за которое грызун находит платформу в серии последовательных испытаний, могут быть использованы в качестве показателя пространственного обучения и памяти.
Для количественной оценки памяти бассейн концептуально разделяется на четыре квадранта, что позволяет оценить склонность животного исследовать область вблизи платформы.
Концептуальное разделение на квадранты также полезно при проведении зондирующего теста (probe trial), в котором животное тестируется в бассейне без платформы. Если такой тест проводится спустя как минимум 24 часа после завершения обучения, склонность животного исследовать квадрант, где ранее находилась платформа, указывает на формирование долговременной или «референтной» памяти.
Аналогичным образом, тесты на реверсию (reversal trials) предполагают изменение местоположения платформы и позволяют измерить когнитивную гибкость грызуна, выражающуюся в способности осознать, что платформа перемещена, и начать поиск в другом месте. Поскольку все эти данные собираются в ходе множества испытаний и с большим количеством животных, вариабельность между тестами и субъектами будет оказывать значительное влияние на ваши результаты.
Факторы, которые могут повлиять на результаты животных, включают температуру, влажность или время суток. Кроме того, присутствующие исследователи могут непреднамеренно стать визуальными подсказками во время тестирования, поэтому присутствие и видимость исследователей в тестовой комнате являются важными аспектами.
Вариабельность также существует между отдельными животными и может быть источником ошибки. В связи с этим возраст и пол грызунов в экспериментальных группах должны быть тщательно согласованы. Наконец, показатели животных с проблемами с двигательной активностью, травмами или плохим зрением не будут точно отражать процесс обучения и не являются подходящими для тестирования в водном лабиринте.
Теперь, когда вы учли важные экспериментальные факторы, перейдем к организации теста. Начните с наполнения бассейна прохладной, но не холодной водой. Размер бассейна может варьироваться в зависимости от того, используете ли вы крыс или мышей. Затем разместите по комнате неподвижные визуальные ориентиры, по крайней мере по одному в каждом квадранте.
Обучающие пробы начинаются с размещения платформы для спасения в бассейне. Затем осторожно поместите подопытное животное в воду, стараясь не погружать его голову. Позвольте животному исследовать лабиринт и зафиксируйте время, затраченное на поиск платформы. Если грызун не обнаружит платформу примерно в течение 60 seconds, направьте его к ней и позвольте оставаться там в течение 10 - 20 seconds, после чего извлеките животное, вытрите его насухо и поместите в подогретую клетку.
Для завершения обучения повторите эту процедуру несколько раз, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной точки входа.
Теперь пришло время проверить способность животного найти скрытую платформу. Начните с поднятия уровня воды примерно на один дюйм выше верхней части платформы и добавьте в воду сухое молоко или нетоксичную краску. В ходе этих испытаний фиксируйте время, которое грызун проводит в каждом квадранте, и время, необходимое для нахождения скрытой платформы.
Если животное не справляется за 60 секунд, снова направьте его к платформе и позвольте остаться на ней на короткое время перед извлечением. Повторите эту процедуру еще как минимум дважды в тот же день, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной позиции.
Через 24 часа после завершения испытаний со скрытой платформой проведите зондирующий тест: удалите платформу и позвольте животному исследовать лабиринт в течение еще одного 60-секундного интервала. Отслеживайте и фиксируйте время пребывания в каждом квадранте.
Вы изучили основы водного лабиринта Морриса, теперь давайте обсудим, как он применяется в экспериментах по поведенческой нейробиологии.
Во-первых, поведенческие тесты, такие как водный лабиринт, чрезвычайно полезны для изучения молекулярной биологии обучения и памяти. Например, ученые могут использовать такие методы, как стереотаксическая хирургия, для манипулирования экспрессией специфических генов в мозге и прямой проверки влияния этого процесса на обучение. Кроме того, тестирование грызунов-моделей генетических нарушений памяти, таких как болезнь Альцгеймера, может быть использовано для характеристики молекул, которые могут быть либо факторами риска, либо потенциальными терапевтическими мишенями для лечения данного заболевания.
Поведенческие тесты также важны для изучения влияния повреждений мозга на обучение и память в контексте черепно-мозговых травм, кислородного голодания или поражений в конкретных областях мозга. Например, определенные методы лечения, такие как лучевая терапия, могут повреждать мозг и негативно влиять на память. В данном эксперименте облученные животные демонстрируют худшие результаты в водном лабиринте по сравнению с контрольной группой. Одновременно тестируя различные методы лечения, исследователи могут искать способы вмешательства, способные предотвратить когнитивные нарушения у людей, проходящих радиотерапию.
Поскольку вода очень эффективно стимулирует грызунов к исследованию лабиринта, неудивительно, что существует множество вариантов лабиринтов на водной основе. Некоторые модификации направлены на снижение стресса у животных во время тестирования, как этот лабиринт для гребли, который избавляет от необходимости плавать и обеспечивает наличие выходов по краям, где грызуны предпочитают находиться естественным образом. Другие варианты плавания, такие как 8-плечевой лабиринт, имеют более сложную конфигурацию, требующую от грызунов интеграции большего объема информации для достижения выходов. Такая планировка позволяет одновременно тестировать как референтную память, так и краткосрочную рабочую память.
Вы только что посмотрели вводное видео JoVE о водном лабиринте Морриса. Водные лабиринты — это один из способов тестирования процессов обучения и памяти у животных, который помогает нам понять взаимосвязь между биологией и поведением.
Спасибо за просмотр!
Водный лабиринт Морриса является одним из наиболее широко используемых поведенческих тестов для изучения пространственного обучения и памяти. На начал…
Водный лабиринт Морриса представляет собой ценный инструмент для изучения обучения и памяти у грызунов. Эти животные хорошо плавают, но обычно предпочитают находиться на суше. Водный лабиринт использует эту особенность, чтобы приучить животных использовать небольшую платформу как средство спасения из бассейна с водой. После обучения платформу скрывают под поверхностью воды, что требует от грызуна запомнить ее местоположение относительно удаленных визуальных ориентиров.
В данном видео будут кратко изложены принципы проведения теста в водном лабиринте Морриса, рассмотрены процедуры подготовки и выполнения теста, а также освещены способы применения этого и других водных тестов в лабораторных исследованиях.
Давайте сразу перейдем к основным концепциям экспериментов с использованием водного лабиринта Морриса! Как уже упоминалось, грызуны находят путь к скрытой платформе, ориентируясь по визуальным подсказкам, таким как высококонтрастные плакаты, размещенные по периметру комнаты. Этот процесс зависит от определенных областей мозга, включая гиппокамп, функция которого важна для формирования памяти. Изменения времени, за которое грызун находит платформу в серии последовательных испытаний, могут быть использованы в качестве показателя пространственного обучения и памяти.
Для количественной оценки памяти бассейн концептуально разделяется на четыре квадранта, что позволяет оценить склонность животного исследовать область вблизи платформы.
Концептуальное разделение на квадранты также полезно при проведении зондирующего теста (probe trial), в котором животное тестируется в бассейне без платформы. Если такой тест проводится спустя как минимум 24 часа после завершения обучения, склонность животного исследовать квадрант, где ранее находилась платформа, указывает на формирование долговременной или «референтной» памяти.
Аналогичным образом, тесты на реверсию (reversal trials) предполагают изменение местоположения платформы и позволяют измерить когнитивную гибкость грызуна, выражающуюся в способности осознать, что платформа перемещена, и начать поиск в другом месте. Поскольку все эти данные собираются в ходе множества испытаний и с большим количеством животных, вариабельность между тестами и субъектами будет оказывать значительное влияние на ваши результаты.
Факторы, которые могут повлиять на результаты животных, включают температуру, влажность или время суток. Кроме того, присутствующие исследователи могут непреднамеренно стать визуальными подсказками во время тестирования, поэтому присутствие и видимость исследователей в тестовой комнате являются важными аспектами.
Вариабельность также существует между отдельными животными и может быть источником ошибки. В связи с этим возраст и пол грызунов в экспериментальных группах должны быть тщательно согласованы. Наконец, показатели животных с проблемами с двигательной активностью, травмами или плохим зрением не будут точно отражать процесс обучения и не являются подходящими для тестирования в водном лабиринте.
Теперь, когда вы учли важные экспериментальные факторы, перейдем к организации теста. Начните с наполнения бассейна прохладной, но не холодной водой. Размер бассейна может варьироваться в зависимости от того, используете ли вы крыс или мышей. Затем разместите по комнате неподвижные визуальные ориентиры, по крайней мере по одному в каждом квадранте.
Обучающие пробы начинаются с размещения платформы для спасения в бассейне. Затем осторожно поместите подопытное животное в воду, стараясь не погружать его голову. Позвольте животному исследовать лабиринт и зафиксируйте время, затраченное на поиск платформы. Если грызун не обнаружит платформу примерно в течение 60 seconds, направьте его к ней и позвольте оставаться там в течение 10 - 20 seconds, после чего извлеките животное, вытрите его насухо и поместите в подогретую клетку.
Для завершения обучения повторите эту процедуру несколько раз, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной точки входа.
Теперь пришло время проверить способность животного найти скрытую платформу. Начните с поднятия уровня воды примерно на один дюйм выше верхней части платформы и добавьте в воду сухое молоко или нетоксичную краску. В ходе этих испытаний фиксируйте время, которое грызун проводит в каждом квадранте, и время, необходимое для нахождения скрытой платформы.
Если животное не справляется за 60 секунд, снова направьте его к платформе и позвольте остаться на ней на короткое время перед извлечением. Повторите эту процедуру еще как минимум дважды в тот же день, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной позиции.
Через 24 часа после завершения испытаний со скрытой платформой проведите зондирующий тест: удалите платформу и позвольте животному исследовать лабиринт в течение еще одного 60-секундного интервала. Отслеживайте и фиксируйте время пребывания в каждом квадранте.
Вы изучили основы водного лабиринта Морриса, теперь давайте обсудим, как он применяется в экспериментах по поведенческой нейробиологии.
Во-первых, поведенческие тесты, такие как водный лабиринт, чрезвычайно полезны для изучения молекулярной биологии обучения и памяти. Например, ученые могут использовать такие методы, как стереотаксическая хирургия, для манипулирования экспрессией специфических генов в мозге и прямой проверки влияния этого процесса на обучение. Кроме того, тестирование грызунов-моделей генетических нарушений памяти, таких как болезнь Альцгеймера, может быть использовано для характеристики молекул, которые могут быть либо факторами риска, либо потенциальными терапевтическими мишенями для лечения данного заболевания.
Поведенческие тесты также важны для изучения влияния повреждений мозга на обучение и память в контексте черепно-мозговых травм, кислородного голодания или поражений в конкретных областях мозга. Например, определенные методы лечения, такие как лучевая терапия, могут повреждать мозг и негативно влиять на память. В данном эксперименте облученные животные демонстрируют худшие результаты в водном лабиринте по сравнению с контрольной группой. Одновременно тестируя различные методы лечения, исследователи могут искать способы вмешательства, способные предотвратить когнитивные нарушения у людей, проходящих радиотерапию.
Поскольку вода очень эффективно стимулирует грызунов к исследованию лабиринта, неудивительно, что существует множество вариантов лабиринтов на водной основе. Некоторые модификации направлены на снижение стресса у животных во время тестирования, как этот лабиринт для гребли, который избавляет от необходимости плавать и обеспечивает наличие выходов по краям, где грызуны предпочитают находиться естественным образом. Другие варианты плавания, такие как 8-плечевой лабиринт, имеют более сложную конфигурацию, требующую от грызунов интеграции большего объема информации для достижения выходов. Такая планировка позволяет одновременно тестировать как референтную память, так и краткосрочную рабочую память.
Вы только что посмотрели вводное видео JoVE о водном лабиринте Морриса. Водные лабиринты — это один из способов тестирования процессов обучения и памяти у животных, который помогает нам понять взаимосвязь между биологией и поведением.
Спасибо за просмотр!
Водный лабиринт Морриса представляет собой ценный инструмент для изучения обучения и памяти у грызунов. Эти животные хорошо плавают, но обычно предпочитают находиться на суше. Водный лабиринт использует эту особенность, чтобы приучить животных использовать небольшую платформу как средство спасения из бассейна с водой. После обучения платформу скрывают под поверхностью воды, что требует от грызуна запомнить ее местоположение относительно удаленных визуальных ориентиров.
В данном видео будут кратко изложены принципы проведения теста в водном лабиринте Морриса, рассмотрены процедуры подготовки и выполнения теста, а также освещены способы применения этого и других водных тестов в лабораторных исследованиях.
Давайте сразу перейдем к основным концепциям экспериментов с использованием водного лабиринта Морриса! Как уже упоминалось, грызуны находят путь к скрытой платформе, ориентируясь по визуальным подсказкам, таким как высококонтрастные плакаты, размещенные по периметру комнаты. Этот процесс зависит от определенных областей мозга, включая гиппокамп, функция которого важна для формирования памяти. Изменения времени, за которое грызун находит платформу в серии последовательных испытаний, могут быть использованы в качестве показателя пространственного обучения и памяти.
Для количественной оценки памяти бассейн концептуально разделяется на четыре квадранта, что позволяет оценить склонность животного исследовать область вблизи платформы.
Концептуальное разделение на квадранты также полезно при проведении зондирующего теста (probe trial), в котором животное тестируется в бассейне без платформы. Если такой тест проводится спустя как минимум 24 часа после завершения обучения, склонность животного исследовать квадрант, где ранее находилась платформа, указывает на формирование долговременной или «референтной» памяти.
Аналогичным образом, тесты на реверсию (reversal trials) предполагают изменение местоположения платформы и позволяют измерить когнитивную гибкость грызуна, выражающуюся в способности осознать, что платформа перемещена, и начать поиск в другом месте. Поскольку все эти данные собираются в ходе множества испытаний и с большим количеством животных, вариабельность между тестами и субъектами будет оказывать значительное влияние на ваши результаты.
Факторы, которые могут повлиять на результаты животных, включают температуру, влажность или время суток. Кроме того, присутствующие исследователи могут непреднамеренно стать визуальными подсказками во время тестирования, поэтому присутствие и видимость исследователей в тестовой комнате являются важными аспектами.
Вариабельность также существует между отдельными животными и может быть источником ошибки. В связи с этим возраст и пол грызунов в экспериментальных группах должны быть тщательно согласованы. Наконец, показатели животных с проблемами с двигательной активностью, травмами или плохим зрением не будут точно отражать процесс обучения и не являются подходящими для тестирования в водном лабиринте.
Теперь, когда вы учли важные экспериментальные факторы, перейдем к организации теста. Начните с наполнения бассейна прохладной, но не холодной водой. Размер бассейна может варьироваться в зависимости от того, используете ли вы крыс или мышей. Затем разместите по комнате неподвижные визуальные ориентиры, по крайней мере по одному в каждом квадранте.
Обучающие пробы начинаются с размещения платформы для спасения в бассейне. Затем осторожно поместите подопытное животное в воду, стараясь не погружать его голову. Позвольте животному исследовать лабиринт и зафиксируйте время, затраченное на поиск платформы. Если грызун не обнаружит платформу примерно в течение 60 seconds, направьте его к ней и позвольте оставаться там в течение 10 - 20 seconds, после чего извлеките животное, вытрите его насухо и поместите в подогретую клетку.
Для завершения обучения повторите эту процедуру несколько раз, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной точки входа.
Теперь пришло время проверить способность животного найти скрытую платформу. Начните с поднятия уровня воды примерно на один дюйм выше верхней части платформы и добавьте в воду сухое молоко или нетоксичную краску. В ходе этих испытаний фиксируйте время, которое грызун проводит в каждом квадранте, и время, необходимое для нахождения скрытой платформы.
Если животное не справляется за 60 секунд, снова направьте его к платформе и позвольте остаться на ней на короткое время перед извлечением. Повторите эту процедуру еще как минимум дважды в тот же день, при этом каждое последующее испытание животное должно начинать с разной позиции.
Через 24 часа после завершения испытаний со скрытой платформой проведите зондирующий тест: удалите платформу и позвольте животному исследовать лабиринт в течение еще одного 60-секундного интервала. Отслеживайте и фиксируйте время пребывания в каждом квадранте.
Вы изучили основы водного лабиринта Морриса, теперь давайте обсудим, как он применяется в экспериментах по поведенческой нейробиологии.
Во-первых, поведенческие тесты, такие как водный лабиринт, чрезвычайно полезны для изучения молекулярной биологии обучения и памяти. Например, ученые могут использовать такие методы, как стереотаксическая хирургия, для манипулирования экспрессией специфических генов в мозге и прямой проверки влияния этого процесса на обучение. Кроме того, тестирование грызунов-моделей генетических нарушений памяти, таких как болезнь Альцгеймера, может быть использовано для характеристики молекул, которые могут быть либо факторами риска, либо потенциальными терапевтическими мишенями для лечения данного заболевания.
Поведенческие тесты также важны для изучения влияния повреждений мозга на обучение и память в контексте черепно-мозговых травм, кислородного голодания или поражений в конкретных областях мозга. Например, определенные методы лечения, такие как лучевая терапия, могут повреждать мозг и негативно влиять на память. В данном эксперименте облученные животные демонстрируют худшие результаты в водном лабиринте по сравнению с контрольной группой. Одновременно тестируя различные методы лечения, исследователи могут искать способы вмешательства, способные предотвратить когнитивные нарушения у людей, проходящих радиотерапию.
Поскольку вода очень эффективно стимулирует грызунов к исследованию лабиринта, неудивительно, что существует множество вариантов лабиринтов на водной основе. Некоторые модификации направлены на снижение стресса у животных во время тестирования, как этот лабиринт для гребли, который избавляет от необходимости плавать и обеспечивает наличие выходов по краям, где грызуны предпочитают находиться естественным образом. Другие варианты плавания, такие как 8-плечевой лабиринт, имеют более сложную конфигурацию, требующую от грызунов интеграции большего объема информации для достижения выходов. Такая планировка позволяет одновременно тестировать как референтную память, так и краткосрочную рабочую память.
Вы только что посмотрели вводное видео JoVE о водном лабиринте Морриса. Водные лабиринты — это один из способов тестирования процессов обучения и памяти у животных, который помогает нам понять взаимосвязь между биологией и поведением.
Спасибо за просмотр!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why do rodents prefer the Morris water maze for studying spatial learning?
Rodents are good swimmers but naturally prefer to be on land. The Morris water maze exploits this preference by using water as motivation to escape to a hidden platform. This creates a powerful behavioral test where rodents learn to use distant visual cues to navigate and find the platform, making it ideal for measuring spatial learning and memory formation.
Q2: What role does the hippocampus play in Morris water maze performance?
The hippocampus is a brain region critical for memory formation and spatial navigation. Rodents locate the hidden platform by referencing visual cues around the room, a process that depends on hippocampal function. Changes in the time it takes rodents to find the platform across successive trials reflect how well the hippocampus is processing and storing spatial information.
Q3: How do probe trials measure long-term memory in the Morris water maze?
A probe trial removes the platform and tests the animal 24 hours after training completion. The pool is divided into four quadrants, and researchers record how much time the rodent spends in the quadrant where the platform was previously located. Increased exploration of the correct quadrant indicates strong reference memory formation, demonstrating the animal retained spatial information over time.
Q4: What experimental factors can affect rodent performance in water maze testing?
Environmental factors like water temperature, humidity, and time of day influence results. Investigator visibility can become unintentional visual cues affecting performance. Animal-related variables including age, sex, mobility problems, injuries, and vision quality must be carefully controlled. Matching these factors between experimental groups reduces variability and ensures accurate measurement of learning and memory.
Q5: How is the Morris water maze used to study neurodegenerative diseases like Alzheimer's?
Researchers use rodent models of genetic disorders affecting memory to characterize molecules that could be risk factors or potential therapeutics. By testing how these animals perform in the water maze, scientists can identify cognitive impairments and evaluate whether experimental treatments improve spatial learning and memory. This approach helps bridge the gap between molecular biology and behavioral outcomes in disease research.
Q6: What is the difference between reference memory and working memory in water maze variants?
Reference memory is long-term spatial knowledge of the platform location, tested in probe trials. Working memory is shorter-term information retention needed within a single session. Complex variants like the 8-arm maze allow simultaneous testing of both memory types by requiring rodents to integrate multiple pieces of spatial information to reach different escape routes.
Q7: How can the Morris water maze help researchers study cognitive effects of medical treatments?
Behavioral tests like the water maze directly measure learning and memory outcomes after medical interventions. For example, researchers can test whether radiation therapy damages cognitive function by comparing water maze performance between irradiated and control animals. By simultaneously testing different treatments, scientists identify interventions that prevent cognitive impairment, informing safer therapeutic strategies for human patients.
Главы в этом видео
0:00
Overview
0:48
Principles of Water Maze Testing
3:02
Running a Water Maze Experiment: Learning
4:11
Running a Water Maze Experiment: Memory
5:12
Applications
7:18
Summary