Анализ обучения и памяти способность в болезни Альцгеймера мышь модель с помощью Моррис воды лабиринт
29 октября 2019 г.
При этом, протокол для проведения испытаний Моррис воды лабиринт для оценки способности обучения и памяти болезни Альцгеймера модели мышей и оценить влияние ручной иглоукалывание для их лечения описано.
Моррис водный лабиринт, или MWM эксперимент, стал наиболее широко используемым и классическим поведенческим экспериментом для оценки пространственного обучения и памяти способности животных. Хотя Есть много статей о MWM, на практике, исследователи по-прежнему чувствуют себя смущенными. Таким образом, это интуитивно понятный и строгий процесс работы видео особенно важно.
Ранее мы провели MWM-исследование, предположил, что иглоукалывание может облегчить симптомы АД модели мышей. В этом случае мы представляем протокол работы MWM, используемый в наших недавних исследованиях, чтобы обеспечить простой и видимый метод для исследователей для оценки пространственного обучения и памяти животных модели AD. MWM является мощным методом для оценки когнитивных функций и широко используется в исследованиях.
Однако для выполнения задачи не существует определенных или стандартных параметров, таких как размер пула и платформы. Таким образом, реальная демонстрация метода имеет решающее значение. Начните с настройки для Морриса Водяного Лабиринта или MWM-теста в соответствии с рукописными указаниями.
Устройство MWM и система получения и обработки сигналов должны быть расположены в экспериментальном помещении, предназначенном для поддержания звукоизоляции. Круговой белый резервуар, окруженный непрозрачной тканью, должен распоиться в середине устройства MWM. Видеокамера должна быть закреплена на потолке устройства и подключена к видеорегистратору с автоматизированной системой слежения.
Разделите резервуар для лабиринта воды на четыре равных региона, используя линии, обозначенные на севере, юге, востоке и западе, которые концептуально разделят бассейн на четыре квадранта. Затем поместите уникальный визуальный сигнал на стене каждого квадранта в поле зрения мыши. Заполните круговой бак водой на глубину 30 сантиметров, и добавить 150 граммов сухого молока в воду, чтобы сделать его непрозрачным.
Для проведения испытания Видимой Платформы поместите пластиковую круговую платформу на один сантиметр над поверхностью воды в любом квадранте наугад и поставь на нее черный флаг. Отпустите каждую мышь осторожно в воду из одного из четырех стартовых мест, стоящих перед стеной бака. Активируйте компьютерную программу слежения, как только мышь будет выпущена в воду, и дайте каждой мыши 60 секунд, чтобы добраться до платформы.
В конце каждого испытания поместите мышь на платформу и позвольте ей оставаться там в течение 10-30 секунд. Наблюдайте за траекториями плавания мышей на компьютере. Завехать время, затяжая мышь, чтобы найти платформу в качестве задержки побега, и проанализировать скорость плавания мыши.
Затем высушите мышь полотенцами и подогреете ее электрическим обогревателем. Перемести платформу и выполнить четыре испытания на мышь, начиная мышь в разных квадрантах. Разрешить мыши восстановить в течение 15 до 20 минут между каждой пробной версии.
Для выполнения испытания Скрытой платформы поместите ту же платформу без флага в юго-восточном квадранте. Затем поместите мышь случайным образом в один из четырех квадрантов, и дать ему 60 секунд, чтобы найти скрытую платформу. Если мышь не может найти платформу в течение 60 секунд, направляйте ее на платформу и позвольте ей оставаться там в течение 10-30 секунд.
Замечаете задержку побега каждого судебного разбирательства. Высушите мышь полотенцами и держите ее в тепле с помощью электрического обогревателя. Выполните четыре испытания на мышь с 15 до 20 минут между каждой пробной версии, начиная мышь в другом квадранте каждый раз.
Повторите испытания в течение пяти дней подряд с платформой и визуальными сигналами в постоянных положениях. Для выполнения испытания зонда снимите платформу и поместите мышь в воду, обращенную к стене резервуара в северо-западном квадранте. Замеская его плавательную дистанцию, скорость и номер кроссовера платформы.
Когда закончите, высушите мышь и держите ее в тепле. Для выполнения обратного испытания распоить платформу в северо-западном квадранте и повторить испытание Скрытой платформы. Этот протокол был использован для изучения влияния ручной иглоукалывания или MA на обучение и память мышей с болезнью Альцгеймера.
Для группы МА лечение началось за 15 дней до тестирования MWM и продолжалось в течение 11 дней тестирования. Во время испытания Видимой платформы в первый день MWM, никаких статистических различий не наблюдалось в задержке побега или скорости плавания между группами. Во время скрытой платформы и исследования разворота задержка побега болезни Альцгеймера или группы АД оставалась высокой, в то время как задержка трех других групп постепенно снижалась.
Важно отметить, что задержка побега группы MA была короче, чем у группы AD. Во время испытания зонда количество мышей в группе MA было ниже, чем у контрольной группы, но значительно выше, чем у группы AD. Кроме того, процент времени, которое мыши MA провели в квадранте, где ранее находилась платформа, был похож на группу наркотиков, которая была меньше, чем контроль, но больше, чем АД. Важно помнить, что если мышь не может найти платформу в течение 60 секунд, исследователь должен направлять ее к платформе и позволить ей оставаться там в течение 10 до 30 секунд.
Конкретных стандартов размеров пула и размера платформы нет. Эти параметры должны быть оптимизированы в предварительных экспериментах в соответствии с экспериментальными требованиями и состоянием экспериментальных животных. Большинство исследований должны быть проведены на основных экспериментов, как MWM.
В настоящее время гибкость MWM в качестве экспериментального инструмента заключается только в способности выбирать основные протоколы в соответствии с предлагаемым исследованием, и поэтому этот тест может быть применен для оценки когнитивных функций в большей глубине.
Обзор
В данной статье представлен подробный протокол проведения тестов в водном лабиринте Морриса (MWM) для оценки обучения и памяти у мышей с моделью болезни Альцгеймера. Также оценивается эффективность мануальной акупунктуры в качестве метода лечения этих мышей.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческий анализ
- Исследование болезни Альцгеймера
Теоретические основы
- Водный лабиринт Морриса представляет собой широко используемый поведенческий эксперимент для оценки пространственного обучения и памяти у животных.
- Несмотря на его популярность, исследователи часто сталкиваются с трудностями при выполнении протокола водного лабиринта Морриса.
- Акупунктура была предложена в качестве потенциального метода лечения для облегчения симптомов у мышей с моделью болезни Альцгеймера.
- Стандартные параметры проведения теста в водном лабиринте Морриса недостаточно определены, что создает необходимость в четких операционных руководствах.
Цель исследования
- Предоставить простой протокол проведения теста в водном лабиринте Морса (MWM).
- Оценить когнитивные функции мышей — моделей болезни Альцгеймера.
- Исследовать влияние мануальной акупунктуры на обучение и память у этих мышей.
Используемые методы
- Подготовка водного лабиринта Морриса с заданными параметрами размеров и визуальными ориентирами.
- Проведение испытаний с видимой и скрытой платформами для измерения латентного периода нахождения в лабиринте до нахождения выхода и скорости плавания.
- Проведение зондирующих испытаний (Probe trials) и испытаний с изменением положения платформы (Reverse trials) для оценки сохранения памяти и когнитивной гибкости.
- Анализ влияния ручного иглоукалывания на показатели мышей в водном лабиринте Морриса.
Основные результаты
- В ходе теста с видимой платформой значимых различий в латентном периоде нахождения животных до нахождения выхода между группами не наблюдалось.
- Группа MA продемонстрировала более короткий латентный период нахождения до нахождения выхода по сравнению с группой AD в ходе испытаний с hidden platform и при реверсии.
- В ходе зондового теста количество пересечений платформой в группе MA было выше, чем в группе AD.
- Мыши группы MA провели в целевом квадранте аналогичный процент времени, что и группа, получавшая препарат, что указывает на улучшение сохранения памяти.
Выводы
- Метод водного лабиринта Морриса (MWM) является эффективным инструментом для оценки когнитивных функций у мышей с моделью болезни Альцгеймера.
- Мануальная акупунктура может улучшить показатели обучения и памяти у этих мышей.
- Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации параметров MWM для различных экспериментальных условий.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Водный лабиринт Морриса (MWM) представляет собой стандартизированный поведенческий тест для оценки пространственного обучения и памяти в доклинических моделях болезни Альцгеймера, что способствует валидации мишеней и снижению механистических рисков. Путем количественного определения латентного периода нахождения в лабиринте до нахождения выхода, частоты пересечения точки расположения платформы и предпочтения определенного квадранта, MWM позволяет объективно оценивать когнитивные фенотипы и эффекты терапевтического вмешательства. Данный анализ повышает прогностическую уверенность на ранних этапах поиска за счет установления связи между поведенческими результатами и системами, значимыми для патологии заболевания, а также облегчает принятие решений о целесообразности дальнейшего продолжения исследований в рамках трансляционных пайплайнов.
Стратегическое применение в исследованиях и разработках биофармацевтики
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Проверка терапевтических гипотез путем измерения когнитивного дефицита у мышей — моделей болезни Альцгеймера.
- Операционная ценность: Обеспечение функциональной валидации мишеней посредством количественной оценки показателей обучения и памяти.
- Прогностическая ценность: Содействие отбору перспективных кандидатов в портфеле за счет идентификации соединений, улучшающих латентный период выхода из лабиринта и сохранение памяти в системах, релевантных данному заболеванию.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: Подготовка валидированных биологических систем для последующего скрининга соединений с использованием стандартизированных протоколов MWM.
- Воспроизводимость: Обеспечение стабильных количественных результатов в различных испытаниях за счет определенных показателей латентного периода выхода и скорости плавания.
- Масштабируемость скрининга: Поддержка повторного использования платформы и кросс-функционального взаимодействия посредством стандартизированной структуры испытаний и систем визуальных ориентиров.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для изучения заболевания: Моделирует прогрессирующую потерю памяти, характерную для болезни Альцгеймера, через дефицит пространственного обучения.
- Трансляционная преемственность: Обеспечивает переход от этапа открытия к доклинической валидации путем оценки когнитивных функциональных исходов.
- Прогресс с учетом рисков: Служит основой для принятия решений, используя показатели обратного обучения и результаты пробовых испытаний в качестве индикаторов когнитивной гибкости и сохранения памяти.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
MWM интегрируется в континуум исследований — от валидации мишени и идентификации соединений-лидеров до доклинических испытаний эффективности, обеспечивая поведенческое фенотипирование на каждом этапе.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез и уточнению сигнальных путей путем количественной оценки дефицита пространственного обучения и памяти в моделях болезни Альцгеймера.
- Скрининг: обеспечивает готовность анализа и воспроизводимые количественные результаты за счет стандартизированных испытаний с видимой и скрытой платформами.
- Аналитика: позволяет измерять латентный период выхода, скорость плавания, количество пересечений платформы и предпочтение квадранта для проведения сравнительного анализа условий.
- Трансляционные исследования: обеспечивает преемственность доклинических исследований путем оценки сохранения памяти и когнитивного восстановления как трансляционных биомаркеров терапевтической эффективности.
- Корпоративное использование: служит многократно используемой платформой для поведенческого фенотипирования в различных терапевтических областях и классах мишеней.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: обеспечивает прогностическую уверенность при валидации мишени за счет снижения механистической неопределенности в оценках когнитивных функций.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость благодаря определенным протоколам испытаний и автоматизированным системам отслеживания.
- Стратегическая ценность: улучшает принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), повышает эффективность использования капитала и снижает биологические риски на поздних стадиях за счет объективного когнитивного фенотипирования.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию с учетом рисков и принимать решения о дальнейшем продвижении на основе измеримых улучшений показателей обучения и памяти.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области поведенческой нейробиологии и использовании автоматизированных систем видеотрекинга для точного сбора данных.
- Необходим инструментарий, включающий круговой водный лабиринт, камеру над головой, видеорегистратор и систему контроля температуры для обеспечения благополучия животных.
- Требуется межгрупповая стандартизация размеров бассейна, визуальных ориентиров и времени проведения проб для обеспечения воспроизводимости результатов в разных центрах.
- Необходимо учитывать особенности адаптации при переносе протоколов на разные линии грызунов, разный возраст и модели заболеваний.
- Существуют практические ограничения, такие как вариативность стратегий плавания и стрессовых реакций, которые должны контролироваться с помощью стандартизированных процедур обращения с животными и акклиматизации.
