Le labyrinthe de Morris

Neuroscience

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Summary

Le labyrinthe de Morris est un des tests comportementaux les plus largement utilisés pour l’étude de l’apprentissage spatial et de la mémoire. Dans les phases initiales de cette épreuve, les rongeurs doivent nager vers une plateforme pour s’échapper d’une piscine d’eau. La plateforme est ensuite cachée sous le niveau de la surface, de manière à ce que l’animal doive se souvenir de sa localisation en vue de s’échapper. Cette simple mais puissante conception de labyrinthe peut être utilisée pour tester la fonction cognitive, étudier les modèles animaux de maladie neurodégénérescentes, et tester des thérapeutiques potentiels.

Cette vidéo fournit une introduction au labyrinthe d’eau de Morris et aux principes entourant son utilisation, incluant une présentation des différents types de mémoire testés dans le labyrinthe, les points important à considérer lorsque cette expérience est conceptualisée et conduite, et les procédures pour la mise en place et l’exécution du test. Plusieurs utilisations du labyrinthe sont envisagées, telles que l’étude de comment le traitement par radiation peut amener à des troubles de la mémoire. Finalement, d’autres types de labyrinthes d’eau, tels que le labyrinthe à 8 bras radiaux, sont introduits pour montrer comment ce paradigme peut être adapté pour engager différents types de mémoire.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. L’essentiel de la Neuroscience. Le labyrinthe de Morris. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Le labyrinthe de Morris est un outil précieux pour étudier l’apprentissage et la mémoire chez les rongeurs. Ces créatures sont de bons nageurs, mais ils préfèrent être sur terre. Le labyrinthe profite de cette préférence pour entrainer les animaux à utiliser une petite plateforme comme sortie de la piscine d’eau. Après entrainement, la plateforme est cachée en-dessous de la surface, le rongeur doit alors se souvenir de sa localisation par rapport à des indices visuels distants. Cette vidéo résume les principes du test du labyrinthe de Morris passant en revue les procédures pour sa mise en place et son exécution et met en évidence quelques façons dont ce test et d’autres sont utilisés dans des études au labo.

Plongeons de suite dans les concepts de base derrière les expériences utilisant le labyrinthe de Morris ! Comme dit précédemment, les rongeurs trouveront leur chemin vers une plateforme cachée grâce à des indices visuels de référence, comme des posters de haut contraste présents autour de la pièce. Ceci dépend de régions spécifiques du cerveau, incluant l’hippocampe, dont la fonction est importante dans la formation de la mémoire. Les différents temps que le rongeur met pour trouver la plateforme dans une série d’essais successifs peuvent être utilisés comme une mesure de l’apprentissage spatial et de la mémoire.

Pour aider à quantifier la mémoire, la piscine est conceptuellement divisée en quatre quadrants de manière à ce que la tendance de l’animal à explorer la région proche de la plateforme puisse être évaluée. Les quadrants conceptuels sont aussi utiles dans l’essai de test, où l’animal est testé dans une piscine qui ne contient pas de plateforme. Si ce test est réalisé au moins 24 heures après la fin de l’entrainement, la tendance de l’animal à explorer le quadrant anciennement correct est une indication de formation de la mémoire à long-terme ou de « référence ». De même, les tests inverses impliquent un changement dans la localisation de la plateforme et mesurent la flexibilité cognitive du rongeur à reconnaitre que la plateforme est partie et à aller la chercher ailleurs. Vu que toutes ces données sont collectées sur de nombreux essais et avec beaucoup d’animaux, la variabilité entre les essais et les sujets ont un grand impact sur vos résultats.

Les facteurs qui peuvent affecter la performance de l’animal incluent la température, l’humidité et le moment dans la journée. De plus, des chercheurs visibles peuvent devenir des indices visuels non intentionnels pendant le test, donc la présence et la visibilité de chercheurs dans la pièce de test sont d’importantes considérations. Une autre variable réside dans les animaux eux-mêmes et peut être une source d’erreur. Par conséquent, l’âge et le sexe des rongeurs doivent être similaires entre les groupes expérimentaux. Finalement, les mesures sur des animaux avec des problèmes de mobilité, des blessures ou une mauvaise vision ne reflèteront pas précisément l’apprentissage et ne sont pas adéquates pour ce test.

Maintenant que vous avez considéré d’importants facteurs expérimentaux, sautons dans la mise en place du test. Commencez avec un bassin rempli d’eau fraîche, mais pas froide. La taille du bassin peut varier en fonction de si vous utilisez des rats ou des souris. Ensuite, placez des indices visuels fixes autour de la pièce, avec au moins un indice par quadrant.

Les tests d’apprentissage commencent par le placement d’une plateforme de sortie dans le bassin. Ensuite, déposez doucement le sujet dans l’eau, en faisant attention de ne pas submerger sa tête. Laissez l’animal explorer le labyrinthe et enregistrez le temps qu’il prend pour trouver la plateforme. Si le rongeur ne localise pas la plateforme en approximativement 60 secondes, guidez le vers elle et laissez le 10 à 20 secondes avant de le retirer, séchez le et placez le dans une cage chauffée. Pour compléter l’entrainement, répétez cette procédure de multiples fois, avec l’animal commençant chaque essai successif depuis un différent point d’entrée.

Maintenant il est temps de tester l’habilité de l’animal à trouver la plateforme cachée. Commencez par augmenter le niveau de l’eau jusqu’à environ 2,5 cm au-dessus du sommet de la plateforme et ajoutez du lait en poudre ou un colorant non toxique à l’eau. Dans ces essais, enregistrez le temps que le rongeur passe dans chaque quadrant et le temps qu’il met pour trouver la plateforme cachée.

A nouveau, si l’animal ne réussit pas endéans 60 secondes, guidez le jusqu’à la plateforme et laissez-le y un temps court avant de le retirer. Répétez la procédure encore au moins deux fois le jour même, avec l’animal commençant chaque test successif d’un point différent.

24 heures après l’achèvement des tests avec la plateforme cachée, réalisez un test final en retirant la plateforme et en permettant à l’animal d’explorer le labyrinthe pendant à nouveau 60 secondes. Surveillez et enregistrez le temps dans chaque quadrant.

Vous avez appris les bases du labyrinthe de Morris, donc maintenant voyons comment il est utilisé dans les expériences de neurobiologie du comportement.

Tout d’abord, les tests de comportement comme le labyrinthe d’eau sont extrêmement utiles pour étudier la biologie moléculaire de l’apprentissage et de la mémoire. Par exemple, les scientifiques peuvent utiliser des techniques comme la chirurgie stéréotaxique pour manipuler l’expression de gènes spécifiques dans le cerveau et tester directement l’impact sur l’apprentissage. De plus, tester des modèles rongeurs de troubles génétiques affectant la mémoire, comme Alzheimer, peut être utilisé pour caractériser les molécules qui pourraient soit être des facteurs de risque soit des soins potentiels.

Les tests comportementaux sont aussi importants pour étudier les impacts des lésions du cerveau sur l’apprentissage et la mémoire dans le contexte d’un traumatisme crânien, d’une privation d’oxygène ou de lésions dans des régions spécifiques du cerveau. Par exemple, certaines thérapies médicales, comme la radiation, peuvent endommager le cerveau et avoir un impact négatif sur la mémoire. Dans cette expérience, des animaux irradiés se sortent médiocrement du labyrinthe en comparaison aux animaux de contrôle. En testant simultanément différents traitements, les chercheurs peuvent examiner les interventions qui pourraient prévenir les déficiences cognitives chez les humains sous radiothérapie.

Vu que l’eau est très efficace pour encourager les rongeurs à explorer le labyrinthe, ce n’est pas surprenant que de nombreuses variations de labyrinthes à base d’eau existent. Certaines variations cherchent à réduire le stress de l’animal pendant le test, comme le labyrinthe pataugeoire, qui retire le besoin de nager et fournit des sorties sur les bords où les rongeurs préfèrent naturellement être. D’autres variations de nage, comme le labyrinthe à 8 bras, ont une configuration plus complexe demandant aux rongeurs d’intégrer plus d’informations pour atteindre les sorties. Cet agencement permet un test simultané de la mémoire de référence et de la mémoire à court-terme.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE au labyrinthe de Morris. Les labyrinthes d’eau sont une des façons pour nous de tester comment les animaux apprennent et se souviennent et cela nous aide à comprendre le lien entre la biologie et le comportement. Merci de nous avoir regardés!

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