Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

بارنز استراتيجيات اختبار المتاهة مع نماذج القوارض الصغيرة والكبيرة

Published: February 26, 2014 doi: 10.3791/51194
Automatic Translation
*1, *2
1Biomedical Sciences and Bond Life Sciences Center, University of Missouri, 2Division of Neurotoxicology, National Center for Toxicological Research, Food and Drug Administration
* These authors contributed equally

Summary

ويستخدم على نطاق واسع بارنز متاهة الأراضي الجافة لقياس القدرة الملاحة المكانية في الاستجابة للمحفزات أقل ما يقال مكره. على مدى أيام متتالية، والأداء (مثل الكمون لتحديد موقع قفص الهروب) من الضابطة يحسن، مما يدل على التعلم والذاكرة العادية. الاختلافات بين الفئران والجرذان تستلزم أجهزة ومنهجية التغييرات التي يتم تفصيلها هنا.

Abstract

وغالبا ما تقييم التعلم والذاكرة المكانية من القوارض المخبرية عبر القدرة الملاحية في متاهات، الأكثر شعبية والتي هي المياه والأراضي الجافة (بارنز) متاهات. ويعتقد أن تحسين الأداء خلال الجلسات أو محاكمات لتعكس التعلم والذاكرة لموقع قفص الهروب / منصة. يعتبر اقل وطأة من متاهات المياه، المتاهة بارنز هو تصميم بسيط نسبيا من أعلى منصة دائرية مع عدة ثقوب متباعدة بالتساوي حول حافة المحيط. لكن كل واحد من الثقوب هي كاذبة القاع أو تنتهي أعمى، في حين يقود المرء إلى قفص الهروب. المحفزات مكره أقل ما يقال (مثل أضواء النفقات العامة مشرق) توفير الحافز لتحديد موقع قفص الهروب. الكمون لتحديد موقع قفص الهروب يمكن قياسها خلال الدورة، ولكن تتطلب نقاط النهاية إضافية عادة تسجيل الفيديو. من تلك تسجيلات الفيديو، واستخدام برامج تتبع الآلية يمكن أن تولد مجموعة متنوعة من نقاط النهاية التي هي مماثلة لتلك التي تنتج في متاهات المياه (على سبيل المثال <م /> سافر مسافة والسرعة / السرعة، والوقت الذي يقضيه في الربع الصحيح، قضى وقتا نقل / يستريح، والتأكد من الكمون). نوع من استراتيجية البحث (أي عشوائية، المسلسل، أو المباشرة) يمكن تصنيفها كذلك. يمكن بناء المتاهة واختبار المنهجيات بارنز تختلف عن القوارض الصغيرة مثل الفئران والقوارض والكبيرة، مثل الفئران. على سبيل المثال، في حين العظة خارج المتاهة هي فعالة بالنسبة للفئران، قد تتطلب القوارض البرية أصغر العظة داخل متاهة مع حاجزا البصرية في جميع أنحاء المتاهة. يجب تحديد المثيرات الملائمة التي تحفز على القوارض لتحديد موقع قفص الهروب. كل من بارنز ومتاهات المياه يمكن أن يكون مضيعة للوقت كما هي عادة ما تكون مطلوبة 4-7 المحاكمات اختبار للكشف عن التعلم والذاكرة وتحسين الأداء (مثل الإختفاء أو مسار أقصر أطوال لتحديد موقع منصة الهروب أو القفص) و / أو الاختلافات بين المجموعات التجريبية. وحتى مع ذلك، المتاهة بارنز هو تقييم السلوكية المستخدمة على نطاق واسع قياس قدراتهم الملاحية والمكانيةتعطل إمكاناتهم من خلال الوراثية، التلاعب السلوك العصبي، أو التعرض للمخدرات / سمية.

Introduction

تم تقييم التعلم والذاكرة المكانية في القوارض أول مختبر مع الفئران المحرومة من الطعام الذي أبحر متاهة من الأزقة لتحديد معزز الغذاء 1. بعد عدة عقود من الزمن، واقترح نظام الذاكرة المرجعية المكانية 2. وعلى النقيض من الذاكرة العاملة التي تشير إلى الذاكرة ضمن جلسة اختبار أو محاكمة، ويشير إشارة إلى الذاكرة الذاكرة عبر جلسات الاختبار أو محاكمات وأكثر ارتباطا الذاكرة طويلة الأمد.

وقد تم تطوير عدة أنواع من متاهات عمليات تقييم موسع من هذا التعلم التي تعتمد على الحصين والذاكرة المكانية في القوارض الصغيرة والكبيرة (مثل متاهة مائية، متعددة T-المتاهة، متاهة شعاعي الذراع ومتاهات الأراضي الجافة) 3-6. هنا، ونحن نركز على منصة دائرية أو بارنز المتاهة، وصف لأول مرة في عام 1979 من قبل الدكتورة كارول بارنز 7. وقد استخدمت هذه المتاهة لاختبار التعلم والذاكرة المكانية الملاحية في مجموعة واسعة من نماذج القوارض، بما في ذلك الفئران (رعttus النرويجي) والفئران (المصحف العضلة)، الغزلان الفئران (Peromyscus maniculatus bairdii) والفئران كاليفورنيا (Peromyscus californicus)، والقوارض hystricomorph (على سبيل المثال degus [degus Octodon]) 8-13. الأنواع الأخرى تقييمها باستخدام المتاهة بارنز تشمل الصراصير الأمريكية (Periplaneta أمريكانا) 14، والثعابين الذرة (الألوفة الرقشاء الرقشاء) 15،   الزواحف squamate (مثل السحالي-مبقع الجانب [أوتا stansburiana]) 16، والرئيسيات غير البشرية (مثل الليمور الفأر [Microcebus murinus]) 17. في مختبراتنا، وقد استخدمت بارنز الأداء المتاهة وذلك في مؤشر السمية العصبية بعد التنموي ثنائي الفينول أ (BPA) أو استراديول (EE2) التعرض 9-1113. كما أنها تستخدم عادة لphenotyping سلوك سلالات مختلفة الماوس 18-21، وتقييم آثار الشيخوخة 7،22-28، ومواطنه ذات الصلة بالأمراض الزهايمرicits في النماذج الحيوانية 3،29-33، فضلا عن آثار التمارين الرياضية والغذائية والبيئية والأيض التعديلات 34-42.

والميزة الرئيسية لاستخدام متاهة بارنز هو أنه يدفع أقل من الضغط في الموضوعات المتعلقة متاهات المياه، مثل الماء متاهة موريس 43، على الرغم من أن كل من يمكن أن تحدث زيادات حادة في تركيزات البلازما في الفئران كورتيزون 44. كما متاهة اليابسة، قد يكون متاهة بارنز أكثر ذات الصلة ethologically للقوارض الأرضية 45. على الرغم من ثبت أداء متاهة مائية لتكون أكثر حساسية لتغيرات جينية في الفئران 3،46،47، بارنز أداء متاهة هو أكثر حساسية لبعض التعديلات الأخرى 48،49. في نماذج القوارض حيث استخدام متاهة الماء غير ممكن، يمكن أن توفر المتاهة بارنز تقييم ضبطها غرامة الاحتفاظ الذاكرة المكانية 31. المحفزات مكره أقل ما يقال تستخدم عادة في متاهات بارنز (أضواء ساطعة أي)،ومع ذلك، قد لا توفر حافزا كافيا لمكافحة القوارض لتحديد موقع قفص هروب 45. علاوة على ذلك، يمكن القوارض تعلم أنه لا يوجد عقاب يحدث اذا لم تدخل القفص الهروب. وهكذا، بدلا من البحث بنشاط عن قفص الهروب، وبعض القوارض بنشاط على استكشاف متاهة لفترات طويلة من كل محاكمة. كما استعرضتها كنرد وودروف الباكستانية 24، وهذا الاستكشاف زيادة إطالة زمن لتحديد موقع قفص الهروب، وطول الطريق، وزيادة عدد الأخطاء. وبالتالي، قياس معلمات متعددة، بما في ذلك الكمون، ونسبة الخطأ، والوقت الذي يقضيه في الأرباع الصحيح وغير صحيحة، والسرعة، والوقت تتحرك، والوقت يستريح، واستراتيجية البحث، قد توفر مجتمعة مؤشرا أفضل من المكانية التعلم الملاحية والذاكرة قدرة كل موضوع من 8 -10. بالإضافة إلى ذلك، يمكن قياس الأداء مثل كمون لتحديد أول قفص الهروب (المقياس الأساسي) أو الكمون لدخول القفص الهروب (مقياس المجموع). البعض بعرض الحججإد أن التدابير الأولية للأداء هي انعكاس أكثر دقة من التعلم المكاني من مجموع التدابير 50. معظم الدراسات، بما في ذلك أمثلة وصفها هنا، استخدام الكمون لدخول القفص الهروب لتحديد نسبة الخطأ واستراتيجية البحث. علاوة على ذلك، بعض أنظمة تتبع البرمجيات لديها نظام لكشف الجسم من ثلاث نقاط التي يمكن قياس الترددات من استنشاق الصحيح مقابل ثقوب غير صحيحة. أخيرا، المتاهة يجب تنظيفها مع الايثانول بين التجارب لإزالة العظة حاسة الشم التي يمكن أن توفر العظة أو إثبات تشتيت للحيوانات اللاحقة.

تصاميم متاهة بارنز تختلف ولكن عموما كل لديه 12 أو 20 حفرة الهروب المحتملة، منها واحد فقط يؤدي إلى المنزل أو قفص الهروب. قد تقع القفص الهروب إما مباشرة تحت ثقب الهروب على رأس المتاهة (لمتاهات بلا جدران) أو بنيت في الجدار المحيطة من المتاهة. يمكن العظة تختلف في حجمها من حوالي 16.5 سم ارتفاع أو عرض (ضمن مأذربيجان) إلى خط أفقي 21.6 سم في العرض وضعت من الأرض حتى السقف من جدار غرفة خارج المتاهة. أرقام 1-5 تظهر أمثلة من التصاميم متاهة بارنز للأنواع Peromyscus (الشكل 1) والفئران (الأرقام 2-5). يجب المقابس أو قيعان كاذبة تغطية الثقوب nonescape لمنع الحيوانات من السقوط للخروج من المتاهة. حجم الغرفة الاختبار يمكن أن تختلف (~ 20 م 2) ولكن يجب أن تكون كبيرة بما يكفي لتوفير مجالا واسعا للالمتاهة، التعود على الحيوانات إلى الغرفة، واستيعاب جهاز كمبيوتر مع الفيديو انشاء (في حال استخدامها)، ومكان لالمجرب على الجلوس على مسافة (على الأقل ~ 122 سم) من جهاز متاهة مثل أن وجودهم لا تتداخل مع أداء الحيوان. ينبغي أن تكون متوازنة التنازل عن هروب موقع القفص بين مجموعات العلاج والجنس. في حين أن إجراءات محددة وصفها هنا لا تشمل الدورية المتاهة بين التجارب للحد من استخدام داخل المتاهة العظة رائحة، بعض الدراساتإدراج هذا الإجراء 50. في إجراءاتنا، ومحو المتاهة نظيفة مع الايثانول بين المحاكمات للقضاء على رائحة العظة.

في تحديد مكان القفص الهروب، وقد تم تحديد ثلاثة أنواع من استراتيجيات البحث (وهو ما يسمى في الأصل "أنماط" من قبل بارنز 7): 1) العشوائية، التي تعرف عمليا عمليات البحث المترجمة من الثقوب مفصولة مسارات عبور وسط متاهة، 2) المسلسل، الذي يعرف بأنه البحث المنهجي للثقوب متتالية في اتجاه عقارب الساعة أو بعكس اتجاه عقارب الساعة، و 3) مباشرة أو المكاني، الذي يعرف بأنه تبحر مباشرة إلى رباعي الصحيح دون عبور وسط متاهة أكثر من مرة ومع ثلاثة أو أقل الأخطاء. بشكل عام، مع تكرار التجارب، تقدم القوارض عادة من خلال استراتيجيات البحث في الترتيب المسرود (عشوائي، المسلسل، والمباشرة) 51. محاكمة التحقيق دون قفص الهروب يمكن أيضا أن تستخدم كمقياس مزيد من الذاكرة 50.

البروتوكول وممثلوقد وضعت النتائج هنا لنوعين من القوارض (القوارض الصغيرة يطلق Peromyscus الأنواع غير ذلك) والجرذان. في حين أن هذه الإجراءات العامة قد عقد أيضا بالنسبة للفئران الفطرية و / أو الأباعد (المصحف العضلة)، وينبغي استشارة دراسات أخرى على الاختلافات المنهجية المحتملة لتلك الأنواع الأخير 18-21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. بارنز المتاهة إجراءات القوارض الصغيرة

  1. بدوره على أضواء علوية فوق متاهة ومكان "لا تدخل" علامات على الجزء الخارجي من الباب المختبر.
  2. جلب الفئران في أقفاص المنزل المعتادة إلى غرفة الاختبار حوالي 30 دقيقة قبل بداية المحاكمة الأولى للسماح التعود. إذا كانت الغرفة هادئة، فإنه قد لا يكون من الضروري تضمين ضوضاء بيضاء، وإلا فإن هذا تدبير احترازي ويمكن اعتبار.
  3. إعداد برنامج التعقب.
  4. بلطف إزالة الماوس الأولى من القفص وطنه ووضعه في علبة بلاستيكية مغطاة طويل القامة. وضع الهروب بها (البيت النظيف) قفص البولي بروبلين (29 سم × 19 سم × 13 سم) تحت حفرة هروب المعينة.
    1. ضمان ورقة أن يتم حظر أنبوب يتم إزالتها من تلك الحفرة الهروب ويتم توصيل جميع الثقوب الأخرى.
    2. رسم الستار نحو متاهات.
  5. وضع مربع من البلاستيك مع الماوس داخل في وسط المتاهة في وقت لاحق وحوالي 8 ثانية، بلطف تاكه الحيوان للخروج من القفص ووضعه على المتاهة.
    1. بعد وضع الحيوان في وسط المتاهة، بهدوء التحرك إلى المنطقة الكمبيوتر (~ 150 سم من المتاهة).
    2. بدء برنامج تتبع البرمجيات المناسبة التي ينبغي أن تكون مفتوحة بالفعل لضمان الحد الأدنى من الوقت (في غضون ثوان قليلة) قد انقضت من وقت وضعت الحيوان في متاهات حتى يبدأ برنامج توثيق أدائها.
  6. مراقبة أداء الحيوان من شاشة الكمبيوتر ورقم السجل حفرة، عدد المحاكمة، استراتيجية البحث، وعدد من الأخطاء التي. ويعرف خطأ باسم استنشاق لبؤر غير صحيحة. تقييم استراتيجية البحث قد تكون حية أو في وقت لاحق استنادا إلى نمط تتبع.
    1. يصنف استراتيجية البحث ك المباشرة (الذهاب مباشرة إلى قفص الهروب مع 3 أو أقل أخطاء)،
    2. مسلسل (السفر على طول محيط متاهة حتى يقع القفص الهروب)، أو
    3. عشوائية </ STRONG> (عبور وسط متاهة عدة مرات للتحقق من الثقوب المختلفة).
  7. وقف برنامج تتبع عند الحيوان لديه كل الكفوف الأربعة داخل قفص الهروب.
  8. إذا فشل الماوس لدخول القفص الهروب في غضون 5 دقائق، توجه برفق إلى الموقع الصحيح وفي قفص الهروب. دعونا لا تزال الماوس في قفص الهروب لمدة 2 دقيقة.
  9. إزالة الماوس من قفص الهروب ووضع في قفص المنزل.
  10. رذاذ أعلى المتاهة والهروب قفص مع الايثانول 70٪ ومسح جاف. تعيين أول قفص / الماوس جانبا لمدة 30 دقيقة قبل تشغيل المحاكمة الثانية.
  11. قبل البدء في الماوس المقبل، لسد ثقب الهروب الصحيح من قبل، وإزالة المكونات رقة تسد ثقب من ثقب الهروب المخصصة لهذا الموضوع المقبلة.
  12. يتم اختبار كل فأر لمحاكمات 2 / يوم مع فاصل زمني بين المحاكمة ما يقرب من 30 دقيقة.
  13. كرر هذه الخطوات حتى يتم اختبار جميع الفئران لمدة سبعة أيام متتالية، والتي قد تزيد من احتمال سو مراقبة تحسين الأداء و / أو الاختلافات بين مجموعات العلاج، نسبة إلى أربعة أيام فقط من البيانات.

2. بارنز المتاهة اختبار للفئران عندما تتبع البرنامج هو غير متاح

  1. ضمان متاهات هو في الموضع الصحيح لها (توسيط مباشرة تحت الاضواء)، قيعان الكاذبة التي منع الثقوب nonescape ومنع الحيوانات من السقوط على الأرض هي بشكل آمن في المتاهة، والقفص هو هروب في المكان المعين للموضوع الأول. وينبغي أن تتحول الأضواء العلوية فوق متاهة جرا.
  2. ضمان جهاز الكمبيوتر والكاميرا جاهزة وساعة توقيت هو متاح.
  3. بدوره على الضوضاء البيضاء لتخفيف أي ضوضاء من مواقع أخرى مجاورة. كرسي اختبار هو حوالي 122 سم من أقرب حافة أعلى المتاهة ويبقى في نفس المكان طوال الاختبار.
  4. ينبغي أن تكون متاحة (يحتاج فقط في يوم 1 من الاختبار) جهاز توقيت (تعيين إلى 2 دقيقة). توقيت لا ينبغي أن "زمارة" أو غير ذلك جعل الضوضاء. الباب (ق) لاختبار صوينبغي أن يكون أوم "لا تدخل" التوقيع على الخارج.
  5. وهناك ورقة اختبار النظام لالموضوعات قائمة ترتيب اختبار الموضوع، وعدد الدورة، الموقع عدد حفرة من القفص الهروب لكل موضوع، والمناطق لتسجيل الكمون والوقت من اليوم لكل موضوع وكذلك مساحة لأي الملاحظات الضرورية (الشكل 6).
  6. من 30-60 دقيقة قبل الفئران الأول هو لفحصها، وجلب الحيوانات في أقفاص وطنهم إلى غرفة الاختبار للسماح التعود.
  7. تم تعيين أنبوب المركز الذي يتم وضع الفئران في في بداية المحاكمة في وسط المتاهة. تعيين ورقة من الورق المقوى تبين ID أول حيوان على القمة. وهذا يسمح تسجيل الفيديو لالتقاط ID الحيوان لسهولة تحديد كل موضوع من خلال مراقبة الثواني القليلة الأولى من الفيديو.

اختبار الأولي يوم 1:

  1. يبدأ تسجيل الفيديو الكمبيوتر (في حال استخدامها) وتشمل حوالي 5 ثانية من المحاكمة مع ورقة معرف الحيوان لsubjإلخ تحديد الهوية. واسم الملف (أو تاريخ الإنشاء) تحديد النهار / الاختبار.
  2. إزالة أول حيوان من القفص وطنه (فحص الهوية إذا الحيوانات متعددة في القفص) وبلطف وضع أول رئيس في القفص الهروب. تغطية القفص الهروب مع أسفل كاذبة اضافية وبدء الموقت 2 دقيقة. وهذا يسمح للحيوان لروض إلى قفص الهروب.
  3. بعد انتهاء الموقت 2 دقيقة، وإزالة بلطف الحيوان من القفص الهروب (إزالة الغطاء السفلي كاذبة وكذلك وضعت بعيدا عن متاهة)، ورقة معرف الرفع، ووضع على الفور الفئران داخل الأنبوب المركز. تغطية أعلى مركز أنبوب مع ورقة من الورق المقوى ID.
  4. بلطف وببطء رفع أنبوب من الورق المقوى مع غطاء مركز وتوضع جانبا. بدء ساعة توقيت كما يتم رفع الأنبوب مركز أعلاه الحيوان. الانتقال إلى الجلوس في كرسي اختبار ل.
  5. الجلوس بهدوء في الكرسي، يراقب كل من الحيوان وساعة توقيت. كل حيوان لديه الحد الأقصى من 5 دقائق للعثور على قفص الهروب.
  6. إذا وجدت الفئران القفص هروب في أقل من5 دقائق، ووقف ساعة توقيت وسجل الكمون والوقت من اليوم على ورقة اختبار النظام. إزالة الحيوان من القفص والهروب مرة أخرى إلى وضع قفص المنزل.
  7. إذا لم تجد الفئران القفص الهروب في غضون 5 دقائق، وتوجيه بلطف الحيوان إلى قفص الهروب والسماح لتمرير 15 ثانية قبل إزالة وإعادة الحيوان إلى قفص المنزل.
    1. يمكن توقيتها هذه المدة 15 ثانية باستخدام مدار الساعة مع من جهة ثانية على جدار غرفة الاختبار.
    2. وقت قياسي من اليوم على ورقة اختبار النظام وسجل أن الفئران لم تجد قفص الهروب.
  8. إذا انخفض الفئران / يقفز من المتاهة، ينبغي محة اختبار في ساعة توقيت لكسب الوقت. اختبار يجب ثم محاولة استرداد بسرعة الحيوان.
    1. إذا كان هذا يمكن أن يتم في غضون 10 ثانية، واستبدال الحيوانات على مركز المتاهة، وتسجيل الوقت لسقوط / القفز على ورقة الاختبار (إذا كان اختبار يمكن التمييز بين السقوط أو القفز، وهذا ينبغي أن يكون الرمز). مواصلة المحاكمة.
    2. إذا استرداد العانيالقانون النموذجي للتحكيم وقتا أطول من 10 ثانية، ووقف ساعة توقيت، ووضع الحيوان مرة أخرى في قفص المنزل. وقت قياسي لسقوط / القفز (إذا كان اختبار يمكن التمييز بين السقوط أو القفز، لاحظ هذا).
    3. يتم حذف البيانات من التجارب التي سقطت حيوان / قفز ولا يمكن استردادها في غضون 10 ثانية من التحليلات الإحصائية.
  9. وقف تسجيل الفيديو على جهاز الكمبيوتر. تسجيل أي تعليقات حول المحاكمة.
  10. إزالة أي البول أو البراز من أعلى المتاهة، رذاذ مع الايثانول 70٪، ويمسح بدقة الجافة. إزالة قفص الهروب وتنظيف مع الايثانول 70٪.
  11. وضع قفص الهروب نظيفة في الموضع المعين للموضوع القادم. وجود قفص الهروب أكثر من واحد يسمح لكل لالهواء الجاف للتخفيف من رائحة الايثانول. وضع أسفل كاذبة نظيفة في الحفرة السابقة (ولكن حتى يتسنى لجميع ثقب واحد لديه أسفل كاذبة ويحتوي على فتحة واحدة أن القفص الهروب).
  12. تعيين أنبوب المركز مع ورقة هوية لهذا الموضوع المقبل في وسط المتاهة. يبدأ تسجيل الفيديو على جهاز الكمبيوتر. إزالة الحيوان المقبل لفحصها، ووضع في قفص الهروب (إذا يوم / الدورة 1)، والبدء في 2 دقيقة الموقت (إلا إذا يوم / جلسة 1). تستمر من الخطوة 2 أعلاه. يتلقى كل موضوع المحاكمة 1 / يوم.
  13. بعد أن يتم اختبار جميع الحيوانات، وتنظيف المتاهة والهروب القفص، إطفاء الأنوار العلوية، والضوضاء البيضاء. إزالة "لا تدخل" علامة (ق) من الباب (ق).

أيام من 2 إلى 7 اختبار

  1. انشاء غرفة الاختبار والمتاهة للاختبار على النحو المفصل أعلاه.
  2. تعيين أنبوب مركز في وسط متاهة مع ورقة معرف على القمة. يبدأ تسجيل الفيديو. إزالة أول حيوان من قفص المنزل ووضع في أنبوب المركز.
  3. هذه الخطوة يميز يوم 2-7 من يوم 1، على وجه التحديد، على أيام 2-7، يتم وضع الموضوع مباشرة في أنبوب المركز بعد إزالة من قفص المنزل وفترة التعود 2 دقيقة داخل قفص الهروب لم يتم القيام به.
  4. تكرار الإجراء بدءا من الخطوة 4 أعلاه.

3. التحليلات الإحصائيةلبارنز المتاهة نهايات

  1. قد تتطلب تحليلات البيانات العديد من الاختبارات الإحصائية. المتغيرات المستمرة، مثل الكمون ونسبة الخطأ، قد يتم تحليلها كما مؤامرة تقسيم في المكان والزمان 52.
  2. إذا كان بعض الحيوانات لا تحديد موقع قفص الهروب أو المنزل ضمن الحد الأقصى المخصص ذلك الوقت، يمكن تعيين البيانات الكمون باعتباره الحد الأقصى وتحليلها باستخدام اختبار ProcLife في الإصدار 9.2 SAS تحليل البرمجيات.
    1. هذه الطريقة الإحصائية مفيد للبيانات السلوكية التي يوجد فيها حد قطع العلوي.
  3. ويمكن تحليل البيانات استراتيجية البحث باستخدام تصميم مقياس المتكررة مع PROC GLIMMIX والإصدار 9.2 SAS تحليل البرمجيات.
    1. هذا التحليل أول توظف تسجيل ذلك الارتباط التراكمي والتوزيع متعدد الحدود بحيث كل ثلاث استراتيجيات البحث (عشوائي، المسلسل، ومباشرة) تم تضمينها في هذا التحليل.
    2. لتحديد ما إذا كانت الحيوانات تعلم استخدام استراتيجية البحث أكثر كفاءة (مباشر)، والثان Ùيمكن إجراء تحليل د على استراتيجية البحث التي يتم الجمع بين اثنين من استراتيجيات أقل كفاءة (عشوائي والمسلسل) ومقارنتها استراتيجية البحث المباشر أكثر كفاءة.
    3. النتائج هذا الأسلوب الأخير في التوزيع ذي الحدين وتوظف PROC GLIMMIX أيضا.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ناضجة جنسيا الفئران الغزلان الذكور تعتمد على تعزيز القدرة الملاحية المكاني لتحديد الشركاء المحتملين تربية، والتي يتم نشرها على نطاق واسع في جميع أنحاء البيئة. سواء قبل الولادة والتعرض لهرمون تستوستيرون الكبار ضرورية في تنظيم وتفعيل هذا السلوك في وقت لاحق الذكور البالغين 53. على هذا النحو، كان يفترض أن التعرض المبكر لتعطيل الغدد الصماء المركبات قد تعكر صفو هذه الصفة في وقت لاحق في الذكور. لاختبار هذه الفرضية، تعرضت الفئران الغزلان الذكور والإناث تنمويا عبر النظام الغذائي الأمهات إلى عدة جرعات ذات الصلة بالبيئة من BPA في اتباع نظام غذائي الاستروجين النباتية المجانية، ومراقبة إيجابية الاستروجين (استراديول [EE2]) في النظام الغذائي الاستروجين النباتية مجانا أو قاعدة السيطرة على نظام غذائي خال من الاستروجين النباتية المكررة، وجرى تقييم لأداء بارنز متاهة مثل البالغين. الشكل 1 يبين جهاز متاهة بارنز لهذا النوع. الذكور يتعرضون لاثنين من أعلى، ولكن ليست أقل، جرعات BPA إثباتالعجز يعادل د في التعلم المكاني، كما يتضح من الكمون لفترات طويلة، وزيادة معدل الخطأ، وعدم القدرة على تحويلها إلى استراتيجية البحث المباشر على مدى الفترة التجريبية (الأرقام 7-9). ومع ذلك، الإناث تتعرض لEE2 وجرعة منتصف BPA، ولكن ليس جرعات BPA أخرى عرضت أنماط الرجلة من التعلم والذاكرة المكانية (أي انخفض استخدام الكمون وزيادة في استراتيجية البحث المباشر) 9،13.

وعلى النقيض من الفئران الغزلان تعدد الزوجات، أبناء عمومة المرتبطة بها، بزوجة واحدة الفئران الذكور كاليفورنيا، وزيادة نجاح الإنجابية من خلال زوج من الترابط والمتبقية في الأرض مع أنثى واحدة وتقاسم المسؤوليات في الأبوة والأمومة 54،55. وبالتالي، لم يكن القدرة الملاحية المكانية الخاضعة للقسم التطورية قوية في الفئران ولاية كاليفورنيا. وبالتالي، فإن افتراض أن أوائل BPA والتعرض EE2 لن تستهدف هذا السلوك في الفئران ولاية كاليفورنيا. دعما لهذا hypotheجهاز الأمن والمخابرات، لم تعرض التنموية لBPA أو EE2 لا يغير السلوكيات المكانية الملاحية (الكمون، ومعدل الخطأ، أو التحول إلى استراتيجية البحث المباشر) في الذكور أو الإناث، والتي أظهرت استجابات مماثلة في جميع الفئات العلاج (أرقام 10 و 11) 10. مقارنة للسيطرة على الفئران والغزلان، والسيطرة على الفئران لم كاليفورنيا لا يقلل من عدد من الأخطاء التي تحققت على مدى أيام متتالية اختبار سبعة ولم سيطرة كاليفورنيا الفئران الذكور زيادة استخدامها لاستراتيجية البحث المباشر. ربما يعكس هذا الاختلاف في الأنواع القدرة على التعلم، ومع ذلك، فمن الممكن أن مزيد من الصقل لتقييم التعلم والذاكرة الاختبار visuo المكانية مطلوب للفئران كاليفورنيا.

يتم عرض الجهاز متاهة بارنز والأجهزة المرتبطة بها بالنسبة للفئران في أرقام 2-5. وقد استخدم هذا الجهاز لتقييم التعلم والذاكرة المكانية من الفئران سبراغ داولي الذكور والإناث في أيام ما بعد الولادة 47-51 (5 العواقبأيام cutive، 1 المحاكمة / يوم). في اليوم الأخير (أي يوم 5)، تم نقل القفص هروب 180 درجة من موقعه الأصلي على أيام 1-4. وقد سبق أن تقييم هذه المواضيع للالمنعكس المقوم والسلوك مجلس مائل (preweaning)، ويلعب السلوك، مفتوحة مستويات النشاط الميداني، والتنسيق الحركي. والسدود التي تستهلك 3 قطع صغيرة من الفانيليا الرقاقة التي تم الاستغناء على 1 مل / كجم من وزن الجسم من الماء في أيام الحمل 6-21. الموضوعات أنفسهم يعاملون شفويا مع 1 مل / كجم من وزن الجسم من الماء مرتين يوميا في أيام ما بعد الولادة 1-21. في الفطام، وكانوا تسكينهم الزوج مع الأخوة من نفس الجنس. ومع ذلك، تم تقييم 1/sex/litter فقط لبارنز الأداء المتاهة. الشكل 12 يبين متوسط ​​الكمون لتحديد موقع قفص الهروب لكل من الجنسين على كل من أيام الاختبار 5. وأشار الآثار الرئيسية كبيرة من الجنس (ع <0.04) والدورة (ع <0.01) في الإناث أقصر الإختفاء والإختفاء أقصر في أيام 2-5 النسبية ليوم 1. هف الآخرينذكرت البريد أيضا الإختفاء أقصر في إناث الفئران 56، ومع ذلك، لم تكن دائما لاحظت آثار الجنس مماثلة في مختبرنا 11. وهكذا، فإن تأثير الجنس متسقة في الفئران لم يتم بعد تحديد نهايات أخرى من الكمون ليست متاحة بعد؛. ومع ذلك، تتبع البرامج قيد الاستخدام في دراسة مماثلة لفحص نسبة الخطأ واستراتيجية البحث في الفئران.

الشكل 1
الشكل 1. الجهاز متاهة بارنز للأنواع Peromyscus. أ) يتم وضع اشارات هندسية داخل متاهة (مثل دائرة، مربع، مثلث ونجمة) داخل الجدار متاهة كل 90 °، وهناك 12 فتحات الهروب وضعت كل 30 °، و ويحيط المتاهة التي كتبها ستارة سوداء (لا يظهر). B) أعلى المتاهةيوضع على حامل والبولي بروبلين مرتفعة 100 سم فوق الأرض. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 2
الرقم 2، ويمكن أن ينظر إلى جهاز بارنز متاهة للفئران. أعلى المتاهة ودعم المدرجات مع قطر أعلى المتاهة والارتفاع من الطابق مبين. أرقام على الأرض تشير أرقام حفرة والسماح للاختبار لوضع قفص الهروب في مكان معين (أرقام أرضية لا يمكن أن ينظر إليه من قبل هذا الموضوع). ويمكن رؤية واحدة من خارج المتاهة الإشارات البصرية على الحائط البعيد (أي خطوط عمودية سوداء). اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 3
الرقم 3. وجهة نظر أقرب للجهاز متاهة بارنز للفئران. الأبيض الشرائح قفص الهروب إلى الأخاديد على الجانب السفلي من أعلى المتاهة. وتقع الأخاديد مماثلة على الجانب السفلي من أعلى المتاهة لكل حفرة محيط. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 4
الشكل 4. أنبوب المركز مع عينة موضوع تحديد ورقة على الجزء العلوي من الجهاز متاهة بارنز للفئران. يرفع الغطاء من الورق المقوى بعيدا إلى PLACثم يتم استبدال البريد الفئران داخل الأنبوب و. مقبض على أنبوب مركز يتيح سهولة رفع لبدء المحاكمة. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 5
الرقم 5. القفص الهروب للفئران مع الأبعاد. معالجته الصغيرة على منحدر نزولي توفير قوة الجر للجرذ عند الدخول. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 6
الرقم 6. اضغط هنا لمشاهدة تأإيه الصورة.

الرقم 7
. الرقم 7 تأثيرات التعرض في فترة النمو من الذكور والإناث الغزلان الفئران لBPA أو EE2 على استراتيجية البحث في متاهة بارنز A) مثال المخططات التي توضح الاستراتيجيات الثلاث تعريف البحث: العشوائي (أعلى)، ومسلسل (وسط)، ومباشرة (القاع) باء) نسبة BPA، EE2 والسيطرة على الفئران توظيف العشوائي (الصفراء)، ومسلسل (الأخضر)، أو (أسود) استراتيجيات البحث المباشر عبر اختبار الاستحواذ. تستخدم الذكور CTL استراتيجية البحث المباشر أكثر شيوعا خلال فترة اختبار لمدة 7 أيام متتالية من كل المجموعات الأخرى باستثناء جرعة منخفضة من الذكور والإناث BPA EE2 (كل القيم P <0.05). CTL = السيطرة؛ EE2 = استراديول، BPA = ثنائي الفينول أ مقتبس بإذن من.0؛ 13 اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 8
الرقم 8. آثار التعرض التنموية من الذكور والإناث الغزلان الفئران لBPA أو EE2 (نفس المجموعات كما في الشكل 3) على الكمون لتحديد موقع قفص هروب بارنز في المتاهة. A) ذكور. B) إناث. CTL الذكور تقع بسرعة أكبر قفص الهروب الصحيح، كما يتضح من الإختفاء أقصر، من الإناث CTL (P = 0.0103)، الذكور EE2 يتعرض (P <0.0008)، والعلوي والجرعة المتوسطة الذكور BPA (P = 0.03، P = 0.02، على التوالي). CTL الذكور، ومع ذلك، أظهرت استجابات مماثلة لجرعة منخفضة من الذكور والإناث BPA EE2 (لP> 0.05). في المقابل، قد الإناث EE2 دفترات كمون ecreased عبر فترة تجريبية من الذكور EE2 يتعرض (P = 0.0013). يتم عرض البيانات كما يعني ± SEM. تكييفها بإذن من Jasarevic وآخرون. 13 اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 9
الرقم 9. التعرض التنموي من الفئران الغزلان الذكور والإناث لBPA وEE2 (نفس المجموعات كما في الشكل 3) على أخطاء الهروب. أ) ذكور. B) إناث. أظهرت الذكور CTL ما يقرب من نصف عدد من الأخطاء أو إدخالات غير صحيحة في ثقوب مقارنة بالإناث CTL (P = 0.0002) والذكور EE2 (P = 0.02). وعلاوة على ذلك، فإن الذكور CTL ارتكبت أخطاء أقل من الجرعة العليا ذكور BPA (P =0.02) ولكن لم تختلف في نسبة الخطأ (P> 0.05) من جرعة إما متوسطة أو منخفضة الذكور BPA. من ناحية أخرى، أظهرت الإناث EE2 استجابة الرجلة مثل أن هذه المجموعة تمتلك نسبة الخطأ نفس CTL الذكور وانخفاض الأخطاء (P = 0.002) من الذكور EE2. كما أظهرت الجرعة المتوسطة الإناث المعرضة BPA أخطاء أقل من جرعة منخفضة BPA وCTL الإناث (P = 0.0005 و 0.01، على التوالي). يتم عرض البيانات كما يعني ± SEM. تكييفها بإذن من Jasarevic وآخرون. 13 اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 10
الرقم 10. استراتيجيات البحث من الذكور والإناث في الفئران كاليفورنيا بارنز اختبار المتاهة. استراتيجيات البحث عه مرمزة: العشوائي (الصفراء)، ومسلسل (الأخضر)، ومباشرة (أسود). خلال فترة الاختبار لمدة 7 أيام، لم تكن هناك آثار كبيرة من السموم أو الجنس على استخدام استراتيجية البحث لهذه الحيوانات. تكييفها مع الحصول على إذن من ويليامز وآخرون 10 اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 11
الرقم 11. الكمون لتحديد موقع قفص الهروب والهروب أخطاء في اختبار المتاهة بارنز للذكور (A & C) والإناث (B & D) الفئران كاليفورنيا (نفس المجموعات كما في الشكل 6). ألف وباء) الكمون. C و D) الهروب أخطاء . خلال فترة الاختبار لمدة 7 أيام، لم تكن هناك signi ficant آثار سمية أو الجنس على استخدام استراتيجية البحث لهذه الحيوانات. يتم عرض البيانات كما يعني ± SEM. تكييفها مع الحصول على إذن من ويليامز وآخرون 10 اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .

الرقم 12
الرقم 12. الكمون لتحديد موقع قفص الهروب للذكور والإناث الفئران سبراغ داولي المقررة على أيام بعد الولادة 47-51 (1 محاكمة / يوم). وفي اليوم الأخير (يوم 5)، تم نقل القفص هروب 180 درجة من الأصلي الموقع. الإناث أظهرت الإختفاء أقصر بكثير من الذكور والإختفاء في أيام 2-5 وكانت أقصر بكثير من الكمون في يوم 1. يتم عرض البيانات كما يعني ± SEM.ن :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/51194/51194fig12highres.jpg "الهدف =" _blank "> اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الخطوات الحاسمة في بارنز إجراءات الاختبار متاهة ما يلي: 1) تقديم الحوافز المناسبة مكره أقل ما يقال لتحفيز الحيوان لتحديد موقع قفص الهروب، 2) ضمان تمسك شروط موحدة عبر التجارب على الحيوانات (مثل وقت الاختبار، واختبار الموظفين، ومراقبة الضجيج الخارجي، والمحفزات الأخرى التي قد تؤثر على الأداء)، 3) إذا المحاكمات الفيديو المسجلة، وتحسين وضمان تسجيل الفيديو المناسبة وملف النسخ الاحتياطي، و4) التنظيف من المتاهة مع الايثانول 70٪ لإزالة العظة حاسة الشم بين التجارب.

يمكن تحديد أفضل المحفزات لتحفيز هذا الموضوع لتحديد موقع قفص الهروب تتطلب بعض التعديلات و / او حل. التحفيز نموذجي هو مشرق النفقات العامة الإضاءة. ولكن هذا قد لا يكون كافيا لبعض الأنواع. على الرغم من أن الروايات المتناقلة فقط لاحظت من قبلنا، والفئران التي تم تقييمها على نطاق واسع سلوكيا (وبالتالي، التعامل معها على نطاق واسع) تبدو أقل دوافع تحت مستوى BARNES المتاهة الظروف، من المحتمل لأنها تصبح أكثر منصاع وتعود على الجهاز و / أو بيئات مختلفة. ويمكن اعتبار المنبهات السمعية (الأصوات مثل المفترس) ولكن هذا يحد من قدرة لروض في وقت واحد الحيوانات الأخرى إلى غرفة الاختبار. المحفزات الأخرى التي تم استخدامها بنجاح على مراوح النفقات العامة على الهواء مباشرة في الجزء العلوي 57،58 متاهة أو تعديل بارنز المتاهة أن يكون مشهي، بدلا من 56 مكره.

خارج المتاهة الإشارات البصرية هي القاعدة لبارنز اختبار المتاهة مع الفئران. في أنواع الماوس مختبر نموذجي، وقد اقترح أن العظة خارج المتاهة قد تعطي نتائج أفضل من العظة داخل متاهة 59،60. ومع ذلك، يمكن استخدام الفئران الغزلان بنجاح العظة داخل المتاهة لتحديد موقع قفص الهروب ولا تحويل بنجاح خلال فترة الاختبار لاستخدام من 8،9 المباشر استراتيجية البحث. علاوة على ذلك، سور خارجي يمنع الحيوانات من السقوط أو القفز من المتاهة. كما الفئران كاليفورنيا هي أسهل في التعامل معها وحوالي 2-3X أكبر من الفئران والغزلان، ولقد اختبرت بنجاح الآخرين هذا النوع في بارنز المتاهة دون استخدام جدار 40،61. ومع ذلك، كان المتاهة في هذه الحالة أصغر (65 سم في القطر) مع 16 الثقوب التي وضعت أكثر نحو الداخل (1.3 سم).

منهجيا، وهناك تفاصيل بسيطة والتي يمكن أن تؤثر على إجراء المتاهة بارنز وintrepretation النتائج. الأعلى للقوارض متاهة كبيرة نسبيا ويجب أن تكون غرفة الاختبار كبيرة بما يكفي للسماح للاختبار على التحرك بحرية في جميع أنحاء المتاهة. وضع المتاهة في زاوية لا ينصح باسم اختبار يجب أن تكون قادرة على التحرك حول محيط لاسترداد الفئران ووضع قفص الهروب في الموقع المناسب. مستويات القلق لدى القوارض، كما يتضح من زيادة تركيز البلازما كورتيزون 44، مرتفعة خلال اختبار والمحفزات دخيلة يمكن أن تفاقم. تجميد القوارض عادة في المنبهات السمعية المفاجئوبالتالي، فمن المهم أن بيئة الاختبار غير موجود في منطقة صاخبة. لأن هذا يمكن أن يكون تقييم مطولة في يوم معين وعبر الأيام، فإنه يمكن أن يكون تحديا للاختبار على أن تبقى منتبهة إلى المحاكمة، ولكن الاهتمام المباشر لسلوك هذا الموضوع ضروري. لهذا السبب، وتجنب الآثار الإيقاعية على الأداء، فمن الأمثل لاختبار عدد محدود من الحيوانات لنافذة مختارة من الزمن (مثلا في الصباح أو بعد الظهر) في يوم معين. أخيرا، رائحة الايثانول قد يكون مكره لهذا الموضوع، على الرغم من أن هذا لم يتم اختباره بشكل صريح. واقترح عدة أقفاص الهروب وقيعان كاذبة إضافية بحيث أقفاص لديهم الوقت لالهواء الجاف بعد رشها مع الايثانول.

المزايا الأساسية من المتاهة بارنز هي سهولة استخدامه بالنسبة للأنواع الأخرى، ومتاهة النهاية الإضافية التي يمكن الحصول عليها التي يمكن أن توفر تقييما أكثر شمولا من impairm يسببها تجريبيا-الوالدان. بالإضافة إلى ذلك، هذه المتاهة اليابسة قد ألخص أفضل البيئة الطبيعية للقوارض التي تعيش في الأرض. فترة الاختبار multiday يمكن أن توفر أدلة أكثر قوة الأداء المتغيرة، كما يتضح من الكمون، ونسبة الخطأ، والتحويل على مدار اختبار من استراتيجية البحث غير فعالة (عشوائي أو تسلسلي) لاستراتيجية البحث المباشر.

يمكن التحقق من النتائج من المتاهة بارنز مع غيرها من التجارب الملاحة المكانية. بالإضافة إلى ذلك، من المهم أن يثبت أن العجز المحتملة بارنز أداء متاهة ليست نتيجة لتغييرات في القلق، والنشاط، أو القدرات الحركية. وبالتالي، قد النتائج من القلق و / أو التقييمات الحركي، مثل ارتفاع زائد متاهات أو السلوك حقل مفتوح، تحديد ما إذا كان بارنز المتاهة العاهات تعكس التغيرات الحقيقية في الملاحة المكانية. ومع ذلك، واختبارات الفئران شيوعا من القلق قد لا تكون دائما التنبؤية لبارنز أداء متاهة 44. إذا التعديلات صحيح الملاحة المكانية موجودة، موlecular، قد تكون التغيرات التشريحية المرضية، الكهربية، أو synaptogenic واضح في الحصين، القشرة المخية الأنفية الداخلية، أو المناطق القشرية الأخرى، كما تظهر تلك المناطق في الدماغ لتنظيم هذا التعلم والذاكرة استجابة 62-64.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وقد استعرضت هذه الوثيقة وفقا لسياسة الولايات المتحدة إدارة الغذاء والدواء (FDA) وافقت للنشر. الموافقة لا يعني أن محتويات تعبر بالضرورة عن موقف أو آراء من ادارة الاغذية والعقاقير كما لا أذكر الأسماء التجارية أو المنتجات التجارية تشكل موافقة أو توصية للاستخدام. النتائج والاستنتاجات الواردة في هذا التقرير هي آراء أصحابها ولا تمثل بالضرورة وجهة نظر ادارة الاغذية والعقاقير. والكتاب ليس لديهم المصالح المتنافسة ولا شيء في الكشف عنها.

Acknowledgments

والكتاب يعترف السيد Jašarević الدين، والسيد سكوت وليامز، والسيد روجر جورج ميسن، سارة A. جونسون، والدكتور مايكل ر. روبرتس، والدكتور مارك ر. Ellersieck، والدكتور ديفيد سي جيري في جامعة ولاية ميسوري، والسيد جيم قانون دلبرت وموظفي الرعاية الحيوانية في المركز الوطني للبحوث السمية / ادارة الاغذية والعقاقير. وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح التحدي على منح لCSR (RC1 ES018195)، وهي ميزة غرانت ميزوو ل(CSR ومجموعة دبي كابيتال)، وجامعة ميسوري كلية الطب البيطري جائزة هيئة التدريس (CSR)، وبروتوكول E7318 في المركز الوطني للبحوث السمية / FDA.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both.
Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30°. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively. US Plastics Corp, Lima, OH 42625 This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g., Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in.
2 in Polypropylene pipe plug (24)
2 in 90° Black polypropylene elbow (12)
2 in x 6 in Polypropylene pipe nipple (1)		 US Plastics Corp, Lima, OH 30724
32086
30712		 These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage.
False bottoms for rat Barnes Maze These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus.
Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze Ace Hardware, Columbia, MO In the case of small rodents (e.g., mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame.
Support stand for maze platform top US Plastics Corp, Lima, OH 42625 The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material.
White noise SleepMate Sound Conditioner,
Marpac, Rocky Point, NC		 980A Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals
Light fixtures and 300-500 W bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500 W halogen portable work lights. Ace Hardware or Lowes Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top.
Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 cm x 7.5 cm x 13 cm). Ancare, Bellmore, NY N40 PP The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage.
Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top. The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque.
High resolution video camera (e.g., Panasonic Digital Video Camera) Panasonic, Secaucus, NJ ICV19458 The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis.
Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper any office supply store, such as Staples These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used.
Black curtain to surround the maze (small rodents only) any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines.
70% Ethanol Fisher Scientific BP2818-4 After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents.
Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.). Noldus (Leesburg, VA) Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage.
External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1-2 TB of memory Any office supply store, such as Staples. Videorecordings should be backed up in at least one separate location.
Videorecording program, e.g. WinTV program Hauppauge Computer Works, Inc.,
Hauppauge, NY		 If tracking software is not available at the time of the testing,
the trials should be video-recorded for later analysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Tolman, E., Gleitman, H. Studies in spatial learning: place and response learning under different degrees of motivation. J. Exp. Psychol. 39, 653-659 (1949).
  2. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17, 669-682 (1979).
  3. Stewart, S., Cacucci, F., Lever, C. Which memory task for my mouse? A systematic review of spatial memory performance in the Tg2576 Alzheimer's mouse model. J. Alzheimers Dis. 26, 105-126 (2011).
  4. Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
  5. Brown, W. The effects of intra-maze tetanizing shock upon the learning and behavior of the rat in a multiple-T maze. J. Genet. Psychol. 76, 313-322 (1950).
  6. Morris, R. Development of a water-aze procedure for studying sptial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
  7. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
  8. Jasarevic, E., Williams, S. A., Roberts, R. M., Geary, D. C., Rosenfeld, C. S. Spatial navigation strategies in Peromyscus: a comparative study. Anim. Behav. 84, 1141-1149 (2012).
  9. Jasarevic, E., et al. Disruption of adult expression of sexually selected traits by developmental exposure to bisphenol A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11715-11720 (2011).
  10. Williams, S. A., et al. Effects of developmental bisphenol A exposure on reproductive-related behaviors in California mice (Peromyscus californicus): A monogamous animal model. PLoS ONE. 8, (2013).
  11. Ferguson, S. A., Law, C. D., Abshire, J. S. Developmental treatment with bisphenol A causes few alterations on measures of postweaning activity and learning. Neurotoxicol. Teratol. 34, 598-606 (2012).
  12. Popovic, N., Madrid, J. A., Rol, M. A., Caballero-Bleda, M., Popovic, M. Barnes maze performance of Octodon degus is gender dependent. Behav. Brain Res. 212, 159-167 (2010).
  13. Jasarevic, E., et al. Sex and dose-dependent effects of developmental exposure to bisphenol A on anxiety and spatial learning in deer mice (Peromyscus maniculatus bairdii) offspring. Horm. Behav. 63, 180-189 (2013).
  14. Brown, S., Strausfeld, N. The effect of age on a visual learning task in the American cockroach. Learn. Mem. 16, 210-223 (2009).
  15. Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata. Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).
  16. Ladage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. Spatial memory: are lizards really deficient. Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).
  17. Languille, S., Aujard, F., Pifferi, F. Effect of dietary fish oil supplementation on the exploratory activity, emotional status and spatial memory of the aged mouse lemur, a non-human primate. Behav. Brain Res. 235, 280-286 (2012).
  18. Patil, S. S., Sunyer, B., Hoger, H., Lubec, G. Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water. Behav. Brain Res. 198, 58-68 (2009).
  19. Koopmans, G., Blokland, A., van Nieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol. Behav. 79, 683-693 (2003).
  20. Holmes, A., Wrenn, C. C., Harris, A. P., Thayer, K. E., Crawley, J. N. Behavioral profiles of inbred strains on novel olfactory, spatial and emotional tests for reference memory in mice. Genes Brain Behav. 1, 55-69 (2002).
  21. Youn, J., et al. Finding the right motivation: genotype-dependent differences in effective reinforcements for spatial learning. Behav. Brain Res. 226, 397-403 (2012).
  22. Barrett, G. L., Bennie, A., Trieu, J., Ping, S., Tsafoulis, C. The chronology of age-related spatial learning impairment in two rat strains, as tested by the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 533-538 (2009).
  23. Prut, L., et al. Aged APP23 mice show a delay in switching to the use of a strategy in the Barnes maze. Behav. Brain Res. 179, 107-110 (2007).
  24. Kennard, J. A., Woodruff-Pak, D. S. Age sensitivity of behavioral tests and brain substrates of normal aging in mice. Front. Aging Neurosci. 3, 9 (2011).
  25. Stouffer, E. M., Yoder, J. E. Middle-aged (12 month old) male rats show selective latent learning deficit. Neurobiol. Aging. 32, 2311-2324 (2011).
  26. Barreto, G., Huang, T. T., Giffard, R. G. Age-related defects in sensorimotor activity, spatial learning, and memory in C57BL/6 mice. J. Neurosurg. Anesthesiol. 22, 214-219 (2010).
  27. Barnes, C. A., McNaughton, B. L. An age comparison of the rates of acquisition and forgetting of spatial information in relation to long-term enhancement of hippocampal synapses. Behav. Neurosci. 99, 1040-1048 (1985).
  28. Bach, M. E., et al. Age-related defects in spatial memory are correlated with defects in the late phase of hippocampal long-term potentiation in vitro and are attenuated by drugs that enhance the cAMP signaling pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 5280-5285 (1999).
  29. O'Leary, T. P., Brown, R. E. Visuo-spatial learning and memory deficits on the Barnes maze in the 16-month-old APPswe/PS1dE9 mouse model of Alzheimer's disease. Behav. Brain Res. 201, 120-127 (2009).
  30. Reiserer, R. S., Harrison, F. E., Syverud, D. C., McDonald, M. P. Impaired spatial learning in the APPSwe + PSEN1DeltaE9 bigenic mouse model of Alzheimer's disease. Genes Brain Behav. 6, 54-65 (2007).
  31. Yassine, N., et al. Detecting spatial memory deficits beyond blindness in tg2576 Alzheimer mice. Neurobiol. Aging. 34, 716-730 (2013).
  32. Walker, J. M., et al. Spatial learning and memory impairment and increased locomotion in a transgenic amyloid precursor protein mouse model of Alzheimer's disease. Behav. Brain Res. 222, 169-175 (2011).
  33. Banaceur, S., Banasr, S., Sakly, M., Abdelmelek, H. Whole body exposure to 2.4 GHz WIFI signals: effects on cognitive impairment in adult triple transgenic mouse models of Alzheimer's disease (3xTg-AD). Behav. Brain Res. 240, 197-201 (2013).
  34. Fedorova, I., Hussein, N., Baumann, M. H., Di Martino, C., Salem, N. An n-3 fatty acid deficiency impairs rat spatial learning in the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 196-205 (2009).
  35. King, M. R., Anderson, N. J., Guernsey, L. S., Jolivalt, C. G. Glycogen synthase kinase-3 inhibition prevents learning deficits in diabetic mice. J. Neurosci. Res. 91, 506-514 (2013).
  36. Enhamre, E., et al. The expression of growth hormone receptor gene transcript in the prefrontal cortex is affected in male mice with diabetes-induced learning impairments. Neurosci. Lett. 523, 82-86 (2012).
  37. Agrawal, R., Gomez-Pinilla, F. Metabolic syndrome' in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J. Physiol. 590, 2485-2499 (2012).
  38. Li, J., Deng, J., Sheng, W., Zuo, Z. Metformin attenuates Alzheimer's disease-like neuropathology in obese, leptin-resistant mice. Pharmacol. Biochem. Behav. 101, 564-574 (2012).
  39. Teixeira, A. M., et al. Exercise affects memory acquisition, anxiety-like symptoms and activity of membrane-bound enzyme in brain of rats fed with different dietary fats: impairments of trans fat. Neuroscience. 195, 80-88 (2011).
  40. Steinman, M. Q., Crean, K. K., Trainor, B. C. Photoperiod interacts with food restriction in performance in the Barnes maze in female California mice. Eur. J. Neurosci. 33, 361-370 (2011).
  41. Walton, J. C., et al. Photoperiod-mediated impairment of long-term potention and learning and memory in male white-footed mice. Neuroscience. 175, 127-132 (2011).
  42. Wong-Goodrich, S. J., et al. Voluntary running prevents progressive memory decline and increases adult hippocampal neurogenesis and growth factor expression after whole-brain irradiation. Cancer Res. 70, 9329-9338 (2010).
  43. Holscher, C. Stress impairs performance in spatial water maze learning tasks. Behav. Brain Res. 100, 225-235 (1999).
  44. Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav. Brain Res. 198, 247-251 (2009).
  45. Sunyer, B., Patil, S., Hoger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in mice. Nat. Protoc. , (2007).
  46. Takeuchi, H., et al. P301S mutant human tau transgenic mice manifest early symptoms of human tauopathies with dementia and altered sensorimotor gating. PLoS ONE. 6, (2011).
  47. Mathis, C., Bott, J. B., Candusso, M. P., Simonin, F., Cassel, J. C. Impaired striatum-dependent behavior in GASP-1-knock-out mice. Genes Brain Behav. 10, 299-308 (2011).
  48. Lewejohann, L., et al. Role of a neuronal small non-messenger RNA: behavioural alterations in BC1 RNA-deleted mice. Behav. Brain Res. 154, 273-289 (2004).
  49. Raber, J., et al. Radiation-induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat. Res. 162, 39-47 (2004).
  50. Harrison, F. E., Reiserer, R. S., Tomarken, A. J., McDonald, M. P. Spatial and nonspatial escape strategies in the Barnes maze. Learn. Mem. 13, 809-819 (2006).
  51. Vorhees, C. V. Methods for detecting long-term CNS dysfunction after prenatal exposure to neurotoxins. Drug Chem. Toxicol. 20, 387-399 (1997).
  52. Steel, R. G. Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach 3rd edn. , McGraw-Hill Higher Education. 400-428 (1996).
  53. Galea, L. A., Kavaliers, M., Ossenkopp, K. P. Sexually dimorphic spatial learning in meadow voles Microtus pennsylvanicus and deer mice Peromyscus maniculatus. J. Exp. Biol. 199, 195-200 (1996).
  54. Gubernick, D. J., Teferi, T. Adaptive significance of male parental care in a monogamous mammal. Proc. Biol. Sci. 267, 147-150 (2000).
  55. Gubernick, D. J., Alberts, J. R. The biparental care system of the California mouse, Peromyscus californicus. J. Comp. Psychol. 101, 169-177 (1987).
  56. Williams, M. T., et al. Long-term effects of neonatal methamphetamine exposure in rats on spatial learning in the Barnes maze and on cliff avoidance, corticosterone release, and neurotoxicity in adulthood. Brain Res. Dev. Brain Res. 147, 163-175 (2003).
  57. Inman-Wood, S. L., Williams, M. T., Morford, L. L., Vorhees, C. V. Effects of prenatal cocaine on Morris and Barnes maze tests of spatial learning and memory in the offspring of C57BL/6J mice. Neurotoxicol. Teratol. 22, 547-557 (2000).
  58. Pompl, P. N., Mullan, M. J., Bjugstad, K., Arendash, G. W. Adaptation of the circular platform spatial memory task for mice: use in detecting cognitive impairment in the APP(SW) transgenic mouse model for Alzheimer's disease. J. Neurosci. Methods. 87, 87-95 (1999).
  59. O'Leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).
  60. O'Leary, T. P., Brown, R. E. Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze. Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).
  61. Bredy, T. W., Lee, A. W., Meaney, M. J., Brown, R. E. Effect of neonatal handling and paternal care on offspring cognitive development in the monogamous California mouse (Peromyscus californicus). Horm. Behav. 46, 30-38 (2004).
  62. Foster, D. J., Knierim, J. J. Sequence learning and the role of the hippocampus in rodent navigation. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 294-300 (2012).
  63. Lipton, P. A., Eichenbaum, H. Complementary roles of hippocampus and medial entorhinal cortex in episodic memory. Neural. , 258-467 (2008).
  64. Wolbers, T., Hegarty, M. What determines our navigational abilities. Trends Cogn. Sci. 14, 138-146 (2010).

Tags

السلوك، العدد 84، والملاحة الفضائية، الفئران، Peromyscus والفئران والعظة داخل وخارج المتاهة، والتعلم، والذاكرة، الكمون، استراتيجية البحث، والهروب الدافع
بارنز استراتيجيات اختبار المتاهة مع نماذج القوارض الصغيرة والكبيرة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A.… More

Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models. J. Vis. Exp. (84), e51194, doi:10.3791/51194 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter