Abstract
L'étude de la cognition spatiale chez les rongeurs emploie généralement l'utilisation de tâches de labyrinthe, dont les attributs varier d'un labyrinthe à l'autre. Ces tâches varient par leur flexibilité comportementale et la durée de la mémoire requise, le nombre de buts et de voies, et aussi la complexité globale de la tâche. Une caractéristique de confusion dans beaucoup de ces tâches est le manque de contrôle sur la stratégie employée par les rongeurs d'atteindre l'objectif, par exemple, allocentriques (de procédure) des stratégies fondées (déclaratifs-comme) ou égocentriques. Le double-H labyrinthe est une tâche de mémoire de l'eau-évasion roman qui traite de cette question, en permettant à l'expérimentateur de diriger le type de stratégie appris au cours de la période de formation. Le double-H labyrinthe est un dispositif transparent, qui se compose d'une allée centrale avec trois bras faisant saillie des deux côtés, avec une plateforme d'échappement immergé à l'extrémité de l'un de ces bras.
Les rats peuvent être formés en utilisant une stratégie allocentrique en alternant la stposition de l'art dans le labyrinthe d'une manière imprévisible (voir le protocole 1; §4.7), les obligeant ainsi à apprendre l'emplacement de la plate-forme basée sur les indices allothetic disponibles. Alternativement, une stratégie d'apprentissage égocentrique (protocole 2; §4.8) peut être utilisé en libérant les rats de la même position lors de chaque essai, jusqu'à ce qu'ils apprennent le motif de procédure nécessaire pour atteindre le but. Cette tâche a été prouvé pour permettre la formation de traces mnésiques stables.
La mémoire peut être sondé la suite de la période de formation dans un essai de la sonde trompeuse, dans lequel la position de départ pour la rats suppléants. Suite à un paradigme d'apprentissage égocentrique, les rats ont généralement recours à une stratégie basée allocentrique, mais seulement lorsque leur point de vue initial sur les extra-labyrinthe indices diffère nettement de leur position d'origine. Cette tâche est idéal pour explorer les effets de médicaments / perturbations sur les performances de la mémoire allocentrique / égocentrique, ainsi que les interactions entre èmeese deux systèmes de mémoire.
Introduction
Chez les animaux, l'apprentissage est principalement médiée par les systèmes de mémoire hippocampal- et basée striatum-1,2, qui jouent un rôle central en ce qui concerne place- et procédural mémoire, respectivement. La relation entre ces deux systèmes est complexe, et ils sont connus pour interagir les uns avec les autres dans les mœurs coopératifs ou compétitifs 1,3. En outre, des études ont montré que l'influence de l'un de ces systèmes de mémoire sur le comportement animal peut augmenter à la suite de l'absence ou de détérioration de l'autre système 4-7. Ces deux systèmes sont reliés au cortex préfrontal via le thalamus.
De nombreux troubles neurologiques et des maladies neurodégénératives peuvent affecter la cognition spatiale chez l'homme, qui reposent sur l'interaction entre les systèmes de mémoire procédurale et déclarative. Les exemples incluent la maladie de Parkinson (PD), la maladie (le HD) de Huntington 10.8, la maladie d'Alzheimer (AD) 11-14, ainsi quela sclérose latérale amyotrophique (SLA) 15. Les modèles animaux, qui sont pertinentes pour ces troubles peuvent être induites par divers traitements médicamenteux qui bloquent certains récepteurs 16, ainsi que par des lésions ciblées. Lorsque ces animaux sont utilisés avec des tâches de mémoire spatiale, un aperçu précieux peut être gagné dans les mécanismes sous-jacents liés à ces troubles, ainsi que diverses options de traitement.
Il ya beaucoup de différents types de tâches de mémoire spatiale chez les rongeurs, qui, collectivement, sont conçus pour évaluer les aspects spécifiques de l'apprentissage et de la mémoire, ainsi que les effets des traitements potentiels contre plusieurs types de troubles 17,18. Ces tâches peuvent être distingués par le nombre de buts et de sentiers, le degré de flexibilité comportementale dans la résolution de la tâche, la durée de la mémoire ou de retard, ainsi que le choix de la stratégie utilisée dans la résolution de la tâche. Une bonne performance peut être acquis sur la base de signaux externes ou des repères qui servent à orienterl'animal vers le but (une stratégie allocentrique ou lieu). Alternativement, un rongeur peut élaborer une stratégie qui est basée sur l'orientation du corps et des indices quant à la direction à se déplacer dans (une stratégie égocentrique ou de procédure), par exemple, si un rat sait que l'objectif est l'un virage à gauche suivi d'un virage à droite , il ya peu de nécessité d'une stratégie allocentrique ou le lieu. Maze tâches diffèrent souvent basées sur le degré de flexibilité offert au rongeur à les résoudre. Par exemple, dans le labyrinthe d'eau de Morris, une version sèche de ce dernier (par exemple, 19) ou le labyrinthe Barnes (par exemple, 20), il ya potentiellement des routes infinies le rat peut prendre pour atteindre l'objectif. Dans le labyrinthe d'eau de Morris, par exemple, l'emplacement de l'objectif peut être appris sur la base de points de repère ou d'indices (stratégie allocentrique) externes, ou simplement nager en cercles vers le centre jusqu'à ce que la plate-forme se trouve (stratégie égocentrique) 21. Certaines tâches ont des objectifs multipleset un degré élevé de flexibilité, comme la tâche de cône champ 22 ou la radiale de Olton labyrinthe 23. À l'autre extrémité de l'échelle sont les tâches, qui offrent une flexibilité limitée pour atteindre l'objectif, par exemple, le labyrinthe de pierre, ou la version alternative de la T-labyrinthe. Ces tâches ne fournissent qu'une seule façon correcte d'atteindre l'objectif et de faciliter l'émergence de routines cognitives qui sont principalement régis par le système de la mémoire procédurale basée striatum.
Le double-H labyrinthe est un dispositif de contrôle de la mémoire spatiale roman, qui a été conçu pour permettre à l'expérimentateur de diriger le type de stratégie qui est appris par les rongeurs dans la résolution de la tâche 24. Composé de trois bras d'exécution parallèles coupées par une allée centrale perpendiculaire, la double-H labyrinthe est une tâche eau évasion dans laquelle les rongeurs apprennent à atteindre une plate-forme d'évasion qui est immergé dans l'un des emplacements de labyrinthe. Pendant la formation, une stratégie procédurale peut être développé par le maintien til même commencer et but endroits à travers. Alternativement, une stratégie allocentrique peut être développé en alternant la position de départ dans un ordre aléatoire, nécessitant ainsi le rat d'apprendre l'emplacement de la plate-forme cachée basée sur les indices environnementaux comme il doit le faire dans un labyrinthe d'eau. Ceci surmonte un obstacle présent dans de nombreuses tâches de labyrinthe différentes, dans lequel l'expérimentateur a par ailleurs peu de contrôle sur le type de stratégie que les rongeurs utilisent. Ceci est important lorsque l'on considère que les effets de certains médicaments candidats cognition améliorant comptent sur le système lieu-mémoire sur la base de l'hippocampe, ainsi l'émergence de routines ou procédures cognitives peut confondre l'interprétation des observations comportementales lorsque les animaux, par exemple passage de allocentrique à la mémoire procédurale au cours de la formation. De même, il peut être souhaitable d'évaluer les effets des médicaments et des traitements sur la mémoire procédurale, sans l'influence de la mémoire sur la base de lieu-allocentrique. Enfin, ce dispositifpeut être utilisé pour étudier les interactions coopératives ou de concurrence entre ces systèmes de mémoire, et les conditions dans lesquelles les rongeurs peuvent passer d'un système à un autre.
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Protocol
1. Considérations générales
Ce protocole est approuvé par le soin et l'utilisation des animaux Comité de l'hôpital universitaire de Fribourg (même pour Strasbourg). L'acuité visuelle est nécessaire pour la performance dans les tests de l'apprentissage spatial. Rongeurs avec les systèmes visuels douteux ne sont pas appropriées. En outre, l'éclairage doit être suffisante pour que les rats pour voir les différents indices situés sur les murs environnants. Il est utile d'utiliser des indices de base en forme (carré, cercle, triangle), mais bien contrastées (par exemple, les indices peintes en noir sur un fond peint en blanc). De même, de troubles moteurs graves sont les critères d'exclusion, car la natation est nécessaire pour ce test et la noyade peut se produire. Enfin, les rongeurs hyper-anxieux peuvent afficher un comportement de recherche fortement biaisé, qui a une incidence sur les performances.
2. Appareil Set Up
- Construire un double H labyrinthe constitué d'une allée centrale de 160 cm, qui est coupé aux deux extrémités et au centrepar trois bras parallèles courir 160 cm (voir la figure 1). Veiller à ce que l'allée centrale et ses bras perpendiculaires sont 20 cm de large, et sont entourés par 35 cm de haut murs de plexiglas transparent. Epaisseur de la plexiglas est de 6 mm pour toutes les parties.
- Fixer les murs en place avec de la colle et des vis, et étanche le labyrinthe en utilisant des joints de silicone à tous les angles internes. Ces joints peuvent être remplacés facilement devraient-ils perdre leur étanchéité. Placer une sortie de vidange à l'extrémité d'un des bras d'angle (ou dans le milieu du labyrinthe) pour la vidange.
- Placez le labyrinthe sur une table haute de 80 cm, avec un espace suffisant autour de) la marche autour du labyrinthe, et b) le placement de repères bien contrastées. Désigner chaque bras dans le labyrinthe par sa position, à savoir, au nord-ouest (NW), au nord (N), au nord-est (NE), sud-ouest (SW), le sud (S), et au sud-est (SE).
- Placer une caméra montée au plafond au-dessus du labyrinthe pour l'analyse post-test du comportement animal, en utilisant soit manuel ou aut(vidéo) suivi méthodes OMATIC (voir §5).
3. Commentaires généraux
- Avant de l'utiliser, remplissez le labyrinthe avec de l'eau à une hauteur approximative de 18 cm (200 L). Cela est suffisamment élevé pour empêcher les rats de toucher le fond du labyrinthe avec leurs pieds, mais suffisamment pour empêcher la fuite peu profonde.
- Après le pré-formation, rendre la opaque de l'eau en mélangeant 250 g de lait écrémé en poudre. Changez l'eau sur une base quotidienne pour empêcher le mélange lait-eau de devenir rances. Maintenir la température de l'eau entre 21 à 23 ° C pour fournir un incitatif pour les rats à rechercher la plate-forme d'évasion.
NOTE: Comme les rats se familiariser avec la position de la plate-forme lors de la pré-formation, sa position est déplacé vers un autre bras pendant l'entraînement. - Avant utilisation, immerger, une plate-forme de 17 cm de diamètre 10 cm à l'extrémité de l'un des bras de coin (NE, NW, SE ou SW). Assurer la hauteur à être immergé est de 1 cm en dessous de la surface de la surface de l'eau. Former les rats pour atteindrela plate-forme cible en utilisant soit un allocentrique ou d'une stratégie d'apprentissage égocentrique, qui dépend du type de paradigme utilisé (voir §4).
4. Protocoles de formation de base
NOTE: Les rats sont généralement fournis avec une première journée de pré-formation, ce qui leur permet de se familiariser avec le labyrinthe.
- Pour pré-formation libérer le rat de l'extrémité de l'un des bras du centre (par exemple, S bras) et placer la plate-forme de but à l'extrémité d'un des bras de coin (par exemple, NE), puis donner les rats 4 consécutive 60 sec essais dans lesquels pour atteindre la plate-forme cible.
- En arrivant à la plate-forme d'évasion, le rat permettent d'attendre là pendant 15 sec, afin qu'ils puissent se reposer et observer leur environnement. Indépendamment de la position de départ, toujours bloquer le bras opposé avec une porte guillotine transparent, ce qui empêche l'entrée.
REMARQUE: Pendant la pré-formation, laisser l'eau transparente, et d'ajuster la plate-forme, ilroite de telle sorte qu'elle fait saillie de 1 cm au-dessus de la surface de l'eau, ce qui rend visible le rat. - Effectuer session de formation quotidienne comprenant jusqu'à 4 essais consécutifs, séparés par un intervalle de 10 secondes au moins (de formation discrète, à savoir, avec des intervalles de plusieurs minutes entre les essais, est une alternative).
- Pour la formation, de déplacer la plate-forme à partir de sa position de pré-formation au bras choisi (par exemple, NW), et plonger à son extrémité 1 cm en dessous de la surface de l'eau. Maintenant rendre la opaque de l'eau par l'addition de poudre de lait et effectuer la formation suivante (article 4).
- Pour les rats qui ne parviennent pas à la plate-forme cible dans les 60 secondes, les renvoient à la position de départ, et doucement les guider vers la plate-forme par l'expérimentateur.
- Mesurer plusieurs variables durant les sessions de formation et de sondes, tels que, nagé la distance, temps de latence à bras but / plate-forme, le temps passé dans chaque bras, ainsi que le nombre d'erreurs initiales / répétitives (voir Figure2). Gardez à l'esprit que les latences peuvent être influencés par des difficultés motrices. Le cas échéant, la distance et les erreurs apparaissent comme des variables les plus fiables sur les performances cognitives.
- Allocentrique Stratégie de formation:
- Jour 1 - Pré-formation:
- Ne pas ajouter de la poudre de lait pour cette étape. Placez plateforme d'échappement dépassant 1 cm au-dessus de la surface de l'eau à un endroit fixe. rats train en 4 essais consécutifs pour atteindre la plate-forme.
- Jours 2 - 5 - Formation:
- Ajouter 250 g de lait écrémé en poudre à l'eau pour la rendre opaque. Déplacer la plate-forme à un bras différent (par exemple, du NE au NW) et ajouter de l'eau de sorte que la plate-forme est de 1 cm en dessous de la surface de l'eau. rats de sortie soit le bras de N ou S dans les séquences imprévisibles pour chaque session, de sorte que les deux bras sont utilisés deux fois début de l'essai en une seule séance (4 essais / jour, par exemple, SNNS, NSNS; voir la figure 3).
- Jour 6 - Session Probe:
- Retirer la plate-forme pour le procès de la sonde. Relâchez les rats d'un bras différentes de celles utilisées lors de la formation (par exemple, SW), et leur permettre de nager pendant 60 secondes. Voir Figure 4 pour les pistes de natation représentatifs. Analyse du temps passé dans le bras de cible (ancien emplacement de la plate-forme) donne une indication quant à savoir si les rats utilisent une stratégie spatiale, un autre type de stratégie, une combinaison séquentielle des différentes stratégies (voir ci-dessous), ou un motif de recherche désorganisée.
- Jour 1 - Pré-formation:
- Egocentric formation de la stratégie:
- Jour 1 - Pré-formation:
- Ceci est la même que la première étape dans la formation de la stratégie allocentrique (étape 4.1). Ne pas ajouter de la poudre de lait pour cette étape. Placez plateforme d'échappement dépassant 1 cm au-dessus de la surface de l'eau à un endroit fixe. rats train en 4 essais consécutifs pour atteindre la plate-forme.
- Jours 2 - 5 - Formation:
- Ajouter 250 g depoudre de lait écrémé dans l'eau pour la rendre opaque. Déplacer la plate-forme à un bras différent et ajouter de l'eau de sorte que la plate-forme est de 1 cm en dessous de la surface de l'eau. rats de sortie de la même branche de départ (S ou N; voir la Figure 5) pour chaque épreuve (4 essais / jour).
- Jour 6 - Session Probe:
- Retirer la plate-forme pour le procès de la sonde. Les rats sont libérés à partir d'un bras différent de celui où ils ont été libérés au cours de la formation. Autoriser les rats à nager pendant 60 secondes. Bloquer le bras opposé avec une porte guillotine transparent.
REMARQUE: Modifier les stratégies de formation ci-dessus car, selon les exigences de l'expérience particulière, par exemple, les essais effets des médicaments etc.
- Retirer la plate-forme pour le procès de la sonde. Les rats sont libérés à partir d'un bras différent de celui où ils ont été libérés au cours de la formation. Autoriser les rats à nager pendant 60 secondes. Bloquer le bras opposé avec une porte guillotine transparent.
- Jour 1 - Pré-formation:
- Sécher le rat avec des serviettes absorbantes après chaque session dans l'eau.
5. Analyse
- Effectuer des mesures de temps de latence, les erreurs initiales et répétitives, premiers choix et le type de réponse manually en enregistrant ces variables des vidéos prises par l'appareil photo en tête.
- Alternativement, si possible, utilisez un logiciel commercial vidéo-tracking et configuré pour enregistrer ces variables automatiquement.
- Analyse Statistique:
REMARQUE: La mise en œuvre spécifique de l'analyse statistique dépend de l'étude, qui se déroule.- Effectuer un, deux ou trois voies ANOVAs concernant les erreurs initiales / répétitives, la latence à bras but / plate-forme, et le temps passé dans le bras de cible; avec des facteurs qui comprennent le jour du test, et le groupe (s) de traitement.
- Le cas échéant, suivez ces analyses de variance à l'aide de comparaisons multiples post-hoc de Newman-Keuls tests. Pour comparer les performances, utilisez une valeur de référence (par exemple, le temps passé dans le bras de cible lors d'un procès de la sonde par rapport au niveau de la chance), et d'effectuer un test t.
- Si nécessaire, utiliser des statistiques non paramétriques en plus (par exemple,? ², voir ci-dessous) ou au contraire lorsque les conditions de PARAMETceux ric ne sont pas remplies.
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Representative Results
Stratégie d'apprentissage Egocentric
Une étude a été effectuée pour déterminer si la stratégie de la mémoire choisie chez le rat des changements fondés sur des modifications de leur perspective d'indices environnementaux externes, à la suite d'un paradigme égocentrique-learning 25. Les rats ont été formés sur 4 jours (4 essais / jour) pour atteindre un bras de but situé au nord, et ont ensuite été testées sur le cinquième jour à l'aide d'un essai de la sonde trompeuse, dans lequel le bras de démarrage était soit déplacé de 60 cm vers la gauche (c.-à- , NE commencer pour les animaux libérés du bras N lors de la formation; SW commencer pour les animaux formés du bras de S), ou une rotation de 180 °. Pendant le procès de la sonde, les rats ont été présentés à développer une préférence pour les réponses procédurale-mémoire lorsque la plate-forme a été décalé de 60 cm à gauche de sa position normale (à 92,3% en utilisant 26 rats; voir Figure 6). Cela est évident pour les rats qui ont été formés dans les deux bras N et S (et par la suite libéré du bras NE et SWs lors de la sonde-procès, respectivement). En revanche, seulement 8 des 25 rats (32%) qui ont été libérés du bras opposé à celui où ils avaient été formés dans (ie, un changement de N à S, et vice-versa) avaient affiché une réponse de la procédure, avec une présence plus élevée de place des réponses. Une analyse χ 2 a montré que la différence de cette distribution était hautement significative (χ 2 = 19,80, p <0,001). Dans le groupe de rotation, 5 des 13 rats, qui ont été libérés du bras N pendant la formation, avaient affiché un comportement qui ne tenait pas compte soit pour un lieu ou une réponse procédurale (désigné comme «autre» dans la figure 6), qui était significative (χ 2 = 5,77, p <0,05). Pour résumer, les rats qui avaient été libérés dans le procès de la sonde avec un point de vue environnemental similaire à celle observée lors de la formation (60 cm le déplacement latéral) avait principalement utilisé une stratégie égocentrique, tandis que les rats avec grande chaNGES dans leur point de vue environnemental (par rotation de 180 °) avaient affiché une incidence plus élevée de l'endroit ou «autres» réponses.
Profonde-stimulation cérébrale dans le striatum dorso-- Implications pour l'apprentissage procédural
Le paradigme procédural-learning a été utilisée chez des rats, qui ont subi une stimulation cérébrale profonde (DBS) dans le striatum dorsal 26, dans un effort pour comprendre comment il affecte l'acquisition par les animaux, et le choix de la stratégie à un essai de la sonde trompeuse. Les rats ont été divisés en trois groupes (stimulation, faux-stimulation et de contrôle) et ont été formés pendant trois jours consécutifs (4 essais / jour) à nager à partir de la position de départ dans le bras de S, à une plate-forme d'évasion caché dans le bras de NE. Immédiatement après chaque session de formation rats ont été administrés DBS plus de 4 heures dans les périodes de 20 min en alternance. Les rats ont ensuite été donnés un essai de sonde de 20 sec 24 heures après le dernier jour de la formation dans laquelle la plate-forme était remocb, et l'emplacement de départ a été déplacé de 60 cm vers la gauche (bras SW). Bien que cette étude avait signalé aucune différence significative entre la stimulation (STIM) et sham-stimulation (SHAM) groupes pendant l'exécution d'acquisition, ils avaient affiché un comportement modifié au cours du procès de la sonde. Performance de chacun des groupes de rats au cours du procès de la sonde est illustré à la figure 7 Bien que chacun des trois groupes de rats ont démontré une fois au-dessus de la moyenne passée dans le bras de cible. (P <0,01; au niveau de la chance de 2,9 sec), il n'y avait pas de différences significatives entre les groupes (F (2,42) = 1,4), comme analysé en utilisant une ANOVA à une voie (Groupe). niveau de Chance a été déterminée dans ce cas en divisant la surface du bras de but sur la zone de labyrinthe totale, et en multipliant par le temps de la sonde procès (20 sec). En outre, aucune différence significative n'a été observée entre les groupes en ce qui concerne le temps de latence pour atteindre l'ancien emplacement de la plate-forme (F (2,24) = 0,5). D'une manière générale chacun des groupes derats requis entre 8 et 11 secondes pour atteindre le bras où la plate-forme avait été trouvé au cours de la période de formation, avec entre 6 et 8 sec passé dans le bras de cible (~ 35% de la durée de la sonde au procès). Ce fut nettement mieux que le niveau de hasard (à 2,9 s; p <0,01). Choix de première bras était différente entre les rats STIM et CONT aussi, avec 42% des rats STIM choisissant le bras N (indiquant une réponse de la mémoire procédurale), 42% choisissant NW (une autre réponse) comme leur premier choix, et le reste, 14 % choisissant le bras de NE (lieu de réponse). En revanche, 65% des rats CONT nagé directement sur le bras N, avec seulement 7% en choisissant le NW-ci. Les différences entre ces groupes étaient significatives, évaluée en utilisant un χ 2 statistique (χ 2 = 4,09, p <0,05). Pris ensemble, les observations faites au cours du procès de sonde indiquent une modification du processus de la mémoire procédurale sous-jacente dans les rats qui ont reçu la stimulation cérébrale profonde.
ProcedTest de la mémoire de l'Oural dans les modèles de rats de troubles neurologiques
Schizophrénie
L'apprentissage et la mémoire procédurale chez les rats a été sondé en utilisant des modèles animaux de la pertinence à la schizophrénie, en utilisant une stratégie égocentrique-learning dans le double-H labyrinthe. Lecourtier et ses collègues ont étudié 27 comment une lésion de l'hippocampe ventrale-néonatale (NVHL) affecte la mémoire procédurale chez les rats, aux jours postnataux 84 - 87. Après une journée de pré-formation, les rats ont été formés sur 3 jours consécutifs (4 essais / jour) qui ont été libérés du bras de S (N avec le bras bloqué par une porte à guillotine transparent), et la plate-forme a été localisé à l'extrémité du bras de NE. Lors de la prochaine journée consécutive après la période de formation, un essai de la sonde trompeuse a eu lieu dans lequel la plate-forme a été retiré, et les rats ont été libérés forme le bras de SW (avec le bras de S bloqué), et ont été autorisés à nager pendant 60 secondes.
Les résultats obtenus au cours de la journée tr 3-aining représentent le temps de latence moyen pour accéder à la plate-forme (figure 8A, en haut), et le nombre moyen d'erreurs commises (figure 8A, en bas). Au cours de la période de formation de 3 jours, il y avait un effet significatif de la Journée de formation sur la plate-forme de latence (F (2,38) = 46,67, p = 0,0000) et le nombre d'erreurs commises (F (2,38) = 7.06, p = 0,002), qui se traduit par une réduction de la latence de la plate-forme et le nombre d'erreurs (respectivement), tout au long de la formation par les deux groupes de rats. Lorsque l'on compare les performances des deux groupes de rats, il y avait des effets significatifs des lésions à la fois sur la plate-forme de latence (F (1,19) = 25,81, p = 0,00006), et également sur le nombre d'erreurs commises (F (1,19 ) = 14,92, p = 0,001), auquel cas les rats NVHL a été montré que de moins bons résultats. Aucune interaction significative entre Training Day et des lésions ont été observées en ce qui concerne le temps de latence pour atteindre la plate-forme cible (F (2,38) = 0,34, p = 0,72) ou le nombre d'erreurs (F (2,38) = 0,18, p = 0,18 ), qui peut être expliquépar la présence d'une tendance similaire d'amélioration des performances tout au long de la période d'entraînement, pour les deux groupes de rats. Pistes de natation typiques tels qu'enregistrés pendant le début de la formation, et la sonde procès sont représentés à la figure 9. La proportion des premiers-choix que les rats utilisés lors de la sonde procès a été analysé par un test χ 2, auquel cas les comparaisons étaient faite sur la base de la proportion de choix qui correspondaient à une stratégie basée sur l'apprentissage de la procédure. Alors que 8/8 des rats du groupe témoin (100%) ont affiché un choix basé sur l'apprentissage procédural lors de la session de la sonde, à seulement 1/13 rats du groupe NVHL (7,7%) avaient affiché ce comportement, avec les choix restants étant en un bras qui ne se reflète soit par un place- ou procédurale-stratégie (figure 8B, en bas). Ces différences étaient statistiquement significatives (χ 2 = 1 17,23, p = 0,0000). De manière générale, ces résultats mettent en évidence un déficit dans le abilité de rats NVHL à: a) acquérir la tâche, et b) l'acquisition d'une réponse à base de mémoire de procédure, par rapport au groupe témoin. Cette dernière constatation reflète une désorientation spatiale chez les rats NVHL.
La maladie de Huntington
L'apprentissage et de la mémoire de forme ont également été sondé dans un modèle de rat transgénique de la maladie de Huntington (tgHD), en utilisant un paradigme similaire à celui décrit précédemment 28. 40 rats tgHD (25 mâles; 5 homozygotes, 15 hétérozygotes, 5 de type sauvage, et 15 femelles; 4 homozygotes, 5 hétérozygote, 5 de type sauvage) ont été testés dans le double-H labyrinthe en utilisant une stratégie égocentrique apprentissage à 13 mois . Les animaux ont été formés sur 4 jours avec 4 essais par jour (jour 1 - 4; Figure 10A) suivie d'un essai de la sonde seule (Probe 1, 5 jours; Figure 10B). Le jour 6, les animaux ont subi un 4 essais supplémentaires de formation, qui a ensuite été suivi par un deuxième essai de la sonde sur la Journée 7 (sonde 2; Figure 10C </ Strong>). Tout au long de la période de formation tous les trois groupes de rats ont affiché une amélioration progressive de la performance d'acquisition, bien qu'il n'y avait pas de différences statistiquement significatives entre ces groupes (figure 10D; Génotype, F (2,43) = 2,9, p = 0,07). En dépit de cela, il ya une tendance claire pour les rats homozygotes à pas effectuer ainsi que les rats hétérozygotes et de type sauvage au cours de la première épreuve de chaque formation ou sonde session, qui est peut-être révélateur d'un déficit d'information de rappel (Figure 10D , génotype essais, F (38 646) = 2,6, p <0,001).
Au cours de la première et la deuxième sonde-essais n'y avait pas de différences significatives entre les groupes de rats en ce qui concerne la latence pour atteindre la position de plate-forme (Figure 10E et F, Génotype, F (2,34) = 1,6 et 0,1, les deux ns), ou le temps passé dans le bras de cible (Figure 10G et H, Gephénotype, F (2,34) = 2,7 et 1,3, les deux ns). Toutefois, lorsque la quantité d'erreurs initiales et répétitives entre les groupes ont été évalués, les rats homozygotes ont été montré pour avoir un nombre significativement élevé d'erreurs initiales (Figure 10I: génotype, F (2,34) = 11,1, p <0,001; post hoc Newman-Keuls, homozygote tgHD> de type sauvage, hétérozygote tgHD, p <0,05), et répétitives erreurs (Figure 10J: génotype, F (2,34) = 12,1, p <0,001; post hoc de Newman-Keuls, homozygote tgHD> de type sauvage, hétérozygote tgHD, p <0,05). Pris ensemble, ces données sont évocateurs d'un déficit de mémoire distincte chez les rats tgHD.
Apprentissage allocentrique et performances de la mémoire suite à un bilatérale Muscimol inactivation du CPFm ou dHip
Le rôle des reuniens et losange (ReRh noyaux thalamiques) concernant la réglementation des interactions cortico-hippocampique a été étudiée dans un para allocentrique-learningparadigme en utilisant la double-H labyrinthe et un muscimol bilatérale (MSCI) inactivation de ces régions du cerveau 29. Une expérience dans cette étude est décrit ici, dans laquelle des rats ont été formés sur 4 jours (4 essais / jour), avec la plate-forme d'évasion a été situé à l'extrémité du bras de NE. Ils ont été libérés à partir de N ou S de bras dans une séquence aléatoire (par exemple, S, N, N, S; voir §4.7 pour l'explication). Deux essais de sonde ont été donnés (1) 24 heures après les 2 premiers jours de la formation et (2) 24 heures après deux jours supplémentaires de formation. Ainsi les animaux ont été formés aux jours 1, 2, 4 et 5; avec des essais de sonde qui aura lieu le jour 3 et 6. 30 min avant chaque essai de la sonde, les rats ont été perfusés avec 0,26 ou 0,70 nmol à 1 pi de muscimol (MSCI) dans le cortex médial préfrontal (CPFm) ou hippocampe dorsal (dHip). Les animaux restants ont été infusés avec un volume équivalent de solution saline tamponnée au phosphate (PBS) comme témoin.
Au cours des sessions de formation (jours 1 - 2, et 4 - 5), unll groupes de rats ont montré une performance comparable concernant la nagé la distance globale dans le labyrinthe (figure 11A-B). Alors que la nagé la distance avait montré pour raccourcir au fil des jours (F (3,159) = 59,3, p <0,0001), il n'y avait pas d'effet significatif de la région du cerveau (F (1,153) = 0,2, ns), l'inactivation (F (3,53) = 0,3, ns), et aucune interaction significative entre la structure et l'inactivation (F (2,53) = 0,8, ns). Pris dans leur ensemble, ce qui montre un modèle comparable de l'apprentissage entre tous les groupes de rats au cours des sessions de formation 4, avec aucune différence significative entre eux.
Chemins de natation Représentant pour les sessions de la sonde et de formation sont présentés dans la figure 11E. En ce qui concerne le temps passé dans le lieu-bras par chacun des groupes de rats (Figure 11C-D), la performance a été avéré significativement au dessus du niveau de la chance pour les groupes MPFC et dHip pré-traitées avec du PBS sur le deuxième essai de la sonde ( p <0,05), et le hasard dessusniveau pour le groupe CPFm-PBS lors du premier procès de la sonde (p <0,05). Lorsque MSCI a été présenté au CPFm, le temps passé par les rats dans le lieu-bras ne diffère pas de la chance sur deux essais de la sonde, soit pour la concentration de 0,26 ou 0,70 nmol. En revanche, le groupe dHip-MSCI avait passé beaucoup moins de temps dans le bras de la procédure de réponse (que le hasard) pour les deux concentrations au cours de la première sonde procès, mais leur performance ne diffère pas de la chance lors du second procès de la sonde (deux concentrations, encore). Dans le deuxième essai de la sonde, une 2 x 2 x 2 ANOVA du temps passé dans le bras de lieu (NE) a montré la structure significative (F (1,53) = 11,2, p <0,01), l'inactivation (F (2,53 = 17,4, p <0,001), et le procès de la sonde (F (1,53) = 9,0, p <0,01) effets. Cela montre que la capacité des rats témoins pour trouver le bras de la plate-forme nettement améliorée après 4 jours de formation ( par opposition à 2 jours) -. un effet qui a été perturbé dans les deux groupes d'inactivation CPFm et G dHipn général, ces perturbations ont été plus prononcées dans les groupes de dHip, en particulier étant donné que les déficits de performance ont été observées à la fois pour l'0,26 et 0,70 nmol les concentrations de MSCI. En revanche, les déficits CPFm-inactivation étaient plus prononcés à la concentration plus élevée de MSCI.
Figure 1. Double-H labyrinthe schématique. Le Double-H Maze occupe un carré mm 1600 x 1600 avec une surface interne d'environ 1.084 m 2, et se compose de panneaux muraux, de portes à guillotine, traverses, et des couvertures transparentes à la fin de chaque bras (A). Un diamètre de 100 mm, 140 mm de hauteur cylindre est placé à l'extrémité d'un des bras de but pour servir de plate-forme d'évacuation (B). L'épaisseur des panneaux de paroi à travers le labyrinthe est de 6 mm. Une photographie de la Double-H Maze est représenté (D;tiré à part de 24), avec les bords du labyrinthe mis en évidence pour la clarté. Pour de plus amples informations sur la construction du labyrinthe, le labyrinthe de plans sont disponibles sur demande. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2. Disposition des zones pour l'analyse d'erreur de la vue à vol d'oiseau de la double-H labyrinthe, montrant les zones d'erreur (EZ1 - de EZ4) pour 2 positions différentes de départ (Sud - A; Nord - B).. Les zones d'erreur sont surlignés en gris, et le bras fermé (via porte guillotine) est mis en surbrillance en noir. zones d'erreur sont déterminés en fonction des écarts possibles le rat pourrait faire du chemin le plus court entre le début et les bras de but. Ainsi, après avoir été libérée de labras de S (A), un virage initial droit entraînerait chez le rat entrée dans la zone d'erreur 1 (EZ1), ce qui constitue une erreur initiale. Erreurs répétitives sont comptés quand cela arrive plus d'une fois, pour chaque zone. La ligne hachurée B met en évidence un chemin de natation par exemple, ce qui place le rat dans toutes les zones 4 d'erreur avant d'atteindre le but dans NW, constituant ainsi 4 erreurs initiales (EZ1, EZ3, EZ2 et EZ4). Reproduit de 24. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3. Protocole utilisé dans la formation de la stratégie allocentrique Un paradigme de formation allocentrique a lieu plus de 3 -. 4 jours, et les rats sont donnés jusqu'à 4 essais par jour. Les rats sont libérés à partir de la N (A) et le S (
Figure 4. Exemples de pistes de natation de la formation de la stratégie allocentrique. Nagez exemples de piste sont dépeints comme des lignes hachurées cours d'un procès de la sonde, qui a été donné après un délai de 1 jour après 4 jours de formation (à 4 essais / jour). Les rats ont été libérés du bras de S et la plate-forme a été retirée de son NW (traila position ning). En A, la piste correspond à un temps de latence pour atteindre l'ancien emplacement de la plate-forme de 6,62 sec, et le temps passé dans ce bras était 25.16 sec (8,2 sec au hasard). En B, la piste correspond à un temps de latence de 14.02 secondes, avec un temps passé à l'intérieur du bras à 26.45 sec. Reproduit de 24. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 5. protocole utilisé dans Egocentric stratégie de formation. Au cours de la formation (A), les rats ont été libéré du bras N de la double-H labyrinthe (flèche blanche), avec le bras de S fermé par une porte guillotine transparent. La plate-forme d'évasion a été localisé dans le bras nord-ouest, et les rats ont été formés pour localiser ce bras sur 4 jours consécutifs (à 4 essais/ Jour). Pendant le procès de la sonde, la plate-forme d'évasion a été retiré, et les rats ont été libérés soit de la NE (B, flèche blanche), ou le bras de S (C, flèche blanche), avec les bras SE ou N fermées, respectivement. Le procès de la sonde a duré 60 secondes et rats ferait soit une réponse égocentrique utilisant la mémoire procédurale (nager à N, pour le démarrage de NE; nager à SE, S démarrage), une réponse de place à l'aide lieu de mémoire (nager jusqu'à NW), ou aucun des deux. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 6. Performance lors de la sonde de première instance. Pourcentage de réponses apportées par chacun des 4 groupes de rats sont présentées pour l'essai de la sonde. Indépendamment de rats étant formés à partir de l'extrémité N ou S bras, un déplacement de la branche de départ de 60cm vers la gauche (Trans) a entraîné principalement dans les réponses de procédure (REEE; 92,3%). Toutefois, les deux groupes de rats qui avaient leur bras de démarrage rotation 180 ° (Rot) affiche un montant plus élevé de la Place réponses (PLACE). Cela indique que des changements subtils dans la vue de l'environnement (dans les groupes Trans) ont abouti à plus de rats de commutation de placer-mémoire pour trouver l'emplacement de la plate-forme. Les réponses qui ne sont ni lieu, ni les réponses de procédure ont été désignés comme autres. Reproduit de 25. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 7. Effet de HFS sur les performances de la mémoire dans le double-H labyrinthe. Rats subi une séance de sonde de 20 sec après 3 jours de formation dans un paradigme égocentrique (4 essais / jour). Les données sont présentées for la session de la sonde qui a eu lieu sur la prochaine journée consécutive, avec la stimulation (STIM), sham-stimulation (SHAM) et de contrôle (CONT), les groupes de rats. Il n'y avait pas de différences significatives observées entre les trois groupes de rats en ce qui concerne le temps de latence moyen pour accéder à l'emplacement de la plate-forme de formation (A), et le temps moyen passé dans le bras de cible (B). En B, * représente une différence significative dans le temps passé dans le bras de cible de niveau de hasard (comme indiqué par une ligne hachurée; p <0,05). En ce qui concerne le nombre moyen d'erreurs commises par chaque groupe pendant les 20 premières secondes, une différence significative n'a été observée entre les groupes STIM et CONT (p <0,05). Le pourcentage de procédure, le lieu et «autres» réponses pour chaque groupe est représenté dans (D), comme des barres blanches, grises et noires, respectivement. La différence entre les rats STIM et CONT concernant les réponses N et NW était significative (χ 2 = 4,09, P <0,05), ce qui souligne peut-être une utilisation altérée de la stratégie procédurale dans le STIM lors de la session de la sonde. Reproduit à partir du 26. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
. Déficits de la mémoire procédurale Figure 8. NHVL-induite lors de chacune des journées de formation 3, les rats avec des lésions de l'hippocampe ventral néonatales (NVHL) ont passé une significativement plus grande quantité de temps pour atteindre la plate-forme cible que les animaux opérés de manière fictive (A; en haut). En outre, le groupe NVHL fait plus d'erreurs avant de localiser la plateforme cible (A; bas). La mise en page de labyrinthe pendant le procès de la sonde est représentée en B (en haut), avec le bras de démarrage situé dans le sud ouest, et chacun des bras accessibles mis en évidence basée surles rats stratégie choisie lorsqu'il est libéré dans le labyrinthe: placer réponse (lieu; NE), la mémoire procédurale (PROC; N) et ni (AUTRES; NW et SE). Le bras S a été fermé avec une porte guillotine. Pendant le procès de la sonde rats NVHL affichent une prédominance des autres réponses qui représentaient ni le lieu, ni la mémoire procédurale, contrairement au groupe témoin qui avait toutes les réponses affichées procédure (B; bas). Dans l'ensemble la performance de formation réduite et l'absence de stratégie claire lors de la session de la sonde dans les rats NVHL démontrent déficits d'apprentissage et la désorientation spatiale, respectivement. Reproduit à partir du 27. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 9. pistes de natation typiques pendant la formation et la rétention. pistes de natation typiques sont présentés à la fois pour l'opération fictive (SHAM) et la lésion de l'hippocampe ventral néonatale (NVHL), les groupes pour les premier et quatrième essais au cours de la première journée d'essais (haut et du milieu), et pendant le procès de la sonde ( bas). Pendant la phase de formation du bras N a été fermé avec une porte guillotine transparent, et les rats ont été libéré du bras S. Au cours de la session de la sonde de la branche de départ qui a été utilisé lors de la formation (S) a été fermés par une porte guillotine transparent, et les rats ont été libérés du bras de SW. Un «x» indique l'emplacement où les rats ont été prises de sortir du labyrinthe après la période d'essai de 60 sec était écoulé. Une réponse procédurale-mémoire a été compté lorsque le rat avait déménagé première dans le bras N. Reproduit à partir du 27. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 10. Formation et de la performance de rétention dans des modèles de rats de la maladie de Huntington. La formation (A) et de la sonde (BC) configurations de la double-H labyrinthe à 13 mois sont présentés, y compris les points de départ (identifiés par une flèche blanche) et la bras fermé-off (surlignées en gris). Pendant la phase de formation, les rats ont nagé du bras N à une plate-forme, qui était situé à l'extrémité du bras NW. Pendant les sessions de la sonde la plate-forme a été retiré, et les rats ont été libérés sous forme soit le bras de NE (sonde 1; B) ou le bras de S (sonde 2; C). Dans les deux cas une ligne hachurée indique une réponse basée procédurale mémoire, tandis qu'une ligne fixe indique une réponse lieu-mémoire. Latence pour atteindre la plate-forme lors de l'entraînement (D), une sonde (E) et la sonde 2 (F) sessions sont présentés pour les troisdes groupes de rats. Le temps que les rats ont passé dans le bras de cible (emplacement de la plate-forme précédente) lors de la première (G) et deuxième (H) sessions de sonde sont également présentées, avec la ligne hachurée représentant le niveau de la chance (8.25 sec). La première (I) et (J) erreurs répétitives lors de chacune des sessions de formation et de la sonde sont indiqués pour chaque groupe. Toutes les données sont présentées sous forme de moyenne ± SEM. Reproduit à partir du 28. S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
. Figure 11. Formation et de la performance de rétention chez les rats avec dHip ou CPFm inactivation Tous les groupes de rats ont été formés sur les jours 1 - 2 et 4 - 5 en utilisant un paradigme allocentrique-learning (4 essais / jour), avec la session de la sondes aura lieu le jour 3 et 6. Pendant les rats de la session de la sonde ont été libérés du bras de SW, avec le bras de NE fermée par une porte guillotine transparent (E). Les rats ont reçu une perfusion bilatérale soit 0,26 ou 0,70 nmol de MSCI ou PBS, soit dans le cortex médial préfrontal (CPFm) ou hippocampe dorsal (dHip) avant chaque session de la sonde. Le nagé la distance moyenne pour CPFm (A) et dHip (B) des rats avant d'atteindre la plate-forme d'évasion sont présentées pour chacun des jours de formation, sans différence significative entre les groupes. Pendant le procès de la sonde, le temps passé dans le bras cible lieu-réponse (NE) au cours de la période de 60 sec sont présentés (CD). Chemins de natation typiques sont présentés pour chacun des groupes de rats au cours de la session de la sonde (E). Toutes les données sont présentées sous forme de moyenne ± SEM, avec # indiquant une différence significative par comparaison avec du PBS (p <0,05), et * indique une différence significative par comparaison avec le hasard (p <0,05; chancniveau de e présentée comme une ligne hachurée). S'il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Discussion
Commentaires sur la conception et l'analyse d'études
Depuis sa conception, le double-H labyrinthe a été utilisée dans un certain nombre d'expériences comportementales chez les rats, qui, collectivement, ont été conçus pour étudier les réponses égocentriques et / ou allocentriques chez les rats dans des conditions normales 24,25 et 26-29 modifiés états du cerveau. Les dernières études comprennent la stimulation du striatum cérébrale profonde (DBS) 26, des modèles animaux de troubles neurologiques 27,28, ainsi que les désactivations bilatéraux de diverses régions du cerveau cortico-hippocampique utilisant muscimol 29. Plusieurs des études décrites utilisés soit un allocentric- ou une stratégie égocentrique-apprentissage, tel que résumé dans §4.7 et §4.8, respectivement; bien que des variations subtiles du paradigme de base (par exemple, une rotation de 180 ° dans le bras de démarrage lors d'un procès de la sonde trompeuse 25) sont réalisés le cas échéant à l'étude particulière. La nature spécifique du paradigme de la formation dépends sur l'étude, qui se déroule (par exemple, 24-29). Une erreur initiale est prise en compte chaque fois que le rat écarte de la voie de but correcte retour soit dans la branche de départ ou dans un nouveau segment de labyrinthe, pour la première fois. Une erreur répétitive est compté à chaque fois que cela se produit plus d'une fois. Le chemin de but correcte est définie comme la route la plus courte entre la position de départ et le bras plateforme / objectif. Par exemple, si la position de départ est située dans le bras de S, et la plateforme d'échappement se trouve dans le bras NW, les quatre zones résultent d'erreurs (EZ1 - EZ4) sont situés dans les bras SW, NE et SE, ainsi que la portion est de l'allée centrale (figure 2A). La trace exemple de baignade dans la figure 2B représente 4 erreurs initiales, que le rat avait visité chacune des zones d'erreur 4 fois. Les rats ne sont considérés comme ayant conclu un segment bras / labyrinthe lorsque les 4 pattes sont à l'intérieur.
Analyse Statistique
Compte tenu de la correlation serrétion entre la latence (entre la position de début et de plate-forme) et la nage à distance, cette dernière variable est souvent omise. Toutefois, chez les rats présentant des problèmes évidents à moteur, la distance ou le nombre d'erreurs d'une variable semblent plus fiables. Pour les rats, qui ont été formés sur un paradigme égocentrique, leur premier choix de natation à l'intérieur de la double-H labyrinthe pendant le procès de la sonde constitue soit un «autre» réponse égocentrique, allocentrique ou, selon l'endroit où ils nagent à la première. Ceci est analysé avec une statistique χ 2. En ce qui concerne le temps que les rats ont passé dans le bras de cible pendant les essais de la sonde, le niveau chance a été calculé sur la base de la proportion de la surface dans ce bras, par rapport au reste du labyrinthe (13,76%). Ainsi, 13,76% x 60 sec = 8,25 sec.
Modification des stratégies de formation pour, par exemple, les effets de dépistage des drogues, etc.
De nombreuses adaptations à l'apprentissage allocentrique et égocentrique normeprotocoles ont été utilisés dans diverses études qui ont testé les rats dans le double-H labyrinthe. La fréquence et la durée des sessions de formation peuvent être configurés selon un protocole particulier. Par exemple, Pol-Bodetto et collègues varier le nombre de jours d'essai (2, 4 ou 6, ainsi que le nombre d'essais par jour (trois ou quatre) 24. En outre, tandis que la majorité des études utilise un essai de sonde 60 sec (par exemple, 24,25,27-29), Schumacher et ses collègues utilisé 20 sec 26. Les animaux peuvent être traités avec des médicaments, soit avant la formation 24 ou avant la session de la sonde 29. Enfin, la localisation de la position de départ lors de la session de la sonde peut être modifiée pour donner aux animaux un similaire (par exemple, Schumacher et al. 26) ou nettement modifiés (par exemple, 24,25) vue initiale des indices extra-labyrinthe.
Considérations Générales
La tâche du labyrinthe double H a prouvéauto pour être une tâche de mémoire simple, qui peut être rapidement acquise par les rongeurs, et ne nécessite pas des techniques de renforcement antérieures telles que la restriction alimentaire. Son principe de base consiste à rats nager pour atteindre une plate-forme d'évasion caché, et l'apprentissage par la suite sa position, tout comme le labyrinthe d'eau de Morris. Les rats peuvent être formés à une performance stable en aussi peu que deux jours (6 essais / jour), donnant à cette tâche un avantage considérable en ce qui concerne les études de temps-consciente telles que les applications pré-cliniques et le criblage de médicaments. Le protocole de formation peut être adapté à un paradigme d'apprentissage allocentrique ou égocentrique, et des essais de sonde eu lieu tout au long peut donner un aperçu de l'équilibre dynamique entre les deux systèmes de mémoire qui régissent ces comportements, y compris la capacité des rats pour basculer d'un système à L'autre. Enfin, de nombreuses adaptations au protocole standard (par exemple, un déplacement latéral de la branche de départ, par rapport à une rotation) peuvent être réalisées pour renforcer èmel'utilisation de e d'une stratégie particulière dans un essai de la sonde trompeuse 25.
Acquisition et Trace Durée
Dans de nombreuses études utilisant la double-H labyrinthe, à la fois le allocentrique 24,29 et égocentriques 24-28 paradigmes de formation ont abouti à des traces mnésiques stables, même dans la présence de drogues amnésiques, des lésions et la stimulation à haute fréquence (voir ci-dessous). Notamment dans un protocole allocentrique (voir §4.7) rats ne sont pas en mesure de développer une routine pour résoudre la tâche, parce que la position de départ est aléatoire dans les différents essais (principalement N ou S, plus peut être utilisé pour augmenter la demande spatiale de la tâche ). Performance au long de la tâche a été mesurée en comptant les erreurs initiales et répétitives (écarts loin de l'objectif de la tâche), ainsi que la mesure de la latence pour atteindre l'objectif bras / plate-forme. Des mesures supplémentaires effectuées pendant les essais de la sonde trompeuses comprennent le temps passé dans le bras lieu-réponse, ainsi que l'initiale Crats Hoice faites après avoir été libérés dans le labyrinthe. Constamment, dans les études qui ont eu lieu jusqu'à présent, ces variables ont été vus à changer progressivement au cours de la période de formation relativement courte d'une manière stable, reflétant ainsi une amélioration de la performance. Par exemple, dans un protocole allocentrique d'apprentissage en six jours, les rats ont été observés pour réduire le nombre d'erreurs initiales (à partir de ~ 2 à presque 0) et les erreurs répétitives (de ~ 0,5 à 0), ainsi que leur temps de latence pour atteindre la plateforme d'échappement (à partir de 35 ~ à ~ sec 10 sec) 24. Au cours de cette étude, il était évident dans les essais de sonde que les rats avaient appris et pourraient récupérer l'emplacement de la plate-forme d'évasion, comme l'a révélé par la latence moyenne pour entrer dans le bras de cible étant en dessous de 8 sec (par opposition à la moyenne premier temps de latence d'essai 42,8 sec). En outre rats ont été montré pour conserver l'emplacement de la plate-forme d'évasion, même au temps de retard post-acquisition (18 jours) entre le dernier jour de la formation et de la session de la sonde 24. En outre, aucune preuve statistique de la dégradation de la performance a été trouvé à des délais plus courts (de 1 à 5 jours).
Mettez de la place à la mémoire procédurale
Auparavant, Packard et McGaugh 7 avaient démontré la tendance pour les rats de passer d'un lieu à une réponse de la procédure, une fois qu'ils ont acquis une tâche répétitive dans un labyrinthe croix. Dans cette expérience, les rats ont été systématiquement libérés à partir du même point de départ en vue de parvenir à une récompense en nourriture à un autre point fixe. rats Saline-traités ont démontré une stratégie de réponse représentant lieu mémoire après 8 jours de formation, et la mémoire procédurale, après 16 jours de formation; dans les essais de sonde trompeuses sorte que le bras de démarrage a été déplacé vers un autre emplacement. Ce phénomène a été démontré par la suite suivant l'apprentissage procédural prolongée dans le double-H 24,25 labyrinthe, dans laquelle des rats ont été systématiquement libérés de la même bras de départ (à l'aide d'un st égocentriqueratégie; voir §4.8). Dans l'une des premières études, qui ont utilisé la double-H labyrinthe, il a été constaté que de subtiles altérations dans la perspective de l'environnement dans un procès de la sonde trompeuse (60 cm le déplacement latéral dans la position de départ), conduit à des réponses principalement de procédure chez les rats, par opposition à des rats qui avaient subi un virage à 180 ° dans le lieu de départ et avait par la suite affichées une incidence beaucoup plus élevée de la place des réponses 24. Cet effet a été attribué à des rats en utilisant une stratégie procédurale à base lorsque leur point de vue environnemental était assez similaire à celle observée au cours des sessions de formation. Ceci a été exploré dans une étude ultérieure qui a pris en compte la position de départ (rats répartis en N et S position de bras de départ), dans lequel des groupes de rats entraînés à partir soit le bras N ou S ont connu soit un déplacement latéral ou de rotation, ce dernier dont nettement modifié la perspective environnementale initiale sur le labyrinthe 25. Ils ont trouvé non seulement des résultats similaires rn ce qui concerne le choix de la stratégie basée sur la perspective environnementale initiale, mais aussi ce choix était relativement invariable de la position dans laquelle des rats ont été formés dans le labyrinthe. Pris ensemble, ces observations démontrent que les ajustements de la position de départ dans le double-H labyrinthe (pendant les essais de la sonde trompeuses) peuvent faciliter soit une réponse procédurale ou lieu, selon la façon très différente les rats initiale point de vue sur les indices environnementaux sont. Pour les grandes différences, comme on le voit chez les rats qui commencent à partir le bras opposé à partir de laquelle ils ont été formés, ils ont recours principalement à placer mémoire. Ceci est intéressant car il démontre une capacité pour les rats de passer à un lieu-mémoire déjà appris à la demande, lorsque la situation l'exige, et renforce également les conclusions antérieures qui suggèrent que les rats apprennent une réponse procédurale après l'acquisition de la tâche en utilisant endroit mémoire 7. Cela peut être bénéfique dans de futures études dans lesquelles les expériter peut souhaiter savoir si un rat peut passer de la procédure de placer la mémoire suite à un traitement particulier.
Les déficits de performance dans des modèles animaux de troubles de la mémoire
Depuis sa conception, le double-H labyrinthe a été utilisée dans plusieurs études qui ont évalué les effets des troubles de la mémoire chez les rongeurs, par des lésions de l'hippocampe sélectifs 27, inactivation de régions du cerveau cortico-hippocampique 29, striatum la stimulation cérébrale profonde (DBS) 26, ainsi que par l'utilisation de divers médicaments administrés par voie systémique-24. Alors que tous ces exemples ont affiché des différences de performance dans les post-formation sonde essais, la performance des rats traités et de contrôle avait normalisée vers la fin des sessions de formation. Ceci souligne la simplicité de la tâche en ce qu 'il peut être obtenu rapidement, même en présence de médicaments affectant la neurotransmission glutamatergique cholinergique ou 24, pour instance. Diverses variantes de performance avaient été notées dans les sessions de la sonde. DBS du striatum dorsal avait révélé une distribution sensiblement modifié de couverts / procédure / d'autres réponses chez les rats (vs rats témoins) qui a entrepris une sonde procès trompeuse qui suit, un paradigme d'apprentissage égocentrique 26. Cela a été proposé de résulter d'une modification des processus neuronaux qui sous-tendent la mémoire procédurale, chez les rats qui avaient reçu DBS. Bilatérale muscimol inactivation de régions du cerveau cortico-hippocampique (à 0,70 et 0,26 nmol) a été trouvé pour induire des déficits majeurs dans la stratégie déplacement lorsque les rats ont été testés sur un essai de la sonde trompeuse 29. Dans cette étude, il a été remarqué que ces déficits étaient également présents à travers inactivation bilatérale des reuniens et en losange (ReRh) noyaux thalamiques, qui a ensuite mis en évidence son rôle possible dans la stratégie de décalage dans des tâches qui exigent à la fois des échanges d'informations corticales et hippocampiques. Les déficits de mémoire dansdes modèles animaux de maladies neurologiques ont également été évalués dans le double-H labyrinthe 27,28. Les rats présentant des lésions de l'hippocampe ventral néonatales (NVHL) avaient affiché un temps de latence significativement plus longue pour atteindre la plate-forme cible (p = 0,00006) ainsi qu'une augmentation du nombre d'erreurs commises (p = 0,001), comparativement aux rats témoins 29. En outre, les rats avaient affiché NVHL principalement réponses au cours du procès de la sonde qui avait représenté ni le lieu, ni la mémoire procédurale (par opposition aux rats témoins qui ont tous affiché des réponses de procédure), qui a souligné une désorganisation spatiale. Enfin, les modèles de rats transgéniques de la maladie de Huntington ont montré des déficits de mémoire claires pendant les essais de la sonde, à la suite d'un paradigme de l'apprentissage procédural 28. Pris ensemble, ces éléments de preuve met en évidence un rôle intriguant pour le double-H labyrinthe pour être utilisé dans des études qui évaluent des troubles neurologiques (et les options de traitement possibles) chez les animaux, car elle permet une amende control sur le type de l'apprentissage et de la stratégie qui est nécessaire pour l'achèvement de la tâche.
Avantages et inconvénients
Pour résumer la discussion précédente, le double-H labyrinthe est une tâche simple et acquise rapidement, ce qui peut conduire à des traces mnésiques stables. En outre, il peut permettre à l'expérimentateur pour diriger le type d'apprentissage qui est en cause, à savoir l'apprentissage allocentrique ou égocentrique. Les interactions dynamiques entre ces deux systèmes de mémoire peuvent être observées dans un essai de la sonde, et évalués sous une variété de conditions (par exemple, des lésions, des médicaments, DBS), comme décrit précédemment. Étant donné que la double-H labyrinthe est un labyrinthe d'eau, l'un de ses principaux inconvénients implique stress aigu pour les animaux lorsqu'il est placé à l'intérieur de l'eau, comme avec tout labyrinthe d'eau (par exemple, 30). En outre, un grand nombre de variables dépendantes dans la tâche (par exemple, la latence de la plate-forme cible) nécessitent la performance motrice normale chez les rats. Ceci est important carles rats ayant une déficience motrice (par exemple, les modèles de la maladie de Parkinson) sont connus pour nager différemment à contrôler les animaux, donc plus temps de latence sur la tâche peuvent être mal interprétés comme des troubles de la mémoire. Dans ce cas, la distance peut être utilisé comme un dernier recours. Étant donné que l'eau doit être rendue opaque en utilisant du lait écrémé en poudre, le labyrinthe doit être vidé et rempli tous les jours afin d'empêcher l'eau de devenir rances, qui lui-même est une tâche de longue haleine, en fonction de la configuration du laboratoire. Lait en poudre, toutefois, pourrait être remplacé par un colorant synthétique. Enfin, contrairement à d'autres tâches de labyrinthe, l'utilisation de l'eau empêche l'utilisation de l'EEG enregistrement simultané (en utilisant soit une attache de câble ou d'un système d'enregistrement sans fil), à moins que a) un système implantable est utilisé (qui ont rarement la portée de transmission pour couvrir le double H labyrinthe), ou b) des efforts sont entrepris pour imperméabiliser le système.
Les améliorations futures à cette méthode
Depuis sa conception, la double-H labyrinthe a été impliqué dans plusieurs études, qui ont chacun pris adaptations subtiles pour le protocole standard, comme décrit dans les résultats représentatifs. De nombreuses autres variables peuvent être enregistrées qui sont pertinentes pour les futures études qui auront lieu, comme les rats de deuxième choix rendent la suite d'une réponse de la procédure lors d'une session de la sonde. Par exemple, les rats peuvent passer de placer la mémoire immédiatement après avoir découvert que la plate-forme d'évasion est manquant (rétroaction négative). Autres mesures comportementales peuvent inclure une analyse de la vitesse de la natation, ainsi que les caractéristiques des chemins de bain prises par le rat. Comme l'a observé au cours des études internes, les rats qui nagent le long d'un côté particulier d'un double bras-H ont tendance à tourner dans cette direction notamment une fois qu'ils atteignent la jonction suivante. Ces comportements peuvent être enregistrés en utilisant un logiciel disponible dans le commerce vidéo-tracking. Enfin, concernant le protocole allocentrique-learning actuelle, il ne peut pas être exclu quecette procédure pourrait entraîner des rats pour le développement de deux routines. En outre, le point de départ dans le procès de la sonde pourrait être le même que l'un des points de départ de la formation. Ainsi, un protocole plus approprié pour former une stratégie allocentrique pourrait consister à utiliser quatre bras départ / jour à partir duquel le rat est libéré dans une séquence aléatoire (par exemple, le N, NW, SE, S, S, N, NO, SE, etc. ). L'un des bras restants serait où la plateforme d'échappement est situé pendant les sessions de formation (par exemple, NE), l'autre étant fermé pendant la formation, mais utilisée comme le bras de départ de l'essai de la sonde (par exemple, SW). Bien qu'il n'y ait pas de résultats publiés avec ce protocole, les expériences en cours ont montré que ce protocole fonctionne parfaitement avec beaucoup moins de doutes sur la nature spatiale de l'apprentissage.
Conclusion
Le double-H est un test du labyrinthe efficace et fiable, qui peut être utilisé pour évaluer le lieu et l'apprentissage procédural chez les rats. Sonrelativement courtes durées d'acquisition, il est idéal pour les évaluations précliniques rapides de candidats médicaments, et l'absence de dégradation des performances presque 3 semaines post-acquisition souligne un rôle dans l'identification de la dynamique spatio-temporelle des souvenirs à distance au niveau du système. En outre, il permet à des études basées sur l'interaction dynamique entre les systèmes de mémoire procédurale et déclarative.
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Disclosures
Les auteurs ont rien à révéler.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par l'Université de Neurex-Neuroscience du Haut-Rhin Réseau (post-doc de bourse pour RP) et Strasbourg et par BrainLinks-BRAINTOOLS pôle d'excellence financés par la Fondation allemande pour la recherche (DFG, accorder nombre EXC 1086). Nous remercions Nadja Martini pour l'assistance technique d'experts.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rats or Mice | Charles River | ||
| Towels for drying | University Hospital | 1 / animal | |
| Water | ~200 L / day | ||
| Skim milk powder | Grocery store | 250 g / 200 L water | |
| Garden Hose | Hardware store | ||
| Drying rack for towels | Hardware store | ||
| Kinect camera | Kinect | ||
| PC computer | any |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built) | |||
| External lateral walls, 1600 × 350 × 6 mm | 2 | ||
| Internal lateral walls, 706 × 350 × 6 mm | 8 | ||
| Central corridor panels, 500 × 350 × 6 mm | 4 | ||
| Arm extremities, 188 × 350 × 6 mm | 6 | ||
| Guillotine doors, 187 × 350 × 6 mm | 3 | ||
| Extremity covers, 200 × 250 mm | 6 | ||
| Crossbars, 200 × 40 mm | 6 | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built) | |||
| Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm | 2 | ||
| Platform cover, 100 mm diameter × 6 mm | 2 | ||
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