This manuscript describes a Morris water maze (MWM) protocol tailored for use with a commonly used mouse model of Alzheimer’s disease. The MWM is widely used in transgenic mouse models. Implementation of a procedure sensitive to the background strain of the mouse model is essential for detecting group differences.
The Morris water maze (MWM) is a commonly used task to assess hippocampal-dependent spatial learning and memory in transgenic mouse models of disease, including neurocognitive disorders such as Alzheimer’s disease. However, the background strain of the mouse model used can have a substantial effect on the observed behavioral phenotype, with some strains exhibiting superior learning ability relative to others. To ensure differences between transgene negative and transgene positive mice can be detected, identification of a training procedure sensitive to the background strain is essential. Failure to tailor the MWM protocol to the background strain of the mouse model may lead to under- or over- training, thereby masking group differences in probe trials. Here, a MWM protocol tailored for use with the F1 FVB/N x 129S6 background is described. This is a frequently used background strain to study the age-dependent effects of mutant P301L tau (rTg(TauP301L)4510 mice) on the memory deficits associated with Alzheimer’s disease. Also described is a strategy to re-optimize, as dictated by the particular testing environment utilized.
Transgena musmodeller har varit avgörande för att utvärdera patofysiologin av Alzheimers sjukdom (AD), liksom potentialen för terapeutiska ingrepp. Kognitiva uppgifter, såsom Morris vattenlabyrint (MWM), används ofta med dessa modeller för att identifiera de molekylära korrelat till minne underskott och för att bedöma effekten av prekliniska droger. Det är dock viktigt att det dynamiska omfånget av den kognitiva uppgiften vara tillräckligt bred för att upptäcka subtila behandlingseffekter. Med musmodeller av AD, kognitiva brister är vanligtvis åldersberoende, och möss visar progressiva nedgång i prestanda (t.ex. 1). Användning av en känslig kognitiv uppgift kan tillåta detektion av subtila skillnader tidigare i djurets liv, och därigenom minska kostnaderna i samband med åldrande djur. Till exempel, minska antalet utbildnings prövning i hippocampus beroende Barnes maze 15-5 ökade svårigheten av uppgiften, vilket resulterar i detection underskott i 3xTg modellen vid en tidigare ålder än tidigare rapporterade 2. Tidigare upptäckt av underskott erbjuder inte bara en betydande tids- och kostnadsbesparingar, det ökar också sannolikheten för att de molekylära förändringar som ligger bakom kognitiva brister kan identifieras.
En faktor som påverkar känsligheten hos kognitiva uppgifter är den genetiska bakgrunden stam av musmodellen. Till exempel, BALB / c-möss uppvisar överlägsen prestanda i inlärnings- och minnesuppgifter jämfört med andra stammar, såsom C57BL / 6 3. F1 FVB / N x 129S6 bakgrund används för två av de mest används modeller av AD, den Tg2576 och RTG (TauP301L) 4510 modeller. Denna stam uppvisar överlägsen inlärningsförmåga i MWM förhållande till andra stammar, inklusive B6 / SJL-möss 4. På grund av denna överlägsna inlärningsförmåga, kan användningen av en ensam sond efter omfattande utbildning mask gruppskillnader till följd av överutbildning. Dessutom har sensitivity sondförsök kan vara åldersberoende. Vi har tidigare visat att tidigare sond prövningar efter begränsad dolda plattform utbildning, är mer känsliga för skillnader i unga Tg2576 jämfört med unga transgen negativa kull kontroller än är sond försök införas efter mer omfattande utbildning 5. Däremot sondförsök efter omfattande utbildning är mer känsliga i äldre (20-25 månader) Tg2576 möss jämfört med äldre syskon än är tidigare sondförsök 5. Genom interspersing sondförsök hela utbildning, är sannolikheten för att en känslig rättegång kommer att identifieras ökat, särskilt om längd tester utförs och känsligheten hos en viss sond rättegång är åldersberoende. Figur 1 visar den överlägsna prestandan hos F1 FVB / N x 129S6 möss enligt protokollet optimerad för denna stam jämfört med möss av B6 / SJL bakgrund utbildas enligt ett protokoll med mer omfattande utbildning.
Den MWM äri allmänhet tänkt att ge tillförlitliga åtgärder som är reproducerbar över både tid och laboratorier 6. Till exempel var det primära protokoll som ursprungligen användes av vår Minnesota laboratorium 1,7 framgångsrikt med mindre modifieringar på West Virginia University 8. På samma sätt har motsvarande nivåer av nedskrivnings observerats i RTG (TauP301L) 4510 möss i förhållande till kontrollkullsyskon om inhysta under patogenfria eller konventionella betingelser 9. Emellertid kan testmiljön påverkar känsligheten hos MWM uppgiften. Faktorer som rumsbelysning, luftintag, temperaturgradienter och ljud bidrar till miljö signaler 4 som i slutändan kan påverka prestanda. När vår Minnesota laboratorium och vivarium flyttades till en ny byggnad, upp till en minskning av vild-typ prestanda 38% observerades, att avsevärt minska det dynamiska omfånget av uppgiften och förmågan att upptäcka transgen relaterade underskott. Denna förändring i performance inträffade trots utforma provningsrummet vara av motsvarande storlek och konfiguration, och med samma tillämpade visuella referenser. En "re-optimering" av det ursprungliga protokollet krävdes för att öka det dynamiska omfånget av MWM uppgift i den nya testmiljön.
Här ursprungliga protokoll skräddarsys för användning med F1 FVB / N x 129S6 bakgrund 5 beskrivs. Eftersom vissa studier tyder stress associerad med dålig MWM prestanda 10 och pre-hantering kan lindra denna stressinducerad underskott i prestanda 11, var en pre-hanteringsprotokoll utformade för att acklimatisera mössen till införande och avlägsnande av poolen före MWM testning . Efter pre-hantering, möss genomgå synlig plattform utbildning, där en upphöjd plattform är märkt med en flagga. Synlig plattform utbildning används för att identifiera möss med prestandaproblem i samband med motoriska avvikelser. Använda uteslutningskriterier som beskrivs i protocol sektion, prestations inkompetent möss avlägsnas från efterföljande undersökningar av dolda plattform utbildning och sondförsök. Nedskrivningar i dolda plattform utbildning och sondförsök tolkas som kognitiva brister eftersom sensorimotorisk prestanda räknas ut av data. Efter fullbordan av synligt plattforms utbildning, möss börjar gömda plattformen utbildning där plattformen är nedsänkt i vatten och förblir i samma position i förhållande till externa signaler. Försök där plattformen avlägsnas (sondförsök) varvas hela dolda plattform utbildning för att bedöma inverkan av ytterligare utbildning. Eftersom sondförsök förekommer i början av varje dag, innan ytterligare dolda plattform utbildning, sondförsök mäta förmågan hos djuret att komma ihåg placeringen av plattformen efter en 20 timmar dröjsmål betraktas som ett mått på referensminnet 12. Slutligen, hur denna ursprungliga protokollet åter optimeras när förändringar i testmiljöstörs reglerprestanda beskrivs.
Den MWM uppgift används ofta för att bedöma spatial inlärning och minne. Däremot kan den robusthet av denna uppgift att påverkas av många faktorer och kräver optimering för både bakgrunds stam och testmiljö. Såsom visas i fig 4, samma utbildning protokoll och tillämpad visuella referenser som används i två olika test rum (motsvarande storlek och layout) gav signifikant olika sondprestanda. Eftersom många funktioner i provningsrummet kan bidra till ledljud 4, var det spekulerat…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av National Institute of General Medical Sciences (Reed / Engler-Chiurazzi – U54GM104942), det nationella institutet för neurologiska sjukdomar och stroke (Ashe – R01NS33249, R01NS63249 och R01NS79374), Cobre (Engler-Chiurazzi – P20GM109098), den Alzheimers Association (Reed – NIRG-12-242.187), en WVU fakulteten Research senaten Grant (Reed), en WVU PSCOR bidrag (Reed) och interna medel från WVU College of Medicine Dean kansli (Engler-Chiurazzi). Innehållet är ensamt ansvar författarnas egna och inte nödvändigtvis representerar officiella ståndpunkter NIH eller Alzheimers Association.
Viewer Tracking software | Biobserve | This particular software is not a requirement – there are other tracking systems available | |
Pre-handling pool | Dimensions approximately 1 foot wide x 2 feet long x 1.5 feet deep | ||
Plastic beaker | 1 liter | ||
Scoop | |||
Small net | |||
Stopwatch | |||
White circular tub | |||
Non-toxic white tempera paint | Any color can paint can be used; must completely cover the hidden platform | ||
Platform | Color should contrast that of maze | ||
Curtain rod | |||
Curtains | |||
Mouse performance tracking software | |||
Circular tub | Uusally white in color; approximately 4 feet in diamater | ||
Platform | Painted same color as the water |