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Medicine

Moteur et hippocampique apprentissage spatial et dépendante Référence évaluation de la mémoire dans un modèle de rat transgénique de la maladie d'Alzheimer avec des maladies

doi: 10.3791/53089 Published: March 22, 2016

Summary

Pour étudier la maladie de co-morbide de la maladie d'Alzheimer (AD) et l'état de la course dans un modèle roman, trois tâches de comportement sont décrites qui permettent d'évaluer à la fois le contrôle moteur et comportements cognitifs. Ces tâches comprennent la tâche de faisceau à pied, tâche de cylindre et labyrinthe aquatique de Morris.

Abstract

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative débilitante qui entraîne la neurodégénérescence et de la perte de mémoire. Bien que l'âge est un facteur de risque majeur pour AD, accident vasculaire cérébral a également été impliquée en tant que facteur de risque et un facteur aggravant de. La co-morbidité des accidents vasculaires cérébraux et AD résultats dans le contrôle moteur aggravé lié à l'AVC et les déficits cognitifs liés à la MA par rapport à chaque condition seul. Pour modéliser l'état combiné des accidents vasculaires cérébraux et AD, un nouveau modèle de rat transgénique de la MA, avec une forme mutée de la protéine précurseur de l'amyloïde (une protéine clé impliquée dans le développement de la MA) incorporé dans son ADN, est donné un petit coup striatum unilatérale.

Pour un modèle avec la combinaison de deux accidents vasculaires cérébraux et AD, des tests comportementaux qui évaluent le contrôle moteur lié à l'AVC, la locomotion et la fonction cognitive liée AD-doivent être mises en œuvre. La tâche de cylindre implique, un appareil multifonction rentable qui évalue forelimb spontanée utilisation du moteur. Dans cette tâche, un rat est placé dans un appareil cylindrique, où le rat spontanément arrière et contact avec la paroi du cylindre avec ses pattes avant. Ces contacts sont considérés comme forelimb l'utilisation du moteur et quantifiées lors de l'analyse vidéo après le test. Une autre tâche motrice rentable mise en œuvre est la tâche de faisceau de marche, qui évalue le contrôle de forelimb, le contrôle de hindlimb et de la locomotion. Cette tâche implique une marche de rat dans une poutre en bois permettant l'évaluation de la branche de commande de moteur à travers l'analyse des bulletins de forelimb, les bordereaux de membres postérieurs et les chutes. Évaluation de l'apprentissage et de la mémoire est complétée par labyrinthe aquatique de Morris pour ce paradigme comportemental. Le protocole débute par l'apprentissage spatial, de sorte que le rat localise une plate-forme stationnaire cachée. Après l'apprentissage spatial, la plate-forme est supprimée et à la fois à court terme et la mémoire de référence spatiale à long terme est évaluée. Tous les trois de ces tâches sont sensibles aux différences de comportement et complété dans les 28 jours pour ce modèle, ce qui en paratemps efficace digme et rentable.

Introduction

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La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme la plus répandue de démence dans la population âgée et une maladie neurodégénérative débilitante. Histopathologique, AD se présente sous forme de plaques amyloïdes, enchevêtrements neurofibrillaires et la perte neuronale. Les plaques amyloïdes sont principalement constitués de peptide bêta-amyloïde (Aß) , qui a été produit par un clivage protéolytique altérée de la protéine précurseur de l' amyloïde (APP) par β-sécrétase et les enzymes gamma-sécrétase 1,2,3. Le produit de clivage, Aß, les dépôts dans le cerveau créant des plaques amyloïdes pathologiques et a des effets toxiques sur le cerveau qui peut conduire à des troubles d'apprentissage caractéristiques et la perte de mémoire. Toutes ces étapes ensemble sont appelés « l' hypothèse de la cascade amyloïde" 3,4. Bien que cette hypothèse est importante lorsque l'enquête AD, d'autres changements cellulaires ont été trouvés pour précéder ces formations de la plaque qui s'écarte de la voie originale de la cascade amyloïde. ces autresles changements cellulaires sont considérés comme contribuant au début de la perte de mémoire, troubles et autres dysfonctionnements cognitifs impliqués dans AD avant la formation de la plaque 3,5,6 apprentissage.

Avec AD de plus en plus répandue, les facteurs de risque de développer AD deviennent un objectif extrêmement important de la recherche. Bien que l' âge est le principal facteur de risque pour les formes sporadiques de AD, d' autres facteurs de risque ont été identifiés, y compris AVC 7,8. L'AVC est non seulement un facteur de risque, mais il peut aussi exacerber les démences déjà présents. Par exemple, cliniquement, la progression de la MA a été montré pour être pire chez les patients qui avaient déjà eu des accidents vasculaires cérébraux 9. En outre, l' augmentation de l' expression APP et de l' accumulation de Aß a été trouvé dans des modèles animaux expérimentaux de toxicité Aß combinée avec la course induite 10,11. Comme il y a cette interaction importante entre l'AVC et AD, il est essentiel que ces deux pathologies encore être étudiéesainsi que dans les modèles de co-morbidité pour mieux comprendre la physiopathologie et les comportements impliqués dans les deux conditions.

Pour enquêter sur les conditions de co-morbidité, un modèle approprié devait être mis au point dans lequel un accident vasculaire cérébral pourrait interagir avec Aß pour produire AD comme pathologie. Pour la première fois, un rat transgénique APP21 qui a un gène APP humain muté incorporé dans son ADN a été utilisé pour réaliser un modèle approprié de la MA. Les mutations sont la double - sens suédois et Indiana mutations faux - sens unique, qui ont tous deux été impliqués dans les formes familiales de la MA 4,8,12. En l'absence d'une insulte supplémentaire, ce modèle de rat âges sans développer les plaques Aß caractéristiques ou neurofibrillaire enchevêtrements 12. Par conséquent, dans un effort pour induire la pathologie comportementale AD-like, un petit accident vasculaire cérébral est introduit dans le striatum droit d'imiter les petits coups subcorticaux souvent présents chez les patients atteints de démence 9. La course dans le ra transgénique APP21t incarne la condition de co-morbide et permet étude de différents types de changements comportementaux impliqués dans les deux conditions de la maladie. En particulier, cette induction des déficits AD comme pathologie et cognitives chez le rat adulte nous permet étudions les changements moléculaires et cognitifs premiers AD précédentes.

Puisque le but est de déterminer les premiers signes de changements comportementaux et puisque les deux accidents vasculaires cérébraux et AD ont des pathologies comportementales très distinctes, lorsque l'on étudie le modèle de co-morbidité, les tâches de comportement doivent évaluer une variété de phénotypes comportementaux. Il y a une batterie de tests relativement sensibles qui peuvent être faites pour analyser le moteur et le comportement cognitif dans les modèles de rongeurs qui impliquent une variété de paradigmes et de l'équipement. Pour analyser spécifiquement la fonction forelimb et moteur hindlimb, la tâche de la tâche de cylindre et le faisceau de marche ont été mis en place pour détecter les déficits moteurs et surveiller la locomotion dans ce modèle. D'autres tâches sensibles conçues pour évaluer spécifiquement bien focompétences relimb du moteur ( à savoir la tâche d'escalier et unique tâche d' atteindre des pellets) exigent la privation de nourriture 11,13,14. Pour éviter un des effets connus de la privation de nourriture sur les pathologies de la maladie 15,16,17, ces tests ont été jugés impropres à cette étude. La tâche de cylindre évalue l'utilisation spontanée des forelimbs du rat pendant l' élevage dans un environnement nouveau et peut détecter l' asymétrie entre les forelimbs chez les rats ayant subi un AVC unilatéral 10,18. Un avantage majeur de cette tâche est que l'appareil peut être utilisé pour d' autres tâches de comportement, tels que le Porsolt forcé tâche de natation 19. Contrairement à ce que la tâche de cylindre, la tâche de faisceau de marche permet également l' analyse de la patte arrière et la patte avant le contrôle moteur, en plus de locmotion 10,14. la marche du faisceau comprend une composante locomotrice, une composante de l'équilibre et le placement des pieds qualifiés. Ces deux tests sont rentables, simples, et le temps efficace et élucider les effets des accidents vasculaires cérébraux et AD sur d ifferences dans le fonctionnement du membre.

Mis à part les changements dans la fonction motrice, AD implique des déficits de mémoire qui peuvent présenter aux premiers stades de la progression de la maladie. Quand on aborde les pathologies AD-comme dans un modèle de rongeur, il est crucial que hippocampique apprentissage dépendant et de la mémoire est évaluée parce que l'hippocampe est une structure cérébrale importante largement affectée en l' an 2. L'hippocampe est une région du cerveau essentielle pour l'apprentissage spatial et la mémoire et sa fonction peut être testée en utilisant divers paradigmes de labyrinthe chez les rongeurs. L' une des tâches de labyrinthe les plus largement utilisés pour les modèles de rongeurs de différentes maladies est l'eau labyrinthe Morris 20. Le labyrinthe d'eau de Morris utilise des indices spatiaux pour aider le rat dans la localisation d'une plate-forme cachée stationnaire et teste la mémoire de référence spatiale lorsque la plate-forme est supprimée. Un avantage précieux de la configuration du labyrinthe aquatique est qu'il est très adaptable en fonction de la question de recherche proposé 20.

tente "> Pour la première fois, les techniques décrites ont été utilisées pour évaluer le moteur et la fonction cognitive dans un modèle roman de rat co-morbide d'accident vasculaire cérébral et AD. impliquant de petits coups dans un modèle de rat transgénique APP21. Co-morbidité a été obtenue en induisant vasoconstriction des vaisseaux sanguins dans le striatum pour produire un petit accident vasculaire cérébral chez APP21 rats transgéniques. ce modèle de course a été bien établi comme condition de co-morbide dans un modèle de rat alternatif de AD 11. avancement dans ce roman APP21 modèle de rat transgénique était destiné pour produire un modèle plus traductionnelle précieux. Alors que les tâches comportementales sont décrites au moyen d' un accident vasculaire cérébral et AD rat modèle de co-morbide, ces tâches peuvent encore être appliquées à d' autres modèles d'accident vasculaire cérébral ou de modèles d'autres maladies neurologiques (ie la maladie de Parkinson). Le général méthodologie décrite sera largement applicable à ces autres états pathologiques, mais les délais de comportement et des paradigmes peut nécessiter la modification sur la base des res proposéesquestion echerche et le modèle. En plus d'être adaptable, les tâches décrites sont efficaces pour démontrer des déficits mineurs, tout en étant le coût et le temps efficace.

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Protocol

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Le comité institutionnel approprié de l'éthique animale devrait approuver toutes les procédures de comportement avant de commencer l'expérimentation. Tous les travaux d'animal décrit ici a été approuvé par l'Université Western animale Sous-utilisation et suit le Conseil canadien sur les lignes directrices de protection des animaux. Ces expériences animales ont été réalisées au cours de la phase légère.

1. Cylindre Groupe d'évaluation brute forelimb Motor

  1. Configuration de l'équipement
    1. L'acquisition d'un cylindre en plexiglas avec un couvercle perforé qui adaptera la taille du rat utilisé pour l'expérience. La taille du cylindre ne doit pas permettre au rat pour atteindre le sommet où l'élevage et il devrait permettre de 2 cm entre le mur et le nez du rat et la base de la queue du rat. La taille standard d'un cylindre est de 23 cm de diamètre et 40 cm de hauteur pour un 6-month-old (400-600 g) rat.
    2. Placez un miroir à un angle de 45 ° en dessous de l'appareil de cylindre avec le cylindre assis sur un Plexiglas debout ou une autre forme de support d'environ 30 cm au-dessus table.
    3. Mise en place d'une caméra vidéo sur un trépied à une distance appropriée pour visualiser l'ensemble du diamètre du cylindre dans le miroir de la caméra vidéo.
    4. Tourner l' éclairage à un réglage gradateur et jouer un bruit blanc dans la salle (c. -à faible volume, la musique subtile) pour réduire l'effet des bruits forts soudains. Cela devrait aider à encourager le mouvement et éviter le gel en raison de bruits forts.
  2. Procédure expérimentale
    1. Déplacer les rats dans la chambre expérimentale 30 min avant le début du premier procès pour acclimater les rats à la salle avec la musique et l'éclairage gradateur.
    2. Écrivez l'information correspondante des animaux et le procès (nombre d'animaux, le jour dans le calendrier et le numéro d'essai) sur un petit tableau blanc. Placez cette carte devant le miroir.
    3. Appuyez sur disque sur la caméra vidéo avec le tableau blanc en face du miroir, ramasser le rat près de la base of la queue, placer le rat dans le cylindre et fixer le couvercle. Se tenir debout sur le côté du cylindre pour éviter d'interférer avec l'enregistrement vidéo.
    4. Retirez la carte blanche de devant le miroir et de laisser l'enregistrement de la caméra vidéo du rat dans le cylindre pendant 5 minutes (utiliser une minuterie pour enregistrer 5 min à partir de quand le tableau blanc est retiré). Ceci est un essai.
    5. Nettoyez le cylindre avec une serviette en papier et de l'eau après un procès.
    6. Répétez les étapes 1.2.2-1.2.5 plus de deux fois pour atteindre un total de trois essais. Il devrait y avoir un 20-30 min entre les essais pour réduire les risques d'accoutumance au cylindre. Pendant ce temps, effectuer des essais de cylindres pour les autres rats.
  3. L'analyse de la vidéo
    1. Fichiers de la caméra vidéo à l'importation dans le programme de montage vidéo (ie iMovie)
    2. Compiler les vidéos en clips pour chaque essai. Assourdir le volume de la vidéo et de diminuer la vitesse de la vidéo à 25% de l'original.
    3. Comptez le nombre de contacts de forelimbavec la paroi du cylindre pour la patte antérieure gauche et à droite. Pour les contacts simultanés gauche et à droite, compter ces contacts forelimb que «les deux». Gardez à l'esprit que la vidéo est enregistrée à travers un miroir, ce qui semble être l'antérieur gauche dans la vidéo correspond à forelimb droit de l'animal dans la réalité.
    4. Calculer l'utilisation de pour cent de la forelimb affectée (controlatéral à la course) en utilisant l'équation suivante: [{(affectés contacts + ½ contacts bilatéraux) / total des contacts numériques} x 100]. La performance des deux groupes de type sauvage et le groupe transgénique sans AVC sont considérés comme des groupes de comparaison pour évaluer la présentation des problèmes induits par la maladie.

2. Beam-pied Tâche pour l'évaluation Gross Motor

  1. Configuration de l'équipement
    1. Acquérir une poutre en bois lisse scellée qui est de 2 cm de large et environ 120 cm de long (largeur optimale pour un 200-600 g rat).
    2. Placez deux tables ou non étagèresses 100 cm de distance. Les surfaces de chaque unité doivent être d'environ 40 cm au-dessus du sol.
    3. Fixer les deux extrémités de la poutre à la table ou surface de rayonnage en utilisant du ruban adhésif. Environ 1 m de longueur non pris en charge par faisceau devrait maintenant être élevé à 40 cm au-dessus du sol.
    4. Mise en place d'une caméra vidéo sur un support, en capturant sur toute la longueur de la poutre. Pour améliorer le contraste dans la vidéo, envisager l'introduction d'un fond noir derrière la poutre lors de l'utilisation des rats blancs.
  2. Procédure expérimentale
    1. Déplacer les rats dans la chambre expérimentale 30 min avant le début du premier procès pour acclimater les rats à la salle avec la musique et l'éclairage gradateur.
    2. Placer la cage d'origine ou l'enrichissement du milieu des tubes du rat à une extrémité de la poutre et placer le rat, à l'autre extrémité de la poutre.
    3. Effectuer quelques courses non-enregistré deux jours avant les essais expérimentaux. Laissez le rat explorer la région et de guider le rat vers le faisceau en maintenant la base du rat'S queue.
    4. Une fois que le rat a dépassé la poutre, déplacer la cage ou d'un tube à l'autre extrémité de la poutre et la répétition. Lorsque le rat traverse le faisceau librement dans les deux sens, la séance d'entraînement est terminée. Gardez le nombre de descentes d'entraînement uniforme entre tous les animaux.
    5. Écrivez l'information correspondante des animaux et le procès (nombre d'animaux, le jour dans le calendrier et le numéro d'essai) sur un petit tableau blanc. Collez ce tableau blanc au mur derrière la poutre.
    6. Placer la cage d'accueil ou de l'environnement de la tubulure d'enrichissement du rat à une extrémité de la poutre.
    7. Appuyez sur disque sur la caméra vidéo et de choisir le rat par la base de la queue et à la fin de la poutre opposée à la cage ou le tube.
    8. Enregistrez l'intégralité du procès, qui se termine lorsque le rat a terminé avec succès traversant toute la longueur de la poutre élevée. Si les pauses de rat à mi-chemin à travers le faisceau, doucement scruff le rat par la base de la queue ou de toucher doucement la queue du ratde promouvoir le mouvement à travers le faisceau. Ne pas pousser le rat avant d'une manière quelconque.
    9. Re-faire des essais où le rat tourne sur le côté tandis que sur la poutre, arrête de façon répétée la marche ou des promenades de manière incohérente. Si un rat tombe et continue de se raccrocher à la poutre, doucement ramasser le rat et le replacer sur la poutre à la position de la chute et de poursuivre le procès.
    10. Déplacer la cage ou d'un tube à l'autre extrémité de la poutre, changer le procès # sur le tableau blanc et enregistrer le procès ultérieur.
    11. Répétez cette procédure jusqu'à un total de 6 essais ont été réalisés, avec 3 essais en cours d'enregistrement pour chaque direction. Tous les 6 essais pour un rat peuvent être enregistrées avant de commencer les essais pour le prochain rat.
  3. L'analyse de la vidéo
    1. Fichiers de la caméra vidéo à l'importation dans le programme de montage vidéo (ie iMovie).
    2. Compiler les vidéos en clips pour chaque essai et couper le volume de la vidéo. Analyser chaque image du clip vidéo image par image.
    3. Comptez le nombredes étapes totales du rat faut pour marcher toute la longueur de la poutre et le nombre total de gauche et à droite hindlimb et bordereaux de forelimb et le nombre total de chutes. La performance des deux groupes de type sauvage et le groupe transgénique sans accident vasculaire cérébral sont considérés par rapport au groupe de co-morbide pour évaluer l'émergence de déficits uniques à la condition de co-morbide.

3. Morris Maze eau pour hippocampique dépendant Mémoire d'apprentissage et de référence spatiale

  1. Configuration de l'équipement
    1. Fixer une caméra vidéo placée au-dessus du centre d'un bassin circulaire (148 cm de diamètre et 58 cm de profondeur). Alignez les quatre quadrants désignés correctement avec le contour de la piscine dans le programme de logiciel de suivi.
    2. Remplissez la piscine circulaire avec de l'eau d'environ 36 cm de profondeur. L'eau doit être réchauffée à température ambiante en remplissant la piscine quelques jours avant le début du protocole expérimental.
    3. Ajouter noir non toxique peinture acrylique nontil l'eau est opaque lors de l'utilisation des rats blancs. Utilisez une couleur claire, comme le blanc, pour les rats de couleur plus foncée.
    4. Entourez la piscine avec mur blanc surfaces, y compris des cloisons si nécessaire. Lorsque dans la piscine, le rat ne devrait pas être en mesure de voir les expérimentateurs.
    5. Couper 4 grandes différents indices spatiaux en forme de différentes couleurs de panneau d'affichage et de fixer une forme sur le mur par le nord désigné, à l'est, au sud-est et des endroits de la piscine de sud-ouest. Ces indices devraient être légèrement plus élevé que le bord de la piscine.
    6. Allumez une radio à faible volume dans le quadrant nord-ouest pour empêcher le rat d'être distrait par des bruits forts inattendus au cours des essais.
    7. Placer une plate-forme circulaire (11,5 cm de diamètre, une surface de 2-3 cm en dessous du niveau de l'eau) dans le centre du quadrant cible.
    8. Éteignez les lumières principales de chambre et de tourner sur un lampadaire debout sur le côté opposé du diviseur de chambre à la piscine pour éclairer la zone.
  2. Configuration de l'ordinateur Utilisez un programme de suivi qui est conçu pour les tâches de comportement labyrinthe d'eau de Morris et mettre en place le protocole avant le début des expériences. Un exemple d'un programme possible est fournie à la figure 4.
  3. Set 4 jours consécutifs avec 4 essais de 90 secondes chacun pour l'expérience de l'apprentissage spatial.
  4. Set 2 expériences de sondes séparées de 30 secondes chacune à 24 heures après le dernier essai de l'apprentissage spatial et 1 semaine après la première expérience de la sonde.
  5. Set indicé essais d'apprentissage à 4 essais par jour pendant 2 jours consécutifs à partir de 24 heures après la seconde expérience de la sonde. Chaque essai doit être de 60 au total sec.
  6. Pour chaque étape, définir l'ordre d'essai afin qu'il y ait un 20 min d'intervalle entre les essais entre chaque essai pour tout animal donné. D'autres animaux peuvent être exécutés au cours de cet intervalle entre les essais, aussi longtemps que chaque animal conserve un 20 min d'intervalle entre les essais.
  7. Faire en sorte que la position de la plate-forme doit être définie par l'expérimentateur, et que toutes les autres zones sont déamende par la position de la plate-forme désignée.
  8. Réglez le programme pour démarrer manuellement et à la fin de chaque essai.
  • Expérience d'apprentissage spatial
    1. Placez la plate-forme circulaire dans le quadrant sud-ouest. Il doit être aligné avec la zone circulaire désignée «plate-forme», dans le quadrant du programme d'ordinateur.
    2. positions de démarrage autour de la piscine devraient être randomisés pour chaque rat. Représenter toutes les positions de départ dans chaque groupe de traitement. Aucun rat commence à partir de la position nord-est pour tous les essais d'apprentissage spatial dans le paradigme présentés pour permettre une nouvelle position de départ lors des essais de sonde.
    3. Tenir le rat à la base de sa queue et placez doucement dans l'eau le long de la paroi de la piscine à la position de départ désigné et se déplacer rapidement hors de la vue du rat.
    4. Demandez à l'autre expérimentateur démarrer le logiciel de suivi dès que le rat est dans l'eau. Une minuterie devrait commencer à compter à partir de 0 sur le programme de suivi. Si le rat localise la plate-forme, avoir l'autre expérimentateur arrêter le procès sur l'ordinateur et laisser le rat sur la plate-forme pendant au moins 30 secondes avant de le récupérer. Si le rat saute la plate-forme avant le procès est arrêté sur l'ordinateur, le procès se poursuit.
    5. Si le rat ne trouve pas la plate-forme dans le temps d'essai alloué, guider le rat à la plate-forme en utilisant votre main (soit faire le rat suivre votre main ou guider le rat par la base de sa queue). Tenir le rat sur la plate-forme pendant 30 secondes.
    6. Retirez le rat de la piscine par la base de sa queue sur le bras de l'expérimentateur qui est recouvert d'une serviette ou laisser le rat grimper sur une surface portable.
    7. Répétez les étapes 3.3.3-3.3.7 pour un total de 4 essais par rat. Il devrait y avoir un intervalle entre les essais de 20 min pour chaque rat.
    8. Retour les rats à leur cage sous une lampe chauffante pendant au moins 10 minutes après dernier essai de l'apprentissage spatial du rat.
    9. Continuer l'exact même protocole d'apprentissage spatial pour le jour 2 au jour 4 de l'apprentissage spatial.
    10. Le jour 2-4, ne tenez pas le rat sur la plate-forme plus longtemps. Laisser le rat reposer sur la plate-forme sans assistance pendant 30 secondes avec les expérimentateurs hors de la vue. Cela peut être fait au cours des essais plus tard le 1er jour à l'occasion.
  • Experiment Probe
    1. Retirez la plate-forme de la piscine. Veiller à la position de la plate-forme précédente reste définie sur l'ordinateur (cercle dans le quadrant sud-ouest).
    2. Placez le rat dans l'eau le long du mur de la piscine à la position nord-est et se déplacer rapidement hors de la vue du rat. Utilisation du nouveau démarrage nord position de sorte que le rat rappelle la position de la plate-forme indépendante de la position de départ préalablement formés.
    3. Demandez à l'autre expérimentateur démarrer le logiciel de suivi dès que le rat est dans l'eau. Une minuterie devrait commencer à compter à partir de 0 sur le logiciel de suivi.
    4. Récupérer le rat de lasud-ouest quadrant de la piscine par la base de sa queue et maintenez sur un bras de serviette couverte ou laisser le rat grimper sur une surface portable.
    5. Retour les rats à leur cage sous une lampe chauffante pendant au moins 10 minutes après le procès de la sonde de chaque rat.
    6. Répétez cette expérience (étapes 3.4.1-3.4.5) 1 semaine plus tard.
  • Expérience d'apprentissage indicé
    1. Utilisez du ruban adhésif pour obtenir un 4 cm de diamètre cue sphérique blanc sur un stand qui est de 8,5 cm de haut sur la plate-forme (hauteur totale de repère est de 12,5 cm). Le sommet de la queue sphérique sera d'au moins 8,5 cm au-dessus du niveau d'eau.
    2. Retirez les repères spatiaux des murs autour de la piscine.
    3. Randomize positions de plate-forme et les positions de départ pour chaque rat dans chaque groupe. Toutes les positions de la plate-forme et de départ doivent être représentés pour chaque groupe de traitement.
    4. Placer la plate-forme dans la zone de la plate-forme désignée et définie dans le logiciel de suivi.
    5. Placez le rat dans l'eau le long du mur de la piscine à til a désigné la position de départ et de se déplacer rapidement hors de la vue du rat.
    6. Demandez à l'autre expérimentateur démarrer le logiciel de suivi dès que le rat est dans l'eau. Une minuterie devrait commencer à compter à partir de 0 sur le logiciel de suivi.
    7. Une fois que le rat atteint la plate-forme, avoir l'autre expérimentateur arrêter le procès sur l'ordinateur. Si le rat saute la plate-forme, le procès se poursuit. Avant de récupérer le rat, laissez le rat reposer sur la plate-forme pendant 15 secondes.
    8. Récupérer le rat de la piscine par la base de sa queue et maintenez sur un bras de serviette couverte ou laisser le rat grimper sur une surface portable.
    9. Vérifiez la position de plate-forme pour le prochain rat et déplacer la plate-forme dans la zone correspondante définie dans le logiciel de suivi.
    10. Répétez les étapes 3.5.4-3.5.9 pour les 3 essais suivants. Il devrait y avoir un intervalle inter-essai de 15 min.
    11. Retour les rats à leur cage sous une lampe chauffante pendant au moins 10 minutes après la fina de chaque ratl indicé essai d'apprentissage.
    12. Continuer le même protocole pour le jour 2 de l'apprentissage indicé.
  • L'analyse des données
    Remarque: Le temps passé dans les zones, la distance parcourue dans les zones, la vitesse moyenne, le nombre d'entrées dans les zones et le temps de la première entrée dans la zone sont souvent utilisés.
    1. Analyser le temps et la distance pour atteindre la zone de plate-forme et la vitesse moyenne par jour de l'espace et indicé apprentissage séparément. Pour les expériences de sonde, d'analyser la latence de la première entrée dans la zone cible comme un temps cru ou un changement de pour cent de la sonde 1 à la sonde 2.
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    Representative Results

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    Les tâches comportementales décrites ont été utilisés pour démontrer les effets d'un AVC dans un modèle de rat transgénique APP21 de la maladie d'Alzheimer. La combinaison d'accident vasculaire cérébral et le transgène APP21 devrait entraîner une plus grande déficit moteur dans les membres affectés, ainsi que l'augmentation des déficits de la mémoire.

    La tâche de cylindre évalué la fonction motrice des membres antérieurs brut et est représenté par l'utilisation de la patte antérieure affectée. En outre, la tâche poutre-pied a été utilisé pour évaluer spécifiquement la fonction motrice des membres postérieurs et de la locomotion. Depuis la course a été induite dans le striatum droit, on prévoit que le forelimb gauche pour afficher un déficit moteur si l'on est présent. Les données présentées dans les deux figures 2 et 3a et 3b ne démontre pas statistiquement que les rats co-morbides ont un déficit de forelimb ou hindlimb, respectivement. Bien que ces animaux ne sont pas appoire pour avoir forelimb ou moteur hindlimb déficits, ils ne semblent avoir des différences mineures dans la fonction motrice se rapportant à la locomotion. Dans la tâche de faisceau à pied étapes au total ont été significativement augmentés chez les rats transgéniques co-morbide avec AVC (p <0,05, figure 3c), ce qui suggère que la tâche de faisceau à pied est assez sensible pour détecter des changements mineurs dans la démarche et de la locomotion. Le petit modèle de course striatum utilisé produit de petits coups qui sont probablement trop petit pour produire des déficits majeurs du moteur, mais les déficits ont été démontrés auparavant dans d' autres modèles de temps avec ces deux tâches 10,14. Ici, ces tâches peuvent simplement surveiller la fonction motrice et de la locomotion lors d'enquêtes sur les paramètres présentés.

    mémoire hippocampique d'apprentissage et de référence spatiale dépendante peut être efficacement évaluée à l'aide labyrinthe aquatique de Morris. Il n'y avait aucune différence apparente dans l' apprentissage entre les groupes (figure 5a >, La figure 5b), donc des différences dans l' apprentissage ne ​​peuvent pas expliquer les différences de performances de la mémoire. APP21 rats transgéniques ayant subi un AVC ont démontré un déficit de mémoire de référence solide à long terme par rapport à des rats transgéniques sans accident vasculaire cérébral et de type sauvage des rats ayant subi un AVC (p <0,05, figure 5c).

    l'apprentissage indicé est terminée pour assurer que les rats ont la même capacité à utiliser des indices spatiaux visuels pour localiser la plate-forme dans le labyrinthe aquatique de Morris. Comme cela est démontré dans la figure 6a et la figure 6b, aucune différence n'a été observée dans le temps de latence ou la longueur de trajet pour accéder à la plate - forme lors de l' apprentissage indicé entre les groupes. En outre, la vitesse de nage moyenne était cohérente entre les groupes (Figure 6c) et démontre que la motivation pour échapper et nager capacités était égale entre les groupes.

    gurer 1 "src =" / files / ftp_upload / 53089 / 53089fig1.jpg "/>
    Figure 1:. Chronologie pour le moteur et les évaluations comportementales et cognitives chirurgie jour de l' AVC-inducteur est attribué jour 0 et tous les jours de test sont en référence à ce jour. (A) de test pré-opératoire et post-chirurgie pour tâche de cylindre (C) et de la tâche de faisceau de marche (BM). (B) labyrinthe aquatique de Morris apprentissage spatial, les tests de sonde et indicé apprentissage. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    Figure 2
    Figure 2:. Cylinder Groupe utilisation en pourcentage des forelimb affectée a été calculé en utilisant l'équation à l' étape 1.3.4 et standardisé à jour -3 valeurs de base. La ligne en pointillé rouge annote la valeur 1.0 qui représente une utilisation égale de chaqueforelimb dans la tâche de cylindre. Le type sauvage est abrégé WT et transgénique est abrégé en TG. le nombre d'animaux sont les suivants: WT + solution saline (n = 7), WT + AVC (n = 8), TG + solution saline (n = 8), TG + course (n = 6). Toutes les valeurs sont présentées sous forme de moyenne ± SEM. (Two-way ANOVA, après l'hoc de Tukey). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    Figure 3
    Figure 3:. Tâche Beam-promenade La somme de tous les feuillets fait avec le (A) affecté et (B) hindlimb affecté dans 5 essais est présenté comme un rapport entre le nombre total de mesures prises pour traverser le faisceau. Les valeurs ont été normalisées aux valeurs de base comme suit: rapport post-chirurgie - rapport de pré-chirurgie. (C) Le total des étapes à franchir le o de faisceau n jour -7 et 21. jour de type sauvage est abrégé WT et transgénique est abrégé en TG. le nombre d'animaux sont les suivants: WT + solution saline (n = 6), WT + AVC (n = 6), TG + solution saline (n = 6), TG + course (n = 5). Toutes les valeurs sont présentées comme moyenne ± SEM et les astérisques indiquent la signification statistique. (One-way ANOVA, après l'hoc de Tukey, p <0,05). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    Figure 4
    Figure 4: sections vue du programme démontrant requis pour l' installation et l' exécution d' une expérience Quelques caractéristiques du programme de suivi utilisé pour labyrinthe aquatique de Morris en surbrillance.. La vue de l'appareil avec la vidéo de la piscine présenté ci-dessus n'apparaîtra tel que présenté lors de l'onglet Tests.3089fig4large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    Figure 5
    Figure 5: l' apprentissage spatial et la mémoire de référence dans labyrinthe aquatique de Morris l' apprentissage spatial a été mesurée par (A) latence et (B) la longueur du trajet pour atteindre la plate - forme.. (C) La mémoire de référence a été mesurée comme le changement pour cent du temps de latence de la première entrée dans la zone cible sur le test de la sonde jour 19 par rapport à l'épreuve de la sonde 12 jours. Le type sauvage est abrégé WT et transgénique est abrégé en TG. le nombre d'animaux sont les suivants: WT + solution saline (n = 8), WT + AVC (n = 7), TG + solution saline (n = 7), TG + course (n = 8). Toutes les valeurs sont présentées comme moyenne ± SEM et les astérisques indiquent la signification statistique. (Two-way ANOVA pour l' apprentissage spatial et ANOVA à une voie pour les essais de la sonde, après l'hoc de Tukey, p &# 60;. 0.05) S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    Figure 6
    Figure 6:. Indicé apprentissage dans labyrinthe aquatique de Morris (A) Latence et (B) la longueur du trajet pour atteindre la plate - forme sont exprimés en tant que moyenne des huit essais de l' apprentissage. Vitesse (C) Swim est présenté comme une moyenne de huit essais de l' apprentissage. Le type sauvage est abrégé WT et transgénique est abrégé en TG. le nombre d'animaux sont les suivants: WT + solution saline (n = 8), WT + AVC (n = 7), TG + solution saline (n = 7), TG + course (n = 8). Les valeurs sont présentées comme la moyenne ± SEM. (One-way ANOVA, après l'hoc de Tukey). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cettefigure.

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    Discussion

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    La combinaison de l'AVC et les résultats de la maladie d'Alzheimer dans les pathologies comportementales très distinctes qui peuvent affecter à la fois le moteur et la fonction cognitive en fonction de la gravité de chaque état. Ainsi, il est nécessaire de faire usage d'une variété de tâches comportementales pour déterminer les contributions individuelles de ces conditions, ainsi que de donner un aperçu des effets combinés et potentiellement interactifs dans la condition de co-morbide. Les données présentées démontrent trois rentable, le temps efficace et tâches de comportement sensibles pour évaluer la fonction du moteur et de la mémoire hippocampique d'apprentissage et de référence spatiale dépendante dans un modèle de rat nouveau co-morbide APP21 transgénique avec un AVC. En plus des données présentées, ces tâches ont été vérifiées dans des modèles d'accident vasculaire cérébral plus sévères 10,14,18, ainsi que dans les modèles de la MA 8,16 et devrait être largement applicable à différents modèles de ces deux maladies.

    Cela étant dit, aucune tâche est sans limitations. Pour les tâches motrices en particulier, un peu de dépannage peut être nécessaire si les rats deviennent accoutumés au cylindre et le faisceau. Dans la tâche de cylindre, une motivation peut être nécessaire pour assurer le rat atteint la quantité appropriée de contacts des membres antérieurs avec la paroi du cylindre. Pour atteindre ce résultat, l'application d'un parfum non-toxique sur le couvercle perforé ou paroi du cylindre peut motiver le rat à l'arrière et contact avec la paroi du cylindre avec ses pattes avant. Par exemple, un peu de beurre d'arachide ou l'extrait de vanille peut être étalé sur la paroi intérieure près de la partie supérieure du cylindre pour encourager davantage les rats sédentaires à explorer les parois du cylindre. Un anneau de bande de couleur peut également être appliqué à l'intérieur des ¾ de cylindre à partir du fond du cylindre. Une autre façon de promouvoir l'élevage consiste à enlever un rat sédentaire et il ré-introduire dans le cylindre après un certain temps a passé, ce qui a été réalisé avec un intervalle entre les essais dans le protocole. FourrureThermore, en fonction de la hauteur du cylindre par rapport à la longueur du rat, en enlevant le couvercle percé à mi-chemin à travers un essai peut inciter l'élevage et le contact avec la patte antérieure paroi du cylindre. Cela ne devrait pas être fait s'il y a une possibilité du rat sera en mesure d'échapper à la bouteille pendant le test. Ces motivations peuvent aider à augmenter le nombre d'arrières, mais ne devraient pas influencer l'utilisation des pattes gauche et droite lors d'un contact de la paroi. S'il y a encore une préoccupation majeure au sujet d'un nombre insuffisant de contacts forelimb après la mise en œuvre de ces suggestions, un procès peut se terminer après le rat a fait un total de 10 arrières indépendamment de la durée du temps. Ce serait différent des essais de 5 minutes accomplies dans le protocole ci-dessus, chaque rat atteindrait un total de 10 se cabre à des moments différents. Avec un modèle d'accident vasculaire cérébral et AD co-morbidité, il est important d'être conscient que les changements dans les niveaux des performances, l'anxiété et l'activité cognitive peuvent se développer chez ces rats. Wien que ces changements ne touchent pas directement le résultat principal de la tâche de cylindre (utilisation de forelimb spontanée pendant l'élevage), l'enregistrement d'autres observations peuvent constituer une preuve valable pour les changements de comportement liés à la non-motrices qui peuvent se développer. Dans la tâche de cylindre, de tels comportements peuvent potentiellement être observées en analysant augmenté ou diminué l'élevage comportement, comme l'élevage est une forme de comportement exploratoire motivé. En outre, d'autres mesures telles que le temps passé toilettage, le tournage et l'atterrissage peuvent donner un aperçu sur l'anxiété et d'autres déficits physiques, respectivement.

    En ce qui concerne la tâche de faisceau à pied, en utilisant le tube d'enrichissement maison de cage est généralement assez de motivation pour le rat à marcher à travers le faisceau. Si un rat continue d'arrêter à mi-chemin le long de la poutre, une récompense alimentaire parfumée ou traiter, comme le beurre d'arachide ou de sucre de précision pellets, pourrait être introduit en plus des tubes d'enrichissement à l'extrémité opposée. Si des friandises sont donnés, veiller à ce que tous les rats reçoivent abla même quantité de friandises le jour du test, indépendamment de leur performance. En outre, plutôt que de courir tous les six essais pour un rat avant de passer à la prochaine rat, les essais pourraient être décalés. Par exemple, les deux premiers essais pourraient être réalisés pour tous les rats avant de commencer les deux suivants. Cela peut empêcher l'augmentation du nombre d'arrêts à mi-chemin à travers le faisceau qui peut se produire sur les essais plus tard, lorsque certains rats deviennent trop à l'aise avec l'environnement du faisceau. Une autre solution possible si des arrêts fréquents se produit est de diminuer le nombre d'essais. Cela pourrait être mis en œuvre en plaçant un miroir derrière le faisceau pour analyser les membres gauche et droit dans chaque essai, permettant ainsi le nombre d'essais à être diminué. En outre, l'habituation à la poutre peut se produire après plusieurs séances d'essais et peut entraîner des rats qui refusent de traverser le faisceau et rester assis sur la poutre, malgré tous les efforts pour motiver l'animal. En raison de ce problème, les évaluations de faisceau ne sont pas idéales pour des essais répétés dans loexpériences ng terme. Dans les protocoles qui utilisent des tests répétés, la compensation peut aussi devenir un sujet de préoccupation, en plus de motivation. Pour surmonter les problèmes de compensation en traversant le faisceau, un faisceau conique peut être utilisé plutôt qu'une poutre en bois régulière 21.

    Encore une fois, les changements cognitifs, y compris augmentation de l'anxiété et les changements dans les niveaux d'activité globale et la motivation, peuvent se produire dans ce modèle animal. Par conséquent, il est important de prendre note de toutes les irrégularités entre les groupes expérimentaux concernant la motivation des animaux pour traverser le faisceau ainsi que leur vitesse et leur comportement non locomotrice (arrêt, assis, tremblant, orientation) tout en traversant le faisceau.

    la recherche sur la maladie d'Alzheimer comportementale nécessite des tests de mémoire à court terme et à long terme, ce qui a été réalisé ici en utilisant le labyrinthe d'eau de Morris. De nombreux protocoles considèrent 24 heures après l' apprentissage spatial soit la mémoire à long terme 21, mais avec ce protocole àimeline de 24 heures après l'apprentissage spatial est considéré comme la mémoire à court terme et une semaine est considérée comme la mémoire à long terme. Au cours de cette période d'une semaine entre-deux essais de sonde, les rats ne doivent pas être exposés à d'autres tâches comportementales ou de stress inutiles pour éviter toute interférence avec la mémoire de référence spatiale Morris labyrinthe aquatique.

    En ce qui concerne l'apprentissage spatial, les expérimentateurs doivent être persistants en exigeant le rat s'asseoir sur la plate-forme sans sauter pendant un certain laps de temps. Si le rat est assis avec succès sur la plate-forme, mais saute que les expérimentateurs entrent en vue, le rat doit être placé ou guidé vers la plate-forme et nécessaire pour asseoir sur la plate-forme jusqu'à ce que l'expérimentateur récupère l'animal. Pour appliquer l'apprentissage de la plate-forme que la seule façon d'échapper à l'eau, les rats ne doivent pas être pris en charge tout en nageant, à moins que dans un cadre d'essai de la sonde. Si les rats arrivent à sauter de la plate-forme sur le bord de la piscine, envisager de déplacer le platform plus loin vers le centre de la piscine pour décourager l'apprentissage d'une autre voie d'évasion.

    Pour assurer qu'il n'y a pas de biais spatiaux lors de l'apprentissage spatial et indicé, les positions de départ et les positions de la plate-forme indicés pour chaque rat dans un groupe de traitement devraient être randomisés. Chaque groupe de traitement devrait avoir un nombre représentatif de rats à partir de chaque position de départ pour l'apprentissage spatial ou en suivant le même départ et la position de la plate-forme de paradigme pour l'apprentissage indicé. Pour l' attribution de positions de départ, Vorhees et Williams présentent un ensemble très détaillé des positions de départ randomisés pour l' apprentissage spatial et les positions de début et de la plate - forme randomisées pour indicé apprentissage 20. Ceci peut être utilisé directement ou comme une ligne directrice pour attribuer des positions à chaque rat avant le test du labyrinthe aquatique début Morris.

    Pour l'analyse de Morris données de labyrinthe d'eau, les suggestions contenues dans le protocole ci-dessus représentent la façon dont les données présentées ici ont été acquises. La data recueilli à l'étape 3.6 du protocole de labyrinthe d'eau au-dessus de Morris peut être utilisé pour calculer diverses mesures de résultats qui peuvent être utiles pour décrire un déficit cognitif. Par exemple, au-delà de l'ensemble de données numériques, un logiciel de suivi offre également l'expérimentateur l'occasion d'analyser les parcelles de piste, qui peuvent donner un éclairage supplémentaire dans les stratégies de recherche des animaux. En outre, le pourcentage de temps passé ou de la distance parcourue dans le quadrant de la cible par rapport à tous les quarts de cercle peut être utilisé comme une mesure de mémoire de référence dans les essais de la sonde. Il est important de garder à l'esprit que ces modèles animaux co-morbide peuvent présenter certains déficits moteurs. En comparant la vitesse de nage parmi les groupes expérimentaux peut donner une indication si un déficit moteur potentiel a un impact sur la capacité des animaux à exécuter dans le labyrinthe aquatique de Morris. En outre, d'exclure les performances du moteur de devenir un facteur de confusion dans le labyrinthe aquatique résultat, il est recommandé de regarder la longueur du trajet pour atteindre la plate-formeen plus de la latence et nager vitesse comme le montre la figure 5 et 6. Si la capacité de nager est compromise de quelque façon, la longueur du trajet est la mesure la plus précise pour évaluer la fonction hippocampique.

    Bien qu'il existe divers échéanciers différents qui peuvent être appliquées à l'ensemble de ces tâches comportementales décrites, la méthodologie de l'exécution de chaque expérience doit rester le même. Les données présentées ici ont été obtenus avec un post-AVC point de temps de récupération de 21 jours, qui capture les événements précoces après un AVC et leur interaction potentielle avec le métabolisme de Aß dans le cerveau. Bien que les données présentées ici était dans un modèle d'accident vasculaire cérébral et la maladie d'Alzheimer co-morbide, ces tâches peuvent être appliquées ou adaptées à diverses questions et des modèles de recherche. Alors que le test du cylindre est une procédure standard moins modifiable, la tâche de marche du faisceau peut être légèrement ajusté à la gravité du déficit moteur attendu en choisissant WIDT faisceau appropriéhs. Le labyrinthe de l'eau est le test le plus polyvalent de tous les paradigmes mentionnés ici. Par exemple, en choisissant différents intervalles entre la fin de la phase d'acquisition et l'essai de la sonde de mémoire de référence spatiale peut facilement tester à court terme et la mémoire à long terme. mémoire et stratégie déplacement de travail, deux composantes de la fonction exécutive, peuvent également être testées en utilisant la configuration du labyrinthe d'eau. Pour évaluer la mémoire de travail, l'intervalle entre les essais peut être réduite à moins de 1 min lors de l'acquisition d'apprentissage d'un nouvel emplacement de la plate-forme. De plus, ayant les animaux apprennent une seconde, nouvel emplacement de la plate-forme après l'acquisition réussie d'un emplacement initial de la plate-forme permet de tester la flexibilité mentale ou d'une stratégie changement. Compte tenu de toutes ces modifications potentielles, il y a beaucoup de flexibilité à ces tâches de comportement, ce qui est un autre avantage majeur, en plus de tous les avantages mentionnés ci-dessus.

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    Disclosures

    Les auteurs déclarent qu'ils ont aucun intérêt financier concurrents.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Cylinder Western University Plexiglas Cylinder
    Cylinder Diameter: 23 cm
    Cylinder Height: 40 cm
    Platform Height: 30 cm
    Mirror Length: 35 cm
    Mirror Width: 26.5 cm
    This was made specifically by Western University Machine Services for our lab. Please contact your own chosen manufacturer to design this product.
    Handheld Video Camera JVC GZ-E200
    Video Camera Tripod Slik F163
    AM/FM Clock Radio Sylvania SCR1388
    White Board Walmart Width: 71.12 cm
    Height: 55.88 cm
    These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
    Dry-erase Marker Expo Expo Dry-erase Original Marker These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
    Wooden Beam Rona Plywood
    Width: 2 cm
    Length: 100 cm
    VWR General Purpose Laboratory Tape VWR Intl. 89097-920
    iMovie '11 Apple Inc. Version 9.0.9 (1795) This is the version used in this manuscript, but any other iMovie version or video editing software could be used.
    Morris Water Maze Pool with Platform Stoelting Co. 60136/60035 These are not the exact products used in the video, but these are essentially identical.
    Platform Cue - - The platform cue used was created using a small metal stand and white spherical foam ball. These can likely be purchased at any store with home improvement materials (i.e. Walmart, Rona etc.)
    Mainstays 71" Floor Lamp Walmart HW-F0377SLV
    ANY-Maze Behavioural Tracking Software Stoelting Co. 60000 There are ANY-maze® bundles that include the camera with or without a computer and accessories.
    Compact Video Camera Logitech V-U0023
    Laptop Hewlett-Packard HP Pavilion dv6 Notebook PC Laptop Specifics: AMD A6-3420M APU with Radeon HD Graphics 1.50 GHz, 6.00 GB RAM, 64-bit operating system.
    Americana Non-toxic Acrylic Paint DecoArt DAO67-9 This can be ordered on the DecoArt site or purchased in store at DecoArt retailers.
    Poster Board Walmart PA-1961

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    References

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    Moteur et hippocampique apprentissage spatial et dépendante Référence évaluation de la mémoire dans un modèle de rat transgénique de la maladie d&#39;Alzheimer avec des maladies
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    Au, J. L., Weishaupt, N., Nell, H. J., Whitehead, S. N., Cechetto, D. F. Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke. J. Vis. Exp. (109), e53089, doi:10.3791/53089 (2016).More

    Au, J. L., Weishaupt, N., Nell, H. J., Whitehead, S. N., Cechetto, D. F. Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke. J. Vis. Exp. (109), e53089, doi:10.3791/53089 (2016).

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