Summary
De Morris water maze is een goed geaccepteerd instrument dat wordt gebruikt om de betrokkenheid van de hippocampus in een gedrags-taak document.
Abstract
De Morris water maze wordt op grote schaal gebruikt voor het ruimtelijk geheugen en het leren studeren. Dieren zijn geplaatst in een plas water die gekleurd is ondoorzichtig met poedersuiker niet-vette melk of niet-giftige tempera verf, waar ze moeten zwemmen naar een verborgen ontsnappen platform. Omdat ze in ondoorzichtige water, kunnen de dieren niet zien van het platform, en niet kan beroepen op geur om de vluchtweg te vinden. In plaats daarvan moeten ze een beroep op externe / extra-doolhof cues. Als de dieren meer vertrouwd raken met de taak, zijn ze in staat om het platform vinden sneller. Ontwikkeld door Richard G. Morris in 1984, is dit paradigma uitgegroeid tot een van de "gouden standaard" van Behavioral Neuroscience.
Protocol
Het opzetten van het water maze
- De belangrijkste component van het water maze opgezet moet een rond zwembad te zijn, ongeveer 6 meter in diameter en ongeveer 3 meter diep. Als u het opnemen van de taak met een videocamera, zorg ervoor dat alle zijden van het doolhof zijn binnen het gezichtsveld van de camera's te bekijken.
- Vul het water doolhof met kraanwater, dat moet bijna 26 worden ° C. Dit kan enkele uren duren, dus moet goed worden gedaan op voorhand. Controleer regelmatig de temperatuur van het water, zodat het binnen een graad van 26 ° C.
- Plaats de ontsnapping platform in het midden van het zwembad. Tijdens de training moet worden blootgesteld, een centimeter boven het water. Dit leert de rat dat er een platform, en dat is de manier om eruit te komen van het water. Later, nadat het dier is getraind en klaar voor het testen, zal de ontsnapping platform net onder de oppervlakte van het water, en is niet zichtbaar omdat het water zal worden gemaakt ondoorzichtig met melk of niet-giftige verf.
Nu, het water doolhof is klaar voor het trainen van de dieren.
Pre-training voor de water maze
- Voor de water maze training, het platform moet in het midden van het zwembad en bloot een centimeter boven het oppervlak, zodat het dier weet dat het er is. Het water moet binnen een graad van 26 ° C.
- Elk dier zal ondergaan drie opeenvolgende proeven. Plaats eerst het dier op het platform voor twintig seconden.
- Het water doolhof heeft vier startposities: noord, zuid, oost of west. Neem het dier naar een van deze posities. Laat de dieren in het water door het ondersteunen van het met je hand en brengt het voorzichtig naar beneden in het water staart eerst. Geen stress van het dier door dunking het in het hoofd eerst.
- Laat het dier zwemmen / zoeken naar het platform voor een maximum van 60 seconden. In het begin kan het dier zwemmen langs de rand van het zwembad op zoek naar een uitweg. Uiteindelijk zal het dier leren om te zoeken naar het platform en klim omhoog.
- Zodra het knaagdier bereikt van het platform, stop de timer, en noteer de tijd. Als dit niet het perron niet vinden in 60 seconden, dan nemen de tijd voor dit proces, zoals een minuut. Niet halen van het dier als het niet het bereiken van de platform. Leer het dier dat het moet zwemmen naar het platform. Daarom voorzichtig gids het dier naar het platform met uw hand. Laat het dier op het platform zitten 15 seconden. Als hij valt of springt voorzichtig terug te geleiden het. Dit zal de trein het dier dat het moet blijven op het platform worden gered uit het zwembad.
- Herhaal deze procedure voor twee studies, te beginnen bij een andere richting voor elke proef.
- Als het dier eenmaal heeft voltooid alle drie de trials, droog het af met een handdoek. Herhaal de drie-trial training proces voor alle dieren achtereenvolgens. Houd de richting hetzelfde voor hen allen, en neem de tijd.
- Nu dat de dieren zijn getraind, zij zijn klaar om de water maze test uit te voeren.
Water maze test
- Om te beginnen experimenteel onderzoek met de water maze, vullen de tank, zodat het platform is een centimeter onder de oppervlakte van het water. Gebruik niet-vette droge melk, of 125 milliliter van niet-giftig wit tempera verf, om het water ondoorzichtig.
- De verlichting en de temperatuur van het water moet hetzelfde zijn als in het opleidingsproces. Elk dier zal ondergaan 12 trials, die drie proeven voor elke starten richting. Elke proef duurt 60 seconden. Voordat u begint, kiest u de volgorde van de start richtingen. Niet twee keer gebruik maken van dezelfde richting start in een rij, en ook niet herhalen in dezelfde orde voor een van de richtingen
- Naar de muur van het zwembad, het dier handler zal het dier in het water, en zal dan een stap terug uit het zwembad en zitten in een aangewezen plek, terwijl het dier voert de doolhof taak. Een dier het gedrag van tracking-systeem, zoals het SMART-systeem (San Diego Instruments) kan worden gebruikt om het pad, maar ook andere variabelen te controleren. Video-opnamen elk proces is een minder duur, en perfect passend alternatief.
- Monitor van het dier tot aan het platform, en noteer de tijd die het nam. Indien het dier niet het platform niet te bereiken in 60 seconden, zal de handler gids is naar het podium, als in opleiding. Hoe dan ook, laat het dier zitten voor 10 seconden, en dan droog het af en ga terug het dier naar een bedrijf kooi.
- Ga verder met elk dier voor alle 12 proeven, met het dier handler terug te keren naar dezelfde plek aangewezen tijdens elke trial. De volgorde van de proeven moeten worden: proef 1 voor alle dieren, proef 2 voor alle dieren, het proces 3 voor alle dieren, enz. Er moet een inter-trial interval van ten minste twee minuten te zijn. Periodiek reinigen van het zwembad, zorg ervoor dat het platform is op zijn plaats, en controleer of de temperatuur van het water is hetzelfde.
- Nadat alle dieren zijn 12 trials, zullen ze presteren elk een sonde studie, which het platform is verwijderd uit het zwembad. De sonde proef is uitgevoerd om het dier te begrijpen van het platform locatie te controleren, en observeer de strategie die het dier toen het ontdekt het platform is er niet. De geleider laat de dieren vanaf het noorden. Noteer het aantal keren dat het dier het midden van het zwembad steekt tijdens de 30 seconden.
- Wanneer alle probe trials zijn voltooid, droog uit de dieren en afvoer van het zwembad.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het water maze taak werd ontwikkeld door Morris 5. Deze taak kan worden aangepast op verschillende manieren te onderzoeken werkgeheugen, referentie-geheugen en de taak van de strategie 6. De hier beschreven procedure bevat twee kritische variabelen die een afwijking van de andere versies van het water maze vertegenwoordigen: vooropleiding, en testen op een enkele dag.
Pretraining - de hippocampus is betrokken bij de ruimtelijke / relationele geheugen 7-8. Het water maze test specifiek ruimtelijk geheugen 3. Er zijn echter tal van andere onderdelen van de taak waarbij geen sprake ruimtelijk geheugen: de stress die betrokken zijn bij de taak, het begrip van de regels van de taak (die op "escape", moet het dier een verborgen platform te vinden, en blijf op het om te worden "gered"), en het begrip dat er een middel om te ontsnappen aan de taak 9. Aangeleerde hulpeloosheid omvat ook een tank met water, maar de regels (er is geen middel om te ontsnappen) zijn heel verschillend 10. De drie vooropleiding trials 'leren' van de dieren over deze eigenschappen van de taak. Ze leren dat ze zullen worden geplaatst in een pool van lauw water en zwemmen rond voor een minuut, maar worden verwijderd na. Ze worden geleerd om het platform te vinden (omdat het zichtbaar is) en dat een verblijf op het zal voor hun "escape 'van de doolhof. En ze wordt geleerd dat de taak een einde heeft. Daarom gaat deze hippocampus-zelfstandig leren niet verwarren de analyse van het water maze test data.
Testen op een dag - Meestal, water maze test gebeurt over twee tot vier dagen drie. Op deze manier kunnen verwerven en behouden worden beoordeeld. Echter, in sommige populaties, is dit geen haalbare optie. Dit is het geval bij het onderzoek vrouwelijke zoogdieren. Vrouwelijke knaagdieren, mensen, primaten, etc, hebben allemaal cyclische veranderingen in de steroïde hormonen 11-12. Deze hormonen diepgaande effecten hebben op hippocampus-afhankelijke taak de prestaties, de hippocampus anatomie en de hippocampus celfunctie 13-14. Het testen van meerdere dagen zou verwant zijn aan het testen van een enkel dier over een groot aantal voorwaarden lage estradiol en progesteron, verhoogde oestradiol en progesteron, en intermediaire estradiol en progesteron. Te elimineren dit verwarren, het testen gebeurt over een enkele dag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
JLN werd ondersteund door MH 68347.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| SMART System | San Diego Instruments | This system is not a requirement – there are many other behavioral systems on the market. |
References
- de Bruin, J. P., Swinkels, W. A., de Brabander, J. M. Response learning of rats in a Morris water maze: involvement of the medial prefrontal cortex. Behav. Brain Res. 85, 47-55 (1997).
- Redish, A. D., Touretzky, D. S. The role of the hippocampus in solving the Morris water maze. Neural. Comput. 1, 73-111 (1998).
- D'Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res. Rev. 36, 60-90 (2001).
- Kallai, J., Makany, T., Karadi, K., Jacobs, W. J. Spatial orientation strategies in Morris-type virtual water task for humans. Behav. Brain Res. 159, 187-196 (2005).
- Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
- Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. The use of the Morris Water Maze in the study of learning and memory. Int. J. Neurosci. 48, 26-69 (1989).
- Kesner, R. P., Exans, R. B., Hunt, M. A. Further evidence in support of the neurobiological bases of an attribute model of memory: role of the hippocampus. Int. J. Neurosci. 21-22, 21-22 (1987-8).
- Jarrard, L. E., Okaichi, H., Steward, O., Goldschmidt, R. B. On the role of hippocampal connections in the performance of place and cue tasks: comparisons with damage to the hippocampus. Behav. Neurosci. 98, 946-954 (1984).
- Hodges, H. Maze procedures: the radial-arm and water maze compared. Cogn. Brain Res. 3, 167-181 (1996).
- Shumake, J., Gonzalez-Lima, F. Brain systems underlying susceptibility to helplessness and depression. Behav. Cogn. Neurosci. Rev. 2, 198-221 (2003).
- Owen, J. A. Physiology of the menstrual cycle. Am. J. Clin. Nutr. 28, 333-338 (1975).
- Everett, J. W. Neurobiology of reproduction in the female rat. Monogr. Endocrinol. 32, 1-133 (1989).
- Warren, S. G., Humphreys, A. G., Juraska, J. M., Greenough, W. T. LTP varies across the estrous cycle: enhanced synaptic plasticity in proestrus rats. Brain Res. 703, 26-30 (1995).
- Warren, S. G., Juraska, J. M. Spatial and nonspatial learning across the rat estrous cycle. Behav. Neurosci. 111, 259-266 (1997).
