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Biology

Morris Water Maze-Experiment

Published: September 24, 2008 doi: 10.3791/897

Summary

Das Morris Water Maze ist eine allgemein anerkannte Werkzeug benutzt, um die Beteiligung des Hippocampus in einer Verhaltenstherapie Aufgabe zu dokumentieren.

Abstract

Das Morris Water Maze ist weit verbreitet, um das räumliche Gedächtnis und das Lernen zu studieren. Die Tiere werden in einem Pool von Wasser, das gefärbte, opake mit pulverförmigen fettfreie Milch oder ungiftig Temperafarbe, wo sie zu einem versteckten entkommen Plattform schwimmen muss, ist gelegt. Weil sie in undurchsichtige Wasser sind, können die Tiere nicht sehen, die Plattform und kann nicht auf Duft verlassen, um den Fluchtweg zu finden. Stattdessen müssen sie auf externe / extra-maze Hinweise angewiesen. Da die Tiere mehr mit dieser Aufgabe vertraut sind, werden sie in der Lage, die Plattform noch schneller zu finden. Entwickelt von Richard G. Morris im Jahr 1984 hat dieses Paradigma zu einem der "Goldstandard" der Behavioral Neuroscience.

Protocol

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Einrichten des Wasser-Labyrinth

  1. Die Hauptkomponente des Wassers Labyrinth einzurichten sollte ein runder Pool, ca. 6 Meter im Durchmesser und ca. 3 Meter tief. Wenn Sie die Aufnahme der Aufgabe sind mit einer Videokamera sicher, dass alle Seiten des Labyrinths sind im Sichtfeld der Kamera zu sehen.
  2. Füllen Sie das Wasser Labyrinth mit Leitungswasser, das fast 26 sein sollte ° C. Dies kann mehrere Stunden dauern, so sollte frühzeitig erfolgen. Überprüfen Sie regelmäßig die Wassertemperatur, so dass es innerhalb eines Grades von 26 ° C
  3. Legen Sie die Escape-Plattform in der Mitte des Pools. Während des Trainings muss ausgesetzt werden, einen Zoll über dem Wasser. Dies lehrt die Ratte, dass es eine Plattform, und dass es den Weg raus aus dem Wasser. Später, nachdem das Tier trainiert und zum Testen bereit ist, wird die Flucht-Plattform direkt unter der Oberfläche des Wassers, und wird nicht sichtbar, da das Wasser undurchsichtig mit Milch oder ungiftige Farbe sein.

    Jetzt wird das Wasser Labyrinth bereit für das Training der Tiere.

Pre-Training für die Wasser-Labyrinth

  1. Für die Wasser-Labyrinth Ausbildung, die Plattform sollte in der Mitte des Pools und belichtet einen Zoll über der Oberfläche, so dass die Tiere weiß, dass es da ist. Das Wasser sollte innerhalb eines Grades von 26 ° C werden
  2. Jedes Tier wird durchlaufen drei aufeinander folgenden Versuchen. Zuerst legen Sie das Tier auf der Plattform für 20 Sekunden.
  3. Das Wasser Labyrinth hat 4 Startpositionen: Norden, Süden, Osten oder Westen. Nehmen Sie das Tier auf eine dieser Positionen. Lower Tier ins Wasser, indem Sie es mit der Hand und brachte es vorsichtig nach unten ins Wasser tail-Ende zuerst. Kein Stress der Tiere durch Eintauchen in Kopf zuerst.
  4. Lassen Sie das Tier schwimmen / search für die Plattform für maximal 60 Sekunden. Im ersten Moment mag das Tier am Rand des Pools schwimmen auf der Suche nach einem Ausweg. Irgendwann wird das Tier lernen, für die Plattform suchen und klettern.
  5. Nachdem das Nagetier erreicht die Plattform, stoppen Sie den Timer, und notieren Sie die Zeit. Wenn es nicht finden die Plattform in 60 Sekunden, dann nehmen Sie die Zeit für diese Studie als 1 Minute. Heben Sie nicht das Tier, wenn es um die Plattform zu erreichen schlägt fehl. Teach das Tier, es muss auf die Plattform zu schwimmen. Daher sanft in das Tier auf die Plattform mit der Hand. Lassen Sie das Tier auf der Plattform sitzen für 15 Sekunden. Wenn es oder fällt springt, sanft in sie zurück. Dies wird Zug das Tier, es muss auf die Plattform, um aus dem Pool gerettet werden bleiben.
  6. Wiederholen Sie diesen Vorgang für zwei weitere Versuche, beginnend bei einer anderen Richtung für jeden Versuch.
  7. Sobald das Tier alle drei Studien abgeschlossen hat, trocknen Sie es mit einem Handtuch. Wiederholen Sie die drei Probetraining Prozess für alle Tiere nacheinander. Halten Sie die Richtungen die gleichen für alle von ihnen, und ihre Zeiten erfassen.
  8. Nun, da die Tiere darauf trainiert sind, sind sie bereit, um das Wasser Labyrinth-Test durchzuführen.

Wasser Labyrinth Test

  1. Zu Beginn experimentelle Studien mit dem Wasser Labyrinth, tanken, so dass die Plattform ist ein Zoll unter der Oberfläche des Wassers. Verwenden Sie fettfreie Trockenmilch, oder 125 Milliliter ungiftigen weißen Tempera zu malen, machen das Wasser undurchsichtig.
  2. Die Beleuchtung und Wassertemperatur sollte der gleiche wie in den Trainingsprozess werden. Jedes Tier wird durchlaufen 12 Studien, die die 3-Studien werden für jeden ab Richtung. Jeder Versuch dauert 60 Sekunden. Bevor Sie beginnen, wählen Sie die Reihenfolge der Ausgangspunkt Richtungen. Verwenden Sie nicht den gleichen Start Richtung zweimal in Folge, und auch nicht wiederholen der gleichen Reihenfolge für jede der Richtungen
  3. Mit Blick auf die Wand des Pools, wird das Tier-Handler das Tier im Wasser statt, und um einen Schritt zurück aus dem Pool und sitzen in einem bestimmten Ort, während das Tier führt das Labyrinth Aufgabe. Ein tierisches Verhalten Tracking-System wie das SMART-System (San Diego Instruments) können verwendet werden, um den Weg, wie auch andere Variablen zu überwachen. Videoaufnahmen jeder Studie ist ein preiswerter, und perfekt geeignet, alternative.
  4. Überwachen des Tieres, bis er die Plattform erreicht, und notieren Sie die Zeit, die. Wenn das Tier nicht erreicht die Plattform in 60 Sekunden wird der Hundeführer es um die Plattform zu führen, wie in der Ausbildung. So oder so, lassen Sie das Tier für 10 Sekunden zu sitzen, und dann trocknen sie ab und gibt das Tier in einen Betrieb Käfig.
  5. Fahren Sie mit dem jedes Tier für alle 12 Versuche, mit dem Tier-Handler wieder in die gleiche vorgesehenen Stelle bei jedem Versuch. Die Reihenfolge der Tests sollte: Versuch 1 für alle Tiere, Versuch 2 für alle Tiere, Versuch 3 für alle Tiere, etc. Es sollte eine inter-Studie im Abstand von mindestens 2 Minuten. In regelmäßigen Abständen reinigen, am Pool, stellen Sie sicher, die Plattform ist vorhanden, und überprüfen Sie, dass die Wassertemperatur die gleiche ist.
  6. Nachdem alle Tiere 12 Studien abgeschlossen haben, werden sie jedes Führen Sie eine Sonde Studie, in which die Plattform aus dem Pool entfernt. Die Sonde Studie wird durchgeführt, um das Tier das Verständnis der Plattform Lage zu überprüfen, und beobachten Sie die Strategie, dass das Tier folgt, wenn sie entdeckt die Plattform ist nicht da. Der Handler wird Freilassung des Tieres ab im Norden. Notieren Sie die Anzahl der das Tier kreuzt die Mitte des Pools während der 30 Sekunden.
  7. Wenn alle die Sonde Tests abgeschlossen sind, abseits der Tiere trocken und Drain den Pool.

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Discussion

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Das Wasser Labyrinth Aufgabe war die Entwicklung von Morris 5. Diese Aufgabe kann in vielfältiger Weise zu untersuchen, Arbeitsspeicher, Referenz-Speicher und Aufgabe Strategie 6 verändert werden. Das hier beschriebene Verfahren besteht aus zwei wichtigen Variablen, die eine Abweichung von den anderen Versionen des Wassers Labyrinth darstellen: Vortraining und Tests an einem einzigen Tag.

Vortraining - der Hippocampus ist in räumlicher / relationale Gedächtnis beteiligt 7-8. Das Wasser Labyrinth speziell Tests räumlichen Speicher 3. Es gibt jedoch zahlreiche andere Komponenten der Aufgabe, die nicht mit räumlichen Gedächtnisses: den Stress mit der Aufgabe beteiligt sind, das Verständnis der Regeln der Aufgabe (also zu "entkommen", das Tier muss eine versteckte Plattform finden, und bleiben Sie auf es um "gerettet"), und das Verständnis, dass es ein Mittel zur Flucht vor den Aufgaben 9 sein. Erlernte Hilflosigkeit gehört auch ein Tank mit Wasser, aber die Regeln (es gibt keine Fluchtwege) sind sehr unterschiedlich 10. Die drei Vortraining Studien "lehren" die Tiere zu diesen Eigenschaften der Aufgabe. Sie lernen, dass sie in einem Pool von lauwarmem Wasser platziert werden und schwimmen um für eine Minute, aber nach entfernt werden. Sie lernen, die Plattform zu finden (weil es sichtbar ist) und dass der Aufenthalt an wird es um ihre "Flucht" aus dem Labyrinth führen. Und sie lernen, dass die Aufgabe ein Ende hat. Daher wird dieser Hippocampus-unabhängiges Lernen nicht die Analyse des Wassers Labyrinth Testdaten zu verwechseln.

Testen an einem einzigen Tag - Sehr häufig tritt das Wasser Labyrinth Tests in zwei vor vier Tagen 3. Auf diese Weise können Erwerb und Erhalt beurteilt werden. Doch in einigen Populationen, ist dies kein gangbarer Weg. Dies ist der Fall bei der Untersuchung von weiblichen Säugetieren. Weibliche Nager, Menschen, Primaten, etc, haben alle zyklischen Veränderungen in Steroidhormon Ebenen 11-12. Diese Hormone haben tiefgreifende Auswirkungen auf Hippocampus-abhängige Aufgabe Leistung, Hippocampus Anatomie und Hippocampus Zellfunktion 13-14. Testen über mehrere Tage wäre vergleichbar mit Tests ein einzelnes Tier über zahlreiche Bedingungen niedrigen Östradiol und Progesteron, erhöhte Östradiol und Progesteron und mittleren Östradiol und Progesteron. Zur Beseitigung dieses verwechseln, tritt Tests in einem einzigen Tag.

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Acknowledgments

JLN wurde von MH 68347 unterstützt.

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.

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References

  1. 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).
  2. Redish, A. D., Touretzky, D. S. The role of the hippocampus in solving the Morris water maze. Neural. Comput. 1, 73-111 (1998).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
  6. 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).
  7. 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).
  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).
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  14. Warren, S. G., Juraska, J. M. Spatial and nonspatial learning across the rat estrous cycle. Behav. Neurosci. 111, 259-266 (1997).
Morris Water Maze-Experiment
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Cite this Article

Nunez, J. Morris Water Maze Experiment. J. Vis. Exp. (19), e897, doi:10.3791/897 (2008).More

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