Labirentleri kullanarak uzamsal hafıza testi

Uzamsal öğrenme ve hafıza, çevremizle ilişkili şeyleri hatırlamamıza izin veren nörolojik işlevlerdir. Önceki deneyimlerimize dayanarak tehlikeli alanlardan kaçınmak gibi basit görevleri yapmamızı sağlar ve eşyalarımızı nerede sakladığımızı bize hatırlatır. Avantajımıza veya dezavantajımıza göre, kemirgenlerde benzer özellikler gözlenir ve bu da onları davranış bilimcilerinin labirentlerin yardımıyla yaptıkları bu fenomeni incelemek için mükemmel modeller haline getirir.

Bu video, uzamsal öğrenme ve hafızanın ilkelerini ve nörobiyolojisini, farklı labirent türleriyle deneyler yapmak için genelleştirilmiş protokolleri ve nörodavranışsal araştırmacıların bu araçları bugün laboratuvarlarda nasıl kullandıklarını kısaca gözden geçirecektir.

Uzamsal öğrenme ve hafızaya kısa bir genel bakış ve kemirgenlerde labirent testlerinin arkasındaki genel ilkelerle başlayalım.

Bir organizma alışılmadık bir ortamda gezinirken, yer işaretlerinin, engellerin ve ilgi çekici noktaların konumu hakkında bilgi edinir. Bu uzamsal bilgi ya geçici olarak çalışma belleğine dahil edilir ya da daha kalıcı olarak referans belleğine dahil edilir. Hipokampus, bu bilgilerin depolanmasında benzersiz bir rol oynar. Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme veya fMRI kullanan çalışmalar, hipokampusun bölümlerinin uzamsal öğrenme ve hafızayı test eden görevler sırasında aktif olduğunu göstermiştir.

Davranış araştırmacıları, labirentlerin yardımıyla organizmanın çevresini manipüle ederek kemirgenlerde uzamsal öğrenmeyi ve hafızayı inceler. Geniş anlamda, bir labirent, bir kemirgenin bir hedefe ulaşmak için gezinmesi gereken her türlü yapay ortamdır. Tipik olarak, bu labirentler, hayvanı seyahat etmeye ve belirli bir noktaya varmaya iten ışık veya su gibi olumsuz bir uyaran kullanır. Bir kemirgenin bu süreci tamamlamak için harcadığı yol ve süre, uzamsal öğrenmeyi ve hafızayı ölçmek için bir parametre görevi görür.

Artık uzamsal öğrenme ve hafızanın arkasındaki ilkeleri öğrendiğinize göre, farklı labirent türlerini içeren genel deney protokollerini tartışalım.

İlk olarak, uzamsal öğrenmeyi ve referans hafızayı değerlendirmek için yapılan klasik bir test olan Morris su labirentine bakalım. Bu labirent, suyla dolu dairesel bir tanktan oluşur. Her kadranı belirli bir sembolle ilişkilendirmek için labirentin etrafında görsel ipuçları düzenlenir. Daha sonra bir platform tanıtılır ve eğitim amacıyla suyun üzerine çıkarılır. Kemirgenler yüzebilseler de yüzmeyi tercih etmezler; Bu nedenle su olumsuz bir uyaran görevi görür ve platforma ulaşmaya çalışırlar. Bir kemirgen, platformun konumunu belirli bir görsel ipucunun konumuyla ilişkilendirmeyi öğrenmelidir.

Test için, bir hayvan bulanık su ve batık bir platform ile bir labirente yerleştirilir. Mekansal öğrenmeyi değerlendirmek için hayvanın batık platforma ulaşmak için aldığı süre ve rotalar kaydedilir. Referans belleği değerlendirmek için, batık platformun çıkarıldığı bir prob denemesi gerçekleştirilir. Bir kemirgenin platforma sahip olan kadranda geçirdiği süre daha sonra referans hafızasını değerlendirmek için kaydedilir.

Tartışacağımız bir sonraki labirent, çalışma ve referans belleğini değerlendirmek için kullanılan radyal su labirentidir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu labirent, su dolu bir tanka yerleştirilmiş sekiz radyal kol içerir. Burada, su yine negatif uyaran görevi görür ve bu da hayvanı kollardan birinin ucuna yerleştirilmiş bir platform bulmaya teşvik eder. Görsel ipuçları genellikle labirent çevresine yerleştirilir. Başlangıçta, batık platformlar bazı kolların uçlarına rastgele yerleştirilir ve eğitim denemeleri için platformsuz bir başlangıç koluna bir kemirgen yerleştirilir. Kemirgen daha sonra platformlardan birine ulaşana kadar yüzer. Bu birkaç kez tekrarlanabilir ve bu aşamada toplanan veriler çalışma belleğini veya uzamsal öğrenmeyi değerlendirmek için kullanılabilir.

Bunu takiben, eğitim sırasında kemirgen tarafından kullanılan platform, referans belleğini değerlendirmek için kaldırılır. Araştırmacılar, eğitim denemeleri sırasında bir kemirgenin platformu içeren kolu kaç kez ziyaret ettiğini kaydederek referans belleğini değerlendirir.

Son olarak, Morris su labirenti ile aynı prensipleri takip eden, ancak kuru olan ve bu karasal hayvanlar için daha az stresli hale getiren Barnes labirentini tartışalım.

Bu labirent, çevresi etrafında parlak ışıkların yerleştirildiği delikler bulunan bir tahtadan oluşur. Kemirgenler gecedir, bu nedenle ışık olumsuz bir uyaran görevi görür. Diğer labirentler gibi, görsel ipuçları tahtanın etrafına yerleştirilmiştir. Eğitim denemeleri için bir delik açık kalır; Labirentin amacı budur, çünkü caydırıcı ışıktan uzakta karanlık bir kafese yol açar.

Eğitim denemeleri sırasında, bir kemirgen labirenti birkaç kez çalıştırır ve uzamsal öğrenme, bir kemirgenin kafes deliğine ulaşmak için izlediği rotaların yanı sıra zaman miktarındaki değişiklikleri gözlemleyerek değerlendirilir. Referans belleğini değerlendirmek için, Barnes labirentindeki açık delik kapatılır ve bir kemirgenin kafes deliğinin bir zamanlar bulunduğu kadranda geçirdiği zamanı kaydetmek, referans belleği değerlendirmenin bir yoludur.

Artık farklı labirent türlerini incelediğimize göre, nörodavranışsal bilim adamlarının bugün bunları nasıl kullandığını keşfedelim.

Genleri mekansal öğrenme ve hafıza ile bağlamak için araştırmacılar genetik manipülasyonlar ve ardından labirent testleri gerçekleştirirler. Bu deneyde, bilim adamları stereotaksik cerrahi yardımıyla belirli nöronal genlerin ekspresyonunu engellediler ve daha sonra Morris su labirenti testini gerçekleştirdiler. Testin sonuçları, hedeflenen genlerin uzamsal öğrenme ve hafızadaki rolü hakkında bilgi sağladı.

Labirentler, beyin hasarının uzamsal hafızayı nasıl etkilediğini değerlendirmek için de kullanılabilir. Bu deneyde araştırmacılar, radyal kol su labirenti testinde düşük oksijen konsantrasyonlarının neden olduğu hipoksik beyin hasarının uzamsal hafıza üzerindeki etkisini analiz ettiler. Bilim adamları, bu tür bir hasarın hem çalışma belleğini hem de referans belleğini olumsuz etkilediğini gösterdi.

Son olarak, labirentler, etkilerini değerlendirmek için ilaçlar veya kimyasallarla eşleştirilebilir. Bu özel çalışmada, fareler artan konsantrasyonlarda bisfenol A veya BPA ile tedavi edildi ve Barnes labirentinde test edildi. Sonuçlar, daha yüksek dozlarda BPA alan farelerin, ardışık denemelerde kafes deliğine ulaşmak için artan gecikme süresi ile kanıtlanan uzamsal öğrenmede kusurlar gösterdiğini gösterdi.

JoVE'nin labirentlerin yardımıyla uzamsal öğrenmeyi ve hafızayı test etme hakkındaki videosunu az önce izlediniz. Bu video, uzamsal öğrenme ve hafızaya genel bir bakış sağladı, farklı labirent türlerini tartıştı ve ayrıca araştırmacıların uzamsal öğrenme ve hafızanın genetik ve anatomik temelini daha iyi anlamak için şu anda labirentleri nasıl kullandıklarına değindi. Her zaman olduğu gibi, izlediğiniz için teşekkürler!