Radyal bir Su Basamalı Labirent Kullanarak Travmatik Beyin Hasarı Fare Modelinde Mekansal Bellek Bozukluğunu Değerlendirme
17 Temmuz 2017
Burada, yüzmeye ihtiyaç duymayan bilişe ait fare-spesifik bir test için bir protokol sunuyoruz. Bu test kontrollü kortikal darbe kaynaklı travmatik beyin hasarı farelerini sahte kontrollerden başarılı bir şekilde ayırt etmek için kullanılabilir.
Bu Radyal Su Sırtı Labirenti protokolünün genel amacı, yüzme gerektirmeyen fare merkezli bir bilişsel görev kullanarak travmatik beyin hasarı fare modelinde uzamsal hafızayı test etmektir. Bu yöntem, motor eksikliklerin ve/veya motivasyon eksikliğinin Morris Water Maze gibi yüzmeye dayalı bilişsel test protokollerini pratik hale getirdiği fare modellerinde bilişi test etmek için özellikle yararlı olabilir. Bu yöntem, farelerde travmatik beyin hasarının kontrollü bir kortikal etki modelinde grup farklılıkları ve biliş hakkında bilgi sağlayabilse de, yüzmeye dayalı testlerde kötü performans gösterdiği bilinen yaşlı ve transgenik fare modellerinde bilişi ölçmek için de yararlı olabilir.
Tüm test günlerinde aşağıdaki hazırlık adımlarını gerçekleştirin. İlk olarak, farelerin en az 30 dakika boyunca ev kafeslerinde test odasına alışmalarına izin verin. Yuvarlak labirent, iç duvarlar boyunca görsel ipuçlarına sahiptir.
Hareketli kaçış kutusu, dokuz farklı çıkış deliğinden birine yerleştirilmiştir. Fareler alışırken,% 70 etanol sprey kullanarak çıkışları ve kutuyu sterilize edin. Ardından, labirenti yaklaşık bir inç soğuk suyla doldurun.
Denemeler arasında su sıcaklığının tutarlı tutulması çok önemlidir. Bu yüzden doğru bir şekilde ölçün ve gerektiği gibi ayarlayın. Şimdi, kaçış kutusunu dokuz çıkış deliğinden birine yerleştirin.
Kutuyu sıcak tutmak için bir ısıtma kaynağı kullanarak, ideal olarak bir ısıtma yastığı kullanarak. Ayrıca, kutuyu ışıktan kapatın. Kaçış kutusu her zaman karanlık, sıcak ve nispeten kokusuz olmalıdır.
Işık kaynağının da bir işaret olması muhtemeldir, bu nedenle denemeler arasında konumunu değiştirmeyin. Test faresini kuyruğundan nazikçe kafesinden çıkarın ve aparatın ortasına yerleştirin. Ardından, farenin çıkışı bulmasının ne kadar sürdüğünü hemen zamanlamaya başlayın.
Bir fare bir sonlandırma deliğine tırmanırsa ve 20 saniye sonra kendiliğinden labirente tekrar girmezse, denemeyi durdurmayın. Bunun yerine, fareyi elinizle labirentin ortasına geri yönlendirin ve farenin denemeyi tamamlamasına izin verin. Üç dakika sonra fare labirentten çıkmadıysa, denemeyi başarısız olarak puanlayın ve süreyi üç dakika olarak kaydedin.
Daha sonra elle, hayvanı çıkışa giden en düz yol boyunca dikkatlice yönlendirin. Kaçış kutusuna girdikten sonra, farenin bir dakika orada kalmasına izin verin. Ardından, labirent sıfırlanırken onu ana kafesine geri aktarın.
Denemeler arasında, farenin doğru kaçış yolunu bulmak için eski fabrika ipuçlarını kullanmasını önlemek için kaçış kutusunu ve çıkışları %70 etanol sprey ile iyice sterilize edin. Bu oldukça hızlı bir şekilde yapılabilir. Şimdi, art arda toplam üç deneme için denemeyi aynı farede iki kez daha tekrarlayın.
Her test günü, fare başına üç denemeden oluşur. Ne eksik ne fazla. Sterilize etmeye ek olarak, labirenti boşaltın ve farklı fareleri test ederken suyu yenileyin.
Su sıcaklığını 12 ila 14 santigrat derece arasında tuttuğunuzdan emin olun. Musluk suyu sıcaklığını bu aralığa ayarlamak için buz kapları veya daha soğuk sıcak su kullanın. Test günleri arasında, labirentteki ve labirenti çevreleyen alandaki görsel ipuçlarının tutarlı kaldığından emin olmak önemlidir.
Eksiksiz bir test rejimi, tümü aynı şekilde çalışan beş ardışık test gününü içerir. Beşinci gün, hafızanın saklanması için bir ölçü olarak kabul edilir. Altıncı ve 11. günler arasında herhangi bir test yapılmaması koşuluyla, 12. günde yapılan bir test uzun süreli hafızayı ölçmek için kullanılabilir.
Radyal su labirenti, kontrollü kortikal darbeye bağlı travmatik beyin hasarı veya sahte yaralanma alan farelerde yaralanma bağımlılığını, uzamsal hafıza eksikliklerini araştırmak için kullanıldı. TBI ameliyatı, metin protokolünde ve 2014 yılından itibaren Romin, Gao ve Chen tarafından yazılan bir JoVE makalesinde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Kısaca söylemek gerekirse, yaralanma, üç milimetre dışbükey uçlu solenoid tahrikli bir kortikal darbe kullanılarak oluşturuldu.
Şems ameliyat edildi ancak cihaz tarafından etkilendi. Ameliyattan 35 gün sonra, tarif edilen test rejimi gerçekleştirildi. Tüm fareler labirentten kaçma arzusu için kriter testini geçti.
Böylece hepsi analize dahil edildi. Sonuçlar, TBI fareleri ve sahte kontroller arasında açık bir fark olduğunu göstermektedir. Kaçış gecikmesi, eğitimin ilk gününde ve iki hafıza testi gününün her ikisinde de yaralı fareler için önemli ölçüde daha uzundu.
Böylece, tarif edilen TBI, hayvanın öğrenme kapasitesini etkiledi. Bu videoyu izledikten sonra, fareye özgü bir uzamsal biliş testi kullanarak biliş testinin nasıl düzgün bir şekilde gerçekleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde uygulanırsa hayvan başına 15 dakikadan daha kısa sürede yapılabilir.
Bu prosedürü denerken, görsel ipuçlarının konumlandırılmasının ve su sıcaklığının tüm denemelerde tutarlı kalması gerektiğini hatırlamak önemlidir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, travmatik beyin hasarı için fare modellerinde mekansal belleği değerlendirmeyi amaçlayan, yüzme içermeyen fare özelinde bir bilişsel test protokolü sunmaktadır. Bu yöntem, motor eksiklikleri veya düşük motivasyonu olan farelerde bilişselliği değerlendirmek için özellikle yararlıdır, çünkü geleneksel yüzme temelli testler pratik değildir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Bilişsel Testler
- Travmatik Beyin Hasarı
Arka Plan
- Geleneksel bilişsel testler genellikle yüzmeyi gerektirir, bu da tüm fare modelleri için uygun olmayabilir.
- Bu protokol, yüzmeye gerek duymadan bilişselliğin değerlendirilmesine olanak tanır.
- Yaşlı ve transgenik fareler de dahil olmak üzere çeşitli fare modellerine uygulanabilir.
- Yöntem, travmatik beyin hasarı modellerinde bilişsel farklılıklar hakkında bilgiler sağlamayı amaçlamaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Yüzme gerektirmeyen, fare merkezli bir bilişsel test geliştirmek.
- Travmatik beyin hasarı geçirmiş fareler ile şam kontrolleri arasındaki bilişsel performansı ayırt etmek.
- Motor bozuklukları olan fare modellerinde bilişsel değerlendirmeyi kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Test öncesinde farelerin ev kafeslerinde alıştırılması.
- İç duvarlar boyunca görsel ipuçları bulunan bir döner labirentin kullanılması.
- Yüzme içermeyen bir görev aracılığıyla mekansal belleğin değerlendirilmesi.
- Farklı fare grupları arasında performansın karşılaştırılması.
Ana Sonuçlar
- Protokol, yaralı ve kontrol farelerinin bilişsel yetenekleri arasında başarılı bir şekilde ayrım yapmaktadır.
- Çeşitli fare modellerinde mekansal belleğin güvenilir bir ölçüsünü sağlar.
- Yöntem, yüzme testlerinde tipik olarak zayıf performans gösteren fareler için etkilidir.
- Sonuçlar, bilişsel araştırmalarda daha geniş uygulamalar için potansiyel olduğunu göstermektedir.
Sonuçlar
- Bu yüzme içermeyen bilişsel test, nörobilimlerde araştırma için değerli bir araçtır.
- Travmatik beyin hasarı olan fare modellerinde bilişselliği inceleme kabiliyetini artırır.
- Protokol, çeşitli deneysel koşullar ve fare soyları için uyarlanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Assessing spatial memory in mouse models of traumatic brain injury is critical for target validation and mechanistic de-risking in neurotherapeutic development. The Radial Water Tread maze provides a mouse-specific, non-swimming cognitive assay that enables reliable detection of injury-induced cognitive deficits, supporting early discovery decisions. This approach improves predictive confidence by overcoming limitations of swimming-based tests in models with motor impairments or low motivation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to spatial memory pathways in TBI models.
- Operational Value: Provides a feasible alternative to rat-validated tests, increasing throughput in mouse-based discovery workflows.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by detecting cognitive deficits independent of motor confounds.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers quantitative escape latency measurements that standardize cognitive screening across mouse cohorts.
- Reproducibility: Requires consistent visual cues and water temperature control, ensuring reliable between-group comparisons.
- Scalability: Short acquisition period (4 days) and brief testing duration (<15 minutes/animal) support integration into high-content screening pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Successfully distinguishes controlled cortical impact-induced TBI mice from sham controls at 35 days post-injury.
- Translational Continuity: Enables longitudinal assessment with memory retention testing on day 5 and long-term memory testing on day 12.
- Risk-Adjusted Advancement: Identifies cognitive impairment phenotypes that inform go/no-go decisions in preclinical programs.
Pipeline & Workflow Integration
The Radial Water Tread maze fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for neuroscience programs targeting cognitive endpoints in TBI.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of injury-dependent spatial memory deficits using visual cue-based learning.
- Screening: Generates quantitative dependent variable measurements (escape latency) that enable group comparisons and assay standardization.
- Analytics: Requires statistical analysis of latency differences across training and memory test days to detect significant group effects.
- Translational Research: Facilitates continuity from acute injury modeling to long-term cognitive assessment, aligning with preclinical validation timelines.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable cognitive platform applicable to aged, transgenic, and injury models where swimming-based tests fail.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by isolating spatial memory performance from motor or motivational confounds.
- Operational Value: Eliminates swimming requirement, broadening applicability to models with motor deficits.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by providing translatable cognitive endpoints in mouse TBI models.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on cognitive rescue potential in valid preclinical models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and cognitive assay execution.
- Dependent on instrumentation for precise water temperature control (12–14°C) and consistent visual cue positioning.
- Necessitates cross-team standardization of maze sanitization and escape box preparation to prevent cue contamination.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across different mouse strains or aging cohorts.
- Limited to spatial memory assessment; does not measure other cognitive domains such as executive function or affective behavior.
