Overview
Il labirinto d'acqua Morris è uno dei test comportamentali più utilizzati per studiare l'apprendimento spaziale e la memoria. Nelle fasi iniziali di questo compito, i roditori devono nuotare fino a una piattaforma per fuggire da una pozza d'acqua. La piattaforma viene quindi nascosta sotto la superficie dell'acqua, in modo che l'animale sia tenuto a ricordare la sua posizione per fuggire. Questo semplice ma potente design del labirinto può essere utilizzato per testare la funzione cognitiva, studiare modelli animali di malattie neurodegenerative e testare potenziali terapie farmacologiche.
Questo video fornisce un'introduzione al labirinto d'acqua di Morris e ai principi che circondano il suo utilizzo, inclusa una discussione sui diversi tipi di memoria testati nel labirinto, punti importanti da considerare durante la progettazione e la conduzione di questo esperimento e le procedure per l'impostazione e l'esecuzione del test. Vengono esaminate diverse applicazioni del labirinto, come lo studio di come il trattamento con radiazioni può portare a compromissione della memoria. Infine, vengono introdotti altri tipi di labirinti d'acqua, come il labirinto radiale a 8 bracci, per mostrare come questo paradigma possa essere adattato per coinvolgere diversi tipi di memoria.
Procedure
Il labirinto d'acqua Morris è uno strumento prezioso per studiare l'apprendimento e la memoria nei roditori. Queste creature sono buone nuotatrici, ma generalmente preferiscono essere a terra. Il labirinto d'acqua sfrutta questa preferenza per addestrare gli animali a utilizzare una piccola piattaforma come fuga da una pozza d'acqua. Dopo l'allenamento, la piattaforma è nascosta sotto la superficie richiedendo al roditore di ricordare la sua posizione rispetto a segnali visivi distanti.
Questo video riassumerà i principi delle procedure di revisione dei test di Morris Water Maze per l'impostazione e l'esecuzione del test ed evidenzierà alcuni modi in cui questo e altri test dell'acqua vengono utilizzati negli studi di laboratorio.
Immergiamoci direttamente in alcuni concetti di base alla base della sperimentazione utilizzando il labirinto d'acqua Morris! Come accennato in precedenza, i roditori troveranno la loro strada verso una piattaforma nascosta facendo riferimento a segnali visivi, come poster ad alto contrasto disposti intorno alla stanza. Ciò dipende da regioni specifiche del cervello, incluso l'ippocampo, la cui funzione è importante nella formazione della memoria. I cambiamenti nel tempo necessario al roditore per trovare la piattaforma in una serie di prove successive possono essere utilizzati come misura dell'apprendimento spaziale e della memoria.
Per aiutare a quantificare la memoria, la piscina è concettualmente divisa in quattro quadranti in modo da poter valutare la tendenza dell'animale ad esplorare la regione vicino alla piattaforma.
I quadranti concettuali sono utili anche nella prova della sonda, in cui l'animale viene testato in una piscina senza piattaforma. Se eseguito almeno 24 ore dopo il completamento dell'allenamento, la tendenza dell'animale ad esplorare il quadrante precedentemente corretto è un'indicazione di formazione della memoria a lungo termine o di "riferimento".
Allo stesso modo, le prove di inversione comportano un cambiamento nella posizione della piattaforma e misurano la flessibilità cognitiva del roditore per riconoscere che la piattaforma è sparita e guardare da qualche altra parte. Poiché tutti questi dati vengono raccolti in molti studi e con molti animali, la variabilità tra studi e soggetti avrà un grande impatto sui risultati.
I fattori che possono influenzare le prestazioni degli animali includono temperatura, umidità o ora del giorno. Inoltre, gli investigatori visibili possono diventare segnali visivi non intenzionali durante i test, quindi la presenza e la visibilità degli investigatori nella sala prove sono considerazioni importanti.
La variabilità esiste anche tra gli animali e può essere fonte di errore. Di conseguenza, l'età e il sesso dei roditori devono essere attentamente abbinati tra i gruppi sperimentali. Infine, le misurazioni di animali con problemi di mobilità, lesioni o cattiva visione non rifletteranno accuratamente l'apprendimento e non sono ideali per i test nel labirinto d'acqua.
Ora che hai considerato importanti fattori sperimentali, passiamo alla configurazione del test. Inizia con una piscina piena di acqua fresca, non fredda. Le dimensioni della piscina possono variare a seconda che si utilizzino ratti o topi. Quindi, posiziona segnali visivi non mobili nella stanza, con almeno un segnale per quadrante.
Le prove di apprendimento iniziano mettendo una piattaforma di fuga nella piscina. Quindi, posizionare delicatamente il soggetto nell'acqua, facendo attenzione a non immergere la testa. Consenti all'animale di esplorare il labirinto e registra la quantità di tempo necessaria per trovare la piattaforma. Se il roditore non localizza la piattaforma entro circa 60 secondi, guidala lì e lasciala rimanere per 10 - 20 secondi prima di rimuoverla, asciugarla e metterla in una gabbia riscaldata.
Per completare l'addestramento, ripetere questa procedura più volte, con l'animale che inizia ogni prova successiva da un diverso punto di ingresso.
Ora è il momento di testare la capacità dell'animale di trovare una piattaforma nascosta. Inizia alzando il livello dell'acqua a circa un pollice sopra la parte superiore della piattaforma e aggiungendo latte in polvere o vernice non tossica all'acqua. In queste prove, registra il tempo che il roditore trascorre in ogni quadrante e il tempo necessario per trovare la piattaforma nascosta.
Ancora una volta, se l'animale non riesce in 60 secondi, guidalo verso la piattaforma e lascialo rimanere per un breve periodo prima della rimozione. Ripeti questa procedura almeno altre due volte nello stesso giorno, con l'animale che inizia ogni prova successiva da una posizione diversa.
24 ore dopo il completamento delle prove della piattaforma nascosta, esegui un test della sonda rimuovendo la piattaforma e consentendo all'animale di esplorare il labirinto per un'altra prova di 60 secondi. Monitora e registra il tempo in ogni quadrante.
Hai imparato le basi del labirinto d'acqua di Morris, quindi discutiamo di come viene utilizzato negli esperimenti di neurobiologia comportamentale.
In primo luogo, i test comportamentali come il labirinto d'acqua sono estremamente utili per studiare la biologia molecolare dell'apprendimento e della memoria. Ad esempio, gli scienziati possono utilizzare tecniche come la chirurgia stereotassica per manipolare l'espressione di geni specifici nel cervello e testare direttamente l'impatto sull'apprendimento. Inoltre, testare modelli di roditori di disturbi genetici che colpiscono la memoria, come l'Alzheimer, può essere utilizzato per caratterizzare molecole che potrebbero essere fattori di rischio o potenziali terapie per la malattia.
I test comportamentali sono anche importanti per studiare gli impatti della lesione cerebrale sull'apprendimento e sulla memoria nel contesto di traumi alla testa, privazione di ossigeno o lesioni in specifiche regioni del cervello. Ad esempio, alcune terapie mediche, come le radiazioni, possono danneggiare il cervello e avere un impatto negativo sulla memoria. In questo esperimento, gli animali irradiati si comportano male nel labirinto d'acqua rispetto ai controlli. Testando contemporaneamente diversi trattamenti, i ricercatori possono esplorare interventi che potrebbero prevenire il deterioramento cognitivo negli esseri umani sottoposti a radioterapia.
Poiché l'acqua è molto efficace nell'incoraggiare i roditori a esplorare un labirinto, non sorprende che esistano molte varianti di labirinto a base d'acqua. Alcune varianti cercano di ridurre lo stress animale durante i test, come questo labirinto di pagaiata, che allevia la necessità di nuotare e fornisce uscite ai bordi, dove i roditori preferiscono naturalmente essere. Altre varianti di nuoto, come il labirinto a 8 bracci, hanno una configurazione più complessa che richiede che i roditori integrino più informazioni per raggiungere le fughe. Questo layout consente di testare simultaneamente sia la memoria di riferimento che la memoria di lavoro a breve termine.
Hai appena visto l'introduzione di JoVE al labirinto d'acqua di Morris. I labirinti d'acqua sono un modo per noi di testare come gli animali imparano e ricordano e ci aiutano a capire la relazione tra biologia e comportamento.
Grazie per l'attenzione!
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Disclosures
Nessun conflitto di interessi dichiarato.
