מוריס מבוך המים מבחן גירעונות למידה וזיכרון במודל של מחלת אלצהיימר עכברים

* These authors contributed equally
Published 7/20/2011
4 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Neuroscience
 

Summary

מבוך המים מוריס היא משימה התנהגותית לבדוק בהיפוקמפוס תלויי למידה וזיכרון. היא נמצאת בשימוש נרחב במחקר לנוירוביולוגיה, neuropharmacology והפרעות נוירו במודלים של מכרסמים.

Cite this Article

Copy Citation

Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice. J. Vis. Exp. (53), e2920, doi:10.3791/2920 (2011).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

מבוך המים מוריס (עם אמא) הוקם לראשונה בשנת 1981 על ידי הנוירולוג ריצ'רד ג'מוריס כדי לבחון בהיפוקמפוס תלויי למידה, כולל רכישה של זיכרון מרחבי לטווח ארוך memoryand מרחבי 1. עם אמא היא תהליך פשוט יחסית, בדרך כלל המורכב משש ניסויים היום, היתרון העיקרי להיות הבחנה בין (פלטפורמה מוסתר-) מרחבי ולא מרחבי (גלוי פלטפורמה) תנאים 2-4. בנוסף, סביבת בדיקות עם אמא מפחית שובל ריח התערבות 5. זה הוביל את המשימה להיות בשימוש נרחב במחקר של לנוירוביולוגיה ו neuropharmacology של למידה וזיכרון מרחביים. עם אמא ממלאת תפקיד חשוב אימות של מודלים מכרסם עבור הפרעות נוירו כגון מחלת אלצהיימר 6, 7. בפרוטוקול זה דנו הליך טיפוסי עם אמא למידה וזיכרון בדיקות וניתוח נתונים נפוץ מהונדס מחלת אלצהיימר בעכברים מודל.

Protocol

1. הכנה

  1. ציוד הכנה
    1. השג בריכה עגולה בקוטר של 150cm ועומק של 50 ס"מ (איור 1). אם באמצעות עכברים שחור, לבן בריכה יש להשתמש, אם באמצעות עכברים לבנים, בריכת שחור אמור לשמש.
    2. מסדרים את החדר כך החיה הנבדקת לא יכול לראות את הנסיין במהלך הבדיקה. ניתן להשיג זאת עם וילונות או חוצצים החדר.
    3. מקום רמזים ניגודיות גבוהה מרחבית על החדר, ו / או על הפנים של הבריכה במיקום אשר יהיה מעל פני המים.
    4. המקום בקוטר 10 ס"מ פלטפורמה בבריכה - לבן בריכה לבן, פרספקס ברורה בריכה שחור. ממלאים את הבריכה במים עד הפלטפורמה היא 1cm מעל פני המים. בואו המים לאזן לטמפרטורת החדר (22 ° C). בהתאם לטמפרטורת המים זה עלול לקחת 1-3 ימים, או לחילופין מים חמים ניתן להוסיף כדי לזרז את איזון.
  2. תוכנת הכנה
    1. כייל את הבריכה בתוכנת המחשב כך המצלמה יכולה ליצור מידע המרחק הפיזי ממידע פיקסל מבוססת. מחלקים את הבריכה לתוך 4 הרביעים. ציין את אזור פלטפורמה כאזור משתנה אשר יכול להשתנות עם כל ניסוי. צור 5 subzones פלטפורמה - אחד בכל רבע, ואף אחד במרכז הבריכה. שמור את כיול ולהשתמש בו עבור ימי מבחן הנותרים. (ראו איור למשל. 2).
    2. קבע את הזמן המקסימלי משפט כמו 60 שניות. אם העכבר מוצא את הפלטפורמה לפני הזמן הזה, בתוכנה כדי לעצור את הניסוי, כאשר הפלטפורמה נמצא.
    3. ציין את התוכנית להתחיל מעקב באופן אוטומטי, כאשר הנסיין היציאות אזור הבדיקה. לנצל כל "מזעור השתקפות" אפשרויות חבילת התוכנה שלך מספק.
    4. עקוב אחר אורך הדרך, חביון לברוח, ואת משך הזמן בכל רבע.

2. יום 1: פלטפורמה Visible

  1. תוכנית מחשב
    1. טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב.
    2. צור 5 משפטים, עם מרווח בין משפט הולם עבור הניסוי שלך. תוכנית מיקום הפלטפורמה ואת הכיוון מתחיל להשתנות עם כל ניסוי. ראה לוח 1 לפרוטוקול דוגמה.
  2. בדיקת הליך
    1. העברת העכברים ממתקן הדיור שלהם לחדר התנהגות. שמרו על העכברים באזור שבו הם לא יכולים לראות את הבריכה או רמזים מרחביים. תנו להם להסתגל לסביבה החדשה במשך לפחות 30 דקות לפני הבדיקה.
    2. מקום דגל על ​​פלטפורמה כדי להגדיל את הנראות שלה.
    3. כדי להתחיל בדיקה, להרים את העכבר מהכלוב הביתה בבסיס הזנב. תמיכה בעכבר כמו שאתה מביא אותה לאזור הבדיקה. הרמת את העכבר על ידי בבסיס הזנב, בעדינות את העכבר למקום לתוך המים, מול שפת הבריכה. מהר לעזוב את האזור בדיקות.
    4. אם העכבר מוצא את הפלטפורמה לפני 60 שניות חתוכים, לאפשר העכבר כדי להישאר על הבמה במשך 5 שניות ואז להחזיר אותו בכלוב בבית שלה. אם העכבר אינו מוצא את הפלטפורמה, במקום את העכבר על המשטח ולאפשר לו להישאר שם במשך 20 שניות לפני שחזר אותו בכלוב בבית שלה.
    5. חזור לכל עכברים השביל. בגין כל ניסוי לאחר מכן עם מיקום פלטפורמה שונה כיוון ההתחלה, יש לך שתוכנת התוכנה שלך.
    6. כאשר הבדיקה תושלם, להחזיר את העכברים למתקן הדיור שלהם. עכברים הם התנגבו normothermia מובטח שקדמו לחזרה במתקן החי.
    7. לקראת יום המחרת, להסיר את הדגל מהבמה ולהוסיף מים נוספים לבריכה כדי להטביע את הפלטפורמה 1cm מתחת לפני השטח.

3. ימים 2-5: פלטפורמת הנעלם

  1. תוכנית מחשב
    1. טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב.
    2. צור 5 משפטים, עם מרווח בין משפט הולם עבור הניסוי שלך. תוכנית פלטפורמה מיקום להישאר באותה תנוחה לאורך כל הניסויים ימים, אבל יש את הכיוון החל להשתנות עם כל משפט, כל יום.
  2. בדיקת הליך
    1. עבור עכברים שחורים, להוסיף רעיל, לבן, אבקת צבע טמפרה לבריכה ומערבבים היטב. השתמש מספיק צבע כזה פלטפורמה שקוע אינו גלוי מעל פני המים. עבור עכברים לבנים, שחורים בריכה עם מים צלולים פלטפורמה פרספקס ברור אמור לשמש.
    2. בצע את הפעולות 2.2.3 עד 2.2.6.

4. יום 6: בדיקה משפט

  1. תוכנית מחשב
    1. טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב.
    2. צור 1 משפט ללא מרחב פלטפורמה, ואחד בכיוון ההתחלה. הכיוון החל הרחוק ביותר ברבע פלטפורמה בשימוש 2-5 ימים היא העדיפה. הגדר את אורך המסלול עד 60 שניות.
  2. בדיקת הליך
    1. הסר את הפלטפורמה מהבריכה.
    2. בצע את הפעולות 2.2.3 עד 2.2.6.

5. ניתוח נתונים

  1. במשך כל יום וכל הממוצע, העכבר 5 ניסויים לתת אורך נתיב יחיד חביון לברוח לכל נושא הבדיקה. חשב את השגיאה בשילוב כראוי. במשך יום 6, פשוט לאסוף את אורך הדרך, חביון לברוח, ואת משך הזמן ברבע פלטפורמה עבור כל עכבר.
  2. אם כל ההבדלים הקיימים בין הקבוצות ביום 1, סביר להניח בעיה עם חזון ולא למידה וזיכרון. להמשיך רק עם ניתוח אם אין הבדלים נראים ביום 1.
  3. השווה את עקומות הלמידה של 2-5 ימים באמצעות סטטיסטיקה מתאים להגדיר הנתונים שלך. עקום תלול מייצג רכישת המשימה מהר יותר, עקומת רדודים מייצג הגירעון רכישת המשימה. הנתונים מיום 2 ליום 5 מנותחות באמצעות ANOWA.
  4. במשך יום 6, להשוות את אחוז מהזמן בילה ברבע פלטפורמה למדו בעבר, בעזרת סטטיסטיקות מתאים להגדיר הנתונים שלך. אחוז גבוה יותר של הזמן המושקע ברבע פלטפורמה מתפרשת לרמה גבוהה יותר של שימור הזיכרון.

6. נציג תוצאות

השתמשנו מבוך המים מוריס מבחן כדי לבחון השפעה של היפוקסיה על הפתוגנזה AD (7) ו חומצה ולפרואית (VPA) של תרופות פוטנציאליות לטיפול לספירה (6) מודל בעכברים הטרנסגניים לספירה. איור 3 הוא תוצאה נציג דיווחנו במחקר שלנו על ההשפעה של VPA על גירעונות זיכרון המודל APP23 לספירה העכבר (6). ביום 1 (ניסויים פלטפורמה גלוי), אין הבדל בין VPA מטופלים וקבוצות שליטה חביון (איור 3A) ואת אורך הדרך (איור 3A) המציין כי שתי הקבוצות יש מנוע דומה יכולות הראייה. מכאן אנו מניחים העכברים מסוגלים לראות את הפלטפורמה מסומן, ועל רמזים על הסביבה הסביבה, והוא יכול לשחות מקובלת. ימים 2-5 (יום 1 עד 4 מתוך ניסויים פלטפורמה מוסתר) למשל מראה את ההבדל חביון הבריחה (איור 3 ג) ו אורך הדרך (איור 3D) בין הקבוצות, מה שמראה כי עכברים שטופלו VPA ביצע משמעותי יותר מאשר שולטת לאורך זמן. השביל תוצאות בדיקה ביום ההופעה האחרונה (יום 6) כי מספר פעמים העכברים נסע לתוך הרבע השלישי, שבו פלטפורמת מוסתר הוצב בעבר, היה גבוה משמעותית עם הטיפול VPA לעומת הביקורת (איור 3E). נתונים אלו מעידים כי הטיפול VPA משפר באופן משמעותי את הגירעונות זיכרון לראות APP23 עכברים.

איור 1
באיור 1. התקנת ציוד עבור מבוך המים מוריס יום מבחן גלוי פלטפורמה. הבריכה מוגן מפני הניסוי באמצעות חוצצים החדר. רמזים מרחביים ממוקמים על הקירות, ושם אולי על הפנים של הבריכה, מעל פני המים, אם תרצה בכך. הבריכה מלאה מים צלולים, עם פלטפורמת 1cm נמצא מעל פני השטח. הדגל הוצב על פלטפורמה כדי לשפר את הראות.

איור 2
איור 2. לכידת מסך של כל מערכת מבוך ™-Video מעקב הוכחת כיול הבריכה. הבריכה מוצג מלמעלה על ידי המצלמה שחור לבן אנלוגי מעקב עם digitizer RTV24. מספר אזורי מוגדרים בתוך התוכנה הבריכה הכולל הוא מחולק ל 4 רבעים. אזור, החמישי פלטפורמה מוזן אשר יכול להשתנות על פני ניסויים, עם חמישה מקומות אפשריים: NW, NE, SW, SE, או מרכז. קו כיול (קו תיקתק ברחבי מרכז) נוסף על מנת לאפשר לתוכנה להמיר מרחקים פיקסל לתוך המרחקים הפיזיים.

איור 3
איור 3. תוצאות עבור נציג מבוך המים מוריס. 7 חודשים APP23 העכברים הטרנסגניים שנשאו גנים אנושיים שוודית מוטציה APP נבדקו אחרי חודש אחד של היומיום VPA (n = 30 עכברים) או פתרון הרכב (n = 30 עכברים) זריקות. (א) במהלך היום הראשון של בדיקות פלטפורמה גלוי, הציג את VPA טיפול ושליטה APP23 עכברים חביון דומה להימלט על גבי פלטפורמת גלוי. P> 0.05 על ידי סטודנט של t-test. (ב) VPA-מטופלים APP23 עכברים שליטה היו מרחקים שחייה דומה לפני שנמלט על גבי פלטפורמת גלוי לעין לבחון את הפלטפורמה. P> 0.05 לפי מבחן t של סטודנט. (ג) בדיקות פלטפורמה מוסתר, שטופלו VPA APP23 בעכברים הראו חביון קצר להימלט על גבי פלטפורמת מוסתר על rd 3 ו 4 יום ה, P <0.001 ידי ANOVA. (ד) VPA שטופלו APP23 העכברים היה אורך השחייה קצר לפני שנמלט על גבי פלטפורמת מוסתר על 3 rd ו 4 יום ה, P <0.01 על ידי ANOVA. (E) במשפט בדיקה ביום 6, VPA שטופלו APP23 עכברים נסע לתוך הרבע השלישי, שבו פלטפורמת מוסתר הוצב בעבר, פעמים באופן משמעותי יותר שולטת. * P <; 0.005 ידי התלמיד מבחן t. (עיבוד והודפס מחדש מ-Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 2008, הוצאת אוניברסיטת רוקפלר, שפורסם במקור ב Exp י מד doi:... 10.1084/jem.20081588) (6).

  יום 1 יום 2 יום 3 יום 4 יום 5 יום 6
פלטפורמה מיקום החל Direction מיקום פלטפורמה: SW החל מיקום כדלקמן: אין פלטפורמה.
משפט 1 SW S W N N E N
ניסיון 2 NW N S W E S
משפט 3 NE S N E W W
משפט 4 מרכז E E W S E
משפט 5 SE W S S N N

טבלה 1. מים לדוגמא מבוך פרוטוקול *
* שים לב איך הן את המיקום הפלטפורמה החל לשנות כיוון ביום 1, ואילו בימים 2-5 את המיקום פלטפורמה נשארת קבועה בעוד שינויים בכיוון ההתחלה. ביום 6, אין פלטפורמת ניסוי יחיד. הכיוון מוצא יום 6 היא הרחוקה ביותר ממקום הפלטפורמה הקודמת (SW) כך העכברים חייב לנסוע מרחק מסוים לפני שהוא נכנס ברבע פלטפורמה למדו בעבר.

Discussion

מין, גיל, מין, והבדלים זן השפעת הביצועים עם אמא (8). מחקרים מראים כי עכברים בגילאי יש ביצועים עניים עם אמא, בעוד מכרסמים זכר ביצועים טובים יותר מאשר נקבות, בנוסף, צף בולטת יותר בעכברים מאשר בחולדות (9, 10). לכן, האלמנטים הללו צריך להיות מושווה על פני כל הבדיקות. יש גם עדות לכך חיות הדגיש לבצע יותר גרוע עם אמא (11), ובכך גורמים סביבתיים העלולים לגרום ללחץ, כגון טמפרטורה, אור, רעש, צריך להיות במעקב קבוע ושמר על המשימה.

Disclosures

כל הניסויים נערכו בהתאם מאוניברסיטת קולומביה Animal Care הבריטית ועדה השימוש והנחיות CIHR.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מכוני הבריאות הקנדי מחקר (CIHR), משפחת טאונסנד, וג'ק בראון מחקר משפחה אלצהיימר קרן (אליו היה). הוא היה בעל הקתדרה למחקר בקנדה מחלת אלצהיימר. PL נתמך על ידי אלכסנדר גרהם בל קנדה NSERC פרס בוגרת מלגת דוקטורט מחקר סמית מיכאל קרן מלגת הלימודים לתארים מתקדמים בריאות מחקר בכיר.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AnyMaze Video Tracking System Stoelting Co.
Tempera Paint Reeves Poole Groups White, powdered

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).
  2. O'Keefe, J. A review of the hippocampal place cells. Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).
  3. Scoville, W. B., Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).
  4. Eichenbaum, H., Stewart, C., Morris, R. G. Hippocampal representation in place learning. J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).
  5. Block, F. Global ischemia and behavioural deficits. Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).
  6. Qing, H., He, G., Ly, P. T., Fox, C. J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C. H. Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models. J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).
  7. Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L. E., Song, W. Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression. Proc Natl Acad Sci U S A. 18727-18732 (2006).
  8. D'Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).
  9. Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning. Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).
  10. Lipp, H. P., Wolfer, D. P. Genetically modified mice and cognition. Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).
  11. Sandi, C. The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage. Neural Plast. 6, 41-52 (1998).

Comments

4 Comments

  1. Hello,
    I have a major concern regarding the protocol: placing cues inside the pool is not common and most would disagree with doing so as it will increase associative vs pure spatial memories: mice will learn that the platform is left of a certain cue placed inside the pool for example. Placing distal cues only outside the pool will help "triangulation" and avoid this bias.
    Other minor concerns is that it is better to gently guide the animal toward the platform instead of taking it out of the water onto the platform, and also in the video the mouse is dropped in the water at the starting point whereas you should gently place it in the water before letting it go.

    Reply
    Posted by: norbert l.
    January 23, 2012 - 8:28 AM
  2. Hello Mand,

    In our written protocol we stated that cues should be placed around the room "and/or" on the interior of the pool. In our laboratory, we study spatial memory using distal cues only (as you can see by the photos in the paper); however, others sometimes use the water maze task as a way to study both spatial and cue-associated learning (see J Neurosci. ²000 Jun 15;²0(1²):473²-9) and use cues on the interior of the pool. The video shows the most uses of the apparatus. I agree this could have been made more clear; thank you for your comments.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    January 23, 2012 - 10:09 AM
  3. Hi Prof.
    I have one small basic question. Can we use this test on P14 mice. If not from how many months of mice born I can apply this test.

    Thanking you in anticipation

    Ramesh

    Reply
    Posted by: Ramesh K.
    April 30, 2012 - 2:39 PM
  4. Hi;
    I have found some articles that have conducted the Morris water maze experiment in a one day session instead of a multi-day experiment. I was wondering whether this procedure is valid or not? (The Alzheimer model was developed by hyppocamp injection of beta-amyloid. the first day was training day and the next day was probe)
    Ref: http://dx.doi.org/10.1016/j.bbr.²01².04.006

    Reply
    Posted by: Golnaz K.
    December 21, 2012 - 3:13 AM

Post a Question / Comment / Request

You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

Video Stats