Моррис воды Лабиринт Тест для обучения и памяти у мышей дефицит Болезнь Альцгеймера модели

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

Summary

Лабиринт Моррис Вода поведенческие задачи для проверки гиппокампа зависит от обучения и памяти. Он широко используется при изучении нейробиологии, нейрофармакологии и нейрокогнитивные расстройств у грызунов моделей.

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

Лабиринт Моррис Вода (МВМ) впервые была установлена ​​нейробиолог Ричард Г. Моррисом в 1981 году с целью проверки гиппокампа зависит от обучения, в том числе приобретение пространственных memoryand долгосрочных пространственной памяти 1. MWM является относительно простая процедура обычно состоящий из шести день испытаний, основным преимуществом является дифференциация между пространственными (скрытой платформой) и не-пространственным (видимая платформы) условия 2-4. Кроме того, среда MWM тестирование уменьшает запах следа вмешательства 5. Это привело задача, которую необходимо широко используется в изучении нейробиологии и нейрофармакологии пространственного обучения и памяти. MWM играет важную роль в проверке моделей для грызунов нейрокогнитивных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера 6, 7. В этом протоколе мы обсуждали типичные процедуры МВМ для обучения и тестирования памяти и анализа данных обычно используется при болезни Альцгеймера трансгенных мышей модели.

Protocol

1. Подготовка

  1. Оборудование подготовки
    1. Получить круговой бассейн диаметром 150 см и глубиной 50 см (рис. 1). При использовании черных мышей, белых бассейне должна быть использована, если использование белых мышей, черный пул должен быть использован.
    2. Упорядочить комнате так, что животное проходит испытания не может видеть экспериментатора во время тестирования. Это может быть достигнуто с драпировками или перегородки.
    3. Место высокой контрастностью пространственными аллюзиями по комнате, и / или на внутренней стороне бассейна в месте, которое будет находиться выше поверхности воды.
    4. Место платформы диаметром 10 см в бассейне - белый для белых бассейн, ясно оргстекла для черного бассейна. Заполните бассейн с водой, пока платформа 1 см над поверхностью воды. Дайте воде равновесие до комнатной температуры (22 ° С). В зависимости от температуры воды это может занять от одного до трех дней, или же горячей воды могут быть добавлены для ускорения уравновешивания.
  2. Программное обеспечение подготовки
    1. Калибровка бассейн в компьютер программное обеспечение, так что камера может создать физическую информацию расстояние от пикселя основе информации. Разделите бассейн на 4 квадранта. Укажите платформы зоны в качестве переменной зоны, которая может меняться с каждой попытке. Создать платформу 5 подзон - по одной в каждом квадранте, и один в центре бассейна. Сохранить калибровки и использовать ее для оставшихся дней теста. (См. пример на рис. 2).
    2. Установить максимальное время судебного разбирательства, 60 сек. Если мышь находит платформы до этого времени, программу программного обеспечения, чтобы остановить судебный процесс, когда платформа будет найден.
    3. Укажите программу, чтобы начать отслеживание автоматически, когда экспериментатор выходит полигоне. Использование любых «отражение минимизации" варианты пакетом программного обеспечения, обеспечивает.
    4. Трек длиной пути, избежать задержки, а также время, проведенное в каждом квадранте.

2. День 1: Видимое платформы

  1. Компьютерная программа
    1. Нагрузка бассейна калибровки в отслеживании программного обеспечения.
    2. Создайте 5 испытаний, с том следственном интервал подходит для вашего эксперимента. Программа расположение платформы и начать направления отличаются друг суда. См. Таблицу 1 для примера протокола.
  2. Процедура тестирования
    1. Передача мышей от их жилья объекта в поведении комнате. Держите мышей в районе, где они не могут видеть бассейне или пространственными аллюзиями. Пусть они приспосабливаются к новой среде, по крайней мере за 30 минут до тестирования.
    2. Место флаг на платформу для повышения его известности.
    3. Чтобы начать тестирование, поднимите мыши из дома клетку основания хвоста. Поддержка мыши, как вы довести его до полигона. Подъемные мыши, основания хвоста, осторожно положите мышь в воде, стоящих перед краем бассейна. Быстро покинуть полигон.
    4. Если мышь находит платформы до 60 сек отсечки, позволяет мыши, чтобы остаться на платформу в течение 5 секунд, а затем вернуть его домой клетку. Если мышь не найти платформу, при наведении на платформе и позволяет ей оставаться там в течение 20 секунд, прежде чем вернуть в его родную клетку.
    5. Повторите эти действия для всех мышей в след. Начинайте каждый последующий судебный процесс с другом месте платформы и начать направлении, как вы запрограммировали в ваше программное обеспечение.
    6. После завершения тестирования, вернитесь мышей их субсидированного жилья. Мыши сушат выходные и нормотермии уверен до возвращения в животное объекта.
    7. В ходе подготовки к следующий день, снять флаг с платформы и добавить дополнительную воду в бассейн, чтобы погрузить на платформу 1 см ниже поверхности.

3. Дни 2-5: скрытые платформы

  1. Компьютерная программа
    1. Нагрузка бассейна калибровки в отслеживании программного обеспечения.
    2. Создайте 5 испытаний, с том следственном интервал подходит для вашего эксперимента. Программа платформы месте оставаться в том же положении на протяжении всего испытания и дней, но, начиная направления отличаются друг суда, каждый день.
  2. Процедура тестирования
    1. Для черных мышей, добавьте нетоксичны, белое, сухое краски температура в бассейн и тщательно перемешать. Используйте достаточное количество краски, что погруженные платформы не видна с поверхности воды. Для белых мышей, черный бассейн с чистой водой и ясно платформы оргстекла должны быть использованы.
    2. Выполните шаги 2.2.3 к 2.2.6.

4. День 6: Зонд Судебная

  1. Компьютерная программа
    1. Нагрузка бассейна калибровки в отслеживании программного обеспечения.
    2. Создайте один суд без каких-либо платформы зоны, и один, начиная направлении. Начиная направлении дальнего от платформы квадранте используется на 2-5 дней является предпочтительным. Установить тропа длиной до 60 секунд.
  2. Процедура тестирования
    1. Удалите платформу из пула.
    2. Выполните шаги 2.2.3 к 2.2.6.

5. Анализ данных

  1. За каждый день и каждую мышь, в среднем 5 исследований, чтобы дать одной длины пути и избежать задержки для каждого испытуемого. Рассчитать комбинированной ошибки надлежащим образом. Для 6-й день, просто собирать длина пути, избежать задержки, а также время, проведенное в квадрант платформ для каждой мыши.
  2. Если какие-либо различия между группами 1-й день, вполне вероятно, проблемы со зрением, а не обучения и памяти. Только продолжить анализ, если нет различия видны в день 1.
  3. Сравнение кривых обучения для 2-5 дней на основе статистики подходит для вашего набора данных. Круче кривая представляет быстрее задачу приобретения; меньшую кривая представляет дефицит в задачу приобретения. Данные из 2-й день на 5-й день анализируются с помощью ANOWA.
  4. Для 6-й день, сравнить процент времени, проведенного в ранее изученного платформы квадранте, используя статистику подходит для вашего набора данных. Высокий процент времени, проводимого в платформу квадранте интерпретируется как более высокий уровень сохранение данных в памяти.

6. Представитель Результаты

Мы использовали лабиринт Морриса Вода тест, чтобы изучить эффект гипоксии на AD патогенез (7) и вальпроевая кислота (VPA) 'ы фармацевтической потенциал для лечения AD (6) у трансгенных мышей модель нашей эры. На рисунке 3 представителя результате мы сообщали, в нашем исследовании на эффекте VPA на память дефицита в APP23 AD мышиной модели (6). В день 1 (видимый испытания платформы), нет никакой разницы между VPA обработанных и контрольных групп в задержки (рис. 3А) и длина пути (рис. 3А) о том, что обе группы имеют схожие двигателя и визуальные возможности. Из этого мы предполагаем, что мыши способны видеть флаг-платформа и кии в окружающей среде, и может плавать приемлемо. В течение нескольких дней 2-5 (день 1 до 4 скрытых испытаний платформы) пример показывает разницу в побег задержки (рис. 3в) и длина пути (рис. 3D) между группами, предполагая, что VPA мышей значительно лучше, чем в контрольной с течением времени. Зонд следам результатов в последний день (День 6) показывают, что количество раз мышей путешествовал в третьей четверти, где скрыта платформа была ранее размещенных, было значительно больше, с VPA лечения по сравнению с контролем (рис. 3Е). Эти данные показывают, что VPA лечения значительно улучшает память дефицита видел в APP23 мышей.

Рисунок 1
Рисунок 1. Оборудование для установки лабиринт Морриса воды видимых день тестовой платформы. Бассейн защищена от экспериментатора использованием перегородки. Пространственные сигналы расположены на стенах, и, может быть помещен на внутренней стороне бассейна, над поверхностью воды, если это необходимо. Бассейн наполнен чистой водой, с платформой расположен 1 см над поверхностью. Флаг был сделан на платформе, которое улучшает видимость.

Рисунок 2
Рисунок 2. Захват экрана от Any-Maze ™ Video Система отслеживания демонстрируя бассейн калибровки. Бассейн рассматривается сверху черно-белой аналоговой камеры слежения с RTV24 Digitizer. Несколько зон определяются в рамках программного обеспечения и общий бассейн разделен на 4 квадранта. В-пятых, платформы зоны вводится, которые могут различаться в зависимости от испытаний, с пяти возможных местах: NW, NE, SW, SE, или центр. Калибровочной линии (галочкой линию через центр) добавляется, чтобы программное обеспечение для преобразования пикселей расстояния в физические расстояния.

Рисунок 3
Рисунок 3. Представитель результаты водном лабиринте Морриса. 7-месячного APP23 трансгенных мышей, несущих человеческий ген-мутант шведской АЭС были протестированы после месяца ежедневного VPA (п = 30 мышей) или транспортное средство решения (п = 30 мышей) инъекций. () В В первый день тестов видимых платформы, VPA обработанных и контрольных мышей APP23 выставлены аналогичные задержки бежать на видимые платформы. Р> 0,05 по Стьюдента-тест. (B) VPA-обработанных и контрольных мышей APP23 были подобные плавания расстояния до выхода на видимый платформы в видимой тестовой платформы. Р> 0,05 по Стьюдента-тест. (С) В скрытом тесты платформы VPA лечение APP23 мышах показали короткие задержки бежать на скрытую платформу на 3-й и 4-й день, р <0,001 по ANOVA. (D) VPA-лечение APP23 мышей короче плавание длиной до выхода на скрытую платформу на 3-м и 4-й день, P <0,01 по ANOVA. (E) в зонд суда по 6-й день, VPA-лечение APP23 мышей путешествовал в третьей четверти, где скрыта платформа была ранее размещенных, что значительно больше времени, чем контроль. * P <; 0,005 от студента т-тест. (Адаптировано и перепечатана из журнала экспериментальной медицины 205, 2781-2789, 2008, Рокфеллер University Press, первоначально опубликованной в Опыта J. Med DOI:... 10.1084/jem.20081588) (6).

  День 1 День 2 День 3 День 4 День 5 День 6
Платформа месте Начиная Направление Платформа Откуда: SW местонахождение, следующим образом: Нет платформы.
Судебная 1 SW S W N N E N
Судебное разбирательство 2 NW N S W E S
Судебная 3 NE S N E W W
Судебная 4 Центр E E W S E
Судебная 5 SE W S S N N

Таблица 1. Проба воды лабиринт протокол *
* Обратите внимание, что обе позиции платформы и начать изменения направления в 1 день, тогда как в дни 2-5 платформы позиция остается постоянной при стартовой меняет свое направление. На 6-й день, не существует платформа и единый суд. Начиная направлении 6-й день наиболее удаленная от предыдущего местоположения платформы (SW), так что мышей должны пройти некоторое расстояние перед входом ранее изученного платформы квадранта.

Discussion

Возраст, пол, вид, и напряжение различия влияния MWM производительности (8). Исследования показывают, что в возрасте мышей низкой производительности в MWM, в то время как мужчины грызунов работают лучше, чем у женщин, кроме того, плавающие более выражен, чем у мышей, крыс (9, 10). Таким образом, эти элементы должны быть приравнены во всех тестах. Данные также показывают, что животные подчеркнул выполнять более плохо в MWM (11), таким образом, экологические факторы, которые могут стать причиной стресса, таких как температура, свет и шум, следует контролировать и поддерживается постоянным в течение задачей.

Disclosures

Все эксперименты были проведены в соответствии с Университета Британской Колумбии Уходу за животными и комитет Использование и CIHR руководящих принципов.

Acknowledgements

Работа выполнена при поддержке Канадского института исследований в области здравоохранения (CIHR), Таунсенд семьи, и Джек Браун и семьи Альцгеймера исследовательский фонд (для WAS). БЫЛ является заведующий кафедрой исследований Канаде при болезни Альцгеймера. PL была поддержана NSERC Александр Грэхем Белл Канада Высшее стипендии Докторантура премии исследований и Майкл Смит фонда исследований в области здравоохранения старший Студенчество Высшее.

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