アルツハイマー病モデルマウスにおける学習記憶障害のためのモリス水迷路試験

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Published 7/20/2011
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Neuroscience
 

Summary

モリス水迷路は、海馬依存性学習と記憶をテストするために行動課題です。これは、広く齧歯類モデルにおける神経生物学、神経薬理学と神経認知障害の研究に使用されています。

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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).

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Abstract

モリス水迷路(MWM)は、最初の空間memoryand長期的空間記憶1の買収を含めて海馬依存性学習を、テストするために1981年に神経科学者のリチャードG.モリスによって設立されました。 MWMは、空間的な(隠されたプラットフォーム)および非空間的な(目に見えるプラットフォーム)の間に差別化が主な利点は、通常、6日間の試験で構成される比較的簡単な手順で条件2-4。さらに、MWMのテスト環境では、匂い道の干渉5を低減します。これは、空間学習と記憶の神経生物学と神経薬理学の研究で​​頻繁に使用されることにタスクをリードしてきました。 MWMは、アルツハイマー病6、7などの神経認知障害のための齧歯類モデルの検証において重要な役割を果たしている。このプロトコルでは、一般的にアルツハイマー病トランスジェニックモデルマウスで使用されているテストの学習と記憶とデータ解析のためのMWMの典型的な手順を説明します。

Protocol

1。準備

  1. 機器の準備
    1. 150センチメートルの直径と50​​CM(図1)の深さを持つ円形のプールを取得します。黒いマウスを使用している場合は、白いプールを使用する必要があります。白色マウスを使用している場合は、黒のプールを使用する必要があります。
    2. テストされる動物が試験中に実験者を見ることができないような部屋を手配する。これは、カーテンや部屋の仕切りを行うことができます。
    3. 部屋について空間的な手がかり、および/または水の表面の上になる場所でのプールの内部で高コントラストを置きます。
    4. ホワイトプールの白、黒のプールのための明確なプレキシガラス - プール内の直径10cmのプラットフォームを置きます。プラットフォームが水面上に1センチメートルになるまで水でプールを満たす。水は室温(22℃)に平衡化してみましょう。水温にもよりますが、これは1〜3日かかる場合があります、あるいはお湯が平衡をスピードアップするために追加することができます。
  2. ソフトウェアの準備
    1. カメラはピクセルベースの​​情報から、物理的な距離情報を作成できるように、コンピュータソフトウェアのプールをキャリブレーション。 4象限にプールを分ける。各試行で変更できる可変ゾーンとしてのプラットフォームのタイムゾーンを指定します。各象限に1つ、およびプールの中央に1 - 5プラットフォームのサブゾーンを作成します。キャリブレーションを保存し、残りのテストの日のためにそれを使用してください。 (例の図2参照)。
    2. 60秒として、最大試行時間を設定します。マウスがこの時間より前にプラットフォームを検出した場合、プラットフォームが検出された場合に裁判を停止するプログラムソフトウェア。
    3. 自動的にトラッキングを開始するプログラムが、実験は終了し、テスト領域を指定します。お使いのソフトウェアパッケージが提供する任意の"反射の最小化"オプションを利用する。
    4. パスの長さ、脱出レイテンシ、および各象限で費やされた時間を追跡する。

2。 1日目:可視プラットフォーム

  1. コンピュータプログラム
    1. トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。
    2. テスト用の適切な期日間間隔で、5つの試験を作成します。各試験で異なることがプログラムのプラットフォームの場所と開始方向を。例のプロトコルについては、表1を参照してください。
  2. テスト手順
    1. 彼らの住宅施設から動作の部屋にマウスを移す。彼らは、プールや空間的な手がかりが表示されない領域でマウスをおいてください。それらは、テスト前に少なくとも30分間、新しい環境に調整することができます。
    2. その可視性を向上させるプラットフォームにフラグを置きます。
    3. テストを開始するには、尾の付け根で、ホームケージからマウスを持ち上げて。あなたがテストの領域にそれを持って来るようにマウスをサポートしています。尾の付け根でマウスを持ち上げ、ゆっくりとプールの端に面して、水の中にマウスを置きます。迅速にテスト領域を残す。
    4. 60秒がカットオフする前にマウスがプラットフォームを見つけた場合、マウスがホームケージに戻してから5秒間のプラットフォームに滞在することができます。マウスがプラットフォームを見つけられない場合は、プラットフォーム上でマウスを置き、それがホームケージに返す前に20秒のためにそこに滞在することができます。
    5. 証跡内のすべてのマウス操作を繰り返します。お使いのソフトウェアにプログラムされているように、異なるプラットフォームの場所と開始方向を持つ後続の各試験を始める。
    6. テストが完了したら、彼らの住居施設にマウスを返します。マウスがオフ乾燥していると正常体温は、動物施設に戻る前に保証されています。
    7. 次の日の準備では、プラットフォームからフラグを削除し、水面下1センチメートルに水没プラットフォームをプールに追加の水を加える。

3。日2-5:隠しプラットフォーム

  1. コンピュータプログラム
    1. トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。
    2. テスト用の適切な期日間間隔で、5つの試験を作成します。プログラムプラットフォームのすべての試験と日全体で同じ位置に保つために場所が、出発の方向を持って、毎日、各試験で異なります。
  2. テスト手順
    1. 黒いマウスの場合、プールに非毒性、白、粉末テンペラ絵の具を追加し、よく攪拌します。十分に浸水プラットフォームが水の表面からは見えないようなペイントを使用してください。白いマウスの場合は、澄んだ水と透明なプレキシガラスのプラットフォームを持つ黒のプールを使用する必要があります。
    2. 2.2.6手順2.2.3に従ってください。

4。 6日目:プローブ試験

  1. コンピュータプログラム
    1. トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。
    2. ないプラットフォームのゾーン1の試験、一つの開始方向を作成します。日2-5で使用されているプラ​​ットフォームの象限から最も遠い始まる方向が好ましい。 60秒に歩道の長さを設定します。
  2. テスト手順
    1. プールからプラットフォームを削除します。
    2. 2.2.6手順2.2.3に従ってください。

5。データの分析

  1. 毎日、各マウス、平均では5試験では、各被験者に対して、単一のパスの長さと脱出レイテンシを提供する。適切に結合されたエラーを計算する。 6日目の場合は、単にパスの長さ、脱出レイテンシ、および各マウスのためのプラットフォームの象限で費やされた時間を収集する。
  2. どんな違いが1日目のグループ間に存在する場合、それは可能性が高いのではなく、学習と記憶よりも視力に問題があります。差異が1日目に見られない場合にのみ解析を進める。
  3. データセットの適切な統計情報を使用して、日2-5学習曲線を比較する。急なカーブは、より高速なタスクの買収を表し、浅くカーブは、タスクの買収で赤字を表します。 2日目から5日目までのデータがANOWAを用いて分析している。
  4. 6日目は、使用してデータセットの適切な統計情報を使用して、以前に学習したプラットフォームの象限に費やされる時間の割合を比較する。プラットフォームの象限に費やされる時間の割合が高いが、メモリの保持のより高いレベルと解釈されます。

6。代表的な結果

我々は、ADの病因(7)とバルプロ酸(VPA)トランスジェニックADのモデルマウスでのADの治療(6)用の医薬品の潜在的に低酸素の影響を調べるためにモリス水迷路テストを用いている。図3は、我々はAPP23 ADのマウスモデル(6)における記憶障害に対するVPAの影響に関する我々の研究で報告された代表的な結果です。 1日目(可視プラットフォームの試験)で、何VPAとの違い治療と待ち時間の対照群(図3A)がないとパスの長さ(図3A)グループの両方が同じような運動と視覚能力を持っていることを示している。このことから、我々は、マウスは周囲の環境でフラグが設定され、プラットフォームや手がかりを見ることができるものと仮定し、許容できる泳ぐことができる。日2-5(隠されたプラットフォームの試験の4〜1日目)の例では、VPA投与したマウスは、対照より有意に優れて行うことを示唆し、エスケープ待ち時間(図3C)とグループ間のパスの長さ(図3D)の違いを示しています。時間をかけて。プローブの道のマウスは、隠されたプラットフォームが以前に置かれた第三象限、に走行回数は、コントロール(図3E)に比べ、VPAの治療で有意に大きいことが最後の日(6日)ショーの結果。これらのデータは、VPAの治療は、APP23マウスで見られる記憶障害を大幅に向上させることを示している。

図1
図1。モリス水迷路可視プラットフォームの試験日のための機器のセットアップ。プールは、部屋の仕切りを使用して実験者から遮蔽されている。必要に応じて空間的な手がかりは、水面の上に、壁に位置し、そして多分プールの内側に配置されます。プールは、表面上に1センチメートルにあるプラットフォームで、透明な水で満たされている。フラグは、視認性を向上させるプラットフォーム上に配置されています。

図2
図2。プールのキャリブレーションを示す任意の-迷路™ビデオトラッキングシステムからのスクリーンキャプチャー。プールはRTV24デジタイザと黒と白のアナログトラッキングカメラが上から見ている。いくつかのゾーンは、ソフトウェア内で定義されており、合計プールは、4象限に分かれています。 NW、NE、SW、SE、またはセンター:5番目、プラットフォームゾーンは5つの可能な場所で、試験ごとに異なる​​ことができる入力されます。検量線は(センター全体のチェックが入ってライン)ソフトウェアは、物理的な距離にピクセルの距離を変換できるように追加されます。

図3
図3。モリス水迷路のための代表的な結果。7月は人間のスウェーデン変異型APPの遺伝子を運ぶAPP23トランスジェニックマウスは、毎日のVPA(N = 30匹)または車両のソリューション(nは= 30匹)の注射の1ヶ月後試験を行った。()中目に見えるプラットフォームテストの初日は、VPA治療とコントロールAPP23マウスは、目に見えるのプラットフォームにエスケープするために同様の遅延を示した。 P> 0.05スチューデントt -検定による。(B)VPA -治療とコントロールAPP23マウスは、目に見えるプラットフォームのテストに見えるのプラットフォーム上に脱出する前に同じような水泳の距離を持っていた。 Pスチューデントt -検定で> 0.05。(C)隠されたプラットフォームのテストでは、VPAは、APP23マウスを処理したANOVAによりP <0.001、3次および4日の隠しプラットフォームに逃れるために短い待ち時間を示した。(D) VPA処理したAPP23マウスはANOVAで3番目と4日目に隠されたプラットフォームの上に逃げる前に短い水泳の長さ、P <0.01を持っていた。(E)6日目のプローブ試験では、VPA処理されたAPP23マウスが移動したに隠されたプラットフォームが以前に置かれた第三象限、、コントロールより有意に多くの回。 * P <、スチューデントt検定で0.005。 (適応し、元来メッド土井J.の経験に掲載された実験医学205、2781年から2789年、2008年、ロックフェラー大学出版、 雑誌から転載:。。。10.1084/jem.20081588)(6)。

  日1 日2 日3 日4 日5 日6
プラットフォームの位置 開始方向 プラットフォームの場所:次のようにSWの開始場所: Noプラットフォーム。
試行1 SW S W N N E N
試行2 NW N S W E S
裁判3 NE S N E W W
裁判4 センター E E W S E
トライアル5 SE W S S N N

表1。サンプル水迷路のプロトコル*
開始方向を変更しながらプラットフォームの位置と1日目の方向の変化を開始し、双方は日2-5プラットフォームの位置が一定であるのに対し、どのように*注意。 6日目に、どのプラットフォームおよび単一の試験はありません。 6日目の開始方向は、マウスは以前に学習したプラットフォームの象限に入る前にいくつかの距離を移動しなければならないように、以前のプラットフォームの場所(SW)から最も遠い。

Discussion

年齢、性別、種、および系統差は、MWMのパフォーマンス(8)に影響。男性のげっ歯類では雌に比べて性能が向上しながらの研究では、老齢マウスはMWMでパフォーマンスの低下を持っていることを示し、さらに、フローティングは、ラット(9、10)より、マウスでより顕著である。したがって、これらの要素はすべてのテスト全体と同一視されるべきである。証拠がまたストレス動物はMWM(11)でより多くの不完全な動作となることを示唆し、そのような温度、光、およびノイズなどのストレスを、原因となるため、環境要因は、監視され、タスクに渡って一定に保つ必要があります。

Disclosures

全ての実験は、ブリティッシュコロンビア州の動物ケアの大学に準拠して行われ、委員会とCIHRのガイドラインを使用していた。

Acknowledgements

この作品は、カナダ衛生研究所(CIHR)、タウンゼント家族、そしてジャックブラウンと家族のアルツハイマー病研究財団(WSする)によってサポートされていました。 WASは、アルツハイマー病におけるカナダリサーチチェアのホルダーです。 PLは、NSERCアレクサンダーグラハムベルカナダ大学院奨学金博士研究賞及び保健研究シニア大学院学生の身分のためのマイケルスミス財団によってサポートされていました。

Materials

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

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References

  1. Morris, R. G. M. Spatial localization does not require the presence of local cues. Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).
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  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

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