Alzheimer Hastalığı Model Fareler Öğrenme ve Hafıza Açıkları Morris Su Labirent Testi

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

Summary

Morris Su Labirent hipokampal-bağımlı öğrenme ve hafıza test etmek için bir davranış iştir. Bu çalışmada, nörobiyoloji, Neuropharmacology ve bilişsel bozukluklar kemirgen modellerinde yaygın olarak kullanılır olmuştur.

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

Morris Su Labirent (MWM) ilk sinirbilimci Richard G. Morris hipokampal-bağımlı öğrenme, mekansal memoryand uzun vadeli uzaysal 1 satın alınması da dahil olmak üzere test etmek amacıyla 1981 yılında kurulmuştur. MWM genellikle altı gün denemeler, mekansal (gizli platform) arasındaki fark olan ana avantajı ve konumsal olmayan (görünür platformu) koşullarına 2-4 oluşan nispeten basit bir işlemdir. Buna ek olarak, MWM test ortamı koku izi girişim 5 azaltır. Bu görev, uzamsal öğrenme ve hafıza nörobiyoloji ve Neuropharmacology çalışma yaygın olarak kullanılan yol açmıştır. MWM kemirgen modelleri doğrulama Alzheimer Hastalığı 6, 7 gibi bilişsel bozukluklar için önemli bir rol oynar. Bu protokolde, Alzheimer hastalığının transgenik modeli farelerde yaygın olarak kullanılan test öğrenme ve bellek ve veri analizi için MWM tipik bir prosedür tartışıldı.

Protocol

1. Hazırlık

  1. Ekipman hazırlık
    1. , 150cm çapında ve derinliği 50cm (Şekil 1) dairesel bir havuz alın. Eğer siyah fareler kullanarak, beyaz bir havuzu kullanılabilir; beyaz fareler kullanıyorsanız, siyah bir havuz kullanılmalıdır.
    2. Test sırasında test edilen hayvan deneyi göremiyorum böyle oda düzenleyin. Bu perdeler ya da oda bölücüler ile yapılabilir.
    3. Ve / veya bir yerde havuz su yüzeyinin üzerinde olacağını iç oda ile ilgili yüksek kontrast uzaysal işaretler yerleştirin.
    4. Beyaz - beyaz bir havuzu, açık siyah bir havuzu için pleksiglas için havuzda bir 10cm çaplı bir platform yerleştirin. Havuz platform su yüzeyi üzerinde 1cm kadar su ile doldurun. Su, oda sıcaklığında (22 ° C) dengeye alalım. Su sıcaklığına bağlı olarak 1-3 gün sürebilir, ya da alternatif dengeleme hızlandırmak için sıcak su eklenebilir.
  2. Yazılım hazırlık
    1. Kamera piksel tabanlı bilgi, fiziksel mesafe bilgilerini oluşturmak, böylece bilgisayar yazılımı havuzu kalibre edin. 4 parçaya bölünür havuz bölün. Değişken bir bölge olarak her deneme ile değiştirebilirsiniz platform dilimi belirleyin. Her kadranda bir ve bir havuzun merkezi - 5 platformu subzones oluşturun. Kalibrasyon kaydedin ve kalan test gün boyunca kullanabilirsiniz. (Örneğin Şekil 2).
    2. Maksimum 60 saniye kadar kısa bir deneme süresi ayarlayın. Fare, bu sefer daha önce platform bulursa, yazılım platformu bulundu yargılamayı durdurmak için program.
    3. Otomatik izleme başlamak için program, deneyci çıkar test alanına belirtin. Yazılım paketi sağlayan herhangi bir "yansıma minimizasyonu" seçenekleri yararlanın.
    4. Her kadranda harcanan yol uzunluğu, kaçış gecikme, ve zaman izleyin.

2. 1. Gün: Görünür Platformu

  1. Bilgisayar programı
    1. Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin.
    2. Denemeniz için uygun bir yargılama arası aralığı ile, 5 çalışmalarda oluşturun. Platform konumu ve yönünü her deneme ile farklı başlangıç ​​Programı. Örneğin bir protokol için Tablo 1'e bakınız.
  2. Prosedürü Test
    1. Fareler, konut tesis davranış odasına aktarın. Fareler havuz veya uzaysal işaretlerin göremez bir alanda tutun. Onları test etmeden önce en az 30 dakika için yeni ortama uyum olsun.
    2. Görünürlüğünü artırmak için platform üzerinde bir bayrak yerleştirin.
    3. Teste başlamak için, kuyruk tabanı ile ev kafes fare kaldırın. Test alanına getirmek olarak fare desteği. Kuyruk baz fare Kaldırma, yavaşça havuzun kenarına bakan, suyun içine fare yerleştirin. Test alanına hızla bırakın.
    4. Fare 60 sn önce platform bulursa sonra cut-off, fare, 5 saniye süreyle platform üzerinde kalmak için izin ev kafesine geri. Fare platformu bulamazsa, platform üzerinde fare yeri ve ev kafes dönmeden önce 20 saniye boyunca orada kalmak için izin.
    5. Iz tüm fareler için tekrarlayın. Yazılım programlanmış gibi, farklı bir platformda yer ve başlangıç ​​yönü ile sonraki her deneme başlayın.
    6. Test tamamlandığında, fareler, konut tesis dönün. Fare kurutulur ve normotermi hayvan tesis dönmeden önce güvence altına alınmıştır.
    7. Ertesi gün için hazırlık, platform bayrağı kaldırmak ve yüzey altında 1cm batığın platform havuzuna su eklemeyiniz.

3. Gün 2-5: Gizli Platform

  1. Bilgisayar programı
    1. Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin.
    2. Denemeniz için uygun bir yargılama arası aralığı ile, 5 çalışmalarda oluşturun. Programı platform tüm denemeler ve gün boyunca aynı pozisyonda kalmak için yer, ama başlangıç ​​yön var, her gün, her deneme ile farklı.
  2. Prosedürü Test
    1. Siyah fareler için toksik olmayan, beyaz, toz, sıcaklık boya, havuz ekleyin ve iyice karıştırın. Yeterli su yüzeyinden batık platform görünmez olduğunu, boya kullanın. Beyaz fareler için, temiz su ve net bir pleksiglas platformu ile siyah bir havuz kullanılmalıdır.
    2. 2.2.3 ve 2.2.6 için gerekli adımları izleyin.

4. 6. Gün: Probe Deneme

  1. Bilgisayar programı
    1. Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin.
    2. Hiçbir platform bölge ile 1 deneme, ve bir başlangıç ​​yönde oluşturun. Gün 2-5 kullanılan platform kadranda en uzak başlangıç ​​yönü tercih edilir. Iz uzunluğu 60 saniyeye ayarlayın.
  2. Prosedürü Test
    1. Havuz platformu çıkarın.
    2. 2.2.3 ve 2.2.6 için gerekli adımları izleyin.

5. Veri analizi

  1. Ve her fare, ortalama her gün için 5 çalışmalarda, her bir test konusu için tek bir yol uzunluğu ve kaçış gecikme vermek için. Uygun şekilde kombine hata hesaplayın. Sadece 6 gün için, her bir fare için platform kadranda harcanan yol uzunluğu, kaçış gecikme ve zaman toplamak.
  2. Gün 1 gruplar arasında herhangi bir farklılık varsa, büyük olasılıkla, öğrenme ve hafıza daha ziyade vizyon ile ilgili bir sorun. Sadece hiçbir farkları 1 gün görülürse analizi ile devam edin.
  3. Veri seti için uygun istatistikleri kullanılarak günlük 2-5 öğrenme eğrileri karşılaştırın. A dik eğrisinin hızlı görev kazanıldığını gösteren, sığ bir eğri görev edinimi açığı temsil eder. 2 gün 5 gün elde edilen veriler ANOWA kullanılarak analiz edilmektedir.
  4. 6 gün için, veri seti için uygun istatistikleri kullanılarak, önceden öğrenilen platformu kadranda harcanan zamanın yüzde karşılaştırın. Platform kadranda harcanan zaman daha yüksek bir yüzdesi daha yüksek bir bellek tutma seviyesi olarak yorumlanır.

6. Temsilcisi Sonuçlar

Morris Su Labirent testi AD patogenezinde (7) ve valproik asit (VPA), transgenik AD modeli fareler AD tedavisi (6) 'nin ilaç potansiyeli hipoksi etkisi incelemek için kullanmışlardır. Şekil 3 VPA APP23 AD fare modeli (6) bellek açıkları etkisi bizim çalışmamızda raporlanan temsili bir sonucudur. 1. gün (görünür platformu çalışma), VPA tedavi ve kontrol grupları gecikme (Şekil 3A) ve her iki grup benzer motor ve görsel yetenekleri olduğunu gösteren yol uzunluğu (Şekil 3A) arasında hiçbir fark yoktur. Bu biz farelerin bayraklı platform ve çevresindeki çevre ipuçlarını görmek mümkün ve kabul edilebilir yüzebilirsiniz varsayalım. Gün 2-5 (gizli platform çalışmaların Gün 1 - 4) Örneğin, VPA tedavi edilen farelerde anlamlı olarak kontrollerden daha iyi bir performans gösterdiklerini öne kaçış gecikme (Şekil 3C) ve gruplar arasındaki yol uzunluğu (Şekil 3B) bir farklılık gösterir zamanla. Prob izi, farelerin daha önce gizli bir platform yerleştirildi üçüncü kadranda, içine yolculuk kaç kez, VPA tedavisi ile kontrol (Şekil 3E) göre anlamlı olarak daha fazla olduğunu son gün (Gün 6) gösteri. Bu veriler, VPA tedavisi APP23 farelerde görülen hafıza açıkları önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir.

Şekil 1
Şekil 1. Morris Su Labirent görünür platformu test günü için donatım kurulum havuzu oda bölücüler kullanılarak deneyci korumalıdır. Mekansal ipuçları duvarları üzerinde bulunan ve istenirse, belki su yüzeyi üzerinde, havuzun iç yerleştirilir. Havuz yüzeyinden 1cm bulunan platform, temiz su ile doldurulur. Bir bayrak görünürlüğünü geliştirmek için bir platform üzerine yerleştirilmiştir.

Şekil 2
Şekil 2. Havuz kalibrasyon gösteren herhangi bir-Labirent ™ Video İzleme Sistemi Ekran yakalama havuzu RTV24 Sayısallaştırıcı siyah ve beyaz analog izleme kamera tarafından yukarıdan bakıldığında. Bazı bölgeler yazılım içinde tanımlanmış ve toplam havuzu, 4 kadran ayrılmıştır. KB, KD, GB, GD, veya Merkez: beşinci, platformu bölgesi, beş olası yerleri ile denemeler arasında farklılık gösterebilir girilir. Bir kalibrasyon hattı (merkezi üzerinden işaretlendiyse hat) yazılım fiziksel mesafeleri piksel mesafeler dönüştürmek için izin eklenir.

Şekil 3
Şekil 3. Morris Su Labirent Temsilcisi sonuçlar insan İsveççe mutant APP geni taşıyan 7 ay APP23 transgenik fareler, günlük VPA (n = 30 fare) veya araç çözüm (n = 30 fare) enjeksiyonları bir ay sonra (A) sırasında test edildi . görünür platform testlerin ilk gününde, VPA tedavi ve kontrol APP23 fareler görünür platformu üzerine kaçmak için benzer bir gecikme sergiledi. P> 0.05 öğrencinin t-testi ile (B) VPA ile tedavi edilen ve görünür bir platform testi görünür platformu üzerine kaçan kontrolü APP23 fareler daha önce de benzer yüzme mesafeler vardı . P> 0.05 ile öğrenci t-testi. (C) gizli bir platform testleri VPA APP23 fareler 3 üncü ve 4. gün, P gizli bir platform üzerine ANOVA ile <0.001 kaçmak için bir kısa bir gecikme gösterdi tedavi. (D) VPA ile tedavi edilen APP23 fareler ANOVA ile gizli bir platform üzerine 3. ve 4. gün, P <0.01 kaçan önce yüzme boyunun kısa bir (E) 6. gününde prob çalışmada, VPA ile tedavi edilen APP23 fareler gitti gizli bir platform daha önce yerleştirilmiş olan üçüncü kadranda, kontrollere göre önemli ölçüde daha fazla kez. * P <0.005 öğrencinin t-testi. (J Exp Med DOI yayınlanan Deneysel Tıp 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller Üniversitesi Basın, The Journal of Uyarlama ve yeniden basıldı... 10.1084/jem.20081588) (6).

  1. Gün 2. Gün 3. Gün 4. Gün 5. Gün 6. Gün
Platform konumu Başlangıç ​​Yönü Platform Yer: GB Yer başlayarak aşağıdaki gibi: Hiçbir platformu.
Deneme 1 GB S W N N E N
Deneme 2 KB N S W E S
Deneme 3 KD S N E W W
Deneme 4 Merkez E E W S E
Deneme 5 GD W S S N N

Tablo 1. Örnek su labirenti protokolü *
* Not başlayan yönünü değiştirir ise platform konumu ve 1 günde yönünü değiştirmek başlayan, her iki gün 2-5 platform konumu sabit kalır, oysa ne kadar. 6 gün, herhangi bir platform ve tek bir dava yoktur. Farelerin daha önce öğrenilen platformu kadranda girmeden önce bazı mesafe seyahat gerekir, böylece 6 gün başlangıç ​​yönü önceki platform konumu (SW) uzak.

Discussion

Yaş, cinsiyet, tür ve şekil değiştirme farklılıkları MWM performansı (8) etkiler. Çalışmalar erkek kemirgenler dişilere oranla daha iyi performans yaşlı farelerde, MWM kötü performansa sahip olduğunu göstermektedir, ayrıca yüzen sıçan (9, 10) daha farelerde daha belirgindir. Bu nedenle, bu unsurların tüm testler arasında eşit olmalıdır. Kanıtlar da vurguladı hayvanlar MWM (11) daha düşük performans göstermektedir, bu nedenle çevresel faktörler, sıcaklık, ışık, ve gürültü gibi stres, neden olabilir, izlenmeli ve görevi boyunca sabit tutulur olmalıdır.

Disclosures

Tüm deneyler, British Columbia Hayvan Bakım ve Kullanım komitesi ve CIHR kurallar Üniversitesi ile uygun olarak yapılmıştır.

Acknowledgements

Bu çalışma, Kanada Sağlık Araştırma Enstitüsü (CIHR) Townsend, Aile, ve Jack Brown ve Aile Alzheimer Araştırma Vakfı (WAS) tarafından desteklenmiştir. WS Kanada Araştırma Başkanı Alzheimer Hastalığı sahibi. PL NSERC Alexander Graham Bell Kanada Yüksek Lisans Bursu Doktora Sonrası Araştırma Ödülü ve Sağlık Araştırmaları Kıdemli Yüksek Lisans Bursu için Michael Smith Vakfı tarafından desteklenmiştir.

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