Barnes Estratégias Teste Labirinto com pequenas e grandes roedores Modelos

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Summary

O dry-terra Barnes labirinto é amplamente utilizado para medir a capacidade de navegação espacial em resposta a estímulos aversivos levemente. Nos dias consecutivos, o desempenho (por exemplo, a latência para localizar gaiola escape) de indivíduos do grupo controle melhora, indicativo de aprendizagem normal e memória. As diferenças entre ratos e camundongos exigem aparelhos e metodologia mudanças que estão detalhadas aqui.

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Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models. J. Vis. Exp. (84), e51194, doi:10.3791/51194 (2014).

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Abstract

Aprendizagem espacial ea memória de roedores de laboratório é frequentemente avaliada por meio de capacidade de navegação em labirintos, o mais popular dos quais são o (Barnes) labirintos de água e em terra seca. Melhor desempenho mais sessões ou julgamentos é pensado para refletir o aprendizado ea memória da localização gaiola fuga / plataforma. Considerado menos estressante do que labirintos de água, o labirinto Barnes é um projeto relativamente simples de uma plataforma superior circular com vários furos igualmente espaçados em torno da borda do perímetro. Todos com exceção de um dos buracos são falsos de fundo ou cego fim, enquanto uma leva a uma gaiola de fuga. Um suave estímulo negativo (por exemplo, lâmpada de tecto brilhantes) proporcionar motivação para localizar a gaiola fuga. A latência para localizar a gaiola de escape pode ser medido durante a sessão, no entanto, os pontos de extremidade adicionais requerem tipicamente de gravação de vídeo. A partir dessas gravações de vídeo, o uso de software de monitoramento automatizado pode gerar uma variedade de pontos de extremidade que são semelhantes aos produzidos em labirintos de água (por exemplo, </ Em> distância percorrida, velocidade / velocidade, o tempo gasto no quadrante correto, o tempo gasto em movimento / repouso, e confirmação de latência). Tipo de estratégia de busca (ou seja, aleatória, serial, ou direta) pode ser classificado como bem. Construção de labirinto e de teste podem diferir Barnes metodologias para pequenos roedores, tais como ratos, e grandes roedores, tais como ratos. Por exemplo, enquanto pistas extra-labirinto são eficazes para os ratos, roedores selvagens menores podem necessitar de estímulos intra-labirinto com uma barreira visual em torno do labirinto. Estímulos apropriados devem ser identificados que motivar o roedor para localizar a gaiola fuga. Ambos Barnes e labirintos de água pode ser demorado como 4-7 ensaios do teste são tipicamente necessários para detectar a aprendizagem e da memória (por exemplo, um desempenho melhorado latências mais curtos ou comprimentos de percurso para localizar a plataforma de escape ou da gaiola) e / ou diferenças entre os grupos experimentais. Mesmo assim, o labirinto Barnes é uma avaliação de comportamento amplamente utilizado medir habilidades de navegação espacial eseu potencial perturbação por genéticas, manipulações neurocomportamentais, ou exposição a drogas / tóxico.

Introduction

Aprendizagem espacial ea memória em roedores de laboratório foi avaliada pela primeira vez com ratos privados de alimentos, que navegou um labirinto de becos para localizar um reforço alimentar 1. Várias décadas depois, um sistema de memória de referência espacial foi proposta 2. Em contraste com a memória de trabalho, que se refere à memória dentro de uma sessão de teste ou julgamento, memória de referência refere-se a memória através de sessões de testes ou ensaios e está mais intimamente relacionada com a memória de longo prazo.

Vários tipos de labirintos foram desenvolvidos como avaliações não invasivas desta aprendizagem dependente do hipocampo e memória espacial em pequenas e grandes roedores (eg labirinto aquático, múltiplos T-labirinto, radial braço labirinto e labirintos dry-terra) 3-6. Aqui, vamos nos concentrar na plataforma circular ou Barnes labirinto, descrita pela primeira vez em 1979 pelo Dr. Carol Barnes 7. Este labirinto foi usado para testar a aprendizagem espacial e a memória de navegação em uma vasta gama de modelos de roedores, incluindo ratos (RaTTU norvegicus), camundongos (Mus musculus), veados camundongos (Peromyscus maniculatus bairdii), ratos Califórnia (Peromyscus californicus) e roedores hystricomorph (por exemplo, degus [Octodon degus]) 8-13. Outras espécies avaliadas usando o labirinto Barnes incluem baratas americanas (Periplaneta americana) 14, cobras do milho (Elaphe guttata guttata) 15,   répteis Squamata (por exemplo, lagartos manchado do lado [Uta stansburiana]) 16, e primatas não-humanos (por exemplo, os lêmures de rato [Microcebus murinus]) 17. Nos nossos laboratórios, o desempenho do labirinto de Barnes tem sido utilizada como um índice de neurotoxicidade, após desenvolvimento bisfenol A (BPA) ou etinilestradiol (EE2) exposição 9-1113. Também é comumente utilizado para a fenotipagem comportamento de várias linhagens de camundongos 18-21, a avaliação dos efeitos do envelhecimento 7,22-28, e def relacionada com a doença de Alzheimericits em modelos animais 3,29-33, bem como os efeitos do exercício e alimentar, do ambiente, e alterações metabólicas 34-42.

Uma vantagem principal da utilização de Barnes labirinto é que ele induz menos stress nas questões relativas ao labirintos de água, tais como o labirinto de água de Morris 43, embora ambos possam induzir aumentos significativos na concentração plasmática de corticosterona em ratos 44. Como um labirinto terra seca, o labirinto Barnes podem ser mais relevantes para ethologically-roedores terrestres 45. Embora o desempenho do labirinto de água tem sido mostrado para ser mais sensível a alterações genéticas em ratos 3,46,47, o desempenho do labirinto de Barnes é mais sensível a determinadas outras alterações 48,49. Em modelos de roedores, onde o uso labirinto de água não é possível, o labirinto Barnes pode fornecer uma avaliação aperfeiçoá-lo de retenção de memória espacial 31. Os estímulos aversivos levemente normalmente utilizados no labirinto Barnes (luzes brilhantes), ou seja,no entanto, não pode proporcionar suficiente motivação para o roedor para localizar a gaiola de escape 45. Além disso, os roedores podem aprender que nenhuma punição ocorre se eles não entram na jaula de fuga. Assim, em vez de procurar ativamente para a gaiola de fuga, alguns roedores explorar ativamente o labirinto por longos períodos de cada tentativa. Como revisto por Kennard e Woodruff-Pak 24, este aumento da exploração vai prolongar a latência para localizar a gaiola de escape, comprimento de percurso, e aumentar o número de erros. Assim, a medição de vários parâmetros, incluindo latência, taxa de erro, o tempo gasto nos quadrantes corretas e incorretas, velocidade, tempo em movimento, tempo de descanso, e estratégia de busca, pode fornecer coletivamente um melhor indicador do espaço de aprendizagem de navegação e memória a capacidade de cada sujeito 8 -10. Além disso, o desempenho pode ser medido como a latência para localizar a primeira gaiola de escape (medida primária) ou a latência para entrar na gaiola de escape (medida total). Alguns têm argued que as medidas primárias de desempenho são um reflexo mais preciso da aprendizagem espacial do que as medidas totais 50. A maioria dos estudos, incluindo os exemplos descritos aqui, utilizar a latência para entrar na gaiola de escape para determinar a taxa de erro e a estratégia de pesquisa. Além disso, alguns sistemas de software de monitoramento tem um sistema de detecção de corpo de três pontos que podem medir as freqüências de cheirar os contra buracos incorretas corretas. Finalmente, o labirinto deve ser cuidadosamente limpos com etanol entre ensaios para remover sinais olfativos que poderiam fornecer pistas ou provar uma distração para os animais subseqüentes.

Projetos de labirinto Barnes variar, mas geralmente cada um tem 12 ou 20 possíveis buracos de fuga, apenas um dos que leva à casa ou uma gaiola de fuga. A gaiola de escape pode estar situada tanto diretamente abaixo do buraco de fuga no último labirinto (por labirintos sem paredes) ou embutido na parede em torno do labirinto. As pistas podem variar em tamanho de cerca de 16,5 centímetros de altura ou de largura (no mAZE) a uma linha horizontal 21,6 centímetros de largura colocados do chão ao teto da parede do quarto do lado de fora do labirinto. Figuras 1-5 mostram exemplos de projetos de labirinto de Barnes para espécies Peromyscus (Figura 1) e ratos (Figuras 2-5). Plugs ou fundos falsos deve cobrir os buracos nonescape para evitar que o animal caia para fora do labirinto. Tamanho da sala de teste pode variar (~ 20 m 2), mas deve ser grande o suficiente para fornecer um amplo espaço para o labirinto, habituar os animais para a sala, com capacidade de um computador com vídeo set-up (se usado), e um lugar para o experimentador de se sentar a uma distância (pelo menos ~ 122 cm) do aparelho labirinto de tal forma que a sua presença não interfere com o desempenho do animal. Cessão de fuga localização gaiola deve ser equilibrada entre os grupos de tratamento e sexo. Enquanto os procedimentos específicos descritos aqui não incluem girar o labirinto entre ensaios para desencorajar o uso do intra-labirinto odor pistas, alguns estudosincorporar esse procedimento 50. Em nossos procedimentos, o labirinto é limpo com etanol entre ensaios para eliminar sinais de odor.

Em localizar a gaiola fuga, três tipos de estratégias de busca foram definidos (originalmente chamados "padrões" de Barnes 7): 1) aleatórios, operacionalmente definidos como pesquisas localizadas de buracos separados por caminhos que cruzam o centro do labirinto, 2) de série, definidos como uma busca sistemática de buracos consecutivos no sentido horário ou sentido anti-horário, e 3) direta ou espacial, definida como navegar diretamente para o quadrante correto, sem atravessar o centro do labirinto mais de uma vez e com três ou menos erros. Em geral, com testes repetidos, roedores normalmente progredir através das estratégias de busca na ordem listada (aleatória, serial e direto) 51. Um ensaio de sonda sem gaiola de escape, também pode ser usado como uma medida adicional de memória 50.

O protocolo e representanteresultados aqui foram desenvolvidos dois tipos de roedores (pequenos roedores Peromyscus espécies, caso contrário chamados) e ratos. Enquanto esses procedimentos gerais podem também conter para camundongos endogâmica e / ou outbred (Mus musculus), outros estudos devem ser consultados sobre as diferenças de metodologia potenciais para estas últimas espécies 18-21.

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Protocol

1. Barnes Labirinto Procedimento para pequenos roedores

  1. Acenda as luzes do teto acima do labirinto e lugar "Não entre" os sinais do lado de fora da porta do laboratório.
  2. Traga ratinhos nas suas gaiolas normais para a sala de teste de aproximadamente 30 minutos antes de começar o primeiro ensaio para permitir a habituação. Se a sala é calma, pode não ser necessário incluir o ruído branco, caso contrário, esta medida de precaução pode ser considerada.
  3. Configure o programa de rastreamento.
  4. Remova cuidadosamente o primeiro rato a partir de sua gaiola e coloque na caixa de plástico de altura coberto. Coloque o seu escape (casa limpa) gaiola de polipropileno (29 centímetros x 19 cm x 13 cm) sob o buraco de fuga designado.
    1. Verifique se o papel que está bloqueando o tubo é removido desse buraco de fuga e todos os outros buracos são tapados.
    2. Desenhe cortina em torno do labirinto.
  5. Coloque a caixa de plástico com o mouse dentro no centro do labirinto e cerca de 8 segundos depois, suavemente take o animal fora da gaiola e coloque-a no labirinto.
    1. Depois de colocar o animal no centro do labirinto, tranquilamente passar para a área de computador (~ 150 cm do labirinto).
    2. Inicie o programa de software de monitoramento apropriado que já deve estar aberta para garantir o mínimo de tempo (em alguns segundos) decorrido a partir do momento que o animal foi colocado no labirinto até que o programa começa a documentar o seu desempenho.
  6. Observar o desempenho do animal de monitor de computador e número buraco registro, número de julgamento, a estratégia de pesquisa e número de erros cometidos. Um erro é definido como sniffing de um buraco incorreta. Avaliação da estratégia de busca pode ser feita ao vivo ou posteriormente com base no padrão de rastreamento.
    1. Estratégia de busca é classificado como direto (indo diretamente para a gaiola de fuga com 3 ou menos erros),
    2. De série (que viaja ao longo do perímetro do labirinto até que o compartimento de escape está localizado), ou
    3. Aleatório </ Strong> (atravessando o centro do labirinto várias vezes para verificar vários buracos).
  7. Parar o programa de rastreamento quando o animal tem todas as quatro patas dentro da gaiola de fuga.
  8. Se o mouse não consegue entrar na gaiola de fuga dentro de 5 min, guiá-la suavemente para o local correto e dentro da jaula de fuga. Deixe o rato permanecer na gaiola de fuga durante 2 minutos.
  9. Remover rato da gaiola fuga e coloque na gaiola casa.
  10. Pulverizar o topo labirinto e escapar gaiola com 70% de etanol e seque. Defina a primeira gaiola / mouse de lado por 30 minutos antes de executar seu segundo julgamento.
  11. Antes de iniciar a próxima mouse, tapar o buraco de fuga previamente correto e retirar a ficha de papel bloqueando o buraco do buraco fuga designada para o próximo assunto.
  12. Cada rato é testado para 2 ensaios / dia, com um intervalo inter-julgamento de aproximadamente 30 min.
  13. Repita essas etapas até que todos os ratos foram testados por sete dias consecutivos, o que pode aumentar a probabilidade de of observando melhorou o desempenho e / ou diferenças entre os grupos de tratamento, relativamente a apenas quatro dias de dados.

2. Barnes Labirinto Testes de ratos quando um programa de rastreamento não está disponível

  1. Verifique se o labirinto está em sua posição correta (diretamente centrado abaixo luzes), fundos falsos que bloqueiam buracos nonescape e evitar que o animal caia estão firmemente no labirinto, ea gaiola de fuga está no local designado para o primeiro assunto. Luzes do teto acima do labirinto deve ser ligado.
  2. Certifique-se de computador e câmera estão prontos e um cronômetro está disponível.
  3. Ligue o ruído branco para atenuar ruídos de outras localidades próximas. Cadeira do testador é cerca de 122 cm da borda mais próxima do topo labirinto e permanece no mesmo local durante todo o teste.
  4. Um timer (definido como 2 min) deve estar disponível (apenas necessário no 1 º dia de teste). Temporizador não deve "bip" ou não fazer barulho. Porta (s) para testar room deveria ter "Não entre" o sinal do lado de fora.
  5. Uma folha de ordem de teste para os sujeitos uma lista da ordem de teste sujeito, o número da sessão, o local da gaiola de fuga para cada sujeito número buraco, e áreas para gravar latência e hora do dia para cada paciente, bem como uma área para quaisquer notas necessárias (Figura 6).
  6. De 30-60 min antes do primeiro rato é para ser testado, trazer os animais nas suas gaiolas de origem para a sala de teste a fim de permitir a habituação.
  7. O tubo central que o rato é colocado no início de um ensaio está situado no centro do labirinto. Defina a folha de papelão, mostrando o primeiro ID animais no topo. Isso permite a gravação de vídeo para capturar o ID de animais para facilitar a identificação de cada sujeito, observando os primeiros segundos do vídeo.

Inicial Dia Teste 1:

  1. Iniciar a gravação de vídeo do computador (se utilizada) e incluem aproximadamente 5 segundos do julgamento com a folha de identificação animal para subject identificação. O nome do arquivo (ou data de criação) identificará dia / momento do teste.
  2. Retire o primeiro animal a partir de sua gaiola (confira identidade se vários animais estão em gaiola) e coloque delicadamente de cabeça para dentro da jaula de fuga. Cubra a gaiola de fuga com um fundo adicional falsa e começar a 2 min timer. Isto permite que o animal para se habituar à gaiola de escape.
  3. Após 2 min timer terminar, retire animais de gaiola escape (retire a tampa fundo falso, bem e definir longe de labirinto), folha de elevador ID e coloque imediatamente o rato dentro do tubo central. Tampa superior do tubo central com folha de papelão ID.
  4. Devagar e com cuidado levante tubo central com capa de papelão e reserve. Inicie o cronometro quando o tubo central é levantado acima do animal. Mover-se para sentar-se na cadeira do testador.
  5. Sente-se calmamente na cadeira, observando tanto o animal como o cronômetro. Cada animal tem um máximo de 5 minutos para encontrar a gaiola de escape.
  6. Se o rato encontra a gaiola de escape em menos de5 min, parar o cronômetro e latência de gravação e hora do dia na folha de pedido de teste. Remover animais de gaiola fuga e coloque de volta na gaiola casa.
  7. Se o rato não localizar a gaiola de escape dentro de 5 min, guiar suavemente o animal na gaiola de fuga e permitir que 15 seg a passar antes de retirar e devolver o animal na gaiola de origem.
    1. Esta duração de 15 segundos pode ser programado usando um relógio com uma segunda mão na parede da sala de teste.
    2. Tempo recorde do dia na folha de pedido de teste e registro que o rato não encontrou a gaiola fuga.
  8. Se o rato cai / pula o labirinto, o testador deve olhar para o cronômetro para o tempo. O testador deve, então, tentar recuperar rapidamente o animal.
    1. Se isso pode ser feito dentro de 10 segundos, troque o animal para o centro do labirinto e registrar o momento da queda / salto na folha de teste (se o testador pode distinguir entre uma queda ou salto, isso deve ser indicado). Continuar o julgamento.
    2. Se recuperando o animal demora mais do que 10 segundos, parar o cronômetro, e colocar animais de volta para a gaiola. Tempo recorde de outono / salto (se o testador pode distinguir entre uma queda ou salto, observe isso).
    3. Os dados de ensaios em que um animal caiu / saltou e não poderia ser recuperados dentro de 10 seg são omitidos análises estatísticas.
  9. Pare a gravação de vídeo no computador. Registre quaisquer comentários sobre o julgamento.
  10. Remova qualquer urina ou fezes do topo labirinto, spray com etanol 70%, e completamente seque. Remover gaiola fuga e limpar com álcool 70%.
  11. Coloque uma gaiola de escape limpo na colocação designada para o próximo assunto. Ter mais de uma gaiola de fuga permite a cada um de ar seco para diminuir o odor de etanol. Coloque um fundo falso limpa no buraco anterior (de modo que todos, mas um buraco tem um fundo falso e que um buraco contém a gaiola escape).
  12. Defina o tubo central com folha de identificação para o próximo assunto no centro do labirinto. Comece a gravação de vídeo no computador. Retire o próximo animal a ser testado, coloque na gaiola escape (se Dia / Sessão 1), e começar a 2 min temporizador (apenas se Dia / Sessão 1). Continue a partir do passo 2 acima. Cada sujeito recebe um julgamento / dia.
  13. Depois de todos os animais são testados, limpar o labirinto e escapar da gaiola, desligar luzes do teto, e ruído branco. Remover "Não entre" sinal (s) de porta (s).

Dias 2 a 7 Testing

  1. Configure salas de ensaio e labirinto para testes, conforme detalhado acima.
  2. Definir tubo central no centro do labirinto com a folha de ID no topo. Comece a gravação de vídeo. Retire o primeiro animal de gaiola e colocar no tubo central.
  3. Esta etapa diferencia 2-7 dias desde o dia 1, mais especificamente, nos dias 2-7, o sujeito é colocado directamente no centro do tubo, após a remoção a partir da gaiola e o período de habituação 2 min no interior da gaiola de escape não é feito.
  4. Repita o processo começando a partir do passo 4 acima.

3. Análises Estatísticaspara Barnes Maze Endpoints

  1. A análise dos dados pode exigir vários testes estatísticos. As variáveis ​​contínuas, como latência e taxa de erro, pode ser analisado como parcelas subdivididas no espaço e no tempo 52.
  2. Se alguns animais não localizar a fuga ou casa gaiola dentro do tempo máximo estipulado, os dados de latência pode ser atribuído como o máximo e analisados ​​por meio de testes ProcLife no SAS versão 9.2 análise de software.
    1. Este método é útil para a análise estatística dos dados de comportamento nas quais existe um limite superior de corte.
  3. Dados estratégia de busca pode ser analisado por meio de um projeto com medidas repetidas PROC GLIMMIX e SAS versão 9.2 análise de software.
    1. Esta primeira análise emprega uma cumulativo registrá-lo link e uma distribuição multinomial de tal forma que todas as três estratégias de busca (aleatória, serial e direta) estão incluídos nesta análise.
    2. Para determinar se os animais estão aprendendo a usar a estratégia de busca mais eficiente (direto), um em segundaA análise d na estratégia de pesquisa pode ser realizada em que as duas estratégias menos eficientes (aleatórios e em série) são combinados e comparados com a estratégia mais eficiente de pesquisa directa.
    3. Este último método resulta numa distribuição binomial e também emprega GLIMMIX PROC.

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Representative Results

Sexualmente maduros ratos de cervos machos são dependentes de maior capacidade de navegação espacial para localizar parceiros potenciais criadouros, que são amplamente divulgados em todo o ambiente. Tanto a exposição pré-natal e adulto de testosterona são essenciais na organização e activar esta tarde comportamento adulto masculino 53. Como tal, presume-se que a exposição precoce aos compostos de desregulação endócrina pode perturbar esse traço mais tarde nos machos. Para testar esta hipótese, ratos de cervos machos e fêmeas foram developmentally exposto através da dieta materna com várias doses ambientalmente relevantes de BPA em uma dieta livre de fitoestrógeno, um controle de estrogênio positivo (etinilestradiol [EE2]) em uma dieta livre de fitoestrógeno, ou a base controlar sem fitoestrógeno dieta refinada, e foram avaliados por Barnes desempenho labirinto como adultos. figura 1 mostra o aparelho labirinto Barnes para a espécie. Os machos expostos aos dois maiores, mas não o mais baixo, as doses de BPA demonstrard déficits equivalentes na aprendizagem espacial, manifestada por latência prolongada, o aumento da taxa de erro, e uma incapacidade de converter para a estratégia de busca direta sobre o período experimental (Figuras 7-9). No entanto, as fêmeas expostas a EE2 ea dose meados BPA, mas não as outras doses de BPA exibiram padrões masculinizadas de aprendizagem espacial ea memória (ou seja, diminuição do uso de latência e aumento da estratégia de busca direta) 9,13.

Em contraste com ratos de cervos polígamos, seus primos afins, monogâmicas camundongos Califórnia, machos, aumentar seu sucesso reprodutivo por par-ligação e permanecer no território com uma única fêmea e partilha de responsabilidades parentais 54,55. Portanto, a capacidade de navegação espacial não tem sido objecto de forte seção evolutivo em camundongos Califórnia. Consequentemente, a presunção é que mais cedo BPA e exposição EE2 não teria como alvo esse comportamento em ratos Califórnia. Em apoio a esta hipósis, a exposição ao BPA desenvolvimento ou EE2 não alterou comportamentos espaciais de navegação (latência, taxa de erro, ou a conversão para a estratégia de busca direta) em homens ou mulheres, que demonstraram respostas comparáveis ​​em todos os grupos de tratamento (Figuras 10 e 11) 10. Comparado a controlar ratos de cervos, camundongos controle Califórnia não diminuir o número de erros cometidos ao longo dos sete dias consecutivos de testes nem o controle camundongos machos Califórnia aumentar o uso da estratégia de busca direta. Isso pode refletir uma diferença de espécies em capacidade de aprendizagem, no entanto, é possível que um refinamento para a avaliação da aprendizagem e memória testes visuo-espacial é necessária para ratos Califórnia.

O aparelho de labirinto Barnes e hardware associado para os ratos são apresentados nas Figuras 2-5. Este aparelho foi utilizado para avaliar a aprendizagem espacial e a memória de ratos Sprague-Dawley machos e fêmeas em 47-51 dias após o nascimento (5 consecutive dias, um julgamento / dia). No último dia (ou seja, dia 5), a gaiola de escape foi movido 180 ° a partir da sua posição original nos dias 1-4. Estes assuntos foram avaliados anteriormente para o reflexo de endireitamento e comportamento placa inclinada (pré-desmame) e jogar comportamento, os níveis de atividade de campo aberto, e coordenação motora. As barragens tinha consumido três pequenos pedaços de bolacha de baunilha, sobre o qual foi dispensado 1 ml / kg de peso do corpo de água em dias de gestação 6-21. Os próprios sujeitos foram tratados por via oral com 1 ml / kg de peso do corpo de água, duas vezes por dia nos dias pós-natais 1-21. Ao desmame, eram par alojados com um irmão do mesmo sexo. No entanto, apenas 1/sex/litter foi avaliada quanto ao desempenho do labirinto Barnes. Figura 12 mostra a latência média para localizar a gaiola de fuga para cada sexo em cada um dos cinco dias do teste. Principais efeitos significativos de sexo (p <0,04) e sessão (p <0,01) indicou latências menores nas fêmeas e latências mais curtas nos dias 2-5 em relação ao dia 1. Outros have também informou latências mais curtas em ratas 56, no entanto, os efeitos do sexo semelhantes nem sempre têm sido observado em nosso laboratório 11. Assim, um efeito do sexo em ratos consistente ainda está para ser determinado que não latência Endpoints ainda não estão disponíveis;. No entanto, segue o software está em uso em um estudo semelhante para examinar taxa de erro e estratégia de busca em ratos.

Figura 1
Figura 1. O aparelho labirinto Barnes para a espécie Peromyscus. A) sugestões geométricas intra-labirinto (por exemplo, círculo, quadrado, triângulo e estrela) são colocados no interior da parede do labirinto cada 90 °, existem 12 buracos de escape colocadas a cada 30 °, e O labirinto é rodeado por uma cortina preta (não mostrado). B) A parte superior do labirintoé colocada em um suporte de polipropileno e elevado 100 centímetros acima do chão. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 2
Figura 2. O aparelho Barnes labirinto para ratos. Top O labirinto e estandes de apoio pode ser visto com diâmetro superior labirinto e altura do chão mostrado. Os números no chão indicam números furo e permitir que o testador para colocar a gaiola de fuga no local designado (os números dos andares não pode ser visto pelo sujeito). Uma das pistas visuais extra-labirinto pode ser visto na parede oposta (ou seja, listras verticais pretas). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 3
Figura 3. Uma visão mais próxima do aparelho labirinto Barnes para ratos. Os brancos lâminas gaiola fuga em ranhuras na parte de baixo do top labirinto. Ranhuras semelhantes estão localizados na parte de baixo do topo labirinto para cada buraco de perímetro. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 4
Figura 4. O tubo central com o da amostra sujeita a identificação de folha na parte superior do aparelho de labirinto Barnes para ratos. A tampa de cartão elevadores distância para place o rato dentro do tubo e é, então, substituído. A alça do tubo central permite o levantamento fácil para começar o julgamento. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 5
Figura 5. A gaiola de escape para ratos com dimensões. Pequenos passos na rampa descendente fornecer tração para o rato quando entrar. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 6
Figura 6. Clique aqui para ver largimagem er.

Figura 7
. Figura 7 Efeitos da exposição de desenvolvimento de camundongos machos e fêmeas de veado ao BPA ou EE2 na estratégia de busca em Barnes labirinto A) Exemplo diagramas ilustrando as três estratégias definidas de pesquisa:. Aleatório (em cima), série (meio) e direto (parte inferior) . B) Percentagem de BPA, EE2 e ratos controle empregando aleatório (amarelo), serial (verde), ou direto (preto) estratégias de busca através de testes de aquisição. CTL homens utilizaram a estratégia de busca direta mais comum durante o período de teste de 7 dias consecutivos do que todos os outros grupos, exceto baixas doses de BPA machos e fêmeas EE2 (todos os valores de p <0,05). CTL = controle; EE2 = etinilestradiol, BPA = bisfenol A Adaptado com permissão de.0;. 13 Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 8
Figura 8. Efeitos da exposição de desenvolvimento de camundongos machos e fêmeas de veado ao BPA ou EE2 (mesmos grupos que na Figura 3) na latência para localizar a gaiola fuga na Barnes labirinto. A) machos. B) As fêmeas. CTL machos mais rapidamente localizado a gaiola fuga correta, como exemplificado por latências mais curtas, do que as fêmeas de CTL (p = 0,0103), do sexo masculino EE2-expostos (P <0,0008), e os machos BPA superiores e de dose média (P = 0,03, P = 0,02, respectivamente). CTL machos, no entanto, apresentaram respostas semelhantes, como baixas doses de BPA machos e fêmeas EE2 (P de> 0,05). Em contraste, as fêmeas EE2 tinha dperíodos de latência ecreased em todo o período de avaliação do que EE2 machos expostos (p = 0,0013). Os dados são apresentados como a média ± SEM. Adaptado com permissão de Jasarevic et al. 13 Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 9
Figura 9. Exposição desenvolvimento de ratos de cervos masculinos e femininos ao BPA e EE2 (mesmos grupos que na Figura 3), em erros de fuga. A) Os machos. B) As fêmeas. CTL homens demonstraram cerca de metade do número de erros ou entradas em buracos incorretas em relação às fêmeas CTL (p = 0,0002) e EE2 homens (P = 0,02). Além disso, os machos CTL cometido menos erros do que doses superiores machos BPA (p =0,02), mas não diferiram em taxa de erro (P> 0,05) de doses ou média ou baixa machos BPA. Por outro lado, as fêmeas EE2 demonstraram uma resposta masculinized tal que este grupo possuía a mesma taxa de erro como CTL machos e redução de erros (P = 0,002) do que os machos EE2. Fêmeas expostas ao BPA doses Médio também apresentaram menos erros do que baixas doses de BPA e CTL fêmeas (P = 0,0005 e 0,01, respectivamente). Os dados são apresentados como a média ± SEM. Adaptado com permissão de Jasarevic et al. 13 Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 10
Figura 10. As estratégias de busca de homens e mulheres em camundongos Califórnia testes labirinto Barnes. Estratégias de busca are código de cores: aleatória (amarelo), serial (verde) e direto (preto). Durante o período de teste de 7 dias, não houve efeitos significativos de substância tóxica ou sexo sobre o uso de estratégia de pesquisa para esses animais. Adaptado com permissão de Williams et al. 10 Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 11
Figura 11. Latência para localizar a gaiola de fuga e escapar erros nos testes de labirinto Barnes para o sexo masculino (A & C) e feminino (B & D) ratos Califórnia (mesmos grupos que na Figura 6). A e B) Latência. C e D) Fuja erros . Durante o período de teste de 7 dias, não houve signi ficativa efeitos do tóxico ou do sexo sobre o uso estratégia de pesquisa para esses animais. Os dados são apresentados como a média ± SEM. Adaptado com permissão de Williams et al. 10 Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 12
Figura 12. Latência para localizar a gaiola de escape para ratos fêmea Sprague-Dawley avaliadas nos dias pós-natais 47-51 (1 ensaio / dia) e do sexo masculino. No último dia (dia 5), a gaiola de escape foi movido 180 ° a partir da sua origem localização. Nas fêmeas, latências significativamente menor do que os machos e as latências nos dias 2-5 foram significativamente menores do que a latência no dia 1. Os dados são apresentados como a média ± SEM.tp :/ / www.jove.com/files/ftp_upload/51194/51194fig12highres.jpg "target =" _blank "> Clique aqui para ver imagem ampliada.

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Discussion

As etapas críticas em procedimentos de testes de labirinto Barnes incluem: 1) proporcionar o bom estímulo aversivo levemente para motivar o animal para localizar a gaiola de fuga, 2) garantia de condições uniformes são mantidos através dos testes em animais (por exemplo, o tempo de teste, testes de pessoal, controle de ruído externo, e outros estímulos que podem afetar o desempenho), 3) se os ensaios são vídeos gravados, otimizando e assegurando a gravação de vídeo adequada e arquivo de volta, e 4) a limpeza do labirinto com 70% de etanol para remover sinais olfativos entre ensaios.

Identificar os melhores estímulos para motivar o sujeito para localizar a gaiola de escape pode exigir algumas modificações e / ou solução de problemas. O estímulo típico é brilhante iluminação em cima. No entanto, isso pode não ser suficiente para algumas espécies. Embora apenas observou informalmente por nós, os ratos que foram amplamente avaliadas comportamentalmente (e, portanto, amplamente tratados) parecem menos motivados sob o padrão BArnes labirinto condições susceptíveis porque eles se tornam mais dóceis e habituados ao aparelho e / ou ambientes diferentes. Os estímulos auditivos (por exemplo predador sons) podem ser considerados, mas isto limita a capacidade para se habituar ao mesmo tempo outros animais para a sala de teste. Outros estímulos que têm sido utilizados com sucesso incluem ventiladores de teto ao ar direto no topo 57,58 labirinto ou modificar o Barnes labirinto ser apetitivo, em vez de 56 aversivo.

Extra-labirinto pistas visuais são a norma para testes de labirinto Barnes com ratos. Em espécies típicas do rato de laboratório, foi sugerido que as pistas extra-labirinto podem produzir melhores resultados do que os sinais intra-maze 59,60. No entanto, ratos de cervos pode usar com sucesso sinais intra-labirinto para localizar a gaiola de fuga e não converter com êxito durante o período de testes ao uso do 8,9 estratégia de busca direta. Além disso, uma parede externa impede os animais de cair ou saltar do labirinto. Como ratos Califórnia são mais fáceis de manusear e cerca de 2 a 3 vezes maior do que ratos de cervos, outros testaram com sucesso desta espécie na Barnes labirinto sem o uso de uma parede 40,61. No entanto, o labirinto, nesse caso, foi menor (65 cm de diâmetro) com 16 buracos que foram colocados mais para dentro (1,3 cm).

Metodologicamente, há pequenos detalhes que poderiam afetar o processo de labirinto Barnes e intrepretation dos resultados. O topo labirinto para roedores é relativamente grande e sala de prova deve ser grande o suficiente para permitir que o testador se mover livremente ao redor do labirinto. Colocar o labirinto em um canto não é recomendada como o testador deve ser capaz de se mover em torno do perímetro para recuperar o rato e colocar a gaiola de fuga no local apropriado. Os níveis de ansiedade do roedor, conforme evidenciado por um aumento da concentração de corticosterona no plasma 44, são elevados durante os testes e estímulos externos pode ser agravando. Roedores tipicamente congelar a estímulos auditivos súbitase, portanto, é importante que o ambiente de teste não está localizado na área de ruído. Como isso pode ser uma avaliação longa em um determinado dia e em dias, ele pode ser um desafio para o testador de permanecer atento ao julgamento, no entanto, dirigir a atenção para o comportamento do sujeito é essencial. Por esta razão, e para evitar os efeitos circadianos no desempenho, é ideal para testar um número limitado de animais para seleccionar uma janela de tempo (por exemplo, de manhã ou de tarde), num determinado dia. Finalmente, o odor de etanol pode ser aversiva para o sujeito, embora isto não tenha sido explicitamente testado. Várias gaiolas de escape e fundos falsos adicionais são sugeridos para que as gaiolas tem tempo para o ar seco, após ter sido pulverizada com etanol.

As principais vantagens do labirinto Barnes são a sua facilidade de utilização em relação a outros tipos de labirinto e os terminais adicionais que podem ser obtidos, que podem proporcionar uma avaliação mais completa do imparidades induzida experimentalmenteentos. Além disso, este labirinto terra seca pode melhor recapitular o ambiente natural para roedores terrestres. O período de teste de vários dias pode fornecer evidência mais robusta de desempenho alterado, como evidenciado pela latência, taxa de erro, e conversão no decorrer do teste a partir de uma estratégia de pesquisa ineficiente (aleatória ou em série) para uma estratégia de pesquisa directa.

Os resultados do labirinto Barnes pode ser verificado com outros testes de navegação espacial. Além disso, é importante estabelecer que os potenciais déficits de desempenho labirinto Barnes não são o resultado de alterações na ansiedade, atividade, ou habilidades motoras. Assim, os resultados de ansiedade e / ou avaliações de locomoção, como o labirinto em cruz elevado ou o comportamento em campo aberto, pode determinar se Barnes labirinto deficiências refletem verdadeiras alterações na navegação espacial. No entanto, os testes de murino comuns de ansiedade nem sempre pode ser preditivo de Barnes desempenho labirinto 44. Se verdadeiras alterações de navegação espacial estão presentes, molecular, alterações histopatológicas, eletrofisiológicos, ou synaptogenic pode ser aparente no hipocampo, córtex entorrinal, ou outras áreas corticais, como essas regiões do cérebro parecem reger este aprendizado e na memória de resposta 62-64.

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Disclosures

Este documento foi revisado de acordo com a United States Food and Drug Administration (FDA) política e aprovado para publicação. Aprovação não significa que o conteúdo reflecte necessariamente a posição ou opiniões da FDA nem menção de nomes comerciais ou produtos comerciais constituem endosso ou recomendação para o uso. Os resultados e conclusões deste relatório são de responsabilidade dos autores e não representam, necessariamente, a opinião da FDA. Os autores não têm interesses conflitantes e nada a revelar.

Acknowledgments

Os autores reconhecem o Sr. Eldin Jasarevic, o Sr. Scott Williams, Mr. Roger W. Meissen, Sarah A. Johnson, Dr. R. Michael Roberts, Dr. Mark R. Ellersieck, eo Dr. David C. Geary, da Universidade de Missouri, eo Sr. C. Lei Delbert eo pessoal cuidados com os animais no Centro Nacional de Investigação Toxicológica / FDA. Este trabalho foi financiado pelo NIH um Desafio Grant conceder ao CSR (RC1 ES018195), uma vantagem para Grant Mizzou (CSR e DCG), a Universidade de Missouri Faculdade de Medicina Veterinária prêmio faculdade (CSR) e E7318 protocolo no Centro Nacional de Investigação Toxicológica / FDA.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both.
Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30°. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively. US Plastics Corp, Lima, OH 42625 This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g., Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in.
2 in Polypropylene pipe plug (24)
2 in 90° Black polypropylene elbow (12)
2 in x 6 in Polypropylene pipe nipple (1)
US Plastics Corp, Lima, OH 30724
32086
30712
These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage.
False bottoms for rat Barnes Maze These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus.
Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze Ace Hardware, Columbia, MO In the case of small rodents (e.g., mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame.
Support stand for maze platform top US Plastics Corp, Lima, OH 42625 The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material.
White noise SleepMate Sound Conditioner,
Marpac, Rocky Point, NC
980A Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals
Light fixtures and 300-500 W bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500 W halogen portable work lights. Ace Hardware or Lowes Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top.
Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 cm x 7.5 cm x 13 cm). Ancare, Bellmore, NY N40 PP The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage.
Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top. The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque.
High resolution video camera (e.g., Panasonic Digital Video Camera) Panasonic, Secaucus, NJ ICV19458 The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis.
Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper any office supply store, such as Staples These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used.
Black curtain to surround the maze (small rodents only) any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines.
70% Ethanol Fisher Scientific BP2818-4 After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents.
Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.). Noldus (Leesburg, VA) Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage.
External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1-2 TB of memory Any office supply store, such as Staples. Videorecordings should be backed up in at least one separate location.
Videorecording program, e.g. WinTV program Hauppauge Computer Works, Inc.,
Hauppauge, NY
If tracking software is not available at the time of the testing,
the trials should be video-recorded for later analysis

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  1. Neat!

    Reply
    Posted by: Grace A.
    March 5, 2014 - 5:47 PM

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