モリス水迷路実験

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Biology

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Summary

モリス水迷路は、行動課題における海馬の関与を文書化するために使用される広く受け入れられているツールです。

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Nunez, J. Morris Water Maze Experiment. J. Vis. Exp. (19), e897, doi:10.3791/897 (2008).

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Abstract

モリス水迷路は、広く空間記憶や学習を研究するために使用されます。動物は、脱脂粉乳またはそれらが隠されたエスケーププラットフォームに泳ぐ必要が無毒なテンペラ絵の具、と不透明に着色された水のプールに配置されます。彼らは不透明な水の中にあるので、動物は、プラットフォームを見ることができない、と逃げ道を見つけるために香りに頼ることはできません。その代わり、彼らは外部/エクストラ-迷路の手がかりに依存する必要があります。動物がタスクに慣れてくると、彼らはより迅速にプラットフォームを見つけることができます。 1984年にリチャードG.モリスによって開発された、このパラダイムは、行動神経科学の"黄金の基準"の一つとなっている。

Protocol

水迷路の設定

  1. セットアップ水迷路の主なコンポーネントは、直径6フィート、深さ約3フィートほど、円形プールでなければなりません。あなたがビデオカメラを使用してタスクを記録している場合は、迷路のすべての辺がカメ​​ラの視野内であることを確認してください。
  2. 近くに26〜でなければならない水道水、℃の水迷路を埋めるこれには数時間かかる場合がありますので、事前によく行われる必要があります。それは26℃の1度以内になるように、定期的に水の温度を確認してください
  3. プールの中央にエスケーププラットフォームを置きます。訓練中に、それは1インチ水の上、公開される必要があります。これは、プラットフォームがあることをラットを教え、そしてそれは水から抜け出すための方法であること。 Later、動物が訓練を受け、テストの準備ができた後、エスケーププラットフォームは、単に水の表面の下になり、水はミルクまたは非毒性塗料と不透明されているので、表示されません。

    今、水迷路は、動物を訓練するための準備ができています。

水迷路での事前研修

  1. 水迷路のトレーニングについては、プラットフォームがプールの中心と表面上に露出さ1インチになるはず、動物はそれがあることを知っているので。水は26℃の1度以内でなければなりません
  2. 各動物には、3つの連続した​​試験を受けることになる。最初に、20秒のためにプラットフォーム上で動物を置きます。
  3. 北、南、東、または西:水迷路は、4日からポジションを持っています。これらの位置のいずれかに動物を取る。あなたの手でそれをサポートする、最初の水のテールエンドに優しく、それをダウンさせることで水の中に動物を下ろします。第一の頭の中でそれをダンクで動物を強調しないでください。
  4. 動物の泳ぎ/ 60秒の最大のプラットフォームを検索してみましょう。最初は、動物が出な方法を探して、プールの端の周りに泳ぐことができる。最終的に、動物は、プラットフォームの検索と登ることを学習します。
  5. げっ歯類は、プラットフォームに達すると、タイマーを停止し、時間を記録。それは60秒でプラットフォームを見つけられない場合、その後1分として、この試験のための時間を記録する。それはプラットフォームに到達するために失敗した場合、動物を持ち上げないでください。それはプラットフォームに泳ぐ必要があることを動物を教える。したがって、そっと手でプラットフォームに動物を導く。動物は、15秒間のプラットフォームの上に座ってみましょう。落ちたり、倒れたり、オフにジャンプする場合、静かにそれを導く。これは、プールから救出されるプラットフォーム上にとどまる必要があることを動物を訓練します。
  6. 各試験ごとに異なる​​方向から始まる、2つの試験のための同じ手順を繰り返します。
  7. 動物はすべて3つの試験を完了した後、タオルで拭き取って乾かす。連続してすべての動物の3つのトライアルのトレーニングプロセスを繰り返します。それらのすべての方向を同じに保つ、そしてその時間を記録する。
  8. 今の動物が訓練を受けていること、彼らは、水迷路テストを実行する準備が整いました。

水迷路試験

  1. プラットフォームは、水の表面の下に1インチになるように水迷路を使った実験的臨床試験を開始するには、ガソリンを満タンにする。水が不透明にするため、脱脂粉乳、または非毒性の白テンペラ絵の具の125ミリリットルを使用してください。
  2. 照明と水の温度は、トレーニングのプロセスと同じでなければなりません。各動物は、それぞれの開始の方向のための3試験先となる、12試験を受けることになる。各試験は60秒続きます。開始する前に、出発方向の順序を選択します。行中で、同じスタートの方向を使用し、また方向のいずれかの同じ順序を繰り返すことはしないでください
  3. プールの壁に直面して、動物のハンドラは、水に動物を配置し、その後、プールからしりぞくと動物が迷路のタスクを実行している間、指定された場所に座ります。このようなSMARTシステム(サンディエゴの楽器)などの動物の行動追跡システムは、パスだけでなく、他の変数を監視するために使用することができます。各試験をビデオテープに録画するより安価な、そして別の、完全に適切です。
  4. それはプラットフォームに到達するまで、動物を監視し、それにかかった時間を記録。動物は60秒でプラットフォームに到達しない場合、ハンドラは訓練のように、プラットフォームにご案内いたします。いずれにせよ、動物は10秒間座って、そして次にそれを乾かし、保持ケージに動物を返すようにしてください。
  5. 動物のハンドラは、各試行の間に同一の指定場所に戻ると、全12試験の各動物に進みます。テストの順番は次のようになります。すべての動物のための試験1、すべての動物のためのトライアル2、すべての動物のための裁判3など、少なくとも2分間の間トライアル間隔があるはずです。定期的に、プールをきれいに、プラットフォームの場所にある、と水の温度が同じであることをチェックしてください。
  6. すべての動物は12試験を完了した後、彼らはそれぞれのWHで、一つのプローブ試験を実行しますICHプラットフォームはプールから削除されます。プローブのトライアルは、プラットフォームの位置の動物の理解を検証するため、そしてそれは、プラットフォームがない検出したときに動物が続くことの戦略を観察しています。ハンドラは、北から始まる動物を解放します。動物は、30秒の間にプールの中央を横切る回数を記録します。
  7. すべてのプローブの臨床試験が完了したら、動物をふいて乾かすと、プールを排出。

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Discussion

水迷路タスクは、モリス5で開発した。このタスクは、メモリ参照のメモリとタスクの戦略6を作業調査するためにさまざまな方法で変更することができます。 pretraining、および1日のうちにテスト:ここで説明する手順では、水迷路の他のバージョンからの偏差を表す2つの重要な変数が含まれています。

Pretraining -海馬は7から8の空間/リレーショナル記憶に関与している。水迷路は、特に空間記憶の3をテストします。しかし、空間記憶に関連のないタスクの他の多くのコンポーネントがあります:タスクに関わるストレスは、タスクのルール("エスケープ"することの理解が、動物が隠されたプラットフォームを見つける、とに滞在する必要がありますそれを"救出")であるために、およびタスク9をエスケープする手段があることを理解。学習性無力感も、水のタンクを必要としますが、ルールは(エスケープの手段がない)10かなり異なっている。 three pretraining試験では、タスクのこれらのプロパティについての動物を"教える"。これらは、ぬるま湯のプールに配置されることを学習し、分泳ぐが、後に削除される。彼らはプラットフォームを(それが表示されているので)見つけて、その上に滞在する迷路から彼らの"エスケープ"につながることを教えられている。そして彼らは、タスクが終了されていることを教えられている。したがって、この海馬に依存しない学習は、水迷路試験データの解析を混乱させることはありません。

1日でのテスト -ほとんどの場合、水迷路試験は、2〜4日間3間に発生します。この方法では、獲得と維持を評価することができます。しかし、いくつかの集団では、このオプションは実行できません。雌の哺乳類を調査する際にこのようなケースです。女性のげっ歯類、ヒト、霊長類などは、すべてのステロイドホルモンレベル11-12の周期的な変化を持っている。これらのホルモンは海馬に依存するタスクのパフォーマンス、海馬の解剖学および海馬細胞機能13から14に深刻な影響を与える。複数の日にわたってテストすると、多数の条件間で、単一の動物低いエストラジオールとプロゲステロン、高架エストラジオールとプロゲステロンをテストする場合と同様である、との中間エストラジオールとプロゲステロンという。この混乱させるを除去するために、テストは一日で発生します。

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Acknowledgments

JLNは、MH 68347によってサポートされていました。

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
SMART System San Diego Instruments This system is not a requirement – there are many other behavioral systems on the market.

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References

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Comments

20 Comments

  1. From the protocol: "6 feet in diameter and about 3 feet deep" I think in SI units, 3 feet was just under a meter and 6 feet just under ² meters, correct?

    Reply
    Posted by: Bjoern B.
    October 23, 2008 - 7:42 AM
  2. And 1 inch is about ².5cm?

    Reply
    Posted by: Bjoern B.
    October 23, 2008 - 7:44 AM
  3. That too is correct.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 23, 2008 - 11:54 AM
  4. Yes, that is correct.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 23, 2008 - 11:53 AM
  5. thank you for posting it on the web

    Reply
    Posted by: Anonymous
    January 29, 2009 - 11:51 PM
  6. what the meaning of : "A swim-stress condition in which each rat was timeyoked to a place-test-trained rat" (before rats were trained to place-test and cue test : two groups, the third is the one I don't understand, principally the term "time-yoked"

    Reply
    Posted by: Anonymous
    May 15, 2009 - 3:55 PM
  7. In reading that, it makes no sense to me. I would certainly never say "time yoked." Let me just say what I did. We did three trials (60 seconds max) in a sort-of place version of the maze. The platform was put dead center in the maze, and it was sticking out 1 inch above the water. It was not really a stress test - it was more to eliminate potential differences do to procedural issues and stress effects - a la the paper by Tara S Perrot-Sinal et al in Behavioral Neuroscience 1996. I hope that explained it better. Just forget "time yoked."

    Reply
    Posted by: Anonymous
    May 21, 2009 - 12:05 PM
  8. 'Later, after the animal is trained and ready for testing, the escape platform will be just below the surface of the water, and will not be visible because the water will be made opaque with milk or non-toxic paint'
    We've just got water maze and tracking camera system for our lab, so soon we'll have our first try with it. Our maze is black, and I have problem to find non-toxic black paint for it in Turkey. Technic team recomended powder wall paint, but I am sure it can be toxical for the animals and interfere with our results. I would appreciate any help.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 8, 2010 - 10:00 AM
  9. I used non-toxic white paint. There is no need for the color of the paint to match the color of the water maze. Just make sure your tracker only measures the actual filled area. The best option is to use powdered milk. It will stink after a few days, but it is cheap and definitely not toxic. I would definitely not use powdered wall paint. It can dry and coat the animals eyes. The tempera paint we use is basically paint for kids - as not toxic as can be. I have also seen people (Bryan Kolb, most notably) use tiny poly styrene beads. So just have a layer of that cover the pool. I hope that information helped. Please let me know if I can be of more assistance.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 8, 2010 - 2:32 PM
  10. Thing is, our tracking system detector is designed to see contrast in colors (Noldus, Ethovision), that's why I assumed water should be black as we are planning to use Sprague Dawley rats for experiments. Paint for kids is good idea and should be easy to find. Thank you for now, will come with more questions soon.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 9, 2010 - 2:58 AM
  11. In our labs, we used space cues around the pool, in this video, is there any space cues?, thank you!

    Reply
    Posted by: qipeng z.
    June 21, 2010 - 9:32 AM
  12. If by space cues, you mean cues on the walls (big blocks/shapes of distinctive color), no, we do not use them. Reason being is that the room is already filled with many distinctive cues, and rats do not see colors all that well (because they are dichromatic). I have always made sure to have enough cues in the room (distinctive features) that enable the establishment of a spatial map. If space cues refers to something else, please let me know. I may just not be familiar with your terminology.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 27, 2010 - 5:31 PM
  13. generally they say, that all the behavioural tests are to be done in dark area or preferably night while switching off all the lights ? is it true ?

    Reply
    Posted by: Anonymous
    January 5, 2011 - 12:47 AM
  14. If you mean during the night cycle (for the rodent), then yes - we and many others perform the experiments during the end of the light cycle/beginning of the dark cycle. But if you mean perform the water maze in the dark, then no - definitely not. Rats have a pretty average to poor sense of vision as it is. Take away lights and they would not be able to effectively make the spatial map of the room. Many stress tests employ a bright light that animals tend to stay away from. And some social interaction and sex behavior paradigms are performed in the dark. But not the water maze.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    January 6, 2011 - 8:14 AM
  15. Hi Prof. Nupez video is very under standing. 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 - 2:37 PM
  16. I have used the test on PN 15 rats. While a little bigger than PN 14 mice, I made a few modifications. I did the testing in a kiddie pool as opposed to my big water maze. I dried them over very, very well between all trials. And the maximum trial length I changed to 30 seconds. 60 seconds is too long and they get fatigued. They do not learn so well, but it did work. I have had good success with 30 day old rats. But my protocol will work with PN 14 mice.

    Reply
    Posted by: Joseph N.
    May 1, 2012 - 10:12 AM
  17. Thank you Prof Nupez, I ill try with these modifications and If I get any doubt/trouble shooting I will be in touch with you.

    Have a great day

    Ramesh

    Reply
    Posted by: Ramesh K.
    May 1, 2012 - 10:29 AM
  18. If using two rats species the Long-Evans which are white and black and Sprague-Dawley which are white what is the best color to use for the water maze? Has anyone tried something like a pastel color? What would be a good choice?

    Reply
    Posted by: Jamie T.
    August 27, 2014 - 12:40 PM
  19. We have done both, just not at the same time. Our LE colony got pinworn so we worked with SD for a bit. Most tracking programs work off of contrast - between the animal and the water. So when we worked with SD, we put a rather big spot of black tempera paint on their backs or heads on the first day of testing. It is water soluble so it would come off by the end of the week of testing. I have never heard of anyone doing pastel colored water. Styrene beads. Maybe you could get beads and paint them black. But that seems more of a pain than just painting their heads or backs like we did. Those are just my suggestions, and I hope they do not offend you. The health and well being of the animals was always our utmost concern, and they did not act any differently when they were marked.

    Reply
    Posted by: Joseph N.
    August 27, 2014 - 2:33 PM
  20. No offense taken. I also have not seen anyone else use water with any other color than white or black for contrast. However, in trying to conserve as much water and resources we were trying to decide which color to use for both species and considered other colors. However, painting the backs of the SD rats my be what we will do with white opaque water. Thank you for your reply and suggestions. They are much appreciated.

    Reply
    Posted by: Jamie T.
    August 27, 2014 - 4:58 PM

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