Expérience Morris Water Maze

Biology

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Summary

Le labyrinthe d'eau de Morris est un outil bien accepté utilisés pour documenter l'implication de l'hippocampe dans une tâche comportementale.

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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

Le labyrinthe d'eau de Morris est largement utilisée pour étudier la mémoire spatiale et de l'apprentissage. Les animaux sont placés dans un bassin d'eau qui est de couleur opaque avec poudre de lait écrémé ou non-toxiques gouache, où ils doivent nager pour échapper à une plate-forme cachée. Parce qu'ils sont dans l'eau opaque, les animaux ne peuvent pas voir la plate-forme, et ne peut pas compter sur le parfum de trouver la voie d'évacuation. Au lieu de cela, ils doivent s'appuyer sur externe / extra-labyrinthe des indices. Comme les animaux se familiarisent avec la tâche, ils sont capables de trouver la plate-forme plus rapidement. Développé par Richard G. Morris en 1984, ce paradigme est devenu l'un des «règles d'or" des neurosciences comportementales.

Protocol

Mise en place du labyrinthe d'eau

  1. La principale composante du labyrinthe d'eau mis en place devrait être un bassin rond, d'environ 6 pieds de diamètre et d'environ 3 pieds de profondeur. Si vous enregistrez la tâche avec une caméra vidéo, assurez-vous que tous les côtés du labyrinthe sont dans le champ de la caméra de vue.
  2. Remplissez le labyrinthe d'eau avec de l'eau du robinet, qui devrait être proche de 26 ° C. Cela peut prendre plusieurs heures, devrait donc être bien à l'avance. Vérifiez périodiquement la température de l'eau afin qu'elle soit moins d'un degré de 26 ° C.
  3. Placez la plateforme d'échappement dans le centre de la piscine. Pendant la formation, elle doit être exposée, un pouce au-dessus de l'eau. Cette enseigne le rat qu'il ya une plate-forme, et que c'est le moyen de sortir de l'eau. Plus tard, après que l'animal est formé et prêt pour les essais, la plateforme fuite sera juste en dessous de la surface de l'eau, et ne seront pas visibles parce que l'eau sera rendue opaque avec du lait ou peinture non toxique.

    Maintenant, le labyrinthe d'eau est prêt pour l'entraînement des animaux.

Pré-formation pour le labyrinthe d'eau

  1. Pour la formation du labyrinthe d'eau, la plate-forme doit être au centre de la piscine et exposées à un pouce au-dessus de la surface, de sorte que l'animal sait qu'il est là. L'eau doit être au sein d'un degré de 26 ° C.
  2. Chaque animal sera soumis à trois essais consécutifs. D'abord, placer l'animal sur la plate-forme pendant vingt secondes.
  3. Le labyrinthe d'eau a 4 positions de départ: nord, sud, est ou ouest. Prenez l'animal à l'un de ces postes. Basse de l'animal dans l'eau en l'appuyant avec votre main et la ramener doucement dans l'eau de queue en premier. Ne pas stresser l'animal par l'trempant dans la tête la première.
  4. Laissez les animaux nagent / recherche de la plate-forme pour un maximum de 60 secondes. Dans un premier temps, l'animal peut nager autour du bord de la piscine à la recherche d'un moyen de sortir. Finalement, l'animal va apprendre à la recherche de la plateforme et grimper.
  5. Une fois le rongeur atteint la plate-forme, arrêter le chronomètre et noter le temps. Si elle ne trouve pas la plate-forme en 60 secondes, puis enregistrer le temps pour ce procès comme une minute. Ne pas ramasser l'animal si elle ne parvient pas à atteindre la plate-forme. Enseigner l'animal qu'il doit nager jusqu'à la plate-forme. Par conséquent, introduisez doucement l'animal à la plate-forme avec votre main. Laissez l'animal assis sur la plate-forme pendant 15 secondes. Si elle tombe ou saute, guidez-retour. Ce sera le train de l'animal qu'il doit rester sur la plate-forme pour être sauvé de la piscine.
  6. Répétez la même procédure pour les deux essais de plus, à partir de une direction différente pour chaque essai.
  7. Une fois que l'animal a complété les trois essais, il sécher avec une serviette. Répétez le processus de formation de trois essais pour tous les animaux consécutivement. Gardez les directions les mêmes pour tous, et d'enregistrer leur temps.
  8. Maintenant que les animaux sont formés, ils sont prêts à effectuer le test du labyrinthe d'eau.

Test du labyrinthe d'eau

  1. Pour commencer les essais expérimentaux avec le labyrinthe d'eau, remplir le réservoir afin de la plateforme est d'un pouce en dessous de la surface de l'eau. Utilisez du lait écrémé sec, ou 125 millilitres de non-toxique température de la peinture blanche, pour rendre l'eau opaque.
  2. La température de l'éclairage et l'eau devraient être les mêmes que dans le processus de formation. Chaque animal subira 12 essais, qui aura 3 essais pour chaque direction de départ. Chaque test durera 60 secondes. Avant de commencer, choisir l'ordre des directions de départ. Ne pas utiliser le sens même départ deux fois de suite, et aussi de ne pas répéter le même ordre pour toutes les directions
  3. Face à la paroi de la piscine, le soigneur va placer l'animal dans l'eau, et sera alors pas en arrière de la piscine et de s'asseoir dans un endroit désigné alors que l'animal exécute la tâche labyrinthe. Un système de suivi du comportement animal tel que le système SMART (San Diego Instruments) peuvent être utilisés pour surveiller la voie, ainsi que d'autres variables. L'enregistrement vidéo de chaque essai est moins cher, et parfaitement approprié, alternatives.
  4. Surveiller l'animal jusqu'à ce qu'il atteigne la plate-forme, et enregistrer le temps qu'il a fallu. Si l'animal ne parvient pas à la plate-forme en 60 secondes, le gestionnaire va le guider vers la plate-forme, comme dans la formation. De toute façon, laisser l'animal reposer pendant 10 secondes, puis essuyez-et le retour de l'animal dans une cage de maintien.
  5. Continuez avec chaque animal pour les 12 essais, avec le soigneur retour au même endroit désigné lors de chaque essai. L'ordre des tests devraient être: essai 1 pour tous les animaux, le procès de deux pour tous les animaux, le procès de 3 pour tous les animaux, etc Il devrait y avoir un intervalle inter-essai d'au moins 2 minutes. Périodiquement, nettoyer la piscine, assurez-vous que la plate-forme est en place, et vérifier que la température de l'eau est le même.
  6. Après tous les animaux ont terminé les 12 épreuves, ils effectuent chacun un essai de sonde, en Which la plate-forme est retirée de la piscine. Le procès de sonde est effectué pour vérifier la compréhension de l'animal de l'emplacement de la plate-forme, et d'observer la stratégie que l'animal suit quand il découvre la plate-forme n'est pas là. Le gestionnaire sera communiqué l'animal à partir du nord. Notez le nombre de fois que l'animal traverse le centre de la piscine pendant les 30 secondes.
  7. Lorsque tous les essais de la sonde sont complets, sécher les animaux et de vidange de la piscine.

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Discussion

La tâche du labyrinthe d'eau a été le développement par Morris 5. Cette tâche peut être modifiée de nombreuses manières d'enquêter mémoire de travail, la mémoire de référence et 6 stratégie de tâche. La procédure décrite ici contient deux variables essentielles qui représentent une déviation par rapport à d'autres versions du labyrinthe d'eau: préformation, et des essais sur une seule journée.

Préformation - l'hippocampe est impliqué dans la mémoire spatiale / relationnel 7-8. Le labyrinthe d'eau de 3 essais spécifiquement la mémoire spatiale. Cependant, il existe de nombreux autres composants de la tâche qui n'impliquent pas la mémoire spatiale: le stress à la tâche, la compréhension des règles de la tâche (c'est à "s'échapper", l'animal doit trouver une plateforme cachée, et rester sur c'est pour être "sauvés"), et la compréhension qu'il ya un moyen d'échapper à la tâche 9. Impuissance apprise implique également un réservoir d'eau, mais les règles (il n'ya pas de moyens d'évacuation) sont très différentes 10. Les trois essais préformation "enseigner" les animaux sur ces propriétés de la tâche. Ils apprennent qu'ils seront placés dans un bassin d'eau tiède et nager autour d'une minute, mais être retiré après. On leur apprend à trouver la plate-forme (car il est visible) et que rester sur elle mènera à leur «fuite» du labyrinthe. Et ils sont enseignés que la tâche a une fin. Par conséquent, cet apprentissage hippocampique indépendante ne pas confondre l'analyse des données sur l'eau du test labyrinthe.

Essai sur une seule journée - Le plus souvent, les tests du labyrinthe d'eau se produit à travers deux à quatre jours 3. De cette façon, l'acquisition et la rétention peut être évaluée. Toutefois, dans certaines populations, ce n'est pas une option viable. Tel est le cas lorsque l'enquête mammifères femelles. Rongeurs femelles, les humains, les primates, etc, ont tous les changements cycliques dans les taux d'hormones stéroïdes 11-12. Ces hormones ont des effets profonds sur l'exécution des tâches hippocampique-dépendant, de l'anatomie de l'hippocampe et la fonction des cellules hippocampiques 13-14. Test sur plusieurs jours serait analogue à tester un seul animal à travers de nombreuses conditions à faible estradiol et progestérone, estradiol et progestérone élevés et intermédiaires estradiol et progestérone. Pour éliminer ce confondre, les tests se produit à travers une seule journée.

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Acknowledgments

JLN a été soutenue par MH 68347.

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

  1. de Bruin, J. P., Swinkels, W. A., de Brabander, J. M. Response learning of rats in a Morris water maze: involvement of the medial prefrontal cortex. Behav. Brain Res. 85, 47-55 (1997).
  2. Redish, A. D., Touretzky, D. S. The role of the hippocampus in solving the Morris water maze. Neural. Comput. 1, 73-111 (1998).
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  4. Kallai, J., Makany, T., Karadi, K., Jacobs, W. J. Spatial orientation strategies in Morris-type virtual water task for humans. Behav. Brain Res. 159, 187-196 (2005).
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  14. Warren, S. G., Juraska, J. M. Spatial and nonspatial learning across the rat estrous cycle. Behav. Neurosci. 111, 259-266 (1997).

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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