עבודה זו נתמכה על ידי מכוני הבריאות הקנדי מחקר (CIHR), משפחת טאונסנד, וג&#39;ק בראון מחקר משפחה אלצהיימר קרן (אליו היה). הוא היה בעל הקתדרה למחקר בקנדה מחלת אלצהיימר. PL נתמך על ידי אלכסנדר גרהם בל קנדה NSERC פרס בוגרת מלגת דוקטורט מחקר סמית מיכאל קרן מלגת הלימודים לתארים מתקדמים בריאות מחקר בכיר.

1. הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציוד הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג בריכה עגולה בקוטר של 150cm ועומק של 50 ס&quot;מ (איור 1). אם באמצעות עכברים שחור, לבן בריכה יש להשתמש, אם באמצעות עכברים לבנים, בריכת שחור אמור לשמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסדרים את החדר כך החיה הנבדקת לא יכול לראות את הנסיין במהלך הבדיקה. ניתן להשיג זאת עם וילונות או חוצצים החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום רמזים ניגודיות גבוהה מרחבית על החדר, ו / או על הפנים של הבריכה במיקום אשר יהיה מעל פני המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המקום בקוטר 10 ס&quot;מ פלטפורמה בבריכה - לבן בריכה לבן, פרספקס ברורה בריכה שחור. ממלאים את הבריכה במים עד הפלטפורמה היא 1cm מעל פני המים. בואו המים לאזן לטמפרטורת החדר (22 ° C). בהתאם לטמפרטורת המים זה עלול לקחת 1-3 ימים, או לחילופין מים חמים ניתן להוסיף כדי לזרז את איזון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוכנת הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את הבריכה בתוכנת המחשב כך המצלמה יכולה ליצור מידע המרחק הפיזי ממידע פיקסל מבוססת. מחלקים את הבריכה לתוך 4 הרביעים. ציין את אזור פלטפורמה כאזור משתנה אשר יכול להשתנות עם כל ניסוי. צור 5 subzones פלטפורמה - אחד בכל רבע, ואף אחד במרכז הבריכה. שמור את כיול ולהשתמש בו עבור ימי מבחן הנותרים. (ראו איור למשל. 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את הזמן המקסימלי משפט כמו 60 שניות. אם העכבר מוצא את הפלטפורמה לפני הזמן הזה, בתוכנה כדי לעצור את הניסוי, כאשר הפלטפורמה נמצא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציין את התוכנית להתחיל מעקב באופן אוטומטי, כאשר הנסיין היציאות אזור הבדיקה. לנצל כל &quot;מזעור השתקפות&quot; אפשרויות חבילת התוכנה שלך מספק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב אחר אורך הדרך, חביון לברוח, ואת משך הזמן בכל רבע. </li></ol></li></ol> 2. יום 1: פלטפורמה Visible <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוכנית מחשב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור 5 משפטים, עם מרווח בין משפט הולם עבור הניסוי שלך. תוכנית מיקום הפלטפורמה ואת הכיוון מתחיל להשתנות עם כל ניסוי. ראה לוח 1 לפרוטוקול דוגמה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקת הליך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת העכברים ממתקן הדיור שלהם לחדר התנהגות. שמרו על העכברים באזור שבו הם לא יכולים לראות את הבריכה או רמזים מרחביים. תנו להם להסתגל לסביבה החדשה במשך לפחות 30 דקות לפני הבדיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום דגל על ​​פלטפורמה כדי להגדיל את הנראות שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתחיל בדיקה, להרים את העכבר מהכלוב הביתה בבסיס הזנב. תמיכה בעכבר כמו שאתה מביא אותה לאזור הבדיקה. הרמת את העכבר על ידי בבסיס הזנב, בעדינות את העכבר למקום לתוך המים, מול שפת הבריכה. מהר לעזוב את האזור בדיקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם העכבר מוצא את הפלטפורמה לפני 60 שניות חתוכים, לאפשר העכבר כדי להישאר על הבמה במשך 5 שניות ואז להחזיר אותו בכלוב בבית שלה. אם העכבר אינו מוצא את הפלטפורמה, במקום את העכבר על המשטח ולאפשר לו להישאר שם במשך 20 שניות לפני שחזר אותו בכלוב בבית שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור לכל עכברים השביל. בגין כל ניסוי לאחר מכן עם מיקום פלטפורמה שונה כיוון ההתחלה, יש לך שתוכנת התוכנה שלך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר הבדיקה תושלם, להחזיר את העכברים למתקן הדיור שלהם. עכברים הם התנגבו normothermia מובטח שקדמו לחזרה במתקן החי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקראת יום המחרת, להסיר את הדגל מהבמה ולהוסיף מים נוספים לבריכה כדי להטביע את הפלטפורמה 1cm מתחת לפני השטח. </li></ol></li></ol> 3. ימים 2-5: פלטפורמת הנעלם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוכנית מחשב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור 5 משפטים, עם מרווח בין משפט הולם עבור הניסוי שלך. תוכנית פלטפורמה מיקום להישאר באותה תנוחה לאורך כל הניסויים ימים, אבל יש את הכיוון החל להשתנות עם כל משפט, כל יום. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקת הליך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור עכברים שחורים, להוסיף רעיל, לבן, אבקת צבע טמפרה לבריכה ומערבבים היטב. השתמש מספיק צבע כזה פלטפורמה שקוע אינו גלוי מעל פני המים. עבור עכברים לבנים, שחורים בריכה עם מים צלולים פלטפורמה פרספקס ברור אמור לשמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את הפעולות 2.2.3 עד 2.2.6. </li></ol></li></ol> 4. יום 6: בדיקה משפט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוכנית מחשב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את כיול הבריכה לתוך תוכנת מעקב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור 1 משפט ללא מרחב פלטפורמה, ואחד בכיוון ההתחלה. הכיוון החל הרחוק ביותר ברבע פלטפורמה בשימוש 2-5 ימים היא העדיפה. הגדר את אורך המסלול עד 60 שניות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדיקת הליך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הפלטפורמה מהבריכה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את הפעולות 2.2.3 עד 2.2.6. </li></ol></li></ol> 5. ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במשך כל יום וכל הממוצע, העכבר 5 ניסויים לתת אורך נתיב יחיד חביון לברוח לכל נושא הבדיקה. חשב את השגיאה בשילוב כראוי. במשך יום 6, פשוט לאסוף את אורך הדרך, חביון לברוח, ואת משך הזמן ברבע פלטפורמה עבור כל עכבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם כל ההבדלים הקיימים בין הקבוצות ביום 1, סביר להניח בעיה עם חזון ולא למידה וזיכרון. להמשיך רק עם ניתוח אם אין הבדלים נראים ביום 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השווה את עקומות הלמידה של 2-5 ימים באמצעות סטטיסטיקה מתאים להגדיר הנתונים שלך. עקום תלול מייצג רכישת המשימה מהר יותר, עקומת רדודים מייצג הגירעון רכישת המשימה. הנתונים מיום 2 ליום 5 מנותחות באמצעות ANOWA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במשך יום 6, להשוות את אחוז מהזמן בילה ברבע פלטפורמה למדו בעבר, בעזרת סטטיסטיקות מתאים להגדיר הנתונים שלך. אחוז גבוה יותר של הזמן המושקע ברבע פלטפורמה מתפרשת לרמה גבוהה יותר של שימור הזיכרון. </li></ol> 6. נציג תוצאות השתמשנו מבוך המים מוריס מבחן כדי לבחון השפעה של היפוקסיה על הפתוגנזה AD (7) ו חומצה ולפרואית (VPA) של תרופות פוטנציאליות לטיפול לספירה (6) מודל בעכברים הטרנסגניים לספירה. איור 3 הוא תוצאה נציג דיווחנו במחקר שלנו על ההשפעה של VPA על גירעונות זיכרון המודל APP23 לספירה העכבר (6). ביום 1 (ניסויים פלטפורמה גלוי), אין הבדל בין VPA מטופלים וקבוצות שליטה חביון (איור 3A) ואת אורך הדרך (איור 3A) המציין כי שתי הקבוצות יש מנוע דומה יכולות הראייה. מכאן אנו מניחים העכברים מסוגלים לראות את הפלטפורמה מסומן, ועל רמזים על הסביבה הסביבה, והוא יכול לשחות מקובלת. ימים 2-5 (יום 1 עד 4 מתוך ניסויים פלטפורמה מוסתר) למשל מראה את ההבדל חביון הבריחה (איור 3 ג) ו אורך הדרך (איור 3D) בין הקבוצות, מה שמראה כי עכברים שטופלו VPA ביצע משמעותי יותר מאשר שולטת לאורך זמן. השביל תוצאות בדיקה ביום ההופעה האחרונה (יום 6) כי מספר פעמים העכברים נסע לתוך הרבע השלישי, שבו פלטפורמת מוסתר הוצב בעבר, היה גבוה משמעותית עם הטיפול VPA לעומת הביקורת (איור 3E). נתונים אלו מעידים כי הטיפול VPA משפר באופן משמעותי את הגירעונות זיכרון לראות APP23 עכברים. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="איור 1"/> באיור 1. התקנת ציוד עבור מבוך המים מוריס יום מבחן גלוי פלטפורמה. הבריכה מוגן מפני הניסוי באמצעות חוצצים החדר. רמזים מרחביים ממוקמים על הקירות, ושם אולי על הפנים של הבריכה, מעל פני המים, אם תרצה בכך. הבריכה מלאה מים צלולים, עם פלטפורמת 1cm נמצא מעל פני השטח. הדגל הוצב על פלטפורמה כדי לשפר את הראות. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="איור 2"/> איור 2. לכידת מסך של כל מערכת מבוך ™-Video מעקב הוכחת כיול הבריכה. הבריכה מוצג מלמעלה על ידי המצלמה שחור לבן אנלוגי מעקב עם digitizer RTV24. מספר אזורי מוגדרים בתוך התוכנה הבריכה הכולל הוא מחולק ל 4 רבעים. אזור, החמישי פלטפורמה מוזן אשר יכול להשתנות על פני ניסויים, עם חמישה מקומות אפשריים: NW, NE, SW, SE, או מרכז. קו כיול (קו תיקתק ברחבי מרכז) נוסף על מנת לאפשר לתוכנה להמיר מרחקים פיקסל לתוך המרחקים הפיזיים. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="איור 3"/> איור 3. תוצאות עבור נציג מבוך המים מוריס. 7 חודשים APP23 העכברים הטרנסגניים שנשאו גנים אנושיים שוודית מוטציה APP נבדקו אחרי חודש אחד של היומיום VPA (n = 30 עכברים) או פתרון הרכב (n = 30 עכברים) זריקות. (א) במהלך היום הראשון של בדיקות פלטפורמה גלוי, הציג את VPA טיפול ושליטה APP23 עכברים חביון דומה להימלט על גבי פלטפורמת גלוי. P&gt; 0.05 על ידי סטודנט של t-test. (ב) VPA-מטופלים APP23 עכברים שליטה היו מרחקים שחייה דומה לפני שנמלט על גבי פלטפורמת גלוי לעין לבחון את הפלטפורמה. P&gt; 0.05 לפי מבחן t של סטודנט. (ג) בדיקות פלטפורמה מוסתר, שטופלו VPA APP23 בעכברים הראו חביון קצר להימלט על גבי פלטפורמת מוסתר על rd 3 ו 4 יום ה, P &lt;0.001 ידי ANOVA. (ד) VPA שטופלו APP23 העכברים היה אורך השחייה קצר לפני שנמלט על גבי פלטפורמת מוסתר על 3 rd ו 4 יום ה, P &lt;0.01 על ידי ANOVA. (E) במשפט בדיקה ביום 6, VPA שטופלו APP23 עכברים נסע לתוך הרבע השלישי, שבו פלטפורמת מוסתר הוצב בעבר, פעמים באופן משמעותי יותר שולטת. * P &lt;; 0.005 ידי התלמיד מבחן t. (עיבוד והודפס מחדש מ-Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 2008, הוצאת אוניברסיטת רוקפלר, שפורסם במקור ב Exp י מד doi:... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> יום 1 </td><td> יום 2 </td><td> יום 3 </td><td> יום 4 </td><td> יום 5 </td><td> יום 6 </td></tr><tr><td></td><td> פלטפורמה מיקום </td><td> החל Direction </td><td colspan="4"> מיקום פלטפורמה: SW החל מיקום כדלקמן: </td><td> אין פלטפורמה. </td></tr><tr><td> משפט 1 </td><td> SW </td><td> S </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> ניסיון 2 </td><td> NW </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> משפט 3 </td><td> NE </td><td> S </td><td> N </td><td> E </td><td> W </td><td> W </td><td></td></tr><tr><td> משפט 4 </td><td> מרכז </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> משפט 5 </td><td> SE </td><td> W </td><td> S </td><td> S </td><td> N </td><td> N </td><td></td></tr></tbody></table> טבלה 1. מים לדוגמא מבוך פרוטוקול * * שים לב איך הן את המיקום הפלטפורמה החל לשנות כיוון ביום 1, ואילו בימים 2-5 את המיקום פלטפורמה נשארת קבועה בעוד שינויים בכיוון ההתחלה. ביום 6, אין פלטפורמת ניסוי יחיד. הכיוון מוצא יום 6 היא הרחוקה ביותר ממקום הפלטפורמה הקודמת (SW) כך העכברים חייב לנסוע מרחק מסוים לפני שהוא נכנס ברבע פלטפורמה למדו בעבר.

<ol>
	<li>Morris, R. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+localization+does+not+require+the+presence+of+local+cues.">Spatial localization does not require the presence of local cues.</a> Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).</li><li>O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+hippocampal+place+cells.">A review of the hippocampal place cells.</a> Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).</li><li>Scoville, W. B., Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+recent+memory+after+bilateral+hippocampal+lesions.">Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).</li><li>Eichenbaum, H., Stewart, C., Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+representation+in+place+learning.">Hippocampal representation in place learning.</a> J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).</li><li>Block, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+ischemia+and+behavioural+deficits.">Global ischemia and behavioural deficits.</a> Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).</li><li>Qing, H., He, G., Ly, P. T., Fox, C. J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valproic+acid+inhibits+Abeta+production,+neuritic+plaque+formation,+and+behavioral+deficits+in+Alzheimer's+disease+mouse+models.">Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models.</a> J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).</li><li>Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L. E., Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia+facilitates+Alzheimer's+disease+pathogenesis+by+up-regulating+BACE1+gene+expression.">Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. , 18727-18732 (2006).</li><li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory.">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).</li><li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+the+Morris+Water+Maze+in+the+study+of+memory+and+learning.">The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning.</a> Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li><li>Lipp, H. P., Wolfer, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+modified+mice+and+cognition.">Genetically modified mice and cognition.</a> Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).</li><li>Sandi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+and+mechanisms+of+action+of+glucocorticoid+involvement+in+memory+storage.">The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage.</a> Neural Plast. 6, 41-52 (1998).</li></ol>

כל הניסויים נערכו בהתאם מאוניברסיטת קולומביה Animal Care הבריטית ועדה השימוש והנחיות CIHR.

מין, גיל, מין, והבדלים זן השפעת הביצועים עם אמא (8). מחקרים מראים כי עכברים בגילאי יש ביצועים עניים עם אמא, בעוד מכרסמים זכר ביצועים טובים יותר מאשר נקבות, בנוסף, צף בולטת יותר בעכברים מאשר בחולדות (9, 10). לכן, האלמנטים הללו צריך להיות מושווה על פני כל הבדיקות. יש גם עדות לכך חיות הדגיש לבצע יותר גרוע עם אמא (11), ובכך גורמים סביבתיים העלולים לגרום ללחץ, כגון טמפרטורה, אור, רעש, צריך להיות במעקב קבוע ושמר על המשימה.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם מגיב </th><th> חברה </th><th> הערות (אופציונלי) </th></tr><tr><td> מעקב AnyMaze וידאו מערכת </td><td> Stoelting החברה </td><td></td></tr><tr><td> טמפרה צייר </td><td> ריבס &amp; Poole קבוצות </td><td> לבן, אבקת </td></tr></tbody></table>

morris water maze test for learning and memory deficits in alzheimer&#39;s disease model mice

מבוך המים מוריס (עם אמא) הוקם לראשונה בשנת 1981 על ידי הנוירולוג ריצ&#39;רד ג&#39;מוריס כדי לבחון בהיפוקמפוס תלויי למידה, כולל רכישה של זיכרון מרחבי לטווח ארוך memoryand מרחבי 1. עם אמא היא תהליך פשוט יחסית, בדרך כלל המורכב משש ניסויים היום, היתרון העיקרי להיות הבחנה בין (פלטפורמה מוסתר-) מרחבי ולא מרחבי (גלוי פלטפורמה) תנאים 2-4. בנוסף, סביבת בדיקות עם אמא מפחית שובל ריח התערבות 5. זה הוביל את המשימה להיות בשימוש נרחב במחקר של לנוירוביולוגיה ו neuropharmacology של למידה וזיכרון מרחביים. עם אמא ממלאת תפקיד חשוב אימות של מודלים מכרסם עבור הפרעות נוירו כגון מחלת אלצהיימר 6, 7. בפרוטוקול זה דנו הליך טיפוסי עם אמא למידה וזיכרון בדיקות וניתוח נתונים נפוץ מהונדס מחלת אלצהיימר בעכברים מודל.

Watch this Scientific Journal Video about Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice at JoVE.com

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

מבוך המים מוריס היא משימה התנהגותית לבדוק בהיפוקמפוס תלויי למידה וזיכרון. היא נמצאת בשימוש נרחב במחקר לנוירוביולוגיה, neuropharmacology והפרעות נוירו במודלים של מכרסמים.

מוריס מבוך המים מבחן גירעונות למידה וזיכרון במודל של מחלת אלצהיימר עכברים

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

morris-water-maze-test-for-learning-memory-deficits-alzheimer-s

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

126.8K Views.  University of British Columbia. מבוך המים מוריס היא משימה התנהגותית לבדוק בהיפוקמפוס תלויי למידה וזיכרון. היא נמצאת בשימוש נרחב במחקר לנוירוביולוגיה, neuropharmacology והפרעות נוירו במודלים של מכרסמים.

Video: Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other aversive stimuli to motivate task acquisition. As animals age, sensory modalities deteriorate. For example, many strains of mice develop hearing deficits or cataracts. Changes in the sensory systems required to guide mice during task acquisition present potential confounds in interpreting learning changes in aging animals. Moreover, the use of aversive stimuli to motivate animals to learn tasks is potentially confounding when comparing mice with differential sensitivities to stress. To minimize these types of confounding effects, we have implemented a modified version of the Lashley III maze. This maze relies on route learning, whereby mice learn to navigate a maze via repeated exposure under low stress conditions, e.g. dark phase, no food/water deprivation, until they navigate a path from the start location to a pseudo-home cage with 0 or 1 error(s) on two consecutive trials. We classify this as a low-stress behavior test because it does not rely on aversive stimuli to encourage exploration of the maze and learning of the task. The apparatus consists of a modular start box, a 4-arm maze body, and a goal box. At the end of the goal box is a pseudo-home cage that contains bedding similar to that found in the animal&#x2019;s home cage and is specific to each animal for the duration of maze testing. It has been demonstrated previously that this pseudo-home cage provides sufficient reward to motivate mice to learn to navigate the maze1. Here, we present the visualization of the Lashley III maze procedure in the context of evaluating age-related differences in learning and memory in mice along with a comparison of learning behavior in two different background strains of mice. We hope that other investigators interested in evaluating the effects of aging or stress vulnerability in mice will consider this maze an attractive alternative to behavioral tests that involve more stressful learning tasks and/or visual cues.

The Lashley III maze is a route-learning task that does not rely on aversive stimuli or visual cues. It is thus a highly attractive option for evaluating learning and memory, especially in aging mice or otherwise where stress is a consideration.

מתח נמוך מסלול למידה באמצעות מבוך III Lashley ב עכברים

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial products are often expensive, not easily customized, and not submersible. Here we describe a method to design and build a customized, integrated circuit headstage for simultaneous 4-channel neural recording and 2-channel simulation in awake, behaving animals. The headstage is designed using a free, commercially available CAD-type design package, and can be modified easily to accommodate different scales (e.g. to add channels). A customized printed circuit board is built using surface mount resistors, capacitors and operational amplifiers to construct the unity gain source follower circuit. The headstage is made water-proof with a combination of epoxy, parafilm and a synthetic rubber putty. We have successfully used this device to record local field potentials and stimulate different brain regions simultaneously via independent channels in rats swimming in a water maze. The total cost is &lt; $30/unit and can be manufactured readily.

We present a low-cost method to design and construct a light headstage pre-amplifier system with simultaneous neural recording and stimulation capability. This device can be waterproofed for use in swimming animals.

עיצוב ובנייה של Headstage העלות האפקטיבית של גירוי עצבי סימולטני הקלטה של ​​מבוך המים

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial ...

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment through neuron-specific detection of food and chemical odors1, 2, and can associate nutritive states with chemical odors3, temperature4, and the pathogenicity of a food source5.
Here, we describe assays of C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. We modified an aversive olfactory learning paradigm6 to instead produce a positive response; the assay involves starving ~400 worms, then feeding the worms in the presence of the AWC neuron-sensed volatile chemoattractant butanone at a concentration that elicits a low chemotactic index (similar to Toroyama et al.7). A standard population chemotaxis assay1 tests the worms' attraction to the odorant immediately or minutes to hours after conditioning.
After conditioning, wild-type animals' chemotaxis to butanone increases ~0.6 Chemotaxis Index units, its "Learning Index". Associative learning is dependent on the presence of both food and butanone during training. Pairing food and butanone for a single conditioning period ("massed training") produces short-term associative memory that lasts ~2 hours. Multiple conditioning periods with rest periods between ("spaced training") yields long-term associative memory (&lt;40 hours), and is dependent on the cAMP Response Element Binding protein (CREB),6 a transcription factor required for long-term memory across species.8
Our protocol also includes image analysis methods for quick and accurate determination of chemotaxis indices. High-contrast images of animals on chemotaxis assay plates are captured and analyzed by worm counting software in MatLab. The software corrects for uneven background using a morphological tophat transformation.9 Otsu's method is then used to determine a threshold to separate worms from the background.10 Very small particles are removed automatically and larger non-worm regions (plate edges or agar punches) are removed by manual selection. The software then estimates the size of single worm by ignoring regions that are above a specified maximum size and taking the median size of the remaining regions. The number of worms is then estimated by dividing the total area identified as occupied by worms by the estimated size of a single worm.
We have found that learning and short- and long-term memory can be distinguished, and that these processes share similar key molecules with higher organisms.6,8 Our assays can quickly test novel candidate genes or molecules that affect learning and short- or long-term memory in C. elegans that are relevant across species.

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

Here we describe methods to test C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. These population assays employ the worms abilities to chemotax toward volatile odorants, and form positive associations upon pairing food with the chemoattractant butanone. Increasing the number of conditioning periods induces long-term memory.

סי אלגנס למידה חיובית Butanone, לטווח קצר, לטווח ארוך מבחני זיכרון אסוציאטיבי

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of these diseases, including Alzheimer's, Parkinson's and Huntington's disease are characterized by age-dependent deterioration in learning and memory functions and movement coordination2. Here we use behavioral assays, including the negative geotaxis assay3 and the aversive phototaxic suppression assay (APS assay)4,5, to show that some of the behavior characteristics associated with human neurodegeneration can be recapitulated in flies. In the negative geotaxis assay, the natural tendency of flies to move against gravity when agitated is utilized to study genes or conditions that may hinder locomotor capacities. In the APS assay, the learning and memory functions are tested in positively-phototactic flies trained to associate light with aversive bitter taste and hence avoid this otherwise natural tendency to move toward light. Testing these trained flies 6 hours post-training is used to assess memory functions. Using these assays, the contribution of any genetic or environmental factors toward developing neurodegeneration can be easily studied in flies.

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

Behavior assays for measuring locomotor functions, learning, and memory abilities in Drosophila.

Assaying של תנועה, למידה, וזיכרון גירעונות תסיסנית מודלים של ניוון מוחיים

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-מבוך לסירוגין בכפייה של שמאל וימין משימות אפליה להערכת עבודה וזיכרון העזר עכברים

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

בoptogenetic גירוי vivo של מערכת העצבים המרכזית מכרסם

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal care. Such a preference memory can last from hours, to days, even life-long, depending on training parameters. Early odor preference learning provides us with a model in which the critical changes for a natural form of learning occur in the olfactory circuitry. An additional feature that makes it a powerful tool for the analysis of memory processes is that early odor preference learning can be lateralized via single naris occlusion within the critical period. This is due to the lack of mature anterior commissural connections of the olfactory hemispheres at this early age. This work outlines behavioral protocols for lateralized odor learning using nose plugs. Acute, reversible naris occlusion minimizes tissue and neuronal damages associated with long-term occlusion and more aggressive methods such as cauterization. The lateralized odor learning model permits within-animal comparison, therefore greatly reducing variance compared to between-animal designs. This method has been used successfully to probe the circuit changes in the olfactory system produced by training. Future directions include exploring molecular underpinnings of odor memory using this lateralized learning model; and correlating physiological change with memory strength and durations.

This protocol introduces lateralized early odor preference learning in rats using acute single naris occlusion. Lateralized learning permits the examination of behavioral outcomes and underpinning biological mechanisms within the same animals, reducing variance induced by between-animal designs. This protocol can be used to investigate molecular mechanisms underpinning early odor learning.

מודל הלמידה Lateralized ריח חולדות ילודים לביתור גיבוש עצבי מעגל בבסיס זיכרון

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal ...

Intracerebroventricular Injection of Amyloid-&#946; Peptides in Normal Mice to Acutely Induce Alzheimer-like Cognitive Deficits

Amyloid-&#946; (A&#946;) is a major pathological mediator of both familial and sporadic Alzheimer's disease (AD). In the brains of AD patients, progressive accumulation of A&#946; oligomers and plaques is observed. Such A&#946; abnormalities are believed to block long-term potentiation, impair synaptic function, and induce cognitive deficits. Clinical and experimental evidences have revealed that the acute increase of A&#946; levels in the brain allows development of Alzheimer-like phenotypes. Hence, a detailed protocol describing how to acutely generate an AD mouse model via the intracerebroventricular (ICV) injection of A&#946; is necessary in many cases. In this protocol, the steps of the experiment with an A&#946;-injected mouse are included, from the preparation of peptides to the testing of behavioral abnormalities. The process of preparing the tools and animal subjects before the injection, of injecting the A&#946; into the mouse brain via ICV injection, and of assessing the degree of cognitive impairment are easily explained throughout the protocol, with an emphasis on tips for effective ICV injection of A&#946;. By mimicking certain aspects of AD with a designated injection of A&#946;, researchers can bypass the aging process and focus on the downstream pathology of A&#946; abnormalities.

The amyloid-&#946; (A&#946;)-injected animal model enables the administration of a defined quantity and species of A&#946; fragments and reduces individual differences within each study group. This protocol describes the intracerebroventricular (ICV) injection of A&#946; without stereotactic instruments, enabling the production of Alzheimer-like behavioral abnormalities in normal mice.

הזרקת intracerebroventricular של פפטידים עמילואיד-β בעכברים נורמליים כדי לגרום בחריפות גירעונות אלצהיימר דמוי קוגניטיבית

Amyloid-&#946; (A&#946;) is a major pathological mediator of both familial and sporadic Alzheimer's disease (AD). In the brains of AD patients, ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, interest in the cognitive processes of nonmodel species, typically within an ecological context, has also become an emerging field of study. In particular, interest in the cognitive processes in reptiles is growing although experimental studies on reptilian cognition are sparse. The few reptilian studies that have experimentally tested for spatial learning and memory have used rodent paradigms modified for use in reptiles. However, ecologically important aspects of the physiology and behavior of this taxonomic group must be taken into account when testing for spatially based cognition. Here, we describe modifications of the dry land Barnes maze and associated testing protocol that can improve performance when probing for spatial learning and memory ability in small squamate reptiles. The described paradigm and procedures were successfully used with male side-blotched lizards (Uta stansburiana), demonstrating that spatial learning and memory can be assessed in this taxonomic group with an ecologically relevant apparatus and protocol.

This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

הערכת למידה וזיכרון המרחבי קטן קַשׂקַשִׂי זוחל

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

מוריס מבוך המים מבחן גירעונות למידה וזיכרון במודל של מחלת אלצהיימר עכברים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מתח נמוך מסלול למידה באמצעות מבוך III Lashley ב עכברים

עיצוב ובנייה של Headstage העלות האפקטיבית של גירוי עצבי סימולטני הקלטה של מבוך המים

סי אלגנס למידה חיובית Butanone, לטווח קצר, לטווח ארוך מבחני זיכרון אסוציאטיבי

Assaying של תנועה, למידה, וזיכרון גירעונות תסיסנית מודלים של ניוון מוחיים

T-מבוך לסירוגין בכפייה של שמאל וימין משימות אפליה להערכת עבודה וזיכרון העזר עכברים

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

בoptogenetic גירוי vivo של מערכת העצבים המרכזית מכרסם

מודל הלמידה Lateralized ריח חולדות ילודים לביתור גיבוש עצבי מעגל בבסיס זיכרון

הזרקת intracerebroventricular של פפטידים עמילואיד-β בעכברים נורמליים כדי לגרום בחריפות גירעונות אלצהיימר דמוי קוגניטיבית

הערכת למידה וזיכרון המרחבי קטן קַשׂקַשִׂי זוחל

מוריס מבוך המים מבחן גירעונות למידה וזיכרון במודל של מחלת אלצהיימר עכברים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מתח נמוך מסלול למידה באמצעות מבוך III Lashley ב עכברים

עיצוב ובנייה של Headstage העלות האפקטיבית של גירוי עצבי סימולטני הקלטה של ​​מבוך המים

סי אלגנס למידה חיובית Butanone, לטווח קצר, לטווח ארוך מבחני זיכרון אסוציאטיבי

Assaying של תנועה, למידה, וזיכרון גירעונות תסיסנית מודלים של ניוון מוחיים

T-מבוך לסירוגין בכפייה של שמאל וימין משימות אפליה להערכת עבודה וזיכרון העזר עכברים

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

בoptogenetic גירוי vivo של מערכת העצבים המרכזית מכרסם

מודל הלמידה Lateralized ריח חולדות ילודים לביתור גיבוש עצבי מעגל בבסיס זיכרון

הזרקת intracerebroventricular של פפטידים עמילואיד-β בעכברים נורמליים כדי לגרום בחריפות גירעונות אלצהיימר דמוי קוגניטיבית

הערכת למידה וזיכרון המרחבי קטן קַשׂקַשִׂי זוחל

עיצוב ובנייה של Headstage העלות האפקטיבית של גירוי עצבי סימולטני הקלטה של מבוך המים