O Double-H labirinto: um teste comportamental robusto para Aprendizado e Memória em roedores
Summary
The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.
Abstract
Investigação cognição espacial em roedores tipicamente emprega o uso de tarefas de labirinto, cujos atributos variar de um labirinto para o próximo. Estas tarefas variar de acordo com a sua flexibilidade comportamental e a duração da memória necessária, o número de objectivos e caminhos, e também a complexidade global tarefa. Uma característica confusão em muitas destas tarefas é a falta de controle sobre a estratégia utilizada pelos roedores para alcançar a meta, por exemplo alocêntrica (processuais) estratégias, (declarativas-like) ou egocêntricos base. O labirinto duplo-H é uma tarefa de memória de água-escape romance que aborda esta questão, ao permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia aprendidas durante o período de treinamento. O labirinto duplo-H é um dispositivo transparente, que é constituída por um corredor central com três braços salientes em ambos os lados, junto com uma plataforma de fuga submersa na extremidade de um destes braços.
Os ratos podem ser treinados usando uma estratégia alocêntrica alternando a stposição arte no labirinto de forma imprevisível (ver protocolo 1; §4.7), exigindo-lhes, assim, aprender a localização da plataforma com base nas sugestões allothetic disponíveis. Como alternativa, uma estratégia de aprendizagem egocêntrico (protocolo 2; §4.8) pode ser empregado por liberando os ratos de uma mesma posição durante cada tentativa, até que aprendam o padrão processual necessária para alcançar a meta. Esta tarefa tem sido provado para permitir a formação de traços de memória estáveis.
A memória pode ser sondado após o período de formação de um ensaio de sonda enganadora, uma vez que a posição de partida para a suplentes ratos. Na sequência de um paradigma de aprendizagem egocêntrico, os ratos normalmente recorrer a uma estratégia baseada em alocêntrica, mas apenas quando o seu ponto de vista inicial sobre os elementos extra-labirinto difere marcadamente de sua posição original. Esta tarefa é ideal para explorar os efeitos de drogas / perturbações no alocêntrica performance / memória egocêntrico, bem como as interações entre these dois sistemas de memória.
Introduction
Em animais, a aprendizagem é principalmente mediado pelos sistemas de memória hippocampal- e baseada no corpo estriado de 1,2, que desempenham papéis centrais em matéria de colocação e processual memória, respectivamente. A relação entre estes dois sistemas é complexa, e que são conhecidas por interagir uns com os outros em modos cooperativos ou competitivos 1,3. Além disso, estudos têm mostrado que a influência de qualquer um destes sistemas de memória sobre o comportamento animal pode aumentar após a ausência de danos ou de outro sistema de 4-7. Ambos os sistemas estão ligados para o córtex pré-frontal através do tálamo.
Inúmeras doenças neurológicas e doenças neurodegenerativas podem afetar a cognição espacial em seres humanos, que contam com a interação entre sistemas de memória processuais e declarativa. Os exemplos incluem a doença de Parkinson (DP), doença de Huntington (HD) 8-10, a doença de Alzheimer (AD) 11-14, bem comoA esclerose lateral amiotrófica (ELA) 15. Os modelos animais, que são relevantes para esses distúrbios podem ser induzidas através de vários tratamentos com drogas que bloqueiam determinados receptores 16, bem como através de lesões-alvo. Quando estes animais são usados com tarefas de memória espacial, um conhecimento valioso pode ser adquirida sobre os mecanismos subjacentes a estas desordens relacionadas, bem como para várias opções de tratamento.
Existem muitos tipos diferentes de funções de memória espacial em roedores, que colectivamente são concebidos para avaliar os aspectos específicos de aprendizagem e de memória, bem como os efeitos de tratamentos potenciais para várias desordens 17,18. Estas tarefas podem ser distinguidas pelo número de objectivos e caminhos, o grau de flexibilidade comportamental em resolver a tarefa, a duração da memória ou retardo, bem como a escolha da estratégia utilizada na resolução da tarefa. Um bom desempenho pode ser adquirido com base em sugestões externas ou marcos que são utilizados para orientaro animal em direção à meta (uma estratégia alocêntrica ou local). Alternativamente, um roedor podem desenvolver uma estratégia que se baseia na direcção corporal e sinais com relação à direcção para mover uma estratégia em (egocentric ou processual), por exemplo, um rato se sabe que o objectivo é uma curva para a esquerda seguido de uma curva à direita , então há pouca necessidade de uma estratégia alocêntrica ou lugar. Maze tarefas muitas vezes diferem de acordo com o grau de flexibilidade oferecida para o roedor para resolvê-los. Por exemplo, no labirinto aquático de Morris, uma versão seco do último (por exemplo, 19) ou o labirinto Barnes (por exemplo, 20), há potencialmente infinitas rotas do rato pode tomar para atingir o objectivo. No labirinto aquático de Morris, por exemplo, a localização da baliza pode ser aprendido com base em pontos de referência ou pistas (estratégia alocêntrica) externo, ou por simplesmente nadar em círculos em direcção ao centro até que a plataforma se encontra (estratégia egocentric) 21. Certas tarefas têm múltiplos objetivose um elevado grau de flexibilidade, tal como a tarefa de cone e o campo 22 ou radial do labirinto Olton 23. No outro extremo da escala são tarefas, que oferecem uma flexibilidade limitada em alcançar o objectivo, por exemplo, o labirinto de pedra, ou a versão alternada do labirinto-T. Essas tarefas fornecem apenas uma forma correta de alcançar a meta e facilitar o aparecimento de rotinas cognitivas que são regidos principalmente pelo sistema de memória procedural baseada em estriado.
O labirinto duplo-H é um novo dispositivo de teste de memória espacial, que foi projetado para permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia que é aprendido por roedores em resolver a tarefa 24. Composta de três braços correm paralelas interceptadas por um beco central, perpendicular, o labirinto duplo-H é uma tarefa água-escape em que os roedores aprendem a chegar a uma plataforma de escape que está imerso em um dos locais de labirinto. Durante o treino, uma estratégia processual pode ser desenvolvido através da manutenção tele mesmo iniciar e locais de gol por toda parte. Alternativamente, uma estratégia alocêntrica pode ser desenvolvido através da alternância da localização inicial em uma ordem aleatória, exigindo, portanto, o rato de aprender a localização da plataforma escondida com base em sinais ambientais, uma vez que tem a ver num labirinto de água. Isto supera um obstáculo presente em muitas tarefas de labirinto diferentes, em que o experimentador outro modo tem pouco controlo sobre o tipo de estratégia de utilizar que os roedores. Isso é importante quando se considera que os efeitos de certas drogas candidatos que melhoram a cognição confiar no sistema de lugar-memory-base do hipocampo, assim, o surgimento de rotinas cognitivas e procedimentos pode confundir a interpretação das observações comportamentais quando os animais, por exemplo mudança de alocêntrica a memória de procedimento durante o curso de formação. De modo semelhante, pode ser desejável para avaliar os efeitos de drogas e tratamentos em memória de procedimento, sem a influência da memória de base local alocêntrica. Finalmente, este dispositivopode ser utilizada para estudar as interacções cooperativas ou competitivas entre estes sistemas de memória, e as condições sob as quais os roedores podem mudar de um sistema para outro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Comentários sobre Projeto e Análise de Estudo
Desde a sua concepção, o labirinto duplo-H tem sido utilizado em uma série de experimentos comportamentais em ratos, que coletivamente foram concebidos para estudar as respostas egocêntricos e / ou alocêntrica em ratos em condições normais e alterados 24,25 26-29 estados cerebrais. Os últimos estudos incluem estriatal estimulação cerebral profunda (DBS) 26, modelos animais de doenças neurológicas 27,28,…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Universidade de Estrasburgo e Neurex-Neuroscience superior Rede Reno (pós-doc comunhão para RP) e por BrainLinks-BrainTools Cluster de Excelência financiadas pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG, conceder número EXC 1086). Agradecemos Nadja Martini para assistência técnica especializada.
Materials
| Rats or Mice | Charles River | ||
| Towels for drying | University Hospital | 1 / animal | |
| Water | ~200 L / day | ||
| Skim milk powder | Grocery store | 250 g / 200 L water | |
| Garden Hose | Hardware store | ||
| Drying rack for towels | Hardware store | ||
| Kinect camera | Kinect | ||
| PC computer | any | ||
| [header] | |||
| Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built) | |||
| External lateral walls, 1600 × 350 × 6 mm | 2 | ||
| Internal lateral walls, 706 × 350 × 6 mm | 8 | ||
| Central corridor panels, 500 × 350 × 6 mm | 4 | ||
| Arm extremities, 188 × 350 × 6 mm | 6 | ||
| Guillotine doors, 187 × 350 × 6 mm | 3 | ||
| Extremity covers, 200 × 250 mm | 6 | ||
| Crossbars, 200 × 40 mm | 6 | ||
| [header] | |||
| Double-H Maze Platform (to be ballasted) | Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built) | ||
| Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm | 2 | ||
| Platform cover, 100 mm diameter × 6mm | 2 |
Referenzen
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