Die Beurteilung räumliches Lernen und Gedächtnis in Klein squamate Reptilien
Summary
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.
Abstract
Die klinische Forschung hat eine Vielzahl von Paradigmen Leveraged kognitiven Fähigkeiten zu beurteilen, häufig räumliches Lernen und Gedächtnis Fähigkeiten abzielen. Allerdings ist das Interesse in den kognitiven Prozessen von nonmodel Spezies, in der Regel in einem ökologischen Kontext hat auch ein aufstrebender Bereich der Studie werden. Insbesondere das Interesse an den kognitiven Prozessen bei Reptilien wächst, obwohl experimentelle Untersuchungen zur Reptilien- Erkenntnis spärlich sind. Die wenigen Studien, die reptilien für räumliches Lernen und Gedächtnis experimentell getestet haben, haben Nagetier Paradigmen für den Einsatz in Reptilien modifiziert verwendet. Allerdings ökologisch wichtige Aspekte der Physiologie und Verhalten dieser taxonomischen Gruppe muss berücksichtigt werden, wenn für raumbezogene Erkenntnis zu testen. Hier beschreiben wir Änderungen des Trockenen Barnes Labyrinth und die damit verbundenen Testprotokoll, das die Leistung verbessern kann, wenn für räumliches Lernen und Gedächtnis Fähigkeit, in kleinen squamate Reptilien Sondieren. Das beschriebene Paradigma und Proverfahren wurden erfolgreich mit männlichen Seite-blotched Eidechsen (Uta stansburiana) verwendet, was zeigt , dass räumliches Lernen und Gedächtnis kann mit einem ökologisch relevanten Gerät und Protokoll in dieser taxonomischen Gruppe beurteilt werden.
Introduction
Viele neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer Gegenwart mit einer fortschreitenden Abnahme der kognitiven Fähigkeiten, in der Regel mit dem Abbau des Gehirns 1-4 gleichzeitige. Um zu testen, um den Einfluss der Hirnschädigung und Abbau auf kognitive Prozesse, hat die klinische Forschung, die Vorteile des Modells Nagetieren genutzt und Standardisierung der Testvorrichtung und Protokoll. Insbesondere haben die räumliche Lern- und Gedächtnisprozesse über mehrere Standard Paradigmen wie der Morris – Wasserlabyrinth bewertet worden, Barnes Labyrinth und radialen Arm Labyrinth (für eine umfassende Überprüfung dieser und anderer Paradigmen, siehe 5,6). Die reiche Geschichte dieser räumlichen Lernen und Gedächtnis Paradigmen hat recht erfolgreich erwiesen, so dass die Forscher viele der Facetten und Nuancen der Beziehung zwischen menschlichen Gedächtnis, Gehirnfunktion und Krankheit zu verstehen.
Während Beurteilung der kognitiven Prozesse hat in der klinischen Forschung untersucht worden zu beendene einige Zeit, die Forschung auf die kognitiven Fähigkeiten von nonmodel Spezies gerichtet ist relativ neu. Forscher Kognition in nonmodel Arten zu studieren sind in der Regel interessieren sich für die ökologische und evolutionäre Bedeutung von kognitiven Prozessen, insbesondere im Zusammenhang mit Überleben und ihre Vermehrung. Einige Studien in Reptilien haben vorgeschlagen, dass fortgeschrittenen kognitiven Fähigkeiten, insbesondere das räumliche Gedächtnis, einige Verhaltensweisen zugrunde liegen können, insbesondere in Bezug auf Navigation und Orientierung. Doch während viele Studien gezeigt haben , dass Reptilien nach Verdrängung 7,8, die kognitiven Mechanismen Verhalten haben zugrunde liegenden Umorientierung umorientieren kann noch nicht gehänselt auseinander. Aus diesem Grund haben einige Studien versucht experimentell während der Navigation 9-17 die Bedeutung der räumlichen Lernen und Gedächtnis zu bewerten. Die Methodik in diesen Studien werden vor allem nach dem Nagetier Paradigmen und Protokolle modelliert, manchmal in Reptilien geändert für den Einsatz, aber diese Studienbei der Beurteilung des räumlichen Gedächtnisses haben unterschiedlichem Erfolg hatte. Einige Studien haben gezeigt , räumliches Lernen und Gedächtnis in einigen Arten 11-17 , während andere Studien keinen Beweis für eine solche 9,10 gefunden. Somit ist die Rolle oder das Vorhandensein von räumlichen Lernen und Gedächtnis bei der Navigation in Reptilien noch unklar.
Ein Problem, das problematisch sein kann, wenn experimentell räumliches Lernen und Gedächtnis bei Reptilien Bewertung ist die ökologische Relevanz der Aufgabe. Reptilien sind eine spezielle taxonomischen Gruppe ganz verschieden von Nagetieren, große Variation in den Bereichen Ökologie, Verhalten zeigen und Physiologie. Die Unterschiede im Verhalten über Reptilien-Spezies könnte möglicherweise Beurteilung der räumlichen kognitiven Fähigkeiten auswirken, insbesondere wenn das Paradigma nicht tippen in ein natürliches Verhalten verwendet. Zum Beispiel in einer Spezies, die Zuflucht der Regel in kleinen Spalten sucht, räumliche Fähigkeiten leicht beurteilt werden kann, kein Barnes Labyrinth während dieses Labyrinth verwendet, kann die ideale Wahl sein Paradigmain einer Art, die typischerweise unbeweglich bleibt. Ebenso sind die meisten squamate Reptilien sind nicht Wasser und damit das Wasserlabyrinth Morris kann nicht die richtige Wahl für die Prüfung räumliches Lernen und Gedächtnis sein (siehe jedoch 15); jedoch kann dieses Labyrinth zu einer idealen Wahl für die Prüfung räumliche Fähigkeiten in Schildkröten 16 Jahre alt sein. Schließlich muss die Physiologie dieser Gruppe berücksichtigt werden, wie Reptilien ectothermic und die richtige Temperatur Wartung sind, insbesondere des Substrats, müssen während des Prüfvorgangs berücksichtigt werden.
Das Protokoll und Paradigma hier vorgestellt wurden verwendet für räumliches Lernen und Gedächtnis in der Erwachsenenneben gestromt Eidechsen (Uta stansburiana) 13, eine kleine Eidechse zu sondieren , die typischerweise flieht vor Räubern in kleine Spalten in den Felsen 18. Das Wissen um diesen Aspekt der Naturgeschichte und Verhalten der Art, verwendeten wir eine Modifikation des traditionellen Barnes Labyrinth für räumliches Lernen und Gedächtnis zu testen. Die Barnes Labyrinth isa trocken Land Labyrinth und in der Regel zum Testen von Raumkognition in Nagetiermodellen verwendet. Wir modifizierten unsere maze auf verschiedene Weise aus dem Nagetier maze, in Design und Protokoll (unten beschrieben). Unser Labyrinth bestand aus einer kreisförmigen Plattform mit 10 Löchern äquidistant voneinander entlang des Umfangs der Plattform (Abbildung 1). Das hier beschriebene Protokoll beinhaltet ein Thema in der Ausbildung Studien teilnahmen, die Position eines Ziel-Loch zu lernen, dann, wenn das Thema die Position des Ziel Loch lernt, wird eine Sonde Versuch zu ermitteln, das räumliche Gedächtnis Verwendung während der Navigation zum Ziel verwendet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wenn experimentell für räumliches Lernen und Gedächtnis zu testen, gibt es einige wichtige konzeptionelle Probleme, die in einigen der wichtigsten Schritte in dem Protokoll angesprochen werden. Zunächst müssen Probanden zeigen, dass sie die Position des Ziel Loch im Laufe der Trainings Studien lernen. die vorgegebene Kriterium Erreichen zeigt, dass das Lernen des Ziels Lochposition aufgetreten ist. Wenn Probanden nicht die Position des Ziel-Loch zu lernen, gibt es keinen gangbaren Weg, um dann eine Navigationsstrat…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank M. Forney, R. Maged, and K. Hellwinkle for data collection and two anonymous reviewers for comments on a previous version of this manuscript. This research was supported by an NSF award to LDL (IOS-0918268).
Materials
| Barnes maze | TSE Systems | 302050-BM/M | Available from other vendors. Alternatively, a Barnes maze can be constructed from a standard, non-porous round table. |
| Heat tape | Big Apple Pet Supply | May also use a small space heater situated on the floor under the maze. | |
| Pet keeper for small animals | Petco | 1230204 | Housing enclosure that can be mounted under the maze. |
| Nickel plated shelf support pegs | Newegg | 241941 | Pegs attached to underside of maze. Secures enclosure to maze during trials. |
| LifeCam Studio webcam | Microsoft | Q2F-00013 | Available from other vendors. Other brands of webcams may also be used. |
| Tracking software | Code custom written for Matlab and the Image Toolbox |
Video tracking software. Other tracking software such as VideoMot 2 from TSE Systems can be used. |
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