Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto radial
Summary
Aquí presentamos un protocolo para una prueba específica de ratón de la cognición que no requiere nadar. Esta prueba puede utilizarse para distinguir con éxito los ratones de lesión cerebral traumática inducida por impacto cortical controlado de los controles simulados.
Abstract
A pesar del reciente aumento en el uso de modelos de ratón en la investigación científica, los investigadores siguen utilizando las tareas cognitivas que fueron originalmente diseñados y validados para el uso de ratas. Se ha demostrado previamente que la prueba de laberinto de la memoria espacial (diseñada específicamente para ratones y que no requiere natación) del laberinto radial de agua (RWT) ha permitido distinguir exitosamente entre ratones TBI inducidos por impacto cortical controlado y controles simulados. Aquí se presenta un protocolo detallado para esta tarea. El laberinto RWT capitaliza la tendencia natural de los ratones a evitar las áreas abiertas en favor de abrazar los lados de un aparato (thigmotaxis). Las paredes del laberinto están forradas con nueve orificios de escape colocados por encima del piso del aparato, y los ratones son entrenados para usar señales visuales para localizar el hueco de escape que sale del laberinto. El laberinto está lleno de una pulgada de agua fría, suficiente para motivar la fuga pero no lo suficientemente profunda como para requerir que el ratón nade. El período de adquisición toma sólo cuatroCon una prueba de retención de la memoria en el día cinco y una prueba de memoria a largo plazo en el día 12. Los resultados reportados aquí sugieren que el laberinto de RWT es una alternativa factible a validación de ratas, pruebas cognitivas de natación en la evaluación de espacial Déficit de memoria en los modelos de ratón de TBI.
Introduction
Los impedimentos de la memoria están entre los síntomas más comunes reportados por los pacientes después de una lesión cerebral traumática (TBI) 1 , 2 . La identificación precisa y la evaluación de los déficit de memoria análogos en los modelos animales de TBI, por lo tanto, son esenciales para nuestra comprensión de esta condición y su gestión. Aquí, presentamos un protocolo para probar la memoria espacial en un modelo de ratón de TBI utilizando un laberinto de rodamiento radial de agua (RWT). Este aparato se mostró previamente para evaluar los déficits cognitivos en modelos de ratón de TBI 3 inducido por impacto cortical controlado (CCI), y representa una alternativa potencial a las pruebas de cognición basadas en la natación validadas por ratas.
La creciente diversidad y disponibilidad de los modelos de ratón transgénico ha llevado a un reciente aumento en el uso de ratones sobre ratas en la investigación científica [ 4] . A pesar de este cambio, los investigadores continúan dependiendo deY tareas cognitivas que fueron originalmente diseñadas y validadas para el uso de ratas. Las pruebas más comunes actualmente utilizadas para evaluar la cognición en ratones, el laberinto de agua Morris (MWM) y el laberinto circular de Barnes, fueron diseñados específicamente para capitalizar los comportamientos instintivos encontrados en ratas 5 , 6 . Teniendo en cuenta las diferencias genéticas, neuroetológicas y cognitivas que existen entre estas dos especies [ 4] , no sorprende que los ratones consistentemente bajo rendimiento en estas tareas [ 7 , 8] .
Las diferencias dependientes de la especie en la capacidad de prueba son particularmente preocupantes en las pruebas cognitivas basadas en la natación, como el MWM. Aunque tanto las ratas como los ratones son nadadores proficientes, los investigadores han identificado varias cepas de ratón que se desempeñan notablemente mal en las tareas cognitivas basadas en la natación 9 , 10 , </Sup> 11 , 12 , 13 . Incluso en animales de tipo salvaje, las ratas generalmente superan a los ratones 7 , 8 . Si bien esto podría interpretarse como una especie específica de la diferencia en la memoria espacial, análogo de seguimiento de pruebas utilizando un laberinto de tierra seca no reveló ninguna especie dependiente de las diferencias en el rendimiento cognitivo [ 8] . Una serie de factores no relacionados con la cognición podría explicar este hallazgo, incluyendo las diferencias dependientes de la especie en la capacidad de natación o estrategia de búsqueda. De hecho, el análisis de factor de mouse-específicas estrategias de búsqueda en el MWM muestran que los factores no cognitivos (en particular, thigomotaxis y pasividad [ es decir , flotante]) puede desempeñar un papel más significativo en MWM rendimiento de aprendizaje espacial [ 14] .
Aquí, demostrar el uso de una prueba cognitiva diseñada para capitalizar en elStinctual comportamiento de los ratones, y que no requiere la natación, para medir el deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de CCI inducida por TBI. Mientras que el laberinto RWT ( Figura 1 A-B ) fue concebido como un híbrido novedoso del MWM y Barnes laberinto circular, que fue diseñado específicamente para aprovechar el comportamiento tigmotactic instintivo a los ratones [ 15 , 16] . El aparato consiste en una cuba de acero galvanizado de 32 pulgadas de diámetro en la cual se han agujereado nueve agujeros de salida uniformemente espaciados. Los agujeros están centrados 2-1 / 4 pulgadas por encima del piso de la bañera y están dimensionados para adaptarse a los adaptadores de trampa ABS DWV SPG x SJ de 1-1 / 2 pulgadas. Ocho de las salidas están tapadas desde el exterior y cegadas a una profundidad de 1 pulgada con tapones de goma. La novena está conectada por un codo de 90 ° de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) a una caja de plástico opaco de la que el ratón puede ser fácilmente retirado después de la prueba. En el curso de unPeríodo breve de adquisición, el ratón es entrenado para usar las señales visuales únicas que recubren el laberinto para localizar esta caja de escape. Durante las pruebas, el laberinto se llena con una pulgada de agua fría (12-14 ° C), suficientemente lo suficientemente aversiva para promover el escape, pero no lo suficientemente profundo como para que el ratón tenga que nadar.
El laberinto de RWT representa una alternativa de bajo costo y de bajo mantenimiento para el MWM, y se ha utilizado con éxito en ratones envejecidos y transgénicos 15 , 17 , 18 , 19 y modelos de ratón inducidos por CCI de TBI 3 . El protocolo descrito aquí representa un método simple y eficaz para medir el deterioro de la memoria espacial que no requiere entrenamiento previo a la lesión, y podría ser fácilmente modificado para adaptarse a las necesidades particulares de un laboratorio de investigación.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo del laberinto de RWT presentado aquí distingue con éxito entre los ratones TBI inducidos por CCI y los controles simulados, y representa una alternativa factible, centrada en el ratón, al laberinto circular MWM y Barnes. Mientras que los resultados presentados aquí se refieren únicamente a la utilización del laberinto RWT en un modelo de ratón TBI, este aparato ha sido utilizado con éxito en modelos de edad y transgénicas donde el estrés inducido por el incumplimiento resultante de las pruebas bas…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue apoyada por el Instituto para la Traducción de Ciencias de la Salud proyecto piloto oportunidad de la subvención (UL1TR000423), la Universidad de Washington Centro de Desarrollo Humano y Discapacidad, y la Universidad de Washington Animal Behavior Core and Brain Imaging Core. Quisiéramos agradecer al Dr. Warren Ladiges por su papel en el desarrollo y diseminación del diseño original del laberinto de la banda de rodadura radial y el protocolo presentado aquí. También agradecemos a Toby Cole por su ayuda con este proyecto.
Materials
| 35 Gal. Hot Dipped Steel Round Tub | Home Depot | Internet #206638142 | Needed: 1 |
| 1-1/2 in. ABS DWV SPG x SJ Trap Adapter | Home Depot | Internet #100344703, Store SKU #188956 | Needed: 9 |
| 1-3/4 in. x 1-7/16 in. Black Rubber Stopper | Home Depot | Internet #100114974 Store SKU #755844 | Needed: 8 |
| 1-1/2 in. ABS DWV 90 Degree Hub x Hub Elbow | Home Depot | Internet #100346663 Store SKU #188603 | Needed: 1 |
| HDX 10 Gal. Storage Tote |
Home Depot | Internet #202523587 Store SKU #258804 Store SO SKU #258804 | Needed: 1 |
| Impact One Stereotaxic Impactor for CCI | Leica Biosystems | 39463920 | Needed: 1 |
| Vernier Stereotaxic w/ Manual Fine Drive Stereotaxic Instrument for Small Animals | Leica Biosystems | 39463001 | Needed: 1 |
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