Beurteilung der räumlichen Gedächtnisstörung in einem Mausmodell der traumatischen Gehirnverletzung unter Verwendung eines Radialwasserlaufstreifens
Summary
Hier stellen wir ein Protokoll für einen mausspezifischen Test der Kognition vor, der kein Schwimmen erfordert. Dieser Test kann verwendet werden, um kontrollierte kortikale Auswirkungen-induzierte traumatische Hirnverletzung Mäuse von Scheinkontrollen erfolgreich zu unterscheiden.
Abstract
Trotz der jüngsten Zunahme der Verwendung von Mausmodellen in der wissenschaftlichen Forschung, Forscher weiterhin kognitive Aufgaben, die ursprünglich entworfen und validiert wurden für Ratte verwenden. Der Radial-Wasser-Schritt (RWT) Labyrinth-Test des Raumgedächtnisses (speziell für Mäuse entworfen und kein Schwimmen erforderlich) wurde bisher gezeigt, um erfolgreich zwischen kontrollierten kortikalen Schlag-induzierten TBI-Mäusen und Scheinkontrollen zu unterscheiden. Hier wird ein ausführliches Protokoll für diese Aufgabe vorgestellt. Das RWT-Labyrinth nutzt die natürliche Tendenz von Mäusen, um offene Flächen zugunsten der Umarmung der Seiten eines Apparates (Thigmotaxis) zu vermeiden. Die Wände des Labyrinths sind mit neun Fluchtlöchern versehen, die über dem Boden des Apparates platziert sind, und Mäuse sind ausgebildet, um visuelle Hinweise zu verwenden, um das Fluchtloch zu finden, das aus dem Labyrinth herausführt. Das Labyrinth ist mit einem Zoll kaltes Wasser gefüllt, genug, um die Flucht zu motivieren, aber nicht tief genug, um zu verlangen, dass die Maus schwimmt. Die Erwerbszeit beträgt nur vier SchulungenTage, mit einem Test der Gedächtnisretention am Tag fünf und ein Langzeitgedächtnistest am Tag 12. Die hier gemeldeten Ergebnisse deuten darauf hin, dass das RWT-Labyrinth eine machbare Alternative zu Ratten-validierten, schwimmenden kognitiven Tests bei der Beurteilung von räumlichen ist Speicherdefizite in Mausmodellen von TBI.
Introduction
Gedächtnisstörungen gehören zu den häufigsten Symptomen, die von Patienten nach traumatischen Hirnverletzungen (TBI) 1 , 2 berichtet wurden . Eine genaue Identifizierung und Bewertung von analogen Speicherdefiziten in Tiermodellen von TBI ist daher für unser Verständnis dieser Bedingung und ihrer Verwaltung unerlässlich. Hier stellen wir ein Protokoll vor, um räumliches Gedächtnis in einem Mausmodell von TBI unter Verwendung eines Radial Water Tread (RWT) Labyrinths zu testen. Dieses Gerät wurde bisher gezeigt, um kognitive Defizite in Mausmodellen von kontrollierten kortikalen Auswirkungen (CCI) -induzierten TBI 3 zu bewerten und stellt eine mögliche Alternative zu Ratten-validierten, schwimmen-basierten Tests der Kognition dar.
Die zunehmende Vielfalt und Verfügbarkeit von transgenen Mausmodellen hat zu einer jüngsten Zunahme der Verwendung von Mäusen gegenüber Ratten in der wissenschaftlichen Forschung geführt 4 . Trotz dieser Verschiebung verlassen sich die Forscher weiterhin auf VerhaltensweisenKognitive Aufgaben, die ursprünglich für die Rattengebrauch entworfen und validiert wurden. Die häufigsten Tests, die zur Beurteilung der Erkenntnis bei Mäusen, dem Morris Water Maze (MWM) und dem Barnes Circular Labyrinth verwendet wurden, wurden speziell entworfen, um auf instinktive Verhaltensweisen, die bei Ratten 5 , 6 gefunden wurden, zu profitieren. In Anbetracht der genetischen, neuroethologischen und kognitiven Unterschiede, die zwischen diesen beiden Arten 4 bestehen , ist es nicht überraschend, dass Mäuse sich konsequent diesen Aufgaben unterziehen 7 , 8 .
Speziesabhängige Unterschiede in der Prüffähigkeit sind insbesondere bei schwimmenden kognitiven Tests wie dem MWM zu berücksichtigen. Während sowohl Ratten als auch Mäuse kompetente Schwimmer sind, haben Forscher mehrere Mausstämme identifiziert, die bemerkenswert schlecht auf schwimmenden kognitiven Aufgaben 9 , 10 , </Sup> 11 , 12 , 13 . Sogar bei Wildtyp-Tieren übertreffen Ratten in der Regel Mäuse 7 , 8 . Während dies als Spezies-spezifischer Unterschied im Raumgedächtnis interpretiert werden konnte, zeigten analoge Folgeuntersuchungen mit einem Trockenland-Labyrinth keine speziesabhängigen Unterschiede in der kognitiven Leistungsfähigkeit 8 . Eine Reihe von Faktoren, die nicht mit der Erkenntnis in Zusammenhang stehen, könnte für diesen Befund verantwortlich sein, einschließlich artenabhängiger Unterschiede in der Schwimmfähigkeit oder der Suchstrategie. In der Tat zeigen die Faktorenanalyse von mausspezifischen Suchstrategien im MWM, dass nicht-kognitive Faktoren (insbesondere Thigomotaxis und Passivität [ dh Floating]) eine bedeutendere Rolle bei der MWM-Leistung spielen können als das räumliche Lernen 14 .
Hier zeigen wir den Einsatz eines kognitiven Tests, der darauf abzielt,Stinktuales Verhalten von Mäusen, und die kein Schwimmen erfordert, um die räumliche Gedächtnisstörung in einem Mausmodell von CCI-induziertem TBI zu messen. Während das RWT-Labyrinth ( Abbildung 1 A-B ) als neuartiges Hybrid aus dem MWM- und Barnes-Kreis-Labyrinth konzipiert wurde, wurde es speziell entworfen, um das thigmotaktische Verhalten instinktiv für die Mäuse 15 , 16 zu nutzen . Die Apparatur besteht aus einer galvanisierten Stahlwanne mit einem Durchmesser von 32 Zoll, in der sich neun gleichmäßig beabstandete Austrittslöcher gebohrt haben. Die Löcher sind 2-1 / 4 Zoll über dem Boden der Wanne zentriert und sind so bemessen, dass sie häufig vorhandene 1-1 / 2 Zoll ABS DWV SPG x SJ Fangadapter passen. Acht der Ausgänge sind von außen verschlossen und bis zu einer Tiefe von 1 Zoll mit Gummistopfen verblendet. Der Neunte ist durch ein 90 ° Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) -Ellbogen mit einer opaken Plastikbox verbunden, aus der die Maus nach dem Testen leicht entfernt werden kann. Im Laufe einesKurze Erfassungsperiode, wird die Maus trainiert, um die einzigartigen visuellen Cues zu verwenden, die das Labyrinth auskleiden, um diese Fluchtbox zu lokalisieren. Während des Testens wird das Labyrinth mit einem Zoll kaltes Wasser (12-14 ° C) gefüllt, das ausreichend aversiv genug ist, um die Flucht zu fördern, aber nicht tief genug, dass die Maus zum Schwimmen benötigt wird.
Das RWT-Labyrinth stellt eine kostengünstige, wartungsarme Alternative zum MWM dar und wurde erfolgreich bei alten und transgenen Mäusen 15 , 17 , 18 , 19 und CCI-induzierten Mausmodellen von TBI 3 eingesetzt . Das hier skizzierte Protokoll stellt eine einfache und effektive Methode zur Messung der räumlichen Gedächtnisstörung dar, die keine Vorverletzungstraining erfordert und sich leicht an die Bedürfnisse eines Forschungslabors anpassen lässt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das hier vorgestellte RWT-Labyrinth-Protokoll unterscheidet erfolgreich zwischen CCI-induzierten TBI-Mäusen und Sham-Kontrollen und stellt eine durchführbare, mauszentrische Alternative zum MWM- und Barnes-Kreis-Labyrinth dar. Während die hier gemeldeten Ergebnisse nur über die Verwendung des RWT-Labyrinths in einem TBI-Mausmodell sprechen, wurde dieses Gerät erfolgreich in alten und transgenen Modellen eingesetzt, bei denen eine stressbedingte Nichteinhaltung durch schwimmende Tests mit dem MWM unpraktisch <sup cl…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde unterstützt durch das Institut für Translational Health Sciences Pilotprojekt Zuschuss Gelegenheit (UL1TR000423), die University of Washington Zentrum für menschliche Entwicklung und Behinderung, und die University of Washington Animal Behavior Core und Brain Imaging Core. Wir möchten Dr. Warren Ladiges für seine Rolle bei der Entwicklung und Verbreitung des ursprünglichen Radial Water Tread Labyrinthdesigns und Protokolls, das hier vorgestellt wird, anerkennen. Wir danken auch Toby Cole für seine Unterstützung bei diesem Projekt.
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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