Morris Water Maze Testi: Fare Gerilme ve Test Ortamı için Optimizasyon
Summary
This manuscript describes a Morris water maze (MWM) protocol tailored for use with a commonly used mouse model of Alzheimer’s disease. The MWM is widely used in transgenic mouse models. Implementation of a procedure sensitive to the background strain of the mouse model is essential for detecting group differences.
Abstract
The Morris water maze (MWM) is a commonly used task to assess hippocampal-dependent spatial learning and memory in transgenic mouse models of disease, including neurocognitive disorders such as Alzheimer’s disease. However, the background strain of the mouse model used can have a substantial effect on the observed behavioral phenotype, with some strains exhibiting superior learning ability relative to others. To ensure differences between transgene negative and transgene positive mice can be detected, identification of a training procedure sensitive to the background strain is essential. Failure to tailor the MWM protocol to the background strain of the mouse model may lead to under- or over- training, thereby masking group differences in probe trials. Here, a MWM protocol tailored for use with the F1 FVB/N x 129S6 background is described. This is a frequently used background strain to study the age-dependent effects of mutant P301L tau (rTg(TauP301L)4510 mice) on the memory deficits associated with Alzheimer’s disease. Also described is a strategy to re-optimize, as dictated by the particular testing environment utilized.
Introduction
Transjenik fare modelleri, Alzheimer hastalığı (AD), patofizyolojisi, hem de terapötik müdahalelerin potansiyelini değerlendirmek için etkili olmuştur. Böyle Morris su labirenti (MWM) gibi bilişsel görevler, genellikle bellek açıklarının moleküler korelasyonun gösterilmesi ve klinik öncesi ilaçların etkinliğini değerlendirmek için bu modellerle birlikte kullanılır. Bilişsel görevin dinamik aralık ince tedavi etkilerini saptamak için yeterince geniş olması ki, çok önemlidir. AD fare modelleri ile bilişsel kusurlar genellikle yaşa bağlı olan ve fareler performans ilerici düşüşler görüntüler (örneğin, 1). Hassas bir bilişsel görevin Kullanımı ve böylece yaşlanma hayvanlarla ilgili maliyetleri azaltarak, daha önce hayvanın hayatında ince farklılıkların tespitine olanak sağlayabilir. Örneğin, hipokampus bağımlı Barnes eğitim denemelerinin sayısını azaltarak 15-5 labirent d sonuçlanan, görevin zorluk arttıdaha erken yaşta 3xTg modelinde açıklarının etection önce 2. bildirdi. Açıklarının önceki tespiti değil sadece, aynı zamanda bilişsel açıkları altında yatan moleküler değişiklikler tespit edilebilir olasılığını artırır, önemli bir zaman ve maliyet tasarrufu sağlar.
Bilişsel görevlerin duyarlılığını etkileyen faktörlerden biri fare modeli genetik arka plan türdür. Örneğin, BALB / c fareleri gibi C57BL / 6 3 gibi başka suşlar ile karşılaştırıldığında, öğrenme ve hafıza görevlerinde üstün bir performans sergilerler. F1 FVB / N x 129S6 arka AD'nin en yaygın olarak kullanılan model, Tg2576 ve RTG (TauP301L) 4510 iki modelini kullanılmaktadır. Bu suş B6 / SJL fareler 4 dahil olmak üzere diğer suşlar için MWM akrabası üstün öğrenme yeteneğini sergiler. Çünkü bu üstün öğrenme yeteneği, geniş eğitimden sonra tek bir prob kullanımı aşırı eğitime kaynaklanan grup farklılıklarını maskeleyebilir. Buna ek olarak, sensitivitesiProb çalışmalarda y yaşa bağlı olabilir. Biz daha önce erken sonda denemeleri sınırlı gizli platformu eğitimden sonra, daha genç transgen-negatif yavru kontrollere göre genç Tg2576 farklılıkları daha duyarlıdır daha kapsamlı eğitim 5 sonra eklenen prob çalışmalar olduğunu göstermiştir. Daha önce prob denemeleri 5 olduğundan daha aksine, kapsamlı eğitim aşağıdaki sonda denemeleri eski littermates kıyasla Tg2576 fareler yaşlı (20-25 ay) daha duyarlıdır. Boyuna test yapılır ve belirli bir prob deneme duyarlılığı yaşa bağımlı özellikle eğitim boyunca sonda denemeler interspersing ederek, hassas bir deneme tespit edilme olasılığı artar. 1 F1 FVB / N x üstün performans göstermektedir daha geniş eğitim ile bir protokol çerçevesinde eğitimli B6 / SJL arka plan farelere kıyasla bu suş için optimize protokol çerçevesinde 129S6 fareler.
MWM olduğunugenellikle zaman ve laboratuvarlar 6 ikisi arasında tekrarlanabilir güvenilir önlemleri sağlamak için düşündüm. Örneğin, başlangıçta bizim Minnesota laboratuvar 1,7 tarafından kullanılan birincil protokol başarıyla Batı Virginia Üniversitesi'nden 8 minör değişikliklerle uygulanmıştır. Benzer şekilde, değer düşüklüğü eşdeğer düzeyleri patojen içermeyen ya da geleneksel koşullar 9 altında muhafaza eğer yavruları kontrol etmek için 4510 fareler göreceli RTG (TauP301L) gözlendi. Ancak, test ortamı MWM görev duyarlılığını etkileyebilir. Böyle oda aydınlatma, hava delikleri, sıcaklık değişimleri ve sesler gibi tüm faktörler sonuçta performansı etkileyebilecek çevresel ipuçlarına 4 katkıda bulunur. Bizim Minnesota laboratuvar ve vivaryum yeni binasına taşındı zaman, yukarı vahşi tip performansında% 38 azalma büyük ölçüde görev ve transgen ilgili açıklarını tespit etme yeteneğine dinamik aralığını azaltarak gözlendi. Pe Bu değişiklikrformance eşdeğer boyut ve konfıgürasyona sahip olacak test odası tasarımı ve aynı uygulanan görsel işaretler kullanarak rağmen meydana geldi. Orijinal protokol A "re-optimize" yeni test ortamında MWM görevin dinamik aralığı artırmak için gerekli oldu.
İşte F1 FVB / N ile kullanım için tasarlanmış orijinal protokol 129S6 background 5 açıklanmıştır x. Bazı çalışmalarda stres önermek için performans 11 bu strese bağlı açığı hafifletmek kötü MWM performansı 10 ve ön-işleme ile ilişkili, bir ön-işleme protokol havuzunun oluşturulması ve parçalanmasına önce MWM test fareler ACCLIMATE için tasarlanmıştır . Ön işleme ardından, fareler yükseltilmiş platform bayrak ile işaretlenmiştir hangi görünür bir platform eğitimi, tabi. Görünür bir platform eğitim sensorimotor anormallikleri ile ilgili performans sorunları ile fareler tanımlamak için kullanılır. Prot açıklanan dışlama kriterlerini kullanarakocol bölümünde, performans yetersiz fareler gizli platformu eğitim ve prob çalışmaların daha sonraki sınavlar kaldırılır. Sensorimotor performans verileri dışarı çarpanlarına çünkü gizli eğitim platformu ve prob çalışmalarda bozuklukları bilişsel olarak yorumlanır. Görünür bir platform eğitimin tamamlanmasından sonra, fareler platformu suya ve dış uyaranlara göre aynı konuma kalır gizli bir platform eğitime başlamak. Platform (prob denemeler) çıkarılır hangi Denemeler ek eğitim etkisini değerlendirmek için gizli bir platform eğitimi boyunca serpiştirilmiş. Prob denemeleri Her günün başlangıcında meydana Çünkü, ek gizli platformu eğitimden önce, sonda denemeleri 20 saat gecikme aşağıdaki platformun yerini hatırlamak hayvanın yeteneğini ölçmek, referans hafızasında 12 bir ölçü olarak kabul. Son olarak, hangi yollarla bu orijinal protokol yeniden optimize zaman test ortamında değişikliklerkesintiye kontrol performansı açıklanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
MWM görev yaygın mekansal öğrenme ve hafıza değerlendirmek için kullanılır. Ancak, bu görevin sağlamlığı pek çok faktör tarafından etkilenir ve arka plan zorlanma ve test ortamı hem de optimizasyon gerektirir. Şekil 4, aynı eğitim protokolü gösterilen ve iki farklı test odaları (eşdeğer boyut ve düzeni) kullanılan görsel ipuçları olarak uygulanan önemli ölçüde farklı prob performansını vermiştir. Test odasına birçok özellik mekan hissi 4 katkıda bul…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nörolojik Bozukluklar ve İnme Ulusal Enstitüsü, – Bu çalışma Genel Tıp Bilimleri Ulusal Enstitüsü (U54GM104942 Reed / Engler-Chiurazzi) tarafından desteklenmiştir (Ashe – R01NS33249, R01NS63249 ve R01NS79374), Cobre (Engler-Chiurazzi – P20GM109098), Alzheimer Derneği (Reed – NIRG-12-242187), bir WVU Fakültesi Araştırma Senato Grant (Reed), Tıp Dekanlık Ofisi WVU College (Engler-Chiurazzi) bir WVU PSCOR hibe (Reed) ve iç fonlar. Içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka NIH veya Alzheimer Derneği resmi görüşlerini temsil etmemektedir.
Materials
| Viewer Tracking software | Biobserve | This particular software is not a requirement – there are other tracking systems available | |
| Pre-handling pool | Dimensions approximately 1 foot wide x 2 feet long x 1.5 feet deep | ||
| Plastic beaker | 1 liter | ||
| Scoop | |||
| Small net | |||
| Stopwatch | |||
| White circular tub | |||
| Non-toxic white tempera paint | Any color can paint can be used; must completely cover the hidden platform | ||
| Platform | Color should contrast that of maze | ||
| Curtain rod | |||
| Curtains | |||
| Mouse performance tracking software | |||
| Circular tub | Uusally white in color; approximately 4 feet in diamater | ||
| Platform | Painted same color as the water |
Riferimenti
- Ramsden, M., et al. Age-dependent neurofibrillary tangle formation, neuron loss, and memory impairment in a mouse model of human tauopathy (P301L). The Journal of Neuroscience. 25, 10637-10647 (2005).
- Attar, A., et al. A shortened barnes maze protocol reveals memory deficits at 4-months of age in the triple-transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. PLoS One. 8, e80355 (2013).
- Johnson, J. M., Bailey, J. M., Johnson, J. E., Newland, M. C. Performance of BALB/c and C57BL/6 mice under an incremental repeated acquisition of behavioral chains procedure. Behavioural Processes. 84, 705-714 (2010).
- Crawley, J. N. . What’s wrong with my Mouse Behavioral phenotyping of transgenic and knockout mice. , 94-95 (2000).
- Westerman, M. A., et al. The relationship between abeta and memory in the Tg2576 mouse model of Alzheimer’s disease. The Journal of Neuroscience. 22, 1858-1867 (2002).
- D’Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the morris water maze in the study of learning and memory. Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).
- Santa Cruz, K., et al. Tau suppression in a neurodegenerative mouse model improves memory function. Science. 309, 476-481 (2005).
- Hunsberger, H. C., et al. Effect size of memory deficits in mice with adult-onset P301L tau expression. Behavioural Brain Research. 272, 181-195 (2014).
- Yue, M., Hanna, A., Wilson, J., Roder, H., Janus, C. Sex difference in pathology and memory decline in rTg4510 mouse model of tauopathy. Neurobiology of Aging. 32, 590-603 (2011).
- Sandi, C. The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage. Neural plasticity. 6, 41-52 (1998).
- Hölscher, C. C. impairs performance in spatial water maze learning tasks. Behavioural Brain Research. 100, 225-235 (1999).
- Morris, R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 11, 47-60 (1984).
- Reed, M. N., Liu, P., Kotilinek, L. A., Ashe, K. H. Effect size of reference memory deficits in the morris water maze in Tg2576 mice. Behavioural Brain Research. 212, 115-120 (2010).
- Huang, Y., Zhou, W., Zhang, Y. Bright lighting conditions during testing increase thigmotaxis and impair water maze performance in BALB/c mice. Behavioral Brain Research. 226, 26-31 (2012).
- Ivonen, H., Nurminen, L., Harri, M., Tanila, H., Puolivali, J. Hypothermia in mice tested in Morris water maze. Behavioural Brain Research. 141, 207-213 (2003).
- Rubinow, M. J., Arseneau, L. M., Beverly, J. L., Juraska, J. M. Effect of estrous cycle on water maze acquisition depends on the temperature of the water. Behavioral Neuroscience. 118 (4), 863-868 (2004).
