Küçük pul pul Sürüngenler Mekansal Öğrenme ve Bellek değerlendirilmesi
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
Klinik araştırmalar yaygın uzaysal öğrenme ve hafıza becerilerini hedefleyen, bilişsel gerileme değerlendirmek için paradigmalar çeşitli kaldıraçlı vardır. Ancak, nonmodel türlerin bilişsel süreçler ilgi, tipik bir ekolojik bağlamda, aynı zamanda bir çalışma ortaya çıkan alan haline gelmiştir. sürüngen biliş üzerinde deneysel çalışmalar seyrek olmasına rağmen, özellikle sürüngenler bilişsel süreçlerde ilgi artıyor. deneysel uzamsal öğrenme ve bellek için test ettik birkaç sürüngen çalışmalar sürüngenler kullanılmak üzere modifiye edilmiş kemirgen paradigmalarını kullandık. uzamsal tabanlı biliş için test Ancak, ekolojik fizyolojisi ve bu taksonomik grup davranışının önemli yönleri dikkate alınmalıdır. Burada, uzamsal öğrenme ve küçük pul pul sürüngenlerin bellek yeteneği için sondalama performansı artırabilir kuru arazi Barnes labirent değişiklikler ve ilgili test protokol açıklar. açıklanan paradigma ve proprosedürlerinin başarılı uzaysal öğrenme ve hafıza ekolojik ilgili cihaz ve protokol ile bu taksonomik grupta değerlendirilebilir gösteren erkek yan blotched kertenkele (Uta stansburiana) ile kullanılmıştır.
Introduction
Böyle bilişsel yetenek ilerici bir düşüş Alzheimer hediyesi olarak birçok nörodejeneratif hastalıklar, genellikle beynin 1-4 bozulması ile eş zamanlı. bilişsel süreçler üzerinde beyin yaralanması ve bozulmanın etkisi için test etmek için, klinik araştırma modeli kemirgen türleri ve test cihazları ve protokol standardizasyonu avantajlarını kaldıraçlı olmuştur. Özellikle, uzamsal öğrenme ve hafıza süreçleri gibi Morris su labirenti, Barnes labirent ve radyal kol labirent gibi birçok standart paradigmalar üzerinden değerlendirilmiştir (bu ve diğer paradigmaları kapsamlı bir inceleme için, 5,6 bakınız). Bu uzaysal öğrenme ve hafıza paradigmaları zengin tarihi araştırmacıları yönleri ve insan bellek, beyin fonksiyonu ve hastalık arasındaki ilişkinin nüansları çok anlamalarına olanak tanıyan, oldukça başarılı olduğu kanıtlanmıştır.
bilişsel süreçlerin değerlendirilmesi klinik araştırmalarda incelenmiştir olsa da çıkmak içine biraz zaman, nonmodel türlerin bilişsel yetenekleri yönelik araştırma nispeten yeni. nonmodel türlerde biliş okuyan Araştırmacılar, özellikle hayatta kalma ve üreme bağlamında, bilişsel süreçlerin ekolojik ve evrimsel alaka genellikle ilgilendi. sürüngenlerin bazı çalışmalar ileri bilişsel yetenekleri, özellikle uzamsal bellekte, bazı davranışları, özellikle ilgili navigasyon ve yönlendirme altında yatan olabileceğini ileri sürmüşlerdir. Birçok çalışma sürüngenler deplasman 7,8 sonra reorient olduğunu göstermiştir Ancak, bilişsel mekanizmalar altında yatan uyarlanmasını davranışı henüz ayrı alay edilmemiştir. Bu nedenle, bazı çalışmalar deneysel navigasyon 9-17 sırasında uzamsal öğrenme ve hafızanın önemini değerlendirmek için çalıştılar. Bu çalışmalarda metodoloji ağırlıklı bazen sürüngenler kullanılmak üzere modifiye edilmiş kemirgen paradigmalar ve protokoller, sonra modellenmiştir, fakat bu çalışmalarmekansal bellek değerlendirilmesinde değişken bir başarı elde ettiler. Diğer çalışmalar gibi 9,10 dair hiçbir kanıt bulunamadı Bazı çalışmalarda bazı türlerde 11-17 mekansal öğrenme ve bellek göstermiştir. Böylece, sürüngenler navigasyon sırasında rol ya da uzamsal öğrenme ve hafızanın varlığı hala belirsizdir.
deneysel sürüngenler mekansal öğrenme ve hafıza değerlendirirken sorunlu olabilir bir sorunu görevin ekolojik alaka olduğunu. Sürüngenler ekoloji, davranış ve fizyoloji büyük değişim gösteren kemirgenler oldukça farklı bir özel taksonomik gruptur. kullanılan paradigma doğal bir davranış içine dokunun değil özellikle sürüngen türler arasında davranış farklılıkları muhtemelen mekansal bilişsel yetenekleri değerlendirmesini etkileyebilir. Örneğin, genellikle küçük yarıklar sığınır bir türün, mekansal yetenekleri kolayca bu labirent ideal bir paradigma seçim olmayabilir oysa Barnes labirent kullanılarak değerlendirilebilirtipik hareketsiz kalır bir türde. Benzer şekilde, çoğu pul pul sürüngenler su değildir ve bu nedenle Morris su labirenti uzaysal öğrenme ve hafıza testi için uygun bir seçim olabilir (ama 15 bakınız) olabilir; Ancak, bu labirent kaplumbağa 16 mekansal yeteneklerini test etmek için ideal bir seçim olabilir. sürüngenler, özellikle substrat, test prosedürü sırasında dikkat edilmesi gereken, ectothermic ve uygun sıcaklık bakım gerektirmez Son olarak, bu grubun fizyolojisi, hesaba katılmalıdır.
Protokol ve burada sunulan paradigma yetişkin yan blotched kertenkele mekansal öğrenme ve hafıza (Uta stansburiana) 13, tipik kayaların 18 küçük yarıklar içine avcılardan kaçar küçük bir kertenkele için araştırmak için kullanıldı. türlerin doğal seyri ve davranış bu yönünü bilerek, biz uzamsal öğrenme ve bellek için test etmek için geleneksel Barnes labirent bir modifikasyonunu kullanılır. Barnes labirent isa kuru arazi labirent ve tipik kemirgen modellerinde mekansal biliş test etmek için kullanılır. Bu tasarım ve protokol (aşağıda açıklanmıştır) hem de kemirgen labirent pek çok açıdan labirent modifiye. Bizim labirent platformun çevresi boyunca birbirlerinden eşit uzaklıkta 10 delik (Şekil 1) sahip bir dairesel platform oluşturmuştur. Konu gol deliğin yerini öğrenir kez Burada açıklanan protokol gol deliğin yerini öğrenmek için eğitim denemeleri katılan bir konu içerir, daha sonra, bir sonda deneme hedefe navigasyon sırasında uzaysal bellek kullanımını tespit etmek için kullanılır.
Protocol
Representative Results
Discussion
deneysel uzamsal öğrenme ve bellek için test yaparken, protokolde önemli adımların bazılarını ele birkaç önemli kavramsal sorunlar vardır. Birincisi, denekler eğitim denemeleri boyunca gol deliğin yerini öğrenen olduğunu göstermek zorundadır. Önceden ayarlanmış bir kriter kavuşturulması hedefi delik konumu öğrenme meydana geldiğini göstermektedir. konular gol deliğin yerini öğrenmek yoksa, o zaman bir seyir strateji belirlemek için uygulanabilir bir yol yoktur. hayvanlar kriter ulaşmak y…
Disclosures
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. |
References
- Adriano, F., Caltagirone, C., Spalletta, G. Hippocampal volume reduction in first-episode and chronic schizophrenia: A review and meta-analysis. Neuroscientist. 18, 180-200 (2012).
- Karl, A., Schaefer, M., Malta, L. S., Dorfel, D., Rohleder, N., Werner, A. A meta-analysis of structural brain abnormalities in PTSD. Neurosci. Biobehav. Rev. 30, 1004-1031 (2006).
- Shi, F., Liu, B., Zhou, Y., Yu, C., Jiang, T. Hippocampal volume and asymmetry in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: Meta-analyses of MRI studies. Hippocampus. 19, 1055-1064 (2009).
- Videbech, P., Ravnkilde, B. Hippocampal volume and depression: A meta-analysis of MRI studies. Am. J. Psychiatry. 161, 1957-1966 (2004).
- Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
- Vorhees, C. V., Williams, M. T. Assessing spatial learning and memory in rodents. ILAR J. 55, 310-332 (2014).
- Jenssen, T. A. Spatial awareness by the lizard Anolis Cristatellus: Why should a non-ranging species demonstrate homing behavior. Herpetologica. 58, 364-371 (2002).
- Pittman, S. E., Hart, K. M., Cherkiss, M. S., Snow, R. W., Fujisaki, I., Smith, B. J., Mazzotti, F. J., Dorcas, M. E. Homing of invasive Burmese pythons in South Florida: evidence for map and compass senses in snakes. Biol. Lett. 10, (2014).
- Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. Spatial and reversal learning in congeneric lizards with different foraging strategies. Anim. Behav. 57, 393-407 (1999).
- Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. Effects of medial and dorsal cortex lesions on spatial memory in lizards. Behav. Brain Res. 118, 27-42 (2001).
- Holtzman, D. A. From Slither to Hither: Orientation and Spatial Learning in Snakes. Integr. Biol. 1, 81-89 (1998).
- Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata. Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).
- LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. Spatial memory: are lizards really deficient. Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).
- Nobel, D. W. A., Carazo, P., Whiting, M. J. Learning outdoors: male lizards show flexible spatial learning under semi-natural conditions. Biol. Lett. 8, 946-948 (2012).
- Foà, A., Basaglia, F., Beltrami, G., Carnacina, M., Moretto, E., Bertolucci, C. Orientation of lizards in a Morris water-maze: roles of the sun compass and the parietal eye. J. Exp. Biol. 212, 2918-2924 (2009).
- López, J. C., Vargas, J. P., Gómez, Y., Salas, C. Spatial and non-spatial learning in turtles: the role of medial cortex. Behav. Brain Res. 143, 109-120 (2003).
- Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. A role for acetylcholine in spatial memory in turtles. Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).
- Zani, P. A., Jones, T. D., Neuhaus, R. A., Milgrom, J. E. Effect of refuge distance on escape behavior of side-blotched lizards (Uta stansburiana). Can. J. Zool. 87, 407-414 (2009).
- Mason, R. T., Gans, C., Crews, D. Reptilian Pheromone. Hormones, Brain, and Behavior: Biology of the Reptilia. , 114-228 (1992).
- Crawley, J. N., et al. Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies. Psychopharmacology. 132, 107-124 (1997).
- Schellinck, H. M., Cyr, D. P., Brown, R. E. How Many Ways Can Mouse Behavioral Experiments Go Wrong? Confounding Variables in Mouse Models of Neurodegenerative Diseases and How to Control Them. Adv. Stud. Behav. 41, 255-366 (2010).
- O’Leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).
- O’Leary, T. P., Brown, R. E. Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze. Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).
- Patil, S. S., Sunyer, B., Höger, H., Lubec, G. Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water maze. Behav. Brain. Res. 198, 58-68 (2009).
- Roth, T. C., Krochmal, A. R. The role of age-specific learning and experience for turtles navigating a changing landscape. Curr. Biol. 25, 333-337 (2015).
