Barnes Maze Teststrategieën met de kleine en grote knaagdieren modellen

Ruimtelijk leren en geheugen in het laboratorium knaagdieren werd eerst beoordeeld met voedsel beroofd ratten die een doolhof van steegjes genavigeerd naar een levensmiddel reinforcer ¹ lokaliseren. Enkele decennia later werd een ruimtelijk referentiegeheugen systeem voorgesteld ^2. In tegenstelling tot het werkgeheugen die verwijst naar het geheugen binnen een testsessie of proces, verwijzing geheugen verwijst naar het geheugen over testsessies of proeven en is nauwer verwant aan de lange-termijn geheugen.

Verschillende soorten doolhoven zijn ontwikkeld als niet-invasieve evaluatie van deze hippocampus-afhankelijke ruimtelijke leren en geheugen in kleine en grote knaagdieren (bijvoorbeeld water maze, meerdere T-doolhof, radiale arm doolhof en droog land doolhoven) ^3-6. Hier richten we ons op het cirkelvormige platform of Barnes doolhof, voor het eerst beschreven in 1979 door Dr Carol Barnes ^7. De doolhof is gebruikt om ruimtelijke navigatie leren en geheugen te testen in diverse diermodellen, zoals ratten (Rattus norvegicus), muizen (Mus musculus), herten muizen (Peromyscus maniculatus bairdii), California muizen (Peromyscus californicus), en hystricomorph knaagdieren (bijv. degoes [Octodon degus]) ^8-13. Andere soorten gemeten met de Barnes doolhof zijn American kakkerlakken (Periplaneta americana) ^14, maïs slangen (Elaphe guttata guttata) ^15,   squamate reptielen (bijv.-side blotched hagedissen [Uta stansburiana]) ^16, en niet-menselijke primaten (bijv. muis maki [Microcebus murinus]) ^17. In onze laboratoria is Barnes labyrint prestatie gebruikt als een index van neurotoxiciteit na ontwikkeling bisfenol A (BPA) en ethinylestradiol (EE2) blootstelling ^9-1113. Het wordt ook vaak gebruikt voor het gedrag fenotypering van verschillende muisspanningen ^18-21, beoordeling van veroudering ^7,22-28, en de Ziekte van Alzheimer-gerelateerde deficits in diermodellen ^3,29-33, evenals de effecten van lichaamsbeweging en dieet, milieu en metabole veranderingen ^34-42.

Een eerste voordeel van Barnes doolhof gebruik aangezien aldus minder stress in de patiënten in vergelijking tot water labyrinten, zoals de Morris water maze ^43, hoewel beide kunnen acute toename in plasma corticosteron concentraties in muizen ⁴⁴ induceren. Als een droog land doolhof, kan de Barnes doolhof meer ethologically-relevant voor terrestrische knaagdieren ⁴⁵ zijn. Hoewel water maze prestaties aangetoond gevoeliger voor genetische wijzigingen in muizen ^3,46,47 zijn, is gevoeliger voor bepaalde andere veranderingen ^48,49 Barnes labyrint prestatie. In diermodellen waar water doolhof gebruik niet mogelijk is, kan de Barnes doolhof een verfijnd beoordeling van ruimtelijk geheugen retentie ³¹ bieden. De mild aversieve stimuli doorgaans gebruikt in de Barnes doolhof (dwz fel licht),echter niet voldoende motivatie voor de knaagdieren om het ontsnappen kooi ⁴⁵ lokaliseren. Bovendien kunnen knaagdieren leren dat geen straf optreedt als ze niet de ontsnapping kooi betreden. Dus in plaats van actief op zoek naar de ontsnapping kooi, sommige knaagdieren actief verkennen van de doolhof voor lange duur van elke proef. Zoals beoordeeld door Kennard en Woodruff-Pak ^24, zal dit een toename van exploratie de latency te verlengen om het ontsnappen kooi, weglengte lokaliseren, en verhoging van het aantal fouten. Zo, de meting van meerdere parameters, waaronder latency, foutenpercentage, tijd doorgebracht in de juiste en onjuiste kwadranten, snelheid, tijd bewegen, tijd rusten, en zoekstrategie, kan gezamenlijk zorgen voor een betere indicator van elk onderwerp ruimtelijke navigatie leren en geheugen capaciteit ^{8 -10.} Daarnaast kunnen de prestaties worden gemeten als de latentie om eerst de ontsnapping kooi (primaire maatregel) of de latentie om de ontsnapping kooi (totaal maatregel) in te voeren vinden. Sommige hebben argumentened die primaire maatregelen van de prestaties zijn een meer accurate weerspiegeling van de ruimtelijke leren dan totaal ⁵⁰ maatregelen. De meeste studies, waaronder de hier beschreven voorbeelden gebruiken latentie om het ontsnappen kooi in te voeren om foutenpercentage en zoekstrategie bepalen. Bovendien blijven sommige tracking software systemen hebben een driepunts lichaam detectiesysteem dat de frequenties van snuiven de juiste versus onjuiste gaten kunnen meten. Ten slotte moet de doolhof grondig worden gereinigd met ethanol tussen proeven om olfactorische signalen die signalen zou kunnen bieden of blijken afleidende naar volgende dieren te verwijderen.

Barnes doolhof ontwerpen variëren, maar over het algemeen heeft elk 12 of 20 potentiële ontsnapping gaten, waarvan er slechts een leidt naar het huis of een ontsnapping kooi. De ontsnapping kooi kan ofwel ligt direct onder de ontsnapping gat op het doolhof top (voor doolhoven zonder muren) of ingebouwd in de omringende muur van het doolhof. De signalen kunnen variëren in grootte van 16,5 cm hoogte en breedte (in de maze) een horizontale lijn 21,6 cm in de breedte geplaatst van vloer tot plafond van de kamer muur buiten het doolhof. Figuren 1-5 tonen voorbeelden van Barnes doolhof ontwerpen voor Peromyscus soorten (figuur 1) en ratten (figuren 2-5). Stekkers of dubbele bodems moet de nonescape gaten te dekken om te voorkomen dat het dier vallen uit de doolhof. Grootte van de testruimte kan verschillen (~ 20 m ^2), maar het moet groot genoeg zijn om voldoende ruimte voor het doolhof te verschaffen, habituating de dieren naar de kamer, de opvang van een computer met video set-up (indien gebruikt), en een plaats de experimentator te zitten op een afstand (minimaal ~ 122 cm) vanaf het doolhof inrichting zodanig dat hun aanwezigheid niet interfereert met de prestaties van het dier. Toewijzing van ontsnapping kooi locatie moet worden afgewogen tussen behandelingsgroepen en seks. Hoewel de specifieke hier beschreven omvatten niet draaien het doolhof tussen proeven te maken van de intra-doolhof geur signalen, sommige studies ontmoedigennemen deze procedure ^50. In onze procedures, wordt het doolhof schoongeveegd met ethanol tussen proeven om geur signalen te elimineren.

Bij het ​​lokaliseren van de ontsnapping kooi, hebben drie soorten zoekstrategieën gedefinieerd (oorspronkelijk genoemd "patronen" door Barnes ^7): 1) random, operationeel gedefinieerd als gelokaliseerde zoekopdrachten gaten gescheiden door wegen oversteken van de doolhof centrum, 2) seriële, gedefinieerd als een systematische zoektocht opeenvolgende gaten met de klok mee of tegen, en 3) direct of ruimtelijke, gedefinieerd als direct navigeren naar het juiste kwadrant zonder over het labyrint centrum meer dan eens en met drie of minder fouten. In het algemeen, met herhaalde testen, knaagdieren meestal vooruitgang door de zoekstrategieën in de aangegeven volgorde (willekeurige, seriële en directe) ^51. Een sonde proef zonder ontsnapping kooi kan ook worden gebruikt als een andere maatregel van het geheugen ^50.

Het protocol en representatieveresultaten hier zijn ontwikkeld voor twee soorten knaagdieren (Peromyscus species-anders genoemd kleine knaagdieren) en ratten. Hoewel deze algemene procedures kunnen ook gelden voor inteelt en / of outbred muizen (Mus musculus), moeten andere studies worden geraadpleegd over mogelijke methodologie verschillen voor die laatste soort ^18-21.