Barnes Maze Testing Strategies med små og store gnager modeller

Romlig læring og hukommelse i laboratorie gnagere ble først vurdert med mat-fratatt rotter som navigeres en labyrint av smågater å finne en mat forsterker ^en. Flere tiår senere, ble en romlig referanse minne system foreslått ^to. I motsetning til arbeidsminnet som refererer til minnet i en test session eller rettssak, refererer henvisning minne til minne over testøkter eller prøvelser og er mer nært knyttet til langtidshukommelsen.

Flere typer labyrinter har blitt utviklet som invasiv vurderinger av dette hippocampus-avhengig romlig læring og hukommelse i små og store gnagere (f.eks vann labyrint, flere T-labyrint, radial arm labyrint og tørrlands labyrinter) ^3-6. Her fokuserer vi på den runde plattformen eller Barnes labyrint, først beskrevet i 1979 av Dr. Carol Barnes ^7. Denne labyrint er blitt brukt til å teste romlig navigasjons læring og hukommelse i et bredt spekter av gnagermodeller, herunder rotter (RaTTUene norvegicus), mus (Mus musculus), hjort mus (Peromyscus maniculatus bairdii), California mus (Peromyscus californicus), og hystricomorph gnagere (f.eks degus [Octodon degus]) ^8-13. Andre arter er vurdert ved hjelp av Barnes labyrinten inkluderer amerikanske kakerlakker (Periplaneta americana) ^14, mais slanger (Elaphe guttata guttata) ^15,   squamate reptiler (f.eks side flekkete øgler [Uta stansburiana]) ^16, og ikke-menneskelige primater (f.eks mus lemurer [Microcebus Murinus]) ^17. I våre laboratorier, har Barnes labyrint ytelse blitt brukt som en indeks for nevrotoksisitet etter utviklings bisfenol A (BPA) eller etinyløstradiol (EE2) eksponering ^9-1113. Det er også ofte brukt for oppførsel phenotyping av ulike musestammer ^18-21, vurdering av aldringseffekter ^7,22-28, og Alzheimers sykdom relaterte deficits i dyremodeller ^3,29-33, samt effekten av trening og kosthold, miljø-, og metabolske forandringer ^34-42.

En primær fordel med Barnes labyrint bruk, er at det fremkaller mindre belastning i fagene i forhold til vann labyrinter, som Morris vannlabyrint ^43, selv om begge kan indusere akutt økning i plasma-kortikosteron konsentrasjoner hos mus ^44. Som et tørt land labyrint, kan Barnes labyrint være mer ethologically-relevant for landlevende gnagere ^45. Selv om vannlabyrint ytelse har vist seg å være mer følsomme for genetiske forandringer i mus ^3,46,47, er mer følsomme for visse andre forandringer ^48,49 Barnes labyrint ytelse. I gnager modeller der vann labyrint bruk ikke er mulig, kan det Barnes labyrint gi et finjustert vurdering av romlig minne oppbevaring ^31. De mildt aversive stimuli som vanligvis brukes i Barnes labyrint (dvs. skarpt lys),imidlertid ikke kan gi tilstrekkelig motivasjon for gnagere å finne flukten bur ^45. Videre kan gnagere lære at ingen straff oppstår hvis de ikke gå inn i flukt buret. Derfor, i stedet for å lete aktivt etter flukten buret, noen gnagere aktivt utforske labyrinten for lang varighet av hvert forsøk. Som gjennomgått av Kennard og Woodruff-Pak ^24, vil dette økt lete forlenge ventetid for å finne flukten buret, banelengde, og øke antall feil. Dermed måling av flere parametre, inkludert ventetid, feilrate, tid brukt i de riktige og feil kvadranter, hastighet, tid flytte, hviletid, og søkestrategi, kan samlet gi en bedre indikator for hvert fag romlige navigasjons læring og hukommelse evne ^{8 -10.} I tillegg, kan ytelsen bli målt som latency å først finne flukten buret (primære mål) eller ventetid for å komme inn i flukt buret (total mål). Noen har argued som primære mål på prestasjon er et mer nøyaktig bilde av romfølelse enn totalt måler ^50. De fleste studier, blant eksemplene beskrevet her, bruker ventetid for å komme inn i flukt buret for å avgjøre feilrate og søkestrategi. Videre, noen sporing programvaresystemer har en trepunkts kropp detection system som kan måle frekvensene av sniffing de riktige vs feil hull. Til slutt må labyrinten rengjøres grundig med etanol mellom forsøk å fjerne olfactory signaler som kan gi signaler eller bevise forstyrrende for påfølgende dyr.

Barnes maze design varierer, men vanligvis hver har 12 eller 20 mulige rømningshull, bare en av dem fører til hjemmet eller en flukt buret. Flukten bur kan være plassert enten direkte under flukten hullet på labyrinten toppen (for labyrinter uten vegger) eller innebygd i veggen rundt i labyrinten. Signaler kan variere i størrelse fra ca 16,5 cm høyde eller bredde (innenfor maze) til en horisontal linje 21,6 cm i bredden plassert fra gulv til tak av rommet veggen utenfor labyrinten. Figurene 1-5 viser eksempler på Barnes maze design for Peromyscus arter (figur 1) og rotter (Tall 2-5). Plugger eller falske bunner må dekke nonescape hull for å hindre dyr fra å falle ut av labyrinten. Størrelse på testrommet kan variere (~ 20 m ^2), men det må være stor nok til å gi god plass til labyrinten, habituating dyrene til rommet, med plass til en datamaskin med video set-up (hvis det brukes), og et sted for eksperimentator å sitte på avstand (minst ~ 122 cm) fra labyrinten apparat slik at deres tilstedeværelse ikke forstyrre dyrets ytelse. Overdragelse av flukt bur plassering bør være balansert mellom behandlingsgruppene og kjønn. Mens de spesifikke prosedyrer som er beskrevet her inkluderer ikke rotere labyrinten mellom studier for å motvirke bruk av intra-labyrint lukt signaler, noen studierinnlemme denne prosedyren ^50. I våre prosedyrer, er labyrinten tørkes ren med etanol mellom forsøk for å eliminere lukt signaler.

I lokal flukten bur, har tre typer søkestrategier blitt definert (opprinnelig kalt "mønstre" av Barnes ^7): 1) tilfeldige, operasjonelt definert som lokaliserte søk i hull atskilt av stier krysset labyrinten sentrum, 2) serie, definert som et systematisk søk ​​i påfølgende hull i en med eller mot klokken retning, og 3) direkte eller romlig, definert som å navigere direkte til riktig kvadrant uten å krysse labyrinten senteret mer enn én gang, og med tre eller færre feil. Generelt, med gjentatt testing, gnagere vanligvis fremgang gjennom søkestrategier i den rekkefølgen de står (tilfeldig, seriell, og direkte) ^51. En sonde prøve uten flukt bur kan også anvendes som et ytterligere mål for hukommelsen ^50.

Protokollen og representantResultatene her ble utviklet for to typer gnagere (Peromyscus arts ellers betegnes små gnagere) og rotter. Mens disse generelle prosedyrer kan også holde for innavlet og / eller outbred mus (Mus musculus), bør andre studier bli konsultert om mulige metodiske forskjeller for de sistnevnte artene ^18-21.