De Double-H Maze: een robuuste Behavioral Test voor leren en geheugen in Knaagdieren

Bij dieren, wordt het leren hoofdzakelijk gemedieerd door de hippocampal- en striatum gebaseerde geheugen systemen ^1,2, die een centrale rol ten aanzien van plaats- en procedurele-geheugen te spelen, respectievelijk. De relatie tussen deze twee systemen is complex, en ze zijn bekend om te interageren met elkaar in coöperatieve of competitieve omgangsvormen ^1,3. Bovendien hebben studies aangetoond dat de invloed van een van deze geheugensystemen op diergedrag kan verhogen na de afwezigheid of beschadiging van het andere systeem ^4-7. Beide systemen zijn verbonden met de prefrontale cortex via de thalamus.

Tal van neurologische aandoeningen en neurodegeneratieve ziekten kunnen ruimtelijke cognitie beïnvloeden bij de mens, die een beroep doen op de wisselwerking tussen procedurele en declaratief geheugen systemen. Voorbeelden zijn de ziekte van Parkinson (PD), de ziekte van Huntington (HD) ^10/08, ziekte van Alzheimer (AD) ^11-14, enamyotrofe laterale sclerose (ALS) ^15. Diermodellen, die relevant zijn voor deze aandoeningen kunnen worden geïnduceerd door middel van verschillende medicamenteuze behandelingen waarbij bepaalde receptoren ¹⁶ blokkeren, en via gerichte laesies. Wanneer de dieren worden gebruikt met ruimtelijk geheugen taken kan een waardevol inzicht te krijgen in de onderliggende mechanismen gerelateerd aan deze aandoeningen, evenals diverse behandelingen.

Er zijn veel verschillende soorten ruimtelijk geheugen taken knaagdieren, die collectief zijn in specifieke aspecten van leren en geheugen, evenals de effecten van mogelijke behandelingen voor verschillende aandoeningen ^17,18 beoordelen. Deze taken kunnen worden onderscheiden door het aantal doelen en paden, de mate van buigzaamheid gedrags oplossing van de taak, de opslagduur of vertraging, evenals de keuze van de strategie toegepast bij het oplossen van de taak. Een goede prestatie kan worden verkregen op basis van externe stimuli of monumenten die worden gebruikt voor het oriënterenhet dier naar het doel (een allocentric of plaats strategie). Alternatief kan een knaagdier een strategie die is gebaseerd op fysieke richting en signalen met betrekking tot de richting bewegen (een egocentrische of procedurele strategie), bijv ontwikkelen als een rat weet dat het doel is een linksaf gevolgd door een bocht naar rechts , dan is er weinig behoefte aan een allocentric of plaats strategie. Maze voeren taken verschillen, afhankelijk van de mate van flexibiliteit die het knaagdier lossen. Bijvoorbeeld, in de Morris Water Maze, een droge versie van de laatste (bijvoorbeeld ¹⁹⁾ of Barnes maze (bijvoorbeeld ^20), er potentieel oneindige routes de rat kan nemen om het doel te bereiken. In de Morris Water Maze, bijvoorbeeld de locatie van het doel kunnen worden geleerd berusten op externe of monumenten cues (allocentric strategie), of door eenvoudigweg zwemmen in cirkels naar het midden totdat het platform gevonden (egocentrisch strategie) ^21. Bepaalde taken hebben meerdere doelenen een hoge mate van flexibiliteit, zoals de conus-taakveld ²² of Olton de radiale doolhof ^23. Aan het andere eind van de schaal zijn taken die beperkte flexibiliteit in het bereiken van het doel, bijvoorbeeld het stenen labyrint of de afwisselende versie van de T-labyrint. Deze taken geven slechts één juiste manier van het bereiken van het doel en de opkomst van cognitieve routines die voornamelijk worden beheerst door het striatum gebaseerde procedureel geheugen te vergemakkelijken.

De dubbel-H doolhof is een nieuw ruimtelijk geheugen testen apparaat, die werd ontworpen om de experimentator aan direct het type strategie die wordt geleerd door knaagdieren in het oplossen van de taak ^24. Bestaande uit drie parallel run armen doorsneden door een loodrechte centrale steegje, de dubbel-H doolhof is een water-escape taak waarin knaagdieren leren om een ​​ontsnapping platform dat is ondergedompeld in een van de doolhof locaties te bereiken. Tijdens de training, kan een procedurele strategie worden ontwikkeld door het handhaven van thij dezelfde start en het doel locaties in. Als alternatief kan een allocentric strategie ontwikkeld worden door afwisselend de startlocatie in een willekeurige volgorde, waardoor het nodig de rat naar de locatie van de verborgen platform op basis van milieu-signalen te leren als het te maken heeft in een water doolhof. Dit overwint een obstakel in verschillende doolhof taak, waarbij de experimentator anderszins weinig controle over het type strategie die knaagdieren gebruiken. Dit is belangrijk bij het overwegen van dat de effecten van bepaalde-cognitie verbeteren drug kandidaten rekenen op de hippocampus-based place-geheugen-systeem, waardoor de opkomst van cognitieve routines of procedures kunnen de interpretatie van de gedragsobservaties beschamen bij dieren, bijvoorbeeld omschakeling van allocentric procedurele geheugen in de loop van de opleiding. Evenzo kan het gewenst zijn de effecten van geneesmiddelen en behandelingen procedureel geheugen inschatten, zonder de invloed van allocentric plaatsgebonden geheugen. Tenslotte, deze inrichtingkan worden gebruikt om de coöperatie of competitieve interacties tussen deze geheugen systemen, en de voorwaarden waaronder knaagdieren kunnen overstappen van het ene systeem naar het andere te bestuderen.