Analisi apprendimento spaziale e comportamento prosociale nei topi utilizzando il labirinto di Barnes e paradigmi Damsel in Distress

Lo scopo del presente protocollo è quello di misurare l’apprendimento spaziale e memoria nei topi utilizzando il labirinto di Barnes, nonché la risposta sociale e locomozione utilizzando il paradigma del Damsel in Distress. Comunemente utilizzato test di apprendimento e la memoria spaziale per roditori includono il labirinto a bracci radiali, che misura la capacità di un topo a trovare cibo nascosto in un braccio di un apparato multi-razze, e il labirinto dell’acqua di Morris, che pone un topo in una vasca grande o piscina di acqua e valuta quanto tempo ci vuole per trovare una piattaforma subacquea nascosta. In genere, formazione per questi paradigmi si estende su più prove e permette la misurazione di entrambi apprendimento tassi di acquisizione e fidelizzazione attraverso brevi e prove di memoria a lungo termine.

Sebbene il labirinto a bracci radiali e del labirinto dell’acqua di Morris sono modi affidabili per testare la memoria nei roditori, che presentano complicazioni per alcuni ricercatori. Entrambi labirinti utilizzano privazione o forti stimoli avversivi come rinforzo¹. Il labirinto a bracci radiali utilizza deprivazione alimentare per assicurare che i roditori sono adeguatamente motivati a trovare una ricompensa in cibo. Nel labirinto dell’acqua di Morris, gli effetti dello stress indotto da una nuotata forzata possono alterare risultati nei topi².

Il labirinto di Barnes è un compito di consapevolezza spaziale alternativo che richiede roditori di imparare la posizione di un foro al fine di sfuggire alla superficie del labirinto aperto e luminoso,³. Debole stimolo avversivo (luce o suono) viene quindi applicato per aumentare le probabilità che topi escano dalla piattaforma. Il labirinto di Barnes non richiede la privazione di cibo, quindi la quantità di preparazione animale è inferiore a quella del labirinto a bracci radiali. Può essere utilizzato senza conflitto dai ricercatori che indagano i comportamenti o molecole associate mangiare, regolazione ormonale o vie ipotalamiche.

Il labirinto di Barnes ha anche vantaggi nel labirinto dell’acqua di Morris. È meno stressante che il labirinto dell’acqua di Morris, causando meno elevati livelli di corticosterone in topi⁴. Inoltre, è molto più semplice da montare e richiede meno dedicato spazio durante la procedura di collaudo e deposito.

Il dosaggio di Damsel in Distress è un semplice esperimento di due parti che può valutare attività locomotrice seguita da comportamento prosociale. Il dosaggio di Damsel in Distress è concepito per valutare i comportamenti esplorativi e reattività sociale di un roditore maschio in risposta a un roditore femmina intrappolato. Un metodo comunemente usato per valutare la socialità (così come preferenza per novità sociale) è l’uso di test di tre-alloggiamento socialità di Crawley, che valuta la libera scelta di un mouse per trascorrere il tempo vicino o lontano da altri topi⁵.

Simile al test di tre-alloggiamento socialità di Crawley, il dosaggio di Damsel in Distress misura inoltre la libera scelta su come trascorrere il tempo in presenza di un altro mouse, ma fornisce anche misure per gli aspetti più profondi del funzionamento sociale: 1) nella Damsel in Distress saggio, il mouse femmina intrappolato si tiene al centro di un campo aperto, in modo avversione al potenziale del maschio in un campo aperto è snocciolato contro sua unità socialmente esplorare o investigare una donna afflitta conspecifico. 2) il modello Damsel in Distress fornisce anche un modo per valutare il comportamento prosociale ed empatico in risposta al mouse intrappolato, che frequentemente non è stato esplorato in topi.

Empatia animale è sicuramente osservabili e misurabili, anche se non molti paradigmi esistono per questo scopo. Ad esempio, nei ratti, un compagno di gabbia trappola può indurre uno stato di motivazione prosociale, dove ratti funzionerà gratuita l’animale intrappolato. Infatti, ratti saranno scegliere di aiutare l’animale intrappolato anche prima di aprire un contenitore simile contenente uno snack al cioccolato, poi accedere il cioccolato e condividerlo con il ratto appena liberato⁶.

Misure di empatia in topi riguardano in genere l’inflizione di dolore; Infatti, topi che guarda altri topi nel dolore sono più sensibili al dolore se stessi^7,8. Lo sforzo del fermo è un fenomeno caratterizzato nei roditori ed è stato accoppiato con shock per esaminare le risposte di sforzo, come una misura di empatia in topi^9,10.

Ci sono considerazioni etiche associate a dolore indotto o shock, così stressanti alternative sono necessari. Abbiamo sviluppato il paradigma Damsel in Distress come misura del comportamento empatico in assenza di dolore o di trattamento d’urto. I topi intrappolati nel nostro protocollo Damsel in Distress mostrano segni evidenti di afflizione dopo solo alcuni istanti come non sono in grado di girare intorno all’interno del contenitore piccolo, eppure sono illesi, fornendo un’opportunità per altri topi rispondere alle loro angosce.

Per iniziare la valutazione Damsel in Distress, un topo maschio viene inserito in una grande arena romanzo contenente un piccolo cilindro centrale vuoto. Comportamenti esplorativi sono registrati per alcuni minuti, tra cui quante sezioni dell’arena sono attraversate e quanto tempo è trascorso nello spazio all’aperto centrale. Questo metodo consente di escludere i deficit motorio come un confounder potenziale in una situazione di apprendimento che richiede movimento coordinato per il completamento in modo facile e veloce. Fornisce anche una misura fondamentale di quanta avversione al campo centro aperto è presente. Entrambe le misure potrebbero influenzare la prestazione del labirinto di Barnes.

In seguito l’esplorazione iniziale, l’uomo viene rimosso dall’arena e un topo femmina viene inserito in un cilindro trasparente centrale chiuso, piccolo (simile a quello utilizzato per raccogliere il sangue dai topi). Quindi, il mouse maschio originale viene reintrodotto nell’arena e comportamento esplorativo viene nuovamente segnato. Il paradigma del Damsel in Distress valuta se un mouse è interessato a un’interazione sociale basata sui cambiamenti nei modelli di comportamento quando una donna intrappolata è presente (segnato dal tempo trascorso nel quadrato centrale e il numero di episodi di scavo) e se il mouse ha un comportamento prosociale verso la donna intrappolata (segnato dalla quantità di indagini cilindro ed eventi contatti con la donna intrappolata). L’analisi di Damsel in Distress può essere usata per misurare una propensione per la novità sociale (simile alla prova tre-alloggiamento socialità di Crawley) a seconda se i ricercatori intrappolano un mouse familiarità o romanzo.

Insieme, il labirinto di Barnes ed esperimenti Damsel in Distress consentono la valutazione accurata del mouse capacità di apprendimento e capacità di risposta sociale in assenza di stimoli estremamente stressanti. Come con tutte le analisi comportamentali, questi esperimenti devono essere eseguiti con grande sensibilità verso l’esperienza degli animali, riducendo al minimo il disagio vissuto dall’animale.

Come la maggior parte dei labirinti, differenze nell’attività locomotrice possono influenzare le prestazioni sul labirinto di Barnes, così i ricercatori dovrebbero altresì valutare attività locomotrice, soprattutto quando si utilizza il labirinto di Barnes per valutare l’apprendimento nei topi con mutazioni che possono compromettere il movimento (come quelli hanno trovato in modelli murini di malattia di Huntington, o quelli esposti a tossine che possono indurre iperattività o ritardare il movimento, come l’etanolo). Inoltre, labirinto e camera superfici devono essere accuratamente pulite e le lenzuola vengono cambiate tra ciascun animale per evitare cue profumo confonde.

D’importanza, tutti i materiali possono essere fabbricati in loco con il minimo investimento finanziario e l’ingombro fisico di queste analisi significa che questi esperimenti possono essere replicati in quasi ogni ambiente, consentendo una grande flessibilità. Questo tipo di accessibilità consente buona scienza da eseguirsi presso le istituzioni più piccole con risorse limitate o in situazioni dove occorre raccogliere rapidamente in assenza di un sostanza sostegno dati pilota.