Un test métrique pour évaluer la mémoire de travail spatiale chez les rats adultes après une lésion cérébrale traumatique
Summary
Les lésions cérébrales traumatiques (TCC) sont généralement associées à des troubles de la mémoire. Ici, nous présentons un protocole pour évaluer la mémoire de travail spatiale après un TCC via une tâche métrique. Un test métrique est un outil utile pour étudier les troubles de la mémoire de travail spatiale après un TCC.
Abstract
Les troubles de la mémoire sensorielle, à court terme et à long terme sont des effets secondaires courants après une lésion cérébrale traumatique (TCC). En raison des limites éthiques des études humaines, les modèles animaux offrent des alternatives appropriées pour tester les méthodes de traitement et étudier les mécanismes et les complications connexes de la maladie. Les modèles expérimentaux de rongeurs ont toujours été les plus largement utilisés en raison de leur accessibilité, de leur faible coût, de leur reproductibilité et de leurs approches validées. Un test métrique, qui teste la capacité de se souvenir du placement de deux objets à différentes distances et angles l’un de l’autre, est une technique permettant d’étudier la déficience de la mémoire de travail spatiale (SWM) après un TCC. Les avantages significatifs des tâches métriques incluent la possibilité d’observation dynamique, le faible coût, la reproductibilité, la facilité relative de mise en œuvre et un environnement à faible stress. Ici, nous présentons un protocole de test métrique pour mesurer l’altération de la SWM chez les rats adultes après un TCC. Ce test fournit un moyen réalisable d’évaluer plus efficacement la physiologie et la physiopathologie du fonctionnement du cerveau.
Introduction
La prévalence des déficits neurologiques tels que l’attention, la fonction exécutive et certains déficits de mémoire après une lésion cérébrale traumatique modérée (TCC) est supérieure à 50%1,2,3,4,5,6,7,8. Le TCC peut entraîner de graves déficiences de la mémoire spatiale à court terme, à long terme et de travail9. Ces troubles de la mémoire ont été observés dans des modèles de rongeurs de TCC. Les modèles de rongeurs ont permis le développement de techniques pour tester la mémoire, permettant des examens plus approfondis de l’effet du TCC sur le traitement de la mémoire dans les systèmes de mémoire neuronale.
Deux tests, liés respectivement au traitement de l’information spatiale topologique et métrique, aident à mesurer la mémoire de travail spatiale (SWM). Le test topologique dépend de la modification de la taille de l’espace environnemental ou des espaces connexes de connexion ou d’enceinte autour d’un objet, tandis que le test métrique évalue les changements d’angles ou de distance entre les objets10,11. Goodrich-Hunsaker et al. ont d’abord adapté le test topologique humain pour les rats10 et ont appliqué la tâche métrique pour dissocier les rôles du cortex pariétal (PC) et de l’hippocampe dorsal dans le traitement de l’information spatiale11. De même, Gurkoff et ses collègues ont évalué les tâches de mémoire métriques, topologiques et temporelles après une lésion de percussion du fluide latéral9. Il existe une corrélation entre les dommages causés à certaines régions du cerveau et l’altération de la mémoire métrique ou topologique. Il a été suggéré que les troubles de la mémoire métrique sont liés à des lésions dans le gyrus denté dorsal bilatéral et la sous-région CA3 de cornu ammonis (CA) de l’hippocampe, et que les troubles de la mémoire topologique sont liés à des lésions bilatérales du cortex pariétal10,12.
Le but de ce protocole est d’évaluer le déficit de mémoire spatiale dans une population de rats via une tâche métrique. Cette méthode est une alternative appropriée pour étudier les mécanismes de SWM après une lésion cérébrale, et ses avantages comprennent la facilité relative de mise en œuvre, une sensibilité élevée, un faible coût de reproductibilité, la possibilité d’observation dynamique et un environnement peu stressant. Comparé à d’autres tâches comportementales telles que le labyrinthe de Barnes13,14, la tâche de navigation nautique Morris15,16,17, ou les tâches de labyrinthe spatial18,19, ce test métrique est moins compliqué. En raison de sa facilité de mise en œuvre, le test métrique nécessite une période d’entraînement plus courte et moins stressante et se déroule sur seulement 2 jours9: 1 jour pour l’accoutumance et 1 jour pour la tâche. De plus, le test que nous proposons est plus facile à effectuer que d’autres tests à faible contrainte, tels que la tâche de reconnaissance d’objets nouveaux (NOR), et ne nécessite pas le jour supplémentaire d’accoutumant20.
Cet article fournit un modèle simple pour évaluer la SWM après une lésion cérébrale. Cette évaluation de la SWM post-TCC peut aider à une étude plus complète de sa physiopathologie.
Protocol
Representative Results
Discussion
En ciblant spécifiquement le processus d’information spatiale métrique, ce test métrique fournit un outil nécessaire pour comprendre le déficit de mémoire après un TCC. Le protocole présenté dans cet article est une modification des tâches comportementales décrites précédemment11. Une tâche métrique décrite précédemment utilisait deux paradigmes différents, chacun composé de trois sessions d’accoutumance et d’une session de test. Le premier paradigme consistait à rapproc…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions la professeure Olena Severynovska; Maryna Kuscheriava M.Sc; Maksym Kryvonosov M.Sc; Daryna Yakumenko M.Sc; Evgenia Goncharyk M.Sc; et Olha Shapoval, candidate au doctorat au Département de physiologie, Faculté de biologie, d’écologie et de médecine, Université Oles Honchar Dnipro, Dnipro, Ukraine pour leurs contributions utiles et de soutien. Les données ont été obtenues dans le cadre de la thèse de doctorat de Dmitry Frank.
Materials
| 2% chlorhexidine in 70% alcohol solution | SIGMA – ALDRICH | 500 cc | For general antisepsis of the skin in the operatory field |
| Bupivacaine 0.1 % | |||
| 4 boards of different thicknesses (1.5cm, 2.5cm, 5cm and 8.5cm) | This is to evaluate neurological defect | ||
| 4-0 Nylon suture | 4-00 | ||
| Bottles | Techniplast | ACBT0262SU | 150 ml bottles filled with 100 ml of water and 100 ml 1%(w/v) sucrose solution |
| Bottlses (four) for topological an metric tasks | For objects used two little bottles, first round (height 13.5 cm) and second faceted (height 20 cm) shape and two big faceted bottles, first 9×6 cm (height 21 cm) and second 7×7 cm (height 21 cm). | ||
| Diamond Hole Saw Drill 3mm diameter | Glass Hole Saw Kit | Optional. | |
| Digital Weighing Scale | SIGMA – ALDRICH | Rs 4,000 | |
| Dissecting scissors | SIGMA – ALDRICH | Z265969 | |
| Ethanol 99.9 % | Pharmacy | 5%-10% solution used to clean equipment and remove odors | |
| EthoVision XT (Video software) | Noldus, Wageningen, Netherlands | Optional | |
| Fluid-percussion device | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended. | |
| Gauze Sponges | Fisher | 22-362-178 | |
| Gloves (thin laboratory gloves) | Optional. | ||
| Heater with thermometer | Heatingpad-1 | Model: HEATINGPAD-1/2 | No specific brand is recommended. |
| Horizon-XL | Mennen Medical Ltd | ||
| Isofluran, USP 100% | Piramamal Critical Care, Inc | NDC 66794-017 | Anesthetic liquid for inhalation |
| Office 365 ProPlus | Microsoft | – | Microsoft Office Excel |
| Olympus BX 40 microscope | Olympus | ||
| Operating forceps | SIGMA – ALDRICH | ||
| Operating Scissors | SIGMA – ALDRICH | ||
| PC Computer for USV recording and data analyses | Intel | Intel® core i5-6500 CPU @ 3.2GHz, 16 GB RAM, 64-bit operating system | |
| Plexiglass boxes linked by a narrow passage | Two transparent 30 cm × 20 cm × 20 cm plexiglass boxes linked by a narrow 15 cm × 15 cm × 60 cm passage | ||
| Purina Chow | Purina | 5001 | Rodent laboratory chow given to rats, mice and hamster is a life-cycle nutrition that has been used in biomedical researc for over 5 |
| Rat cages (rat home cage or another enclosure) | Techniplast | 2000P | No specific brand is recommended |
| Scalpel blades 11 | SIGMA – ALDRICH | S2771 | |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, USA | 20 package | |
| Stereotaxic Instrument | custom-made at the university workshop | No specific brand is recommended | |
| Timing device | Interval Timer:Timing for recording USV's | Optional. Any timer will do, although it is convenient to use an interval timer if you are tickling multiple rats | |
| Topological and metric tasks device | Self made in Ben Gurion University of Negev | White circular platform 200 cm in diameter and 1 cm thick on table | |
| Video camera | Logitech | C920 HD PRO WEBCAM | Digital video camera for high definition recording of rat behavior under plus maze test |
| Windows 10 | Microsoft | ||
Referenzen
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