Barnes strategie di sperimentazione Maze con piccole e grandi modelli di roditori

Apprendimento spaziale e la memoria nei roditori da laboratorio è stato prima valutato con i ratti cibo-privato che navigavano un labirinto di vicoli per individuare un rinforzo alimentare ^1. Alcuni decenni più tardi, un sistema di memoria di riferimento spaziale è stato proposto ^2. In contrasto con la memoria di lavoro che si riferisce alla memoria all'interno di una sessione di prova o di prova, la memoria di riferimento è una memoria di tutti sessioni di prova o test ed è più strettamente correlata alla memoria a lungo termine.

Diversi tipi di labirinti sono state sviluppate le valutazioni non invasive di questo apprendimento ippocampo-dipendente spaziale e la memoria in piccole e grandi roditori (ad es labirinto d'acqua, aerei T-maze, radiale del braccio labirinto e labirinti secco terrestri) ^3-6. Qui, ci concentriamo sulla piattaforma circolare o Barnes labirinto, descritta per la prima nel 1979 dal dottor Carol Barnes ^7. Questo labirinto è stato utilizzato per testare l'apprendimento navigazione spaziale e la memoria in una vasta gamma di modelli di roditori, compresi ratti (RaTTU norvegicus), topo (Mus musculus), cervi topi (Peromyscus maniculatus bairdii), i topi California (Peromyscus californicus), e roditori hystricomorph (ad es degus [degus degus]) ^8-13. Altre specie valutate utilizzando il labirinto Barnes includono scarafaggi americani (Periplaneta americana) ^14, serpenti mais (Elaphe guttata guttata) ^15,   rettili squamati (ad esempio, lucertole lato-blotched [Uta stansburiana]) ¹⁶ e primati non umani (ad esempio i lemuri topo [Microcebus murinus]) ^17. Nei nostri laboratori, prestazioni labirinto Barnes è stato utilizzato come indice di neurotossicità dopo di sviluppo bisfenolo A (BPA) o etinilestradiolo (EE2) l'esposizione ^9-1113. E 'anche comunemente usato per il comportamento fenotipizzazione dei vari ceppi di topi ^18-21, valutazione degli effetti dell'invecchiamento ^7,22-28, e sicuramente patologie connesse di Alzheimericits in modelli animali ^3,29-33, nonché gli effetti dell'esercizio e dietetici, ambientali, e alterazioni metaboliche ^34-42.

Uno dei principali vantaggi di Barnes uso labirinto è che induce meno stress nei soggetti relativi ai labirinti acqua, come l'acqua labirinto Morris ^43, anche se entrambe possono indurre incrementi acuti delle concentrazioni plasmatiche di corticosterone nei topi ^44. Come un labirinto terraferma, il labirinto Barnes può essere più etologicamente rilevanti per i roditori terrestri ^45. Anche se le prestazioni labirinto acquatico ha dimostrato di essere più sensibile alle alterazioni genetiche nei topi ^3,46,47, prestazioni labirinto Barnes è più sensibile ad alcune altre alterazioni ^48,49. Nei roditori dove l'uso labirinto d'acqua non è possibile, il labirinto Barnes può fornire una valutazione messa a punto della conservazione della memoria spaziale ^31. Gli stimoli leggermente avversi tipicamente utilizzati nel labirinto Barnes (luci cioè luminosi),tuttavia, non può che stimoli adeguatamente il roditore per individuare la gabbia fuga ^45. Inoltre, roditori possono imparare che nessuna punizione si verifica se non entrano nella gabbia fuga. Così, invece di cercare attivamente per la gabbia di fuga, alcuni roditori esplorare attivamente il labirinto per lunghe durate di ogni prova. Come recensito da Kennard e Woodruff-Pak ^24, questa maggiore esplorazione prolungherà la latenza per individuare la gabbia fuga, lunghezza del percorso, e aumentare il numero di errori. Pertanto, la misurazione di parametri multipli, tra cui la latenza, tasso di errore, il tempo trascorso nei quadranti corrette e non corrette, velocità, tempo in movimento, tempo di riposo, e strategia di ricerca, può collettivamente fornire un migliore indicatore di spaziale apprendimento di navigazione e la memoria la capacità di ogni soggetto ^{8 -10.} Inoltre, le prestazioni possono essere misurata come la latenza per individuare prima gabbia fuga (misura primaria) o la latenza di entrare nella gabbia fuga (misura totale). Alcuni hanno argomentoEd che le misure primarie di prestazioni sono una riflessione più accurata di apprendimento spaziale di misure totali ^50. La maggior parte degli studi, compresi gli esempi qui descritti, usa la latenza di entrare nella gabbia di fuga per determinare il tasso di errore e la strategia di ricerca. Inoltre, alcuni sistemi software di monitoraggio hanno un sistema di rilevamento del corpo tre punti che può misurare le frequenze dei fiutando le vs corrette fori corretti. Infine, il labirinto deve essere accuratamente pulito con etanolo tra le prove per rimuovere stimoli olfattivi che potrebbero fornire spunti o risultare fastidioso per gli animali successivi.

Disegni labirinto Barnes variare, ma in genere ognuno ha 12 o 20 potenziali buchi di fuga, solo uno dei quali conduce alla casa o una gabbia di fuga. La gabbia di fuga può essere posizionato direttamente sotto il foro fuga sulla parte superiore labirinto (per labirinti senza pareti) o incorporato nel muro di cinta del labirinto. Gli spunti possono variare in dimensione da circa 16,5 cm di altezza o larghezza (entro il mAze) ad una linea orizzontale 21,6 centimetri di larghezza poste dal pavimento al soffitto della parete della stanza al di fuori del labirinto. Figure 1-5 mostrano esempi di disegni labirinto di Barnes per le specie Peromyscus (Figura 1) e ratti (Figure 2-5). Spine o falsi fondi devono coprire i buchi nonescape per evitare che l'animale cada dal labirinto. Dimensioni della camera di prova può variare (~ 20 m ^2), ma deve essere abbastanza grande per fornire ampio spazio per il labirinto, abituare gli animali alla sala, che può ospitare un computer con video set-up (se utilizzati), e un posto per lo sperimentatore di sedersi ad una distanza (almeno ~ 122 centimetri) dall'apparato labirinto tale che la loro presenza non interferisce con le prestazioni dell'animale. Assegnazione di fuga posizione gabbia deve essere bilanciato tra i gruppi di trattamento e sesso. Mentre le procedure specifiche qui descritte non includono ruotando il labirinto tra prove per scoraggiare l'uso delle intra-labirinto odore spunti, alcuni studiincorporare questa procedura ^50. Nelle nostre procedure, il labirinto è pulito con etanolo tra le prove per eliminare tracce olfattive.

A localizzare la gabbia di fuga, tre tipi di strategie di ricerca sono stati definiti (originariamente denominati "modelli" di Barnes ^7): 1) casuali, operativamente definite come le ricerche localizzate di fori separate da sentieri che attraversano il centro del labirinto, 2) numero di serie, definite come una ricerca sistematica di fori consecutivi in ​​senso orario o antiorario, e 3) direttamente o spaziali, definito come la navigazione direttamente al quadrante corretto senza attraversamento centro labirinto più di una volta e con tre o meno errori. In generale, con ripetute prove, i roditori di solito progrediscono attraverso le strategie di ricerca nell'ordine elencato (casuale, di serie, e diretto) ^51. Una prova sonda senza gabbia fuga può anche essere usato come ulteriore misura di memoria ^50.

Il protocollo e rappresentanterisultati qui sono stati sviluppati due tipi di roditori (piccoli roditori Peromyscus specie, altrimenti denominati) e ratti. Mentre queste procedure generali possono anche tenere per topi inbred e / o outbred (Mus musculus), altri studi dovrebbero essere consultati sulle possibili differenze di metodologia per queste ultime specie ^18-21.