Una prueba métrica para evaluar la memoria de trabajo espacial en ratas adultas después de una lesión cerebral traumática
Summary
La lesión cerebral traumática (LCT) se asocia comúnmente con el deterioro de la memoria. Aquí, presentamos un protocolo para evaluar la memoria de trabajo espacial después de una LCT a través de una tarea métrica. Una prueba métrica es una herramienta útil para estudiar el deterioro de la memoria de trabajo espacial después de una LCT.
Abstract
Las deficiencias de la memoria sensorial, a corto y largo plazo son efectos secundarios comunes después de una lesión cerebral traumática (LCT). Debido a las limitaciones éticas de los estudios en humanos, los modelos animales proporcionan alternativas adecuadas para probar los métodos de tratamiento y para estudiar los mecanismos y las complicaciones relacionadas de la afección. Los modelos experimentales de roedores han sido históricamente los más utilizados debido a su accesibilidad, bajo costo, reproducibilidad y enfoques validados. Una prueba métrica, que prueba la capacidad de recordar la colocación de dos objetos a varias distancias y ángulos entre sí, es una técnica para estudiar el deterioro en la memoria de trabajo espacial (SWM) después de una LCT. Las ventajas significativas de las tareas métricas incluyen la posibilidad de observación dinámica, bajo costo, reproducibilidad, relativa facilidad de implementación y ambiente de bajo estrés. Aquí, presentamos un protocolo de prueba métrica para medir el deterioro de SWM en ratas adultas después de TBI. Esta prueba proporciona una forma factible de evaluar la fisiología y la fisiopatología de la función cerebral de manera más efectiva.
Introduction
La prevalencia de déficits neurológicos como la atención, la función ejecutiva y ciertos déficits de memoria después de una lesión cerebral traumática moderada (LCT) es de más del 50 por ciento1,2,3,4,5,6,7,8. La LCT puede conducir a deficiencias graves en la memoria espacial a corto plazo, a largo plazo y de trabajo9. Estas alteraciones de la memoria se han observado en modelos de roedores de LCT. Los modelos de roedores han permitido el desarrollo de técnicas para probar la memoria, lo que permite exámenes más profundos sobre el efecto de la LCT en el procesamiento de la memoria en los sistemas de memoria neuronal.
Dos pruebas, relacionadas con el procesamiento de información espacial topológica y métrica respectivamente, ayudan a medir la memoria de trabajo espacial (SWM). La prueba topológica depende de cambiar el tamaño del espacio ambiental o espacios relacionados de conexión o recinto alrededor de un objeto, mientras que la prueba métrica evalúa los cambios en los ángulos o la distancia entre los objetos10,11. Goodrich-Hunsaker et al. primero adaptaron la prueba topológica humana pararatas 10 y aplicaron la tarea métrica para disociar los roles de la corteza parietal (PC) y el hipocampo dorsal en el procesamiento de información espacial11. Del mismo modo, Gurkoff y sus colegas evaluaron las tareas de memoria métrica, topológica y de ordenación temporal después dela lesiónpor percusión del fluido lateral 9 . Existe una correlación entre el daño a ciertas regiones del cerebro y el deterioro de la memoria métrica o topológica. Se ha sugerido que el deterioro de la memoria métrica está relacionado con lesiones en el giro dentado dorsal bilateral y la subregión CA3 de cornu ammonis (CA) del hipocampo, y que el deterioro topológico de la memoria está relacionado con lesiones bilaterales de la corteza parietal10,12.
El propósito de este protocolo es evaluar el déficit de memoria espacial en una población de ratas a través de una tarea métrica. Este método es una alternativa adecuada para investigar los mecanismos de SWM después de una lesión cerebral, y sus ventajas incluyen la relativa facilidad de implementación, alta sensibilidad, bajo costo de reproducibilidad, la posibilidad de observación dinámica y un entorno de bajo estrés. En comparación con otras tareas de comportamiento como el laberinto de Barnes13,14,la tarea de navegación acuática de Morris15,16,17o las tareas de laberinto espacial18,19,esta prueba métrica es menos complicada. Debido a su facilidad de implementación, la prueba métrica requiere un período de entrenamiento más corto y menos estresante y se lleva a cabo durante solo 2 días9:1 día para la habituación y 1 día para la tarea. Además, nuestra prueba propuesta es más fácil de realizar que otras pruebas de bajo estrés, como la nueva tarea de reconocimiento de objetos (NOR), y no requiere el día adicional de habituación20.
Este documento proporciona un modelo sencillo para evaluar swm después de una lesión cerebral. Esta evaluación del SWM post-TBI puede ayudar en una investigación más exhaustiva de su fisiopatología.
Protocol
Representative Results
Discussion
Al dirigirse específicamente al proceso de información espacial métrica, esta prueba métrica proporciona una herramienta necesaria para comprender la deficiencia de memoria después de una LCT. El protocolo presentado en este trabajo es una modificación de las tareas conductuales descritas anteriormente11. Una tarea métrica descrita anteriormente utilizó dos paradigmas diferentes, cada uno de los que consta de tres sesiones de habituación y una sesión de prueba. El primer paradigma consis…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a la profesora Olena Severynovska; Maryna Kuscheriava M.Sc; Maksym Kryvonosov M.Sc; Daryna Yakumenko M.Sc; Evgenia Goncharyk M.Sc; y Olha Shapoval, candidata a doctorado en el Departamento de Fisiología, Facultad de Biología, Ecología y Medicina, Universidad Oles Honchar Dnipro, Dnipro, Ucrania por sus contribuciones útiles y de apoyo. Los datos se obtuvieron como parte de la tesis doctoral 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 | ||
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