Summary

Barnes Maze Teststrategien mit kleinen und großen Nager-Modelle

Published: February 26, 2014
doi:

Summary

Die Trockenland Barnes Labyrinth wird häufig zur räumlichen Navigation Fähigkeit in Reaktion auf leicht aversive Reize zu messen. In aufeinander folgenden Tagen, Leistung (zB Latenz, um das Entweichen Käfig zu suchen) der Probanden verbessert, was auf normalen Lernen und Gedächtnis. Unterschiede zwischen Ratten und Mäusen erfordern Gerät und Methodik Veränderungen, die hier beschrieben werden.

Abstract

Räumliches Lernen und Gedächtnis von Labornagern wird oft über Navigationsfähigkeit in Labyrinthe, die beliebtesten sind die Wasser-und Trockenland (Barnes) Labyrinthe bewertet. Verbesserte Leistung über Sitzungen oder Studien wird angenommen, dass Lernen und Gedächtnis des Flucht Käfig / Plattform Lage zu reflektieren. Als weniger stressig als Wasser Labyrinthe, ist die Barnes Labyrinth eine relativ einfache Konstruktion aus einer kreisförmigen Plattform oben mit mehreren Bohrungen gleichmäßig um den Umfangsrand angeordnet. Alle außer einem der Löcher falschen Boden oder Sack endet, während eine führt zum Entweichen Käfig. Leicht aversiven Reizen (zB helle Deckenbeleuchtung) motivieren, um das Entweichen Käfig suchen. Latenz, um das Entweichen Käfig finden können während der Sitzung gemessen werden, jedoch zusätzliche Endpunkte erfordern in der Regel Video-Aufzeichnung. Aus diesen Videoaufnahmen kann die Verwendung von automatisierten Tracking-Software eine Vielzahl von Endpunkten, die ähnlich denen in Wasser Labyrinthe hergestellt (z. B. sind generieren </ Em> gelegte Strecke, Geschwindigkeit / Geschwindigkeit, Zeit in der richtigen Quadranten verbracht, verbrachte Zeit verschieben / ruhen, und die Bestätigung der Latenz). Art der Suchstrategie (dh Zufalls, seriellen oder direkt) kann als gut eingestuft werden. Barnes Labyrinth Bau-und Testmethoden auch für kleine Nagetiere, wie Mäuse und große Nagetiere, wie Ratten unterscheiden. Zum Beispiel, während Extra-Labyrinth Cues wirksam für Ratten, kleinere wilde Nagetiere können intra-Irrgartens mit einem Sichtschutz rund um das Labyrinth erfordern. Entsprechende Reize müssen identifiziert werden, die die Nager zu motivieren, um die Flucht Käfig suchen. Sowohl Barnes und Wasser Labyrinthe kann zeitaufwendig als 4-7 Testversuche sind in der Regel erforderlich, um eine verbesserte Lern-und Gedächtnisleistung (z. B. kürzere Latenzen oder Pfadlängen, um die Flucht Plattform oder Käfig zu suchen) und / oder Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen zu erkennen. Auch so ist die Barnes Labyrinth ein weithin eingesetzten Verhaltensbeurteilung Messung räumlichen Navigationsfähigkeiten undihre möglichen Störungen durch genetische, neurologisch-Manipulationen oder Drogen / Giftstoff-Exposition.

Introduction

Räumliches Lernen und Gedächtnis in Labornager wurde zuerst mit Lebensmitteln entzogen Ratten, die ein Labyrinth von Gassen navigiert, ein Lebensmittel ein Verstärker lokalisieren bewertet. Einige Jahrzehnte später wurde ein Raumbezug Speichersystem 2 vorgeschlagen. Im Gegensatz zum Arbeitsspeicher, die Speicher in einer Testphase oder Gerichtsverfahren bezieht, bezieht Referenzspeicher zum Speicher über Test-Sessions oder Prüfungen und ist enger, langfristige Arbeitsspeicher an.

Mehrere Arten von Labyrinthe sind als nicht-invasive Beurteilung des Hippocampus-abhängigen räumlichen Lernen und Gedächtnis in kleinen und großen Nager (zB Wasserlabyrinth, mehrere T-Labyrinth, Irrgarten und radialen Arm Trockenland Labyrinthe) 6.3 entwickelt. Hier konzentrieren wir uns auf die kreisförmige Plattform oder Barnes Labyrinth, erstmals 1979 von Dr. Carol Barnes 7 beschrieben. Dieses Labyrinth wurde verwendet, um räumliche Navigations Lernen und Gedächtnis in einer Vielzahl von Tiermodellen zu testen, darunter Ratten (RaTTUs norvegicus), Mäuse (Mus musculus), Hirschmäuse (Peromyscus maniculatus bairdii), Kalifornien Mäuse (Peromyscus californicus) und hystricomorph Nagetieren (Degus [Strauchratten Degus]) 13.08. Andere Arten beurteilt mit der Barnes Labyrinth gehören American Schaben (Periplaneta americana) 14, Kornnattern (Elaphe guttata guttata) 15,   squamate Reptilien (zB Seiten-gestromt Eidechsen [Uta stansburiana]) 16 und nicht-menschlichen Primaten (z. B. Maus Lemuren [Microcebus murinus]) 17. In unseren Labors hat Barnes Labyrinth Leistung als Index der Neurotoxizität nach Entwicklungs Bisphenol A (BPA) oder Ethinylestradiol (EE2) Exposition 9-1113 verwendet. Es ist auch allgemein für das Verhalten Phänotypisierung von verschiedenen Mausstämmen 18-21, Beurteilung von Alterungseffekten 7,22-28 verwendet werden, und die Alzheimer-Krankheit bezogenen deficits in Tiermodellen 3,29-33, sowie die Auswirkungen von Bewegung und Ernährung, Umwelt-und Stoffwechselveränderungen 34-42.

Ein Hauptvorteil von Barnes Labyrinth Nutzung ist, dass es weniger Stress induziert in den Fächern relativ zu Wasser Labyrinthe, wie der Morris-Wasserlabyrinth 43, obwohl beide akuten Anstieg der Plasma-Corticosteron-Konzentrationen in 44 Mäuse zu induzieren. Als trockene Land Labyrinth kann der Barnes-Labyrinth für terrestrischen Nagetiere 45 weitere artgerechte-relevant. Obwohl Wasserlabyrinth Leistung hat sich gezeigt, empfindlicher auf genetische Veränderungen in Mäusen 3,46,47 zu sein, ist mehr empfindlich auf bestimmte andere Veränderungen 48,49 Barnes Labyrinth Leistung. In Tiermodellen, wo Wasser-Labyrinth Einsatz nicht möglich ist, kann das Barnes-Labyrinth bieten eine fein abgestimmte Bewertung der räumlichen Gedächtnisleistung 31. Die milde aversiven Reizen in der Regel im Barnes Labyrinth (dh helle Lichter) verwendet wird,jedoch kann keine ausreichende Motivation für die Nager, um das Entweichen Korb 45 zu lokalisieren. Darüber hinaus können Nagetiere lernen, dass keine Strafe tritt auf, wenn sie nicht in die Flucht Käfig. Statt also aktiv nach der Flucht Käfig, einige Nagetiere aktiv erkunden das Labyrinth für lange Laufzeiten der einzelnen Studien. Wie von Kennard und Woodruff-Pak 24 überprüft, wird diese erhöhte Erforschung der Latenz verlängern, um die Flucht Käfig, Pfadlänge zu finden, und die Anzahl von Fehlern. So Messung mehrerer Parameter, einschließlich Latenz, Fehlerrate, die Zeit in den richtigen und falschen Quadranten, Geschwindigkeit verbrachte, Zeit in Bewegung, Zeit stillstehen, und Suchstrategie können gemeinsam einen besseren Indikator für die räumliche Navigations Lern-und Gedächtnisfähigkeit jeder Person 8 -10. Zusätzlich kann die Leistung als Latenz gemessen werden, um zuerst das Flucht Käfig (primäre Maßnahme) oder die Wartezeit, um die Flucht Käfig (Gesamtmaßnahme). Einige haben Argumenteed, dass die primäre Maßnahmen der Leistung sind eine genaue Wiedergabe der räumlichen Lernen als insgesamt 50 Maßnahmen. Die meisten Studien, einschließlich der hier beschriebenen Beispiele verwenden Latenz, um das Entweichen Käfig eingeben, um Fehlerrate und Suchstrategie zu bestimmen. Ferner haben einige Tracking-Software-Systeme einen Drei-Punkt-Körper Detektionssystem, das die Frequenzen der Sniffing die richtigen Löcher vs korrekt messen kann. Schließlich muss das Labyrinth gründlich mit Ethanol zwischen Studien gereinigt werden, um Geruchssinn, die Hinweise liefern oder sich als störend auf nachfolgende Tiere könnten zu entfernen.

Barnes Labyrinth Designs variieren aber in der Regel jeweils 12 oder 20 potenzielle Fluchtlöcher, von denen nur einer zu Hause oder eine Flucht Käfig. Die Escape-Käfig kann entweder direkt unter dem Austrittsloch auf dem Labyrinth oben (ohne Wände für Labyrinthe) befinden oder in die umgebende Wand des Labyrinth gebaut. Die Signale können in der Größe von ca. 16,5 cm Höhe oder Breite (m variieren innerhalb deraze) auf eine horizontale Linie in der Breite 21,6 cm vom Boden bis zur Decke des Raumes Wand außerhalb des Labyrinths gesetzt. Fig. 1-5 zeigen Beispiele von Barnes Labyrinth Designs für Peromyscus Spezies (Abbildung 1) und Ratten (Abbildungen 2-5). Stecker oder Doppelböden müssen die nonescape Löcher abdecken, um das Tier aus aus dem Labyrinth fällt. Größe des Testraum kann variieren (~ 20 m 2), aber es muss groß genug, um genügend Raum für das Labyrinth zu bieten, Gewöhnung der Tiere an die Raum, der einen Computer mit Video-Set-up (falls verwendet), und ein Ort, für den Experimentator in einem Abstand (mindestens ~ 122 cm) vom Labyrinth-Vorrichtung, so daß ihre Anwesenheit nicht mit der Leistung des Tieres stören sitzen. Zuordnung der Flucht Käfig Standort sollte zwischen den Behandlungsgruppen und Geschlecht ausgeglichen werden. Während die hier beschriebenen spezifischen Verfahren enthalten keine Dreh das Labyrinth zwischen Studien die Nutzung der inner Labyrinth Geruch Cues, einige Studien entmutigennehmen dieses Verfahren 50. In unserem Verfahren wird das Labyrinth sauber mit Ethanol abgewischt, um zwischen Studien Hinweise Geruch zu beseitigen.

Bei der Lokalisierung der Flucht Käfig, drei Arten von Suchstrategien definiert wurden (ursprünglich als "Muster" von Barnes 7): 1) zufällig, operativ als lokalisierte Such der Löcher durch die Wege der Überquerung des Labyrinths Zentrum getrennt, 2) Serien, definiert als definiert eine systematische Suche von aufeinanderfolgenden Löchern im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, und 3) die direkte oder räumliche, definiert als die Navigation direkt auf den richtigen Quadranten ohne Überquerung der Labyrinth-Center mehr als einmal und mit drei oder weniger Fehlern. In der Regel mit wiederholten Tests, Nagetiere normalerweise durch die Suchstrategien in der aufgeführten (Random-, serielle und direkt) 51, um Fortschritte. Eine Sonde Studie ohne die Flucht Käfig kann auch als weitere Maßnahme des Speichers 50 verwendet werden.

Das Protokoll und die VertreterErgebnisse wurden hier für zwei Arten von Nagetieren (Peromyscus arten anders bezeichnet kleine Nagetiere) und Ratten entwickelt. Während diese allgemeinen Verfahren kann auch für Inzucht-und / oder outbred Mäuse (Mus musculus) zu halten, sollten weitere Studien über mögliche Unterschiede Methodik für die letztere Art 18-21 konsultiert werden.

Protocol

1. Barnes Maze Procedure für kleine Nagetiere Schalten Sie die Deckenbeleuchtung über dem Labyrinth und Ort "Do Not Enter"-Zeichen auf der Außenseite der Labortür. Bringen Mäuse in ihrem normalen Käfige zu den Testraum ca. 30 min vor Beginn der ersten Studie zur Gewöhnung zu ermöglichen. Wenn der Raum ist ruhig, kann es nicht notwendig, weißes Rauschen enthalten sein, da sonst diese Vorsichtsmaßnahme in Betracht gezogen werden. Stellen Sie das Tracking-Programm. <l…

Representative Results

Geschlechtsreife männliche Rotwild Mäuse sind abhängig verbesserte räumliche Navigations Fähigkeit, potenzielle Brutpartner, die überall in der Umwelt verbreitet werden, zu lokalisieren. Sowohl prä-und Erwachsenen Einwirkung von Testosteron sind unerlässlich bei der Organisation und der Aktivierung dieses später erwachsenen männlichen Verhalten 53. So wurde angenommen, dass frühe Exposition gegenüber endokrinen Disruptoren könnte diese Eigenschaft später bei Männern stören. Um diese Hypothese …

Discussion

Kritische Schritte in Barnes Labyrinth Testverfahren gehören: 1) die Bereitstellung der richtigen mild aversiven Reiz, um das Tier zu motivieren, um die Flucht Käfig zu finden, 2) die Gewährleistung einheitlicher Bedingungen sind über die Tierversuche erhalten (zB Testzeit, Testpersonal, externe Lärmschutz, und andere Reize, die die Leistung beeinträchtigen könnten), 3), wenn Studien sind Video aufgezeichnet, Optimierung und Sicherstellung der ordnungsgemäßen Video-Aufzeichnung und-Datei wieder auf, un…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren danken Herrn Eldin Jašarević, Mr. Scott Williams, Roger W. Meißner, Sarah A. Johnson, Dr. R. Michael Roberts, Dr. Mark R. Ellersieck, und Dr. David C. Geary an der Universität Missouri, und Herr C. Delbert Gesetz und die Tierpfleger am National Center für Toxikologische Forschung / FDA. Diese Arbeit wurde durch ein NIH-Herausforderung Zuschuss unterstützt werden, um die CSR (RC1 ES018195), einem Mizzou Vorteil Grant (CSR und DCG), einer von der Universität Missouri College of Veterinary Medicine Faculty Award (CSR) Grant und Protokoll-E7318 am National Center für Toxikologische Forschung / FDA.

Materials

NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both.
Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30°. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively. US Plastics Corp, Lima, OH 42625 This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g. Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in.
2" Polypropylene pipe plug (24)
2" 90° Black polypropylene elbow (12)
2" x 6" Polypropylene pipe nipple (1)
US Plastics Corp, Lima, OH 30724
32086
30712
These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage.
False bottoms for rat Barnes Maze These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus.
Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze Ace Hardware, Columbia, MO In the case of small rodents (e.g. mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame.
Support stand for maze platform top US Plastics Corp, Lima, OH 42625 The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material.
White noise SleepMate Sound Conditioner,
Marpac, Rocky Point, NC
980A Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals
Light fixtures and 300-500 watt bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500-watt halogen portable work lights. Ace Hardware or Lowes Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top.
Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 x 7.5 x 13 cm). Ancare, Bellmore, NY N40 PP The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage.
Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top. The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque.
High resolution video camera (e.g. Panasonic Digital Video Camera) Panasonic, Secaucus, NJ ICV19458 The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis.
Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper Any office supply store, such as Staples. These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used.
Black curtain to surround the maze (small rodents only) Any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines.
70% ethanol Fisher Scientific BP2818-4 After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents.
Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.). Noldus (Leesburg, VA) Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage.
External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1- 2 TB of memory Any office supply store, such as Staples. Videorecordings should be backed up in at least one separate location.
Videorecording program, e.g. WinTV program Hauppauge Computer Works, Inc.,
Hauppauge, NY
If tracking software is not available at the time of the testing,
the trials should be video-recorded for later analysis

References

  1. Tolman, E., Gleitman, H. Studies in spatial learning: place and response learning under different degrees of motivation. J. Exp. Psychol. 39, 653-659 (1949).
  2. Olton, D. S., Papas, B. C. Spatial memory and hippocampal function. Neuropsychologia. 17, 669-682 (1979).
  3. Stewart, S., Cacucci, F., Lever, C. Which memory task for my mouse? A systematic review of spatial memory performance in the Tg2576 Alzheimer’s mouse model. J. Alzheimers Dis. 26, 105-126 (2011).
  4. Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. Assessment of spatial memory in mice. Life Sci. 87, 521-536 (2010).
  5. Brown, W. The effects of intra-maze tetanizing shock upon the learning and behavior of the rat in a multiple-T maze. J. Genet. Psychol. 76, 313-322 (1950).
  6. Morris, R. Development of a water-aze procedure for studying sptial learning in the rat. J. Neurosci. Methods. 11, 47-60 (1984).
  7. Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 93, 74-104 (1979).
  8. Jasarevic, E., Williams, S. A., Roberts, R. M., Geary, D. C., Rosenfeld, C. S. Spatial navigation strategies in Peromyscus: a comparative study. Anim. Behav. 84, 1141-1149 (2012).
  9. Jasarevic, E., et al. Disruption of adult expression of sexually selected traits by developmental exposure to bisphenol A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11715-11720 (2011).
  10. Williams, S. A., et al. Effects of developmental bisphenol A exposure on reproductive-related behaviors in California mice (Peromyscus californicus): A monogamous animal model. PLoS ONE. 8, (2013).
  11. Ferguson, S. A., Law, C. D., Abshire, J. S. Developmental treatment with bisphenol A causes few alterations on measures of postweaning activity and learning. Neurotoxicol. Teratol. 34, 598-606 (2012).
  12. Popovic, N., Madrid, J. A., Rol, M. A., Caballero-Bleda, M., Popovic, M. Barnes maze performance of Octodon degus is gender dependent. Behav. Brain Res. 212, 159-167 (2010).
  13. Jasarevic, E., et al. Sex and dose-dependent effects of developmental exposure to bisphenol A on anxiety and spatial learning in deer mice (Peromyscus maniculatus bairdii) offspring. Horm. Behav. 63, 180-189 (2013).
  14. Brown, S., Strausfeld, N. The effect of age on a visual learning task in the American cockroach. Learn. Mem. 16, 210-223 (2009).
  15. Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata. Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).
  16. Ladage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. Spatial memory: are lizards really deficient. Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).
  17. Languille, S., Aujard, F., Pifferi, F. Effect of dietary fish oil supplementation on the exploratory activity, emotional status and spatial memory of the aged mouse lemur, a non-human primate. Behav. Brain Res. 235, 280-286 (2012).
  18. Patil, S. S., Sunyer, B., Hoger, H., Lubec, G. Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water. Behav. Brain Res. 198, 58-68 (2009).
  19. Koopmans, G., Blokland, A., van Nieuwenhuijzen, P., Prickaerts, J. Assessment of spatial learning abilities of mice in a new circular maze. Physiol. Behav. 79, 683-693 (2003).
  20. Holmes, A., Wrenn, C. C., Harris, A. P., Thayer, K. E., Crawley, J. N. Behavioral profiles of inbred strains on novel olfactory, spatial and emotional tests for reference memory in mice. Genes Brain Behav. 1, 55-69 (2002).
  21. Youn, J., et al. Finding the right motivation: genotype-dependent differences in effective reinforcements for spatial learning. Behav. Brain Res. 226, 397-403 (2012).
  22. Barrett, G. L., Bennie, A., Trieu, J., Ping, S., Tsafoulis, C. The chronology of age-related spatial learning impairment in two rat strains, as tested by the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 533-538 (2009).
  23. Prut, L., et al. Aged APP23 mice show a delay in switching to the use of a strategy in the Barnes maze. Behav. Brain Res. 179, 107-110 (2007).
  24. Kennard, J. A., Woodruff-Pak, D. S. Age sensitivity of behavioral tests and brain substrates of normal aging in mice. Front. Aging Neurosci. 3, 9 (2011).
  25. Stouffer, E. M., Yoder, J. E. Middle-aged (12 month old) male rats show selective latent learning deficit. Neurobiol. Aging. 32, 2311-2324 (2011).
  26. Barreto, G., Huang, T. T., Giffard, R. G. Age-related defects in sensorimotor activity, spatial learning, and memory in C57BL/6 mice. J. Neurosurg. Anesthesiol. 22, 214-219 (2010).
  27. Barnes, C. A., McNaughton, B. L. An age comparison of the rates of acquisition and forgetting of spatial information in relation to long-term enhancement of hippocampal synapses. Behav. Neurosci. 99, 1040-1048 (1985).
  28. Bach, M. E., et al. Age-related defects in spatial memory are correlated with defects in the late phase of hippocampal long-term potentiation in vitro and are attenuated by drugs that enhance the cAMP signaling pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 5280-5285 (1999).
  29. O’Leary, T. P., Brown, R. E. Visuo-spatial learning and memory deficits on the Barnes maze in the 16-month-old APPswe/PS1dE9 mouse model of Alzheimer’s disease. Behav. Brain Res. 201, 120-127 (2009).
  30. Reiserer, R. S., Harrison, F. E., Syverud, D. C., McDonald, M. P. Impaired spatial learning in the APPSwe + PSEN1DeltaE9 bigenic mouse model of Alzheimer’s disease. Genes Brain Behav. 6, 54-65 (2007).
  31. Yassine, N., et al. Detecting spatial memory deficits beyond blindness in tg2576 Alzheimer mice. Neurobiol. Aging. 34, 716-730 (2013).
  32. Walker, J. M., et al. Spatial learning and memory impairment and increased locomotion in a transgenic amyloid precursor protein mouse model of Alzheimer’s disease. Behav. Brain Res. 222, 169-175 (2011).
  33. Banaceur, S., Banasr, S., Sakly, M., Abdelmelek, H. Whole body exposure to 2.4 GHz WIFI signals: effects on cognitive impairment in adult triple transgenic mouse models of Alzheimer’s disease (3xTg-AD). Behav. Brain Res. 240, 197-201 (2013).
  34. Fedorova, I., Hussein, N., Baumann, M. H., Di Martino, C., Salem, N. An n-3 fatty acid deficiency impairs rat spatial learning in the Barnes maze. Behav. Neurosci. 123, 196-205 (2009).
  35. King, M. R., Anderson, N. J., Guernsey, L. S., Jolivalt, C. G. Glycogen synthase kinase-3 inhibition prevents learning deficits in diabetic mice. J. Neurosci. Res. 91, 506-514 (2013).
  36. Enhamre, E., et al. The expression of growth hormone receptor gene transcript in the prefrontal cortex is affected in male mice with diabetes-induced learning impairments. Neurosci. Lett. 523, 82-86 (2012).
  37. Agrawal, R., Gomez-Pinilla, F. Metabolic syndrome’ in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J. Physiol. 590, 2485-2499 (2012).
  38. Li, J., Deng, J., Sheng, W., Zuo, Z. Metformin attenuates Alzheimer’s disease-like neuropathology in obese, leptin-resistant mice. Pharmacol. Biochem. Behav. 101, 564-574 (2012).
  39. Teixeira, A. M., et al. Exercise affects memory acquisition, anxiety-like symptoms and activity of membrane-bound enzyme in brain of rats fed with different dietary fats: impairments of trans fat. Neuroscience. 195, 80-88 (2011).
  40. Steinman, M. Q., Crean, K. K., Trainor, B. C. Photoperiod interacts with food restriction in performance in the Barnes maze in female California mice. Eur. J. Neurosci. 33, 361-370 (2011).
  41. Walton, J. C., et al. Photoperiod-mediated impairment of long-term potention and learning and memory in male white-footed mice. Neuroscience. 175, 127-132 (2011).
  42. Wong-Goodrich, S. J., et al. Voluntary running prevents progressive memory decline and increases adult hippocampal neurogenesis and growth factor expression after whole-brain irradiation. Cancer Res. 70, 9329-9338 (2010).
  43. Holscher, C. Stress impairs performance in spatial water maze learning tasks. Behav. Brain Res. 100, 225-235 (1999).
  44. Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behav. Brain Res. 198, 247-251 (2009).
  45. Sunyer, B., Patil, S., Hoger, H., Lubec, G. Barnes maze, a useful task to assess spatial reference memory in mice. Nat. Protoc. , (2007).
  46. Takeuchi, H., et al. P301S mutant human tau transgenic mice manifest early symptoms of human tauopathies with dementia and altered sensorimotor gating. PLoS ONE. 6, (2011).
  47. Mathis, C., Bott, J. B., Candusso, M. P., Simonin, F., Cassel, J. C. Impaired striatum-dependent behavior in GASP-1-knock-out mice. Genes Brain Behav. 10, 299-308 (2011).
  48. Lewejohann, L., et al. Role of a neuronal small non-messenger RNA: behavioural alterations in BC1 RNA-deleted mice. Behav. Brain Res. 154, 273-289 (2004).
  49. Raber, J., et al. Radiation-induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat. Res. 162, 39-47 (2004).
  50. Harrison, F. E., Reiserer, R. S., Tomarken, A. J., McDonald, M. P. Spatial and nonspatial escape strategies in the Barnes maze. Learn. Mem. 13, 809-819 (2006).
  51. Vorhees, C. V. Methods for detecting long-term CNS dysfunction after prenatal exposure to neurotoxins. Drug Chem. Toxicol. 20, 387-399 (1997).
  52. Steel, R. G. . Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach 3rd edn. , 400-428 (1996).
  53. Galea, L. A., Kavaliers, M., Ossenkopp, K. P. Sexually dimorphic spatial learning in meadow voles Microtus pennsylvanicus and deer mice Peromyscus maniculatus. J. Exp. Biol. 199, 195-200 (1996).
  54. Gubernick, D. J., Teferi, T. Adaptive significance of male parental care in a monogamous mammal. Proc. Biol. Sci. 267, 147-150 (2000).
  55. Gubernick, D. J., Alberts, J. R. The biparental care system of the California mouse, Peromyscus californicus. J. Comp. Psychol. 101, 169-177 (1987).
  56. Williams, M. T., et al. Long-term effects of neonatal methamphetamine exposure in rats on spatial learning in the Barnes maze and on cliff avoidance, corticosterone release, and neurotoxicity in adulthood. Brain Res. Dev. Brain Res. 147, 163-175 (2003).
  57. Inman-Wood, S. L., Williams, M. T., Morford, L. L., Vorhees, C. V. Effects of prenatal cocaine on Morris and Barnes maze tests of spatial learning and memory in the offspring of C57BL/6J mice. Neurotoxicol. Teratol. 22, 547-557 (2000).
  58. Pompl, P. N., Mullan, M. J., Bjugstad, K., Arendash, G. W. Adaptation of the circular platform spatial memory task for mice: use in detecting cognitive impairment in the APP(SW) transgenic mouse model for Alzheimer’s disease. J. Neurosci. Methods. 87, 87-95 (1999).
  59. O’Leary, T. P., Brown, R. E. The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze. J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).
  60. O’Leary, T. P., Brown, R. E. Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze. Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).
  61. Bredy, T. W., Lee, A. W., Meaney, M. J., Brown, R. E. Effect of neonatal handling and paternal care on offspring cognitive development in the monogamous California mouse (Peromyscus californicus). Horm. Behav. 46, 30-38 (2004).
  62. Foster, D. J., Knierim, J. J. Sequence learning and the role of the hippocampus in rodent navigation. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 294-300 (2012).
  63. Lipton, P. A., Eichenbaum, H. Complementary roles of hippocampus and medial entorhinal cortex in episodic memory. Neural. , 258-467 (2008).
  64. Wolbers, T., Hegarty, M. What determines our navigational abilities. Trends Cogn. Sci. 14, 138-146 (2010).

Play Video

Cite This Article
Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models. J. Vis. Exp. (84), e51194, doi:10.3791/51194 (2014).

View Video