Çift H Maze: Kemirgenler A Sağlam Davranış Öğrenme için test ve Hafıza
Summary
The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.
Abstract
Kemirgenlerde Mekansal biliş araştırma tipik özellikler, bir labirent diğerine değişir labirent görevleri kullanımını kullanır. Bu görevler davranışsal esneklik ve gerekli bellek süresi, hedefleri ve yolların sayısı, hem de toplam görev karmaşıklığı göre değişir. Bu görevlerin çoğu bir karıştırıcı bir özellik golü, örneğin, allocentric (-bildirime gibi) ya da benmerkezci (usul) dayalı stratejiler ulaşmak için kemirgenler tarafından istihdam stratejisi üzerinde kontrol eksikliğidir. Çift H labirent eğitim döneminde öğrenilen stratejinin türünü doğrudan deneyci izin vererek, bu sorunu gideren yeni bir su kaçış bellek iştir. çift-H labirent üç kol, bu kol birinin ucunda daldırılmış bir kaçış platformuna ile birlikte, her iki tarafta çıkıntı yapan merkezi bir geçitte oluşan saydam bir cihazdır.
Sıçanlar st alternatif tarafından allocentric strateji kullanılarak eğitilmiş olabiliröngörülemeyen bir şekilde labirent sanat pozisyonu (protokolü 1 bkz §4.7), böylece mevcut allothetic ipuçları dayalı platformun yerini öğrenmek için onları gerektiren. Alternatif olarak, bir benmerkezci öğrenme stratejisi, onlar hedefe ulaşmak için gerekli olan usul desen öğrenene kadar (protokol 2 §4.8), her yargılama sırasında aynı pozisyonda fareleri serbest tarafından istihdam edilebilir. Bu görev istikrarlı bellek izlerinin oluşumuna izin verecek şekilde kanıtlanmıştır.
Bellek yanıltıcı sonda davasında eğitim dönemi, aşağıdaki tanınacak hangi sıçanlar dönüşümlü başlangıç pozisyonu. Bir benmerkezci bir öğrenme paradigması ardından sıçanlar tipik bir allocentric tabanlı strateji başvurmak, ancak ekstra labirent ipuçları onların ilk görünümü orijinal pozisyonuna önemli ölçüde farklı sadece. Bu görev, ideal allocentric / egocentric bellek performansına uyuşturucu / sıçramaların etkilerini, hem de inci arasındaki etkileşimi araştırmak için uygundurİki bellek sistemlerini ese.
Introduction
Hayvanlarda öğrenme esas sırasıyla yer-ve usul bellek ile ilgili merkezi rol oynayan hippocampal- ve striatal-tabanlı bellek sistemleri 1,2, aracılık eder. bu iki sistem arasındaki ilişki karmaşıktır ve bunlar kooperatif veya rekabetçi şekillerde 1,3 birbirleri ile etkileşime bilinmektedir. Buna ek olarak, çalışmalar hayvan davranış bu bellek sistemlerin her ikisi de etkisi olmaması veya diğer sistem 4-7 hasar sonrası arttığı göstermiştir. Bu sistemlerin her ikisi de talamus ile prefrontal kortekse bağlanır.
Sayısız nörolojik bozukluklar ve nörodejeneratif hastalıklar usul ve bildirime bellek sistemleri arasındaki etkileşimi güveniyor insanlarda, mekansal algılamayı etkileyebilir. Örnekler aynı zamanda, Parkinson hastalığı (PD), Huntıngton hastalığı (HD), 8-10, Alzheimer hastalığı (AD), 11-14 arasında,amiyotrofik lateral skleroz (ALS), 15. Bu hastalıklar ile ilgili olarak hayvan modelleri, bazı reseptörler 16 bloke çeşitli ilaç tedavileri, hem de yoluyla hedeflenen lezyonlar ile indüklenebilir. Bu tür hayvanlar uzamsal bellek görevleri ile kullanıldığında, değerli bir içgörü bu bozuklukların yanı sıra, çeşitli tedavi seçenekleri ile ilgili temel mekanizmaları elde edilebilir.
Topluca belirli öğrenme ve hafıza yönlerini, yanı sıra çeşitli rahatsızlıkların 17,18 potansiyel tedavilerin etkilerini değerlendirmek için tasarlanmış kemirgenlerde uzamsal bellek görevleri birçok farklı türleri vardır. Bu görevler hedefleri ve yollar, görevi, hafıza süresi veya gecikme yanı sıra görev çözümünde kullanılan stratejinin seçimi çözümünde davranışsal esneklik derecesi sayısına göre ayırt edilebilir. İyi bir performans yönlendirmek için kullanılan harici ipuçları veya noktalara dayalı olarak elde edilebilirhedefe yönelik hayvan (bir allocentric veya yer stratejisi). Bir sıçan gol tek bir doğru dönüş izledi biri sola dönüş olduğunu bilir Alternatif olarak, bir kemirgen, örneğin hareket yönünde açısından (bir benmerkezci veya prosedürel strateji) ile bedensel yönü ve ipuçları dayalı bir strateji geliştirebilir daha sonra bir allocentric veya yerleştirme stratejisi için çok az ihtiyaç vardır. Labirent görevler genellikle bunları çözmede kemirgen sunulan esneklik derecesine göre değişir. Örneğin, Morris Su Labirent, ikincisi (örn, 19) veya Barnes labirentin kuru sürümünde (örneğin, 20), sıçan hedefe ulaşmak için alabilir sonsuz yolları potansiyel vardır. Morris Su Maze, örneğin, hedefin yeri, dış simge veya ipuçları (allocentric strateji) dayalı öğrenilen veya platformu (benmerkezci stratejisi) 21 bulunana kadar sadece merkeze doğru çevrelerinde yüzerek olabilir. Bazı görevler birden hedefleri varve esneklik yüksek derecede, böyle bir koni alan görev 22 veya Olton adlı radyal olarak 23 labirent. Ölçeğin diğer ucunda, örneğin hedefe, Taş labirent veya T-labirentin alternatif versiyonunu ulaşmada sınırlı esneklik sunuyor görevler vardır. Bu görevler hedefe ulaşma tek doğru şekilde sağlamak ve esas striatal dayalı prosedürel bellek sistemi tarafından yönetilir bilişsel rutinleri ortaya çıkmasını kolaylaştırır.
Çift H labirent deneyi görevi 24 çözümünde kemirgenler tarafından öğrenilen strateji türünü doğrudan izin verecek şekilde tasarlanmıştır yeni bir mekansal hafıza testi cihazıdır. Bir dik merkezi alleyway kesişen üç paralel çalışma kolları oluşan çift-H labirent kemirgenler labirent konumlardan birinde batırılır bir kaçış platformu ulaşmak için öğrendikleri bir su kaçış iştir. Eğitim sırasında, bir usul strateji t koruyarak tarafından geliştirilmiş olabiliraynı başlangıç ve genelinde hedef yerleri. Alternatif olarak, bir allocentric strateji böylece bir su labirentinde yapmak zorunda çevresel ipuçları dayalı gizli platformun yerini öğrenmek için fare gerektiren bir rastgele sırayla başlangıç konumu değişen tarafından geliştirilmiş olabilir. Bu deneyci, aksi takdirde kemirgen kullanmak strateji türü üzerinde çok az kontrole sahip olduğu birçok farklı labirent görevler bulunan bir engel, üstesinden gelir. Böylece bilişsel rutinleri ya da prosedürlerin ortaya çıkması davranışsal gözlem yorumlanmasına neden olabilecek bazı biliş arttırıcı ilaç adaylarının etkileri hipokampal tabanlı bir yerde bellek sistemine güvenmek olduğunu göz önüne alındığında bu önemli olduğunda allocentric gelen örnek şalteri hayvanlar, Eğitim sırasında usul bellek. Benzer şekilde, allocentric yer tabanlı bellek etkisi olmaksızın, ilaç ve usul bellek üzerinde tedavilerin etkisini değerlendirmek için arzu edilebilir. Son olarak, bu cihaz,bu bellek sistemleri arasında işbirliği veya rekabetçi etkileşimleri ve kemirgenler bir sistemden geçiş hangi koşullar altında çalışmak için de kullanılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Çalışma Tasarım ve Analiz Yorumlar
Bunu kavram için, çift-H labirent birlikte, normal 24,25 altındaki farelerde benmerkezci ve / veya allocentric yanıtları incelemek için tasarlanmış ve 26-29 beyin durumları değiştirilmiş sıçanlarda davranışsal deney, bir dizi kullanılmıştır. son çalışmalar striatal derin beyin uyarımı (DBS) 26, nörolojik bozukluklar 27,28 hayvan modellerinde, hem de Muscimol 29 kullanarak çe?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser (sayı EXC 1086 hibe, DFG) Strazburg ve Neurex-Neuroscience Yukarı Ren Ağı (RP sonrası doc dostluk) Üniversitesi tarafından ve Alman Araştırma Vakfı tarafından finanse BrainLinks-BrainTools Mükemmeliyet Kümesi tarafından desteklenmiştir. Biz uzman teknik yardım için Nadja Martini teşekkür ederiz.
Materials
| Rats or Mice | Charles River | ||
| Towels for drying | University Hospital | 1 / animal | |
| Water | ~200 L / day | ||
| Skim milk powder | Grocery store | 250 g / 200 L water | |
| Garden Hose | Hardware store | ||
| Drying rack for towels | Hardware store | ||
| Kinect camera | Kinect | ||
| PC computer | any | ||
| [header] | |||
| Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built) | |||
| External lateral walls, 1600 × 350 × 6 mm | 2 | ||
| Internal lateral walls, 706 × 350 × 6 mm | 8 | ||
| Central corridor panels, 500 × 350 × 6 mm | 4 | ||
| Arm extremities, 188 × 350 × 6 mm | 6 | ||
| Guillotine doors, 187 × 350 × 6 mm | 3 | ||
| Extremity covers, 200 × 250 mm | 6 | ||
| Crossbars, 200 × 40 mm | 6 | ||
| [header] | |||
| Double-H Maze Platform (to be ballasted) | Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built) | ||
| Metal platform, 100 mm diameter × 150 mm | 2 | ||
| Platform cover, 100 mm diameter × 6mm | 2 |
References
- Izquierdo, I., et al. The connection between the hippocampal and the striatal memory systems of the brain: a review of recent findings. Neurotoxicity Research. 10 (2), 113-121 (2006).
- Albouy, G., et al. Both the hippocampus and striatum are involved in consolidation of motor sequence memory. Neuron. 58 (2), 261-272 (2008).
- Albouy, G., et al. Interaction between Hippocampal and Striatal Systems Predicts Subsequent Consolidation of Motor Sequence Memory. Plos One. 8 (3), (2013).
- Chang, Q., Gold, P. E. Intra-hippocampal lidocaine injections impair acquisition of a place task and facilitate acquisition of a response task in rats. Behav Brain Res. 144 (1-2), 19-24 (2003).
- McDonald, R. J., Hong, N. S., Devan, B. D. The challenges of understanding mammalian cognition and memory-based behaviours: an interactive learning and memory systems approach. Neurosci Biobehav Rev. 28 (7), 719-745 (2004).
- Packard, M. G. Anxiety cognition, and habit: a multiple memory systems perspective. Brain Res. 1293, 121-128 (2009).
- Packard, M. G., McGaugh, J. L. Inactivation of hippocampus or caudate nucleus with lidocaine differentially affects expression of place and response learning. Neurobiol Learn Mem. 65 (1), 65-72 (1996).
- Lawrence, A. D., et al. Executive and mnemonic functions in early Huntington’s disease. Brain. 119 (Pt 5), 1633-1645 (1996).
- Lawrence, A. D., Watkins, L. H., Sahakian, B. J., Hodges, J. R., Robbins, T. W. Visual object and visuospatial cognition in Huntington’s disease: implications for information processing in corticostriatal circuits. Brain. 123 (Pt 7), 1349-1364 (2000).
- Walker, F. O. Huntington’s disease. Lancet. 369 (9557), 218-228 (2007).
- Cushman, L. A., Stein, K., Duffy, C. J. Detecting navigational deficits in cognitive aging and Alzheimer disease using virtual reality). Neurology. 71 (12), 888-895 (2008).
- Liu, L., Gauthier, L., Gauthier, S. Spatial disorientation in persons with early senile dementia of the Alzheimer type. A`m J Occup Ther. 45 (1), 67-74 (1991).
- Mapstone, M., Steffenella, T. M., Duffy, C. J. A visuospatial variant of mild cognitive impairment: getting lost between aging and AD. Neurology. 60 (5), 802-808 (2003).
- Vliet, E. C., et al. The neuropsychological profiles of mild Alzheimer’s disease and questionable dementia as compared to age-related cognitive decline. J Int Neuropsychol Soc. 9 (5), 720-732 (2003).
- Hanagasi, H. A., et al. Cognitive impairment in amyotrophic lateral sclerosis: evidence from neuropsychological investigation and event-related potentials. Brain Res Cogn Brain Res. 14 (2), 234-244 (2002).
- Robbins, T. W., Murphy, E. R. Behavioural pharmacology: 40+ years of progress, with a focus on glutamate receptors and cognition. Trends Pharmacol Sci. 27 (3), 141-148 (2006).
- Paul, C. M., Magda, G., Abel, S. Spatial memory: Theoretical basis and comparative review on experimental methods in rodents. Behav Brain Res. 203 (2), 151-164 (2009).
- Hodges, H. Maze procedures: the radial-arm and water maze compared. Brain Res Cogn Brain Res. 3 (3-4), 167-181 (1996).
- Kesner, R. P., Farnsworth, G., Kametani, H. Role of parietal cortex and hippocampus in representing spatial information. Cereb Cortex. 1 (5), 367-373 (1991).
- Barnes, C. A. Memory deficits associated with senescence: a neurophysiological and behavioral study in the rat. J Comp Physiol Psychol. 93 (1), 74-104 (1979).
- Whishaw, I. Q., Cassel, J. C., Jarrad, L. E. Rats with fimbria-fornix lesions display a place response in a swimming pool: a dissociation between getting there and knowing where. J Neurosci. 15 (8), 5779-5788 (1995).
- Staay, F. J., Raaijmakers, W. G., Lammers, A. J., Tonnaer, J. A. Selective fimbria lesions impair acquisition of working and reference memory of rats in a complex spatial discrimination task. Behav Brain Res. 32 (2), 151-161 (1989).
- Olton, R. S., Samuelson, R. J. Remembrance of places past: Spatial memory in rats. J Exp Psych. 2 (2), 97-116 (1976).
- Pol-Bodetto, S., et al. The double-H maze test, a novel, simple, water-escape memory task: acquisition, recall of recent and remote memory, and effects of systemic muscarinic or NMDA receptor blockade during training. Behav Brain Res. 218 (1), 138-151 (2011).
- Cassel, R., Kelche, C., Lecourtier, L., Cassel, J. -. C. The match/mismatch of visuo-spatial cues between acquisition and retrieval contexts influences the expression of response vs. place memory in rats. Behavioural Brain Research. 230 (2), 333-342 (2012).
- Schumacher, A., de Vasconcelos, A. P., Lecourtier, L., Moser, A., Cassel, J. C. Electrical high frequency stimulation in the dorsal striatum: Effects on response learning and on GABA levels in rats. Behavioural Brain Research. 222 (2), 368-374 (2011).
- Lecourtier, L., et al. Intact neurobehavioral development and dramatic impairments of procedural-like memory following neonatal ventral hippocampal lesion in rats. Neuroscience. 207, 110-123 (2012).
- Kirch, R. D., et al. Early deficits in declarative and procedural memory dependent behavioral function in a transgenic rat model of Huntington’s disease. Behav Brain Res. 239, 15-26 (2013).
- Cholvin, T., et al. The ventral midline thalamus contributes to strategy shifting in a memory task requiring both prefrontal cortical and hippocampal functions. J Neurosci. 33 (20), 8772-8783 (2013).
- Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res Brain Res Rev. 36 (1), 60-90 (2001).
