Barnes Maze Stratégies de test avec les petites et grandes des modèles de rongeurs

L'apprentissage spatial et la mémoire chez les rongeurs de laboratoire a d'abord été évaluées chez des rats privés de nourriture qui naviguaient un dédale de ruelles pour trouver un renforçateur alimentaire ^1. Plusieurs décennies plus tard, un système de mémoire de référence spatiale a été proposé ^2. Contrairement à la mémoire de travail qui se réfère à la mémoire d'une session ou d'un procès test, la mémoire de référence correspond à la mémoire à travers des sessions ou des essais de test et est plus étroitement lié à la mémoire à long terme.

Plusieurs types de labyrinthes ont été développés comme des évaluations non invasives de cet apprentissage de l'hippocampe-dépendante spatial et la mémoire dans les petites et grandes rongeurs (par exemple labyrinthe d'eau, labyrinthe en T multiple, bras radial et labyrinthe labyrinthes de terre sèche) ^3-6. Ici, nous nous concentrons sur la plate-forme circulaire ou Barnes labyrinthe, décrite pour la première en 1979 par le Dr Carol Barnes ^7. Ce labyrinthe a été utilisée pour tester l'apprentissage de la navigation spatiale et de la mémoire dans un large éventail de modèles de rongeurs, notamment les rats (RaTTU norvegicus), souris (Mus musculus), souris sylvestres (Peromyscus maniculatus bairdii), les souris Californie (Peromyscus californicus), et les rongeurs hystricomorphes (par exemple, les octodons [octodon Octodon]) ^8-13. D'autres espèces évaluées en utilisant le labyrinthe Barnes comprennent blattes américaines (Periplaneta americana), ¹⁴ serpents de maïs (Elaphe guttata guttata) ^15,   reptiles squamates (par exemple, les lézards de côté-blotched [Uta stansburiana]) ^16, et les primates non humains (par exemple, les lémuriens de souris [Microcebus murinus]) ^17. Dans nos laboratoires, les performances du labyrinthe Barnes a été utilisé comme un indice de la neurotoxicité développementale après bisphénol A (BPA) ou de l'éthinylestradiol (EE2) exposition ^9-1113. Il est aussi couramment utilisé pour le comportement phénotypage de diverses souches de souris ^18-21, l'évaluation des effets du vieillissement ^7,22-28, et la définition de la maladie d'Alzheimer liéeicits dans des modèles animaux ^3,29-33, ainsi que les effets de l'exercice et les modifications alimentaires, de l'environnement, et métabolique ^34-42.

Un des principaux avantages de l'utilisation de Barnes labyrinthe est qu'il induit moins de stress dans les sujets relatifs à labyrinthes d'eau, tels que l'eau de Morris ^43, même si les deux peuvent induire une augmentation de courte durée à des concentrations de corticostérone plasmatiques chez des souris ^44. Comme un labyrinthe de la terre ferme, le labyrinthe Barnes peut être plus éthologique pertinentes pour les rongeurs terrestres ^45. Bien que les performances de labyrinthe d'eau a été montré pour être plus sensibles aux altérations génétiques chez la souris ^3,46,47, la performance en labyrinthe Barnes est plus sensible aux modifications de certaines autres ^48,49. Dans les modèles de rongeurs où l'utilisation du labyrinthe d'eau n'est pas possible, le labyrinthe Barnes peut fournir une évaluation de la fine de la rétention de la mémoire spatiale ^31. Les stimuli aversifs légèrement généralement utilisés dans le labyrinthe Barnes (feux lumineux), c'est à direcependant, ne peut pas fournir une motivation suffisante pour le rongeur pour localiser la cage d'échappement ^45. En outre, les rongeurs peuvent apprendre qu'aucune sanction se produit si elles n'entrent pas dans la cage d'échappement. Ainsi, au lieu de chercher activement pour la cage d'évacuation, certains rongeurs explorer activement le labyrinthe pour de longues durées de chaque essai. Comme examiné par Kennard et Woodruff-Pak ^24, cette exploration accrue permettra de prolonger le temps de latence pour localiser la cage d'échappement, la longueur du trajet, et d'augmenter le nombre d'erreurs. Ainsi, la mesure de plusieurs paramètres, y compris les temps de latence, taux d'erreur, le temps passé dans les quadrants correctes et incorrectes, la vitesse, le temps en mouvement, le temps de repos, et de la stratégie de recherche, peut collectivement fournir un meilleur indicateur de l'espace d'apprentissage de la navigation et de la mémoire capacité de chaque sujet ^{8 -10.} En outre, la performance peut être mesurée comme le temps de latence pour trouver la première cage d'échappement (mesure primaire) ou la latence pour entrer dans la cage d'échappement (mesure totale). Certains ont argued que les mesures primaires de performance sont un reflet plus précis de l'apprentissage spatial de mesures au total ^50. La plupart des études, y compris les exemples décrits ici, utiliser la latence pour entrer dans la cage d'échappement pour déterminer le taux d'erreur et de la stratégie de recherche. En outre, certains systèmes de logiciels de suivi ont un système de détection de corps en trois points qui permet de mesurer les fréquences de renifler les trous vs incorrectes correctes. Enfin, le labyrinthe doit être nettoyé avec de l'éthanol entre les essais pour éliminer les signaux olfactifs qui pourraient fournir des indices ou prouver gênant pour animaux ultérieures.

Barnes conceptions de labyrinthe varier, mais en général ont chacun 12 ou 20 trous d'échappement potentiels, dont un seul conduit à la maison ou une cage d'échappement. La cage d'échappement peut être situé directement sous le trou d'évacuation sur le dessus du labyrinthe (pour des labyrinthes sans murs) ou intégré dans le mur d'enceinte du labyrinthe. Les repères peuvent varier en taille d'environ 16,5 cm de hauteur ou de la largeur (dans la maze) à une ligne horizontale de 21,6 cm de largeur placées du sol au plafond de la paroi de la chambre à l'extérieur du labyrinthe. Figures 1-5 montrent des exemples de Barnes conceptions de labyrinthe pour les espèces Peromyscus (figure 1) et les rats (figures 2-5). Bouchons ou faux fonds doivent couvrir les trous de nonescape pour empêcher l'animal de tomber hors du labyrinthe. Taille de la chambre d'essai peut varier (~ 20 m ^2), mais il doit être suffisamment grand pour fournir suffisamment d'espace pour le labyrinthe, habituer les animaux à la salle, pouvant accueillir un ordinateur avec vidéo set-up (le cas échéant), et un lieu pour l'expérimentateur de s'asseoir à une distance (au moins 122 cm ~) à partir de l'appareil de labyrinthe de telle sorte que leur présence n'interfère pas avec la performance de l'animal. Affectation de l'emplacement de la cage d'échappement doit être équilibrée entre les groupes de traitement et le sexe. Alors que les procédures spécifiques décrites ici ne comprennent pas tourner le labyrinthe entre les essais pour décourager l'utilisation des intra-labyrinthe odeur indices, certaines étudesintégrer cette procédure ^50. Dans nos procédures, le labyrinthe est nettoyé avec de l'éthanol entre les essais pour éliminer les odeurs repères.

En localisant la cage d'évacuation, trois types de stratégies de recherche ont été définis (à l'origine appelés «modèles» de Barnes ^7): 1) aléatoires, définies sur le plan opérationnel que des recherches localisées de trous séparés par des chemins qui traversent le centre du labyrinthe, 2) de série, définis comme une recherche systématique de trous consécutifs dans un sens horaire ou antihoraire, et 3) direct ou spatiale, définie comme la navigation directement au quadrant correct sans traverser le centre du labyrinthe plus d'une fois et avec trois ou moins d'erreurs. En général, à des tests répétés, rongeurs progressent généralement à travers les stratégies de recherche dans l'ordre indiqué (au hasard, de série, et direct) ^51. Un essai de sonde sans la cage d'échappement peut également être utilisée comme mesure supplémentaire de la mémoire ^50.

Le protocole et représentantrésultats ici ont été élaborés pour deux types de rongeurs (petits rongeurs appelés Peromyscus espèces contraire) et les rats. Bien que ces procédures générales peuvent aussi tenir des souris consanguines et / ou consanguine (Mus musculus), d'autres études doivent être consultés sur les différences de méthodologie potentiels pour ces dernières espèces ^18-21.