Diese Arbeit wurde von der Universität Straßburg und Neurex-Neuroscience Oberrhein Network (Post-Doc-Stipendium an RP) und durch BrainLinks-Braintools Exzellenzcluster durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Förderkennzeichen EXC 1086). Wir bedanken uns bei Nadja Martini für technische Unterstützung durch Experten.

1. Allgemeines Dieses Protokoll wird von der Animal Care und Verwenden Ausschuss der Universitätsklinik Freiburg (gleiche für Strasbourg) genehmigt. Die Sehschärfe ist für die Leistung in Tests der räumlichen Lernen notwendig. Nagetieren mit eingeschränkter Sichtsysteme sind daher nicht geeignet. Außerdem muss Beleuchtung ausreichend sein, damit die Ratten, die verschiedenen Hinweise auf den umgebenden Wänden sehen. Es ist nützlich, um grundlegende förmigen (Quadrat, Kreis, Dreieck), aber gut kontras Cues (zB schwarz lackierten Cues auf einem weiß-gemalten Hintergrund) zu nutzen. Ebenso schwere motorische Defizite sind Ausschlusskriterien, denn Schwimmen ist für diesen Test und Ertrinken auftreten erforderlich. Schließlich kann hyper ängstlich Nagetieren eine stark vorgespannt, Suchverhalten, die Auswirkungen auf die Leistung anzuzeigen. 2. Vorrichtung einrichten <ol><li> Konstruieren Sie einen Doppel-H-Labyrinth, bestehend aus einem 160 cm zentrale Gasse, die an beiden Enden und in der Mitte geschnitten wirddurch drei 160 cm parallel laufen Arme (siehe Abbildung 1). Stellen Sie sicher, dass die zentrale Gasse und ihre senkrechte Arme sind 20 cm breit und werden von 35 cm hohen transparenten Plexiglas Mauern umgeben. Dicke des Plexiglas ist 6 mm für alle Teile. </li><li> Sichern Sie sich die Wände in Position unter Verwendung von Klebstoff und Schrauben, und wasserdicht durch das Labyrinth mit Silikonfugen an allen Innenwinkel. Diese Verbindungen können leicht ersetzt werden sollten sie ihre Wasserdichtigkeit verlieren. Einen Auffang Auslass am äußersten Ende eines der Eckenschenkel (oder in der Mitte des Labyrinths) zum Entleeren. </li><li> Legen Sie das Labyrinth auf einem 80 cm hohen Tisch, mit ausreichend Platz um ihn herum für a) zu Fuß durch das Labyrinth, und b) Platzierung von gut kontras Cues. Bestimmen Sie jeden Arm im Labyrinth durch seine Position, das heißt, im Nordwesten (NW), Norden (N), im Nordosten (NE), Südwest (SW), Süden (S) und Südosten (SE). </li><li> Legen Sie eine Decke montierten Kamera über dem Labyrinth für Post-Test-Analyse des Verhaltens von Tieren, mit manueller oder automatic (Video-Tracking) Methoden (siehe § 5). </li></ol> 3. Allgemeine Bemerkungen <ol><li> Vor der Verwendung, füllen Sie das Labyrinth mit Wasser auf eine ungefähre Höhe von 18 cm (200 L). Dies ist hoch genug, um Ratten vom Berühren der Unterseite des Labyrinths mit den Füßen zu verhindern, aber flach genug, um ein Entweichen zu verhindern. </li><li> Nach vorbereitende Ausbildung, machen das Wasser undurchsichtig durch Mischen von 250 g Magermilchpulver. Wechseln Sie das Wasser auf einer täglichen Basis, um die Milch-Wasser ranzig zu verhindern. Pflegen Sie die Wassertemperatur zwischen 21 bis 23 ° C, um Anreiz für die Ratten, um das Entweichen-Plattform suchen. HINWEIS: Ratten, die mit der Position der Plattform beim Vortraining vertraut geworden ist, wird seine Position zu einer anderen Arm während des Trainings bewegt. </li><li> Vor der Verwendung eines eintauchen 17 cm hoch, 10 cm Plattformdurchmesser am äußersten Ende eines der Arme Ecke (NE, NW, SE oder SW). Achten Sie darauf, die Höhe zu untergetaucht ist 1 cm unter der Oberfläche der Wasseroberfläche. Trainieren Sie die Ratten zu erreichendie Zielplattform entweder mit einem allozentrischen oder egozentrisch Lernstrategie, die abhängig von der Art des Paradigma (siehe § 4) ist. </li></ol> 4. Basic Training Protokolle HINWEIS: Die Ratten werden in der Regel mit einer anfänglichen Tag vor dem Training, das sie, sich mit dem Labyrinth vertraut ermöglicht. <ol><li> Für vor dem Training lassen Sie die Ratte von dem Ende von einem der Arme Zentrum (zB S-Arm) und legen Sie die Ziel-Plattform am äußersten Ende eines der Arme Ecke (zB NE), dann geben Sie den Ratten 4 aufeinander folgenden 60 Sekunden Studien, in denen die Zielplattform zu erreichen. </li><li> Bei Erreichen der Fluchtplattform erlauben die Ratte dort für 15 sec zu warten, damit sie ruhen und deren Umgebung beobachten kann. Unabhängig von der Startposition, immer blockieren die gegenüberliegende Arm mit einem transparenten Falltür, die Einreise verhindert. HINWEIS: Während der Pre-Workout, lassen Sie das Wasser transparent, und stellen Sie die Plattform eright, dass er vorsteht 1 cm oberhalb der Oberfläche des Wassers, so dass es sichtbar der Ratte. </li><li> Verrichtungen des täglichen Training, bestehend aus bis zu 4 aufeinanderfolgenden Durchläufen durch eine 10 sec Spalt mindestens abgetrennt (diskrete Ausbildung, dh in Abständen von mehreren Minuten zwischen den Durchgängen ist eine Alternative). </li><li> Für die Ausbildung, den Standort der Plattform von seiner Position vor dem Training auf die gewählte Arm (zB NW), und tauchen Sie es an seinem Ende 1 cm unter der Wasseroberfläche. Jetzt machen das Wasser undurchsichtig durch Zugabe von Milchleistung und die folgenden Trainings (Abschnitt 4). </li><li> Für Ratten, die die Zielplattform nicht erreichen innerhalb von 60 sec, bringt sie in die Ausgangsposition, und sanft führen sie auf die Plattform vom Experimentator. </li><li> Messen Sie mehrere Variablen während der Trainingssitzungen und Sonde, wie Abstand schwamm, Latenzzeit, um das Tor zu arm / Plattform, Zeit in jedem Arm verbracht, als auch die Anzahl der Anfangs / Wiederholungsfehlern (siehe Abbildung2). Beachten Sie, dass Wartezeiten können durch den Motor schwer beeinflusst werden. Sollte der Fall eintreten, erscheinen Abstand und Fehler als zuverlässiger Variablen in Bezug auf die kognitive Leistung. </li><li> Allozentrischen Strategy Training: <ol><li> Tag 1 - Pre-Training: <ol><li> Sie Milchpulver für diesen Schritt nicht hinzufügen. Zeigen Fluchtplattform vorstehende 1 cm über der Wasseroberfläche in einem festen Standort. Zug Ratten in 4 aufeinander folgenden Studien die Plattform zu erreichen. </li></ol></li><li> Tage 2-5 - Training: <ol><li> In 250 g Magermilchpulver an das Wasser undurchsichtig zu machen. Bewegen Sie die Plattform auf eine andere Arm (zum Beispiel von NE nach NW) und Wasser hinzufügen, so dass die Plattform 1 cm unter der Wasseroberfläche. Release Ratten entweder von der N- oder S-Arm in unvorhersehbaren Folgen für jede Sitzung, so dass beide Arme sind doppelt so Testbeginn in einer Sitzung verwendet (4 Studien / Tag, zB SNNS, NSNS; siehe Abbildung 3). </li></ol></li><li>Tag 6 - Probe Session: <ol><li> Entfernen Plattform für die Sonde Studie. Lassen Sie Ratten von einem anderen Arm zu denen während der Ausbildung (zB SW) verwendet wird, und lassen Sie sie für 60 Sekunden zu schwimmen. Siehe Abbildung 4 für repräsentative Schwimmbahnen. Die Analyse der Zeit in der Ziel Arm (ehemaligen Standort der Plattform) verbracht gibt einen Hinweis darüber, ob Ratten mit einem Raumstrategie, eine andere Art von Strategie, eine sequenzielle Kombination verschiedener Strategien (siehe unten), oder eine desorganisierte Suchmuster. </li></ol></li></ol></li><li> Egozentrischen Strategy Training: <ol><li> Tag 1 - Pre-Training: <ol><li> Dies ist die gleiche wie in der ersten Stufe allozentrischen Strategie Training (Schritt 4.1). Sie Milchpulver für diesen Schritt nicht hinzufügen. Zeigen Fluchtplattform vorstehende 1 cm über der Wasseroberfläche in einem festen Standort. Zug Ratten in 4 aufeinander folgenden Studien die Plattform zu erreichen. </li></ol></li><li> Tage 2-5 - Training: <ol><li> 250 g desMagermilchpulver an das Wasser undurchsichtig zu machen. Bewegen Sie die Plattform auf eine andere Arm und Wasser hinzufügen, so dass die Plattform 1 cm unter der Wasseroberfläche. Release Ratten aus der gleichen Start Arm (S oder N; siehe Abbildung 5) für jeden Versuch (4 Studien / Tag). </li></ol></li><li> Tag 6 - Probe Session: <ol><li> Entfernen Plattform für die Sonde Studie. Ratten werden von einer anderen, von wo sie während des Trainings veröffentlicht wurden Arm freigegeben. Lassen Sie die Ratten, die für 60 Sekunden zu schwimmen. Blockieren Sie die gegenüberliegende Arm mit einem transparenten Falltür. HINWEIS: Ändern Sie die oben genannten Ausbildungsstrategien für die nach den Anforderungen des betreffenden Versuchs, zum Beispiel Drug Testing Effekte etc. </li></ol></li></ol></li><li> Trocknen Sie die Ratte mit saugfähige Handtücher nach jeder Sitzung im Wasser. </li></ol> 5. Analyse <ol><li> Führen Sie Messungen der Latenzzeiten, Aus- und sich wiederholenden Fehlern, erste Entscheidungen und Antworttyp manually durch Aufzeichnung diese Variablen aus den Videos aus dem Kopfkamera aufgenommen wurden. </li><li> Alternativ, falls verfügbar, verwenden im Handel erhältlichen Video-Tracking-Software und so konfiguriert, dass diese Variablen automatisch aufzuzeichnen. </li><li> Statistische Analyse: HINWEIS: Die konkrete Umsetzung der statistischen Analyse ist abhängig von der Studie, die stattfindet. <ol><li> Führen Sie ein einen, zwei oder Drei-Wege-ANOVA bezüglich der Anfangs / wiederholenden Fehlern, Latenzzeit, um das Tor zu arm / Plattform, und die Zeit in der Ziel Arm verbracht; mit Faktoren, die den Testtag und Behandlungsgruppe (n) enthalten. </li><li> Wo nötig, gehen Sie folgendermaßen ANOVAs mit Post-hoc-Newman-Keuls multiplen Vergleiche. Um die Leistung zu vergleichen, verwenden Sie einen Referenzwert (zB die Zeit in der Ziel Arm während einer Sonde Studie vs. die Chance Ebene ausgegeben), und führen Sie t-Test. </li><li> Falls erforderlich, verwenden Sie nicht parametrischen Statistik zusätzlich (zB χ², siehe unten) oder statt, wenn die Bedingungen für parametric diejenigen nicht erfüllt sind. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Kommentare zu den Studiendesign und Analyse Seit der Gründung hat sich die Doppel-H-Labyrinth in einer Reihe von Verhaltensexperimente in Ratten, die wurden gemeinsam unter normalen 24,25 konzipiert, egozentrisch und / oder allozentrischen Reaktionen bei Ratten untersucht und verändert 26-29 Gehirnzustände verwendet worden. Letztere Studien umfassen Striatum Tiefenhirnstimulation (DBS) 26. Tiermodellen neurologischer Erkrankungen 27,28, sowie bilat...

Bei Tieren wird das Lernen hauptsächlich von den hippocampal- und Striatum-basierte Speichersysteme 1,2, die eine zentrale Rolle in Bezug auf Platzierung und verfahrens-Speicher spielen bzw. vermittelt. Die Beziehung zwischen diesen beiden Systemen ist komplex, und sie bekannt sind, um miteinander in kooperativer oder Wettbewerbs Manieren 1,3 interagieren. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass der Einfluss eines dieser Speichersysteme auf das Verhalten der Tiere kann nach dem Fehlen oder die Beschädigung des anderen Systems 4-7 erhöhen. Beide Systeme sind an den präfrontalen Kortex über den Thalamus verbunden. Zahlreiche neurologische Störungen und neurodegenerative Erkrankungen können räumliche Kognition bei Menschen, die auf dem Zusammenspiel von prozeduralen und deklarativen Gedächtnisses Systeme stützen sich beeinflussen. Beispiele schließen die Parkinson-Krankheit (PD), Huntington-Krankheit (HD) 8-10, Alzheimer-Krankheit (AD) 11-14 sowieAmyotrophe Lateralsklerose (ALS) 15. Tiermodelle, die zu diesen Erkrankungen relevant sind, können durch verschiedene Medikamente, die bestimmte Rezeptoren 16 zu blockieren, sowie durch gezielte Läsionen induziert werden. Wenn diese Tiere mit räumlicher Speicheraufgaben verwendet, kann eine wertvolle Einsicht in die zugrundeliegenden Mechanismen auf diese Störungen, sowie verschiedene Behandlungsoptionen zusammen gewonnen werden. Es gibt viele verschiedene Typen von räumlichen Gedächtnisaufgaben bei Nagetieren, die gemeinsam sind für bestimmte Aspekte von Lernen und Gedächtnis sowie die Auswirkungen möglicher Behandlungen für verschiedene Erkrankungen 17,18 beurteilen. Diese Aufgaben können durch die Anzahl der Ziele und Wege, den Grad der Verhaltensflexibilität bei der Lösung der Aufgabe, die Speicherdauer oder Verzögerung, sowie die Wahl der Strategie bei der Lösung der Aufgabe verwendeten unterscheiden. Eine gute Leistung kann auf der Grundlage externer Signale oder Sehenswürdigkeiten, die verwendet werden, um zu orientieren erworben werdendas Tier auf das Ziel (eine allozentrischen oder Platz-Strategie). Alternativ kann ein Nagetier, eine Strategie, die auf körperliche Richtung und Hinweise in Bezug auf die Richtung zu bewegen, in (eine egozentrische oder Verfahrensstrategie), zum Beispiel basiert zu entwickeln, wenn eine Ratte, weiß, dass das Ziel ist, eine Linkskurve, gefolgt von einer Rechtskurve , dann gibt es wenig Bedarf an einem allozentrischen oder Ort Strategie. Maze Aufgaben unterscheiden sich oft von dem Grad der Flexibilität, um das Nagetier in ihrer Lösung angeboten basiert. Zum Beispiel in der Morris Wasser-Labyrinth, eine trockene Version des letzteren (zB 19) oder der Barnes Labyrinth (zB 20), gibt es potentiell unendlichen Strecken die Ratte ergreifen können, um das Ziel zu erreichen. In der Morris Wasser-Labyrinth zum Beispiel die Lage des Ziels basierend auf externe Landmarken oder Cues (allozentrischen Strategie) gelernt werden, oder indem Sie einfach schwimmen im Kreis in Richtung Zentrum, bis die Plattform gefunden (egozentrisch Strategie) 21. Bestimmte Aufgaben haben mehrere Zieleund ein hohes Maß an Flexibilität, wie der kegelVorgangsFeld 22 oder Olton radiale Labyrinth 23. Am anderen Ende der Skala sind Aufgaben, die in das Ziel zu erreichen, beispielsweise der Stein Labyrinth oder das alternierende Version des T-Labyrinth begrenzte Flexibilität. Diese Aufgaben stellen nur eine richtige Art, das Ziel zu erreichen und die Entstehung von kognitiven Routinen, die hauptsächlich durch das Striatum basierten Verfahrensspeichersystem geregelt sind zu erleichtern. Das Doppel-H-Labyrinth ist eine neuartige räumliche Speichertesteinrichtung, die entwickelt wurde, um es dem Experimentator, die Art der Strategie, die von Nagetieren in der Lösung dieser Aufgabe 24 gelernt ist direkt. Bestehend aus drei parallelen Armen Lauf durch einen senkrechten zentralen Durchgang geschnitten werden, ist die Doppel-H-Labyrinth ein wasserFlucht Aufgabe, bei Nagetieren lernen, ein Escape-Plattform, die in einer der Positionen Labyrinth eintaucht erreichen. Während des Trainings kann eine Verfahrensstrategie durch die Aufrechterhaltung t entwickelt werdener dieselbe Start- und Ziel Standorten. Alternativ kann ein allozentrischen Strategie durch Wechseln der Startposition in zufälliger Reihenfolge, und erfordern somit die Ratte den Ort des verborgenen Plattform basierend auf Umweltreize zu lernen, wie es in einem Wasserlabyrinth tun hat entwickelt werden. Dies überwindet ein in vielen unterschiedlichen Tasks vorhanden Labyrinth Hindernis in ein Experimentator nur wenig Kontrolle über die Art der Strategie, Nagetieren verwenden anderweitig. Dies ist wichtig, wenn man bedenkt, dass die Wirkungen bestimmter Kognition verstärkende Wirkstoffkandidaten verlassen sich auf die hippokampalen basierten Ortsspeichersystems, wodurch die Entstehung von kognitiven Routinen oder Prozeduren können die Interpretation der Verhaltensbeobachtungen verwechseln, wenn Tiere, zum Beispiel Umschalten von allozentrischen um prozedurale Gedächtnis im Laufe der Ausbildung. In ähnlicher Weise kann es wünschenswert sein, die Auswirkungen von Medikamenten und Behandlungen auf prozedurale Gedächtnis beurteilen zu können, ohne den Einfluss von allozentrischen Ort-basierte Speicher. Schließlich ist diese Vorrichtungkann genutzt werden, um die kooperative oder kompetitive Wechselwirkungen zwischen diesen Speichersystemen, und die Bedingungen für die Nagetiere können von einem System zum anderen wechseln zu studieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rats or Mice</td>
			<td></td>
			<td>Charles River</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Towels for drying</td>
			<td></td>
			<td>University Hospital</td>
			<td>1 / animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>~200 L / day</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skim milk powder</td>
			<td></td>
			<td>Grocery store</td>
			<td>250 g / 200 L water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Garden Hose</td>
			<td></td>
			<td>Hardware store</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying rack for towels</td>
			<td></td>
			<td>Hardware store</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinect camera</td>
			<td></td>
			<td>Kinect</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PC computer</td>
			<td></td>
			<td>any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>[header]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External lateral walls, 1600 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Internal lateral walls, 706 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Central corridor panels, 500 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arm extremities, 188 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guillotine doors, 187 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extremity covers, 200 &#215; 250 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crossbars, 200 &#215; 40 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>[header]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-H Maze Platform (to be ballasted)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal platform, 100 mm diameter &#215; 150 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platform cover, 100 mm diameter &#215; 6mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the double-h maze: a robust behavioral test for learning and memory in rodents

Raumwahrnehmung Forschung bei Nagern verwendet typischerweise die Verwendung von Labyrinth Aufgaben, deren Attribute variieren von einem Labyrinth zum nächsten. Diese Aufgaben sind je nach ihren Verhaltensflexibilität und erforderliche Speicherdauer, die Anzahl der Ziele und Wege, und auch der Gesamtaufgabenkomplexität. Eine verwirrende Funktion in viele dieser Aufgaben ist der Mangel an Kontrolle über die von den Nagetieren eingesetzt werden, um das Ziel, zum Beispiel allozentrischen (deklarative-like) oder egozentrisch (Verfahrens) basierte Strategien zu erreichen Strategie. Die Doppel-H-Labyrinth ist ein neuartiges wasser Flucht Speicher Aufgabe, die dieses Problem behebt, indem es dem Versuchsleiter, die Art der Strategie während der Ausbildung gelernt zu lenken. Das Doppel-H-Labyrinth ist eine transparente Vorrichtung, die aus einem Zentraldurchgang mit drei Armen an beiden Seiten vorstehen, zusammen mit einem Fluchtplattform am Ende eines dieser Arme taucht besteht. Ratten können mit Hilfe eines allozentrischen Strategie durch Wechseln der st trainiert werdenKunst Position im Labyrinth in unvorhersehbarer Weise (siehe Protokoll 1, § 4.7), wodurch ihnen zu verlangen, um die Position der Plattform auf der Grundlage der verfügbaren allothetic Cues erlernen. Alternativ kann eine egozentrische Lernstrategie (Protokoll 2; §4.8) kann durch Lösen der Ratten von der gleichen Position bei jedem Versuch verwendet werden, bis sie die Verfahrensmuster erforderlich ist, um das Ziel zu erreichen lernen. Diese Aufgabe ist nachgewiesen worden, für die Bildung von stabilen Erinnerungsspuren zu ermöglichen. Speicher nach der Ausbildungszeit in einer irreführenden Sonde Studie untersucht werden, in dem die Startposition für die Ratten Stellvertreter. Nach einer egozentrischen Lernparadigma, Ratten in der Regel greifen, um eine allozentrischen basiertes Strategiespiel, aber nur, wenn ihre anfängliche Blick auf die außer Labyrinth Cues unterscheidet sich deutlich von ihrer ursprünglichen Position. Diese Aufgabe ist ideal geeignet, um die Auswirkungen von Drogen / Störungen auf allozentrischen / egozentrisch Gedächtnisleistungen sowie die Interaktionen zwischen th erkundenese beiden Speichersystemen.

Egozentrischen Learning Strategy Eine Studie wurde durchgeführt, um festzustellen, ob die gewählte Speicherstrategie bei Ratten Veränderungen basierend auf Veränderungen ihrer Sicht der externen Umweltreize, als er einen egozentrischen-Lernparadigma 25. Die Ratten wurden über 4 Tage trainiert (4 Studien / Tag), ein Tor zu arm an NE befindet zu erreichen, und wurden anschließend am fünften Tag mit einer irreführenden Sonde Studie, bei der die Start Arm war entweder verschoben ...

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The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

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.

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

the-double-h-maze-robust-behavioral-test-for-learning-memory

Research

JoVE Journal

Behavior

12.4K Aufrufe.  University Hospital Freiburg. 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.

Serie: The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

The Resident-intruder Paradigm: A Standardized Test for Aggression, Violence and Social Stress

This video publication explains in detail the experimental protocol of the resident-intruder paradigm in rats. This test is a standardized method to measure offensive aggression and defensive behavior in a semi natural setting. The most important behavioral elements performed by the resident and the intruder are demonstrated in the video and illustrated using artistic drawings. The use of the resident intruder paradigm for acute and chronic social stress experiments is explained as well. Finally, some brief tests and criteria are presented to distinguish aggression from its more violent and pathological forms.

This video shows the resident-intruder paradigm in rats. This test is a standardized method to measure offensive aggression, defensive behavior and violence in a semi-natural setting. The use of the paradigm for social stress experiments is explained as well.

Der Resident-Eindringling Paradigm: ein standardisierter Test für Aggression, Gewalt und sozialem Stress

This video publication explains in detail the experimental protocol of the resident-intruder paradigm in rats. This test is a standardized method to ...

Forschung

Verhalten

Morris Water Maze Test: Optimization for Mouse Strain and Testing Environment

The Morris water maze (MWM) is a commonly used task to assess hippocampal-dependent spatial learning and memory in transgenic mouse models of disease, including neurocognitive disorders such as Alzheimer&#8217;s disease. However, the background strain of the mouse model used can have a substantial effect on the observed behavioral phenotype, with some strains exhibiting superior learning ability relative to others. To ensure differences between transgene negative and transgene positive mice can be detected, identification of a training procedure sensitive to the background strain is essential. Failure to tailor the MWM protocol to the background strain of the mouse model may lead to under- or over- training, thereby masking group differences in probe trials. Here, a MWM protocol tailored for use with the F1 FVB/N x 129S6 background is described. This is a frequently used background strain to study the age-dependent effects of mutant P301L tau (rTg(TauP301L)4510 mice) on the memory deficits associated with Alzheimer&#8217;s disease. Also described is a strategy to re-optimize, as dictated by the particular testing environment utilized.

This manuscript describes a Morris water maze (MWM) protocol tailored for use with a commonly used mouse model of Alzheimer's disease. The MWM is widely used in transgenic mouse models. Implementation of a procedure sensitive to the background strain of the mouse model is essential for detecting group differences.

Morris Wasser-Labyrinth-Test: Optimierung für Mausstamm und Testumgebung

 The Morris water maze (MWM) is a commonly used task to assess hippocampal-dependent spatial learning and memory in transgenic mouse models of disease, ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been maintaining the behavior. There is close correspondence between fear and human anxiety, and therefore studies of extinction learning might provide insight into the biological nature of anxiety-related disorders such as post-traumatic stress disorder, and they might help to develop strategies to treat them. Preclinical research aims to aid extinction learning and to induce targeted plasticity in extinction circuits to consolidate the newly formed memory. Vagus nerve stimulation (VNS) is a powerful approach that provides tight temporal and circuit-specific release of neurotransmitters, resulting in modulation of neuronal networks engaged in an ongoing task. VNS enhances memory consolidation in both rats and humans, and pairing VNS with exposure to conditioned cues enhances the consolidation of extinction learning in rats. Here, we provide a detailed protocol for the preparation of custom-made parts and the surgical procedures required for VNS in rats. Using this protocol we show how VNS can facilitate the extinction of conditioned fear responses in an auditory fear conditioning task. In addition, we provide evidence that VNS modulates synaptic plasticity in the pathway between the infralimbic (IL) medial prefrontal cortex and the basolateral complex of the amygdala (BLA), which is involved in the expression and modulation of extinction memory.

Vagus nerve stimulation (VNS) has emerged as a tool to induce targeted synaptic plasticity in the forebrain to modify a range of behaviors. This protocol describes how to implement VNS to facilitate the consolidation of fear extinction memory.

Vagusnervstimulation als Instrument zur Plastizität in Pathways Relevant für Extinction Learning herbei

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for examining how rats learn to use a place- or response-learning to successfully navigate in an open-field arena. Additionally, this protocol describes how the OFTM differs from other behavioral maze paradigms that are commonly used to study spatial learning in rodents. The OFTM described in this article was adapted from the one previously described by Cole, Clipperton, and Walt (2007). Specifically, the OFTM was created to test spatial learning in rodents without the experimenter having to consider how &#8220;stress&#8221; might play a role as a confounding variable. Experiments have shown that stress-alone can significantly affect cognitive function1. The representative results section contains data from an experiment that used the OFTM to examine the effects of estradiol treatment on place- and response-learning in adult female Sprague Dawley rats2. Future studies will be designed to examine the role of the hippocampus and striatum in place- and response-learning in the OFTM.

The Open-field Tower Maze (OFTM) is a maze created to study the behavioral and neural mechanisms of spatial learning (e.g., place- or response-learning) in rats. This maze is especially useful for experimenters who want to use a non-stressful maze paradigm to investigate spatial learning in their research.

Zeigen and Response Learning in der Open-field-Turm Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Das Nagetier Psychomotorik Vigilance Test (rPVT): Eine Methode zur Beurteilung der Neuropsychologische Leistung bei Ratten und Mäusen

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

A Real-world What-Where-When Memory Test

Episodic memory is a complex memory system which allows recall and mental re-experience of previous episodes from one&#39;s own life. Real-life episodic memories are about events in their spatiotemporal context and are typically visuospatial, rather than verbal. Yet often, tests of episodic memory use verbal material to be recalled (word lists, stories). The Real-World What-Where-When memory test requires participants to hide a total of 16 different objects in 16 different locations over two temporal occasions, 2 h apart. Another two hours later, they are then asked to recall which objects (What) they had hidden in which locations (Where) and on which of the two occasions (When). In addition to counting the number of correctly recalled complete what-where-when combinations, this task can also be used to test real-world spatial memory and object memory. This task is sensitive to normal cognitive aging, and correlates well with performance on other episodic memory tasks, while at the same time providing more ecological validity and being cheap and easy to run.

A Real-world What-Where-When Memory Test

The Real-World What-Where-When memory test is a novel episodic memory test, in which participants need to recall which objects have been hidden in which locations on which of two distinct occasions. It is easy to run and is sensitive to normal cognitive aging.

Eine reale Welt<em&gt; Was-Wo-Wann</em&gt; Gedächtnistest

Episodic memory is a complex memory system which allows recall and mental re-experience of previous episodes from one&#39;s own life. Real-life episodic ...

Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is fairly simple and can be completed over 3 days: habituation day, training day, and testing day. During training, the mouse is allowed to explore 2 identical objects. On test day, one of the training objects is replaced with a novel object. Because mice have an innate preference for novelty, if the mouse recognizes the familiar object, it will spend most of its time at the novel object. Due to this innate preference, there is no need for positive or negative reinforcement or long training schedules. Additionally, the ORT can also be modified for numerous applications. The retention interval can be shortened to examine short-term memory, or lengthened to probe long-term memory. Pharmacological intervention can be used at various times prior to training, after training, or prior to recall to investigate different phases of learning (i.e., acquisition, early or late consolidation, or recall). Overall, the ORT is a relatively low-stress, efficient test for memory in mice, and is appropriate for the detection of neuropsychological changes following pharmacological, biological, or genetic manipulations.

The object recognition test (ORT) is a simple and efficient assay for evaluating learning and memory in mice. The methodology is described below.

Neuartige Objekt Anerkennung Test zur Untersuchung von lernen und Gedächtnis bei Mäusen

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Ein Verhaltens-Assay für die Untersuchung der Rolle des räumlichen Gedächtnisses während der instinktiven Verteidigung bei Mäusen

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper understanding of the neurobiological causes underlying the decision-making problems. A cost-benefit based T-maze task is used for measuring decision making in which rodents choose between a high reward arm (HRA) and a low reward arm (LRA). There are two paradigms of the T-maze decision-making task, one in which the cost is a time delay and the other in which it is physical effort. Both paradigms require a tedious and labor-intensive management of experimental animals, multiple doors, pellet reward, and arm choice recordings. In the current work, we invented an apparatus based on traditional T-maze with full automation for pellet delivery, door management and choice recordings. This automated setup can be used for the evaluation of both delay- and effort-based decision making in rodents. With the protocol described here, our lab investigated the decision-making phenotypes of multiple genetically modified mice. In the representative data, we showed that the mice with ablated medial habenular showed aversions of both delay and effort and tended to choose the immediate and effortless reward. This protocol helps to decrease the variability caused by experimenter intervention and to enhance experiment efficiency. In addition, chronic silicon probe or microelectrode recording, fiber-optic imaging and/or manipulation of neural activity can be easily applied during the decision-making task using the setup described here.

This article introduces an automated T-maze apparatus that we invented, and a protocol based on this apparatus for analyzing delay-based decision making and effort-based decision making in free moving rodents.

Eine automatisierte T-maze basierte Apparat und Protokoll für die Analyse von Verzögerung und Aufwand-basierte Entscheidungsfindung bei frei beweglichen Nagetieren

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders such as post-traumatic stress disorder (PTSD). To understand the biological mechanisms of fear dysregulation in PTSD, it is important to start with a valid animal model of the disorder. This protocol describes the methodology required to conduct stress-enhanced fear learning (SEFL) experiments, a preclinical model of PTSD, in both rats and mice. SEFL was developed to recapitulate critical aspects of PTSD, including long-term sensitization of fear learning caused by an acute stressor. SEFL uses aspects of Pavlovian fear conditioning but produces a distinct and robust sensitized fear response far greater than normal conditional fear responses. The trauma procedure involves placing a rodent in a conditioning chamber and administering 15 unsignaled shocks randomly distributed over 90 minutes (for rat experiments; for mouse experiments, 10 unsignaled shocks randomly distributed over 60 minutes are used). On day 2, rodents are placed in a novel conditioning context where they receive a single shock; then, on day 3 they are placed back in the same context as on day 2 and tested for changes in freezing levels. Rodents that previously received the trauma display enhanced levels of freezing on the test day compared to those that received no shocks on the first day. Thus, with this model, a single highly stressful experience (the trauma) produces extreme fear of the stimuli associated with the traumatic event.

Here we describe the detailed methodology required to conduct stress-enhanced fear learning (SEFL) experiments, a preclinical model of post-traumatic stress disorder, in both rats and mice. The model utilizes aspects of Pavlovian fear conditioning and freezing as an index of enhanced fear in rodents.

Stress verstärkt Angst lernen, ein stabiles Nagetier Modell der posttraumatischen Belastungsstörung

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...