Este trabajo fue financiado por los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR), la familia Townsend, y Brown y Jack Investigación de la Familia Alzheimer de la Fundación (a WAS). WS es el titular de la Cátedra de Investigación de Canadá en la enfermedad de Alzheimer. PL fue apoyado por una NSERC Premio Alexander Graham Bell Canada Becas de Posgrado de Investigación Doctoral y un Michael Smith Fundación para la Beca de Investigación en Salud de Posgrado Superior.

1. Preparación <ol><li> Equipo de preparación <ol><li> Obtener una piscina circular con un diámetro de 150 cm y una profundidad de 50 cm (Fig. 1). Si el uso de ratones negro, un grupo blanco se debe utilizar, si se utiliza el ratón blanco, un charco negro se debe utilizar. </li><li> Organizar la sala de tal manera que el animal se está probando no puede ver el experimentador durante la prueba. Esto se puede lograr con cortinas o mamparas. </li><li> Coloque las señales de alto contraste espacial de la habitación, y / o en el interior de la piscina en un lugar que estaría por encima de la superficie del agua. </li><li> Coloque una plataforma de 10 cm de diámetro en la piscina - blanco para una piscina de color blanco, de plexiglás transparente de un charco negro. Llenar la piscina con el agua hasta que la plataforma es de 1 cm por encima de la superficie del agua. Deje que el agua alcance la temperatura ambiente (22 ° C). Dependiendo de la temperatura del agua que puede tomar de uno a tres días, o alternativamente de agua caliente se puede agregar a acelerar el equilibrio. </li></ol></li><li> Software de preparación de <ol><li> Calibrar la piscina en el software del ordenador para que la cámara puede crear información de la distancia física de la información basadas en píxeles. Divida el grupo en 4 cuadrantes. Especificar la zona de la plataforma como una zona de variables que pueden cambiar con cada ensayo. Crear cinco subzonas de la plataforma - una en cada cuadrante, y uno en el centro de la piscina. Guardar la calibración y el uso que para el resto de días de prueba. (Ver Fig. ejemplo. 2). </li><li> Establecer el tiempo de la prueba máxima de 60 seg. Si el ratón se encuentra la plataforma antes de este tiempo, el programa de software para detener el ensayo cuando la plataforma se encuentra. </li><li> Especificar el programa para comenzar el seguimiento de forma automática, cuando el experimentador sale de la zona de pruebas. Utilizar cualquier &quot;reflejo la reducción al mínimo&quot; las opciones de su paquete de software proporciona. </li><li> Longitud de la pista camino, la latencia de escape, y el tiempo dedicado en cada cuadrante. </li></ol></li></ol> 2. Día 1: Plataforma Visible <ol><li> Programa de ordenador <ol><li> Cargar la calibración de la piscina en el software de seguimiento. </li><li> Crear cinco ensayos, con un intervalo entre ensayos apropiados para su experimento. Programa de la localización de la plataforma y la dirección de partida difieran con cada ensayo. Ver Tabla 1 para un protocolo de ejemplo. </li></ol></li><li> El procedimiento de prueba <ol><li> La transferencia de los ratones de sus facilidades de vivienda a la sala de conducta. Mantener a los ratones en una zona donde no pueden ver la piscina o el entorno espacial. Vamos a adaptarse al nuevo entorno por lo menos 30 minutos antes del ensayo. </li><li> Colocar una bandera en la plataforma para aumentar su visibilidad. </li><li> Para comenzar la prueba, levantar el ratón de la jaula por la base de la cola. Apoyar el mouse a medida que llega a la zona de pruebas. Levantar el ratón por la base de la cola, coloque suavemente el ratón en el agua, frente a la orilla de la piscina. Rápidamente salir de la zona de pruebas. </li><li> Si el ratón se encuentra la plataforma antes de la 60 segundos de corte, permiten el ratón para permanecer en la plataforma de 5 segundos y luego devolverlo a su jaula. Si el ratón no se encuentra la plataforma, coloque el ratón en la plataforma y permitir que permanezca allí durante 20 segundos antes de volver a su jaula. </li><li> Repita este procedimiento para todos los ratones en el camino. Comience cada estudio posterior con una localización de la plataforma y dirección diferentes de partida, como usted ha programado en su software. </li><li> Cuando finalice la prueba, volver a los ratones a los servicios de vivienda. Los ratones se secó y normotermia está asegurada antes de regresar a las instalaciones de los animales. </li><li> En preparación para el día siguiente, quite la bandera de la plataforma y agregue más agua a la piscina para sumergir la plataforma de 1 cm por debajo de la superficie. </li></ol></li></ol> 3. Días 2-5: plataforma oculta <ol><li> Programa de ordenador <ol><li> Cargar la calibración de la piscina en el software de seguimiento. </li><li> Crear cinco ensayos, con un intervalo entre ensayos apropiados para su experimento. Programa de la localización de la plataforma de permanecer en la misma posición en todas las pruebas y los días, pero la dirección de partida son diferentes en cada prueba, cada día. </li></ol></li><li> El procedimiento de prueba <ol><li> Para los ratones negro, añade que no es tóxico, pintura blanca, en polvo temperatura de la piscina y mezclar bien. Use suficiente pintura de tal manera que la plataforma sumergida no es visible desde la superficie del agua. Para ratones blancos, un charco negro con agua limpia y una plataforma de plexiglás transparente debe ser utilizado. </li><li> Siga los pasos 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 4. Día 6: Sonda de prueba <ol><li> Programa de ordenador <ol><li> Cargar la calibración de la piscina en el software de seguimiento. </li><li> Crear una prueba con ninguna zona de la plataforma, y ​​una dirección de partida. La dirección de partida más lejano del cuadrante plataforma utilizada en los días 2-5 se prefiere. Establecer la longitud de pista a 60 segundos. </li></ol></li><li> El procedimiento de prueba <ol><li> Retire la plataforma de la piscina. </li><li> Siga los pasos 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 5. Análisis de los datos <ol><li> Para cada día y cada media del ratón, el 5 pruebas para dar una longitud de trayectoria única y la latencia de escape para cada sujeto de la prueba. Calcular el error combinado adecuadamente. Para el día 6, sólo tiene que recoger la longitud del camino, la latencia de escape, y el tiempo invertido en el cuadrante de la plataforma para cada ratón. </li><li> Si existe cualquier diferencia entre los grupos en el día 1, lo más probable es un problema de visión en lugar de aprendizaje y la memoria. Sólo procederá con el análisis si no se observan diferencias en el día 1. </li><li> Comparar las curvas de aprendizaje para los días 2-5 con estadísticas apropiadas para el conjunto de datos. Una curva más pronunciada representa más rápida adquisición de la tarea; una curva menos profunda representa un déficit en la adquisición de la tarea. Los datos del día 2 al día 5 se analizan mediante ANOWA. </li><li> Para el día 6, comparar el porcentaje de tiempo en el cuadrante de la plataforma previamente aprendidas, utilizando las estadísticas apropiadas para el conjunto de datos. Un mayor porcentaje de tiempo en el cuadrante de la plataforma se interpreta como un mayor nivel de retención de la memoria. </li></ol> 6. Resultados representante Hemos utilizado la prueba del laberinto acuático de Morris para examinar el efecto hipoxia sobre patogénesis de la EA (7) y el ácido valproico (VPA) &#39;s potencial farmacéutico para el tratamiento de EA (6) en ratones transgénicos modelo de AD. La Figura 3 es el resultado representativo que en nuestro estudio sobre el efecto de VPA en los déficits de memoria en el modelo AD APP23 ratón (6). El día 1 (pruebas visibles de la plataforma), no hay diferencia entre el VPA grupos de tratamiento y de control de la latencia (Fig. 3A) y la longitud del camino (Fig. 3) lo que indica que ambos grupos tienen motor similar y las capacidades visuales. De esto podemos suponer que los ratones son capaces de ver la bandera de la plataforma y las pistas en los alrededores de medio ambiente, y pueden nadar aceptablemente. Para los días 2-5 (Día 1 a 4 de los ensayos plataforma oculta), el ejemplo muestra una diferencia en la latencia de escape (Fig. 3C) y longitud de la trayectoria (Fig. 3D) entre los grupos, lo que sugiere que los ratones tratados con VPA se desempeñaron significativamente mejor que los controles con el tiempo. Los resultados rastro de la sonda en el último día (día 6) muestran que el número de veces que los ratones viajaron en el tercer cuadrante, donde se colocó la plataforma oculta con anterioridad, fue significativamente mayor con el tratamiento con VPA en comparación con el control (Fig. 3E). Estos datos indican que el tratamiento con VPA mejora significativamente el déficit de la memoria se ve en APP23 ratones. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. La configuración del equipo para el agua de Morris laberinto visible días plataforma de pruebas. La piscina está a salvo de que el experimentador con separadores de ambiente. Entorno espacial se encuentran en las paredes, y tal vez colocado en el interior de la piscina, por encima de la superficie del agua, si lo desea. La piscina se llena de agua clara, con la plataforma situada 1 cm por encima de la superficie. Una bandera se ha colocado en la plataforma para mejorar la visibilidad. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Captura de pantalla del laberinto-Cualquier ™ Sistema de Seguimiento de vídeo que demuestra la calibración de la piscina. La piscina se ve desde arriba por una cámara de seguimiento en blanco y negro analógico con un digitalizador RTV24. Varias zonas se definen en el software y el total se divide en cuatro cuadrantes. Una quinta, zona de la plataforma se introduce que puede variar entre los ensayos, con cinco ubicaciones posibles: NO, NE, SW, SE o Centro. Una línea de calibración (línea marcada en el centro) se agrega para permitir que el software para convertir distancias de píxeles en las distancias físicas. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Los resultados representativos para el laberinto acuático de Morris. El 7 meses APP23 ratones transgénicos portadores de genes humanos mutantes sueco APP fueron probados después de un mes de la vida diaria VPA (n = 30 ratones) o una solución vehículo (n = 30 ratones) inyecciones. (A) Durante el primer día de pruebas de la plataforma visible, el VPA tratamiento y control de ratones expuestos APP23 una latencia similar a escapar a la plataforma visible. P&gt; 0,05 por estudiante de la t-test. (B) El VPA-tratamiento y de control APP23 ratones tenían similares distancias de natación antes de escapar a la plataforma visible en la prueba de plataforma visible. P&gt; 0,05 por estudiante de la t-test. (C) En las pruebas de plataforma oculta, VPA tratados APP23 ratones mostraron una latencia más corta para escapar a la plataforma oculta en el 3 º y 4 º día, P &lt;0,001 por ANOVA. (D) VPA-tratados APP23 ratones tenía una longitud más corta nadar antes de escapar a la plataforma oculta en el 3 º y 4 º día, P &lt;0.01 por ANOVA. (E) En el ensayo de la sonda en el día sexto, el VPA-tratados APP23 ratones viajó en el tercer cuadrante, donde se colocó la plataforma oculta anteriormente, los tiempos significativamente más que los controles. * P &lt;; 0,005 por estudiante de la t-test. (Adaptado y reimpreso de la Revista de Medicina Experimental 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller University Press, publicado originalmente en J. Exp Med doi:... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> Día 1 </td><td> Día 2 </td><td> Día 3 </td><td> Día 4 </td><td> Día 5 </td><td> Día 6 </td></tr><tr><td></td><td> Plataforma de localización </td><td> Dirección de partida </td><td colspan="4"> Ubicación de la plataforma: SW ubicación inicial de la siguiente manera: </td><td> Ninguna otra plataforma. </td></tr><tr><td> Prueba 1 </td><td> SO </td><td> S </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> Ensayo 2 </td><td> Noroeste </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> Prueba de 3 </td><td> NE </td><td> S </td><td> N </td><td> E </td><td> W </td><td> W </td><td></td></tr><tr><td> Ensayo 4 </td><td> Centro </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> Prueba de 5 </td><td> SE </td><td> W </td><td> S </td><td> S </td><td> N </td><td> N </td><td></td></tr></tbody></table> Tabla 1. Muestra de agua laberinto del protocolo * * Tenga en cuenta cómo tanto la posición de la plataforma y cambiar de dirección a partir del día 1, mientras que en los días 2-5 de la posición de la plataforma se mantiene constante, mientras que los cambios de dirección de partida. El día 6, no hay una plataforma y un único ensayo. La dirección de partida para el día 6 es el más alejado de la ubicación de la plataforma anterior (SW), de modo que los ratones tienen que viajar una cierta distancia antes de entrar en el cuadrante de la plataforma previamente aprendidas.

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	<li>Morris, R. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+localization+does+not+require+the+presence+of+local+cues.">Spatial localization does not require the presence of local cues.</a> Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).</li><li>O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+hippocampal+place+cells.">A review of the hippocampal place cells.</a> Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).</li><li>Scoville, W. B., Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+recent+memory+after+bilateral+hippocampal+lesions.">Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).</li><li>Eichenbaum, H., Stewart, C., Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+representation+in+place+learning.">Hippocampal representation in place learning.</a> J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).</li><li>Block, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+ischemia+and+behavioural+deficits.">Global ischemia and behavioural deficits.</a> Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).</li><li>Qing, H., He, G., Ly, P. T., Fox, C. J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valproic+acid+inhibits+Abeta+production,+neuritic+plaque+formation,+and+behavioral+deficits+in+Alzheimer's+disease+mouse+models.">Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models.</a> J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).</li><li>Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L. E., Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia+facilitates+Alzheimer's+disease+pathogenesis+by+up-regulating+BACE1+gene+expression.">Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. , 18727-18732 (2006).</li><li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory.">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).</li><li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+the+Morris+Water+Maze+in+the+study+of+memory+and+learning.">The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning.</a> Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li><li>Lipp, H. P., Wolfer, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetically+modified+mice+and+cognition.">Genetically modified mice and cognition.</a> Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).</li><li>Sandi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+and+mechanisms+of+action+of+glucocorticoid+involvement+in+memory+storage.">The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage.</a> Neural Plast. 6, 41-52 (1998).</li></ol>

Todos los experimentos se realizaron de acuerdo con la Universidad británica de Atención Animal de Columbia y el empleo y las directrices CIHR.

Edad, sexo, especie, variedad y las diferencias influyen en el rendimiento MWM (8). Los estudios indican que los ratones de edad tienen un desempeño pobre en el MWM, mientras que los roedores machos se desempeñan mejor que las mujeres, además, flotante es más pronunciada en los ratones que las ratas (9, 10). Por lo tanto, estos elementos deben ser equiparados en todas las pruebas. La evidencia también sugiere que los animales estresados ​​tienen un rendimiento en el MWM (11), los factores ambientales que por lo tanto puede causar estrés, como la temperatura, la luz y el ruido, deben ser controlados y se mantiene constante durante la tarea.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nombre del reactivo </th><th> Empresa </th><th> Comentarios (opcional) </th></tr><tr><td> Vídeo AnyMaze Sistema de Seguimiento </td><td> Empresa Stoelting </td><td></td></tr><tr><td> Pintura al temple </td><td> Reeves y Poole Grupos </td><td> Blanco, en polvo </td></tr></tbody></table>

morris water maze test for learning and memory deficits in alzheimer&#39;s disease model mice

El laberinto acuático de Morris (MWM) se estableció por primera vez por el neurocientífico Richard G. Morris en 1981 para poner a prueba el aprendizaje dependiente del hipocampo, incluyendo la adquisición de memoryand espacial a largo plazo la memoria espacial 1. El MWM es un procedimiento relativamente simple que suele estar compuesta de seis días de prueba, la principal ventaja es la diferenciación entre el espacio (plataforma oculta) y no espaciales (visible de la plataforma) las condiciones de 4.2. Además, el entorno de prueba MWM reduce la interferencia olor ruta 5. Esto ha llevado a la tarea de ser utilizado ampliamente en el estudio de la neurobiología y neurofarmacología de aprendizaje espacial y la memoria. El MWM juega un papel importante en la validación de modelos de roedores para los trastornos neurocognitivos como la enfermedad de Alzheimer 6, 7. En este protocolo, se discutió el procedimiento típico de MWM para el aprendizaje y la memoria de las pruebas y análisis de datos de uso común en ratones la enfermedad de Alzheimer modelo transgénico.

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Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#039;s Disease Model Mice

El laberinto acuático de Morris es una tarea para poner a prueba el comportamiento dependiente del hipocampo aprendizaje y la memoria. Ha sido ampliamente utilizada en el estudio de la neurobiología, la neurofarmacología y trastornos neurocognitivos en modelos de roedores.

Agua Morris laberinto de prueba para los déficits de aprendizaje y memoria en ratones de Alzheimer modelo de enfermedad

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

125.7K vistas.  University of British Columbia. El laberinto acuático de Morris es una tarea para poner a prueba el comportamiento dependiente del hipocampo aprendizaje y la memoria. Ha sido ampliamente utilizada en el estudio de la neurobiología, la neurofarmacología y trastornos neurocognitivos en modelos de roedores.

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Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other aversive stimuli to motivate task acquisition. As animals age, sensory modalities deteriorate. For example, many strains of mice develop hearing deficits or cataracts. Changes in the sensory systems required to guide mice during task acquisition present potential confounds in interpreting learning changes in aging animals. Moreover, the use of aversive stimuli to motivate animals to learn tasks is potentially confounding when comparing mice with differential sensitivities to stress. To minimize these types of confounding effects, we have implemented a modified version of the Lashley III maze. This maze relies on route learning, whereby mice learn to navigate a maze via repeated exposure under low stress conditions, e.g. dark phase, no food/water deprivation, until they navigate a path from the start location to a pseudo-home cage with 0 or 1 error(s) on two consecutive trials. We classify this as a low-stress behavior test because it does not rely on aversive stimuli to encourage exploration of the maze and learning of the task. The apparatus consists of a modular start box, a 4-arm maze body, and a goal box. At the end of the goal box is a pseudo-home cage that contains bedding similar to that found in the animal&#x2019;s home cage and is specific to each animal for the duration of maze testing. It has been demonstrated previously that this pseudo-home cage provides sufficient reward to motivate mice to learn to navigate the maze1. Here, we present the visualization of the Lashley III maze procedure in the context of evaluating age-related differences in learning and memory in mice along with a comparison of learning behavior in two different background strains of mice. We hope that other investigators interested in evaluating the effects of aging or stress vulnerability in mice will consider this maze an attractive alternative to behavioral tests that involve more stressful learning tasks and/or visual cues.

The Lashley III maze is a route-learning task that does not rely on aversive stimuli or visual cues. It is thus a highly attractive option for evaluating learning and memory, especially in aging mice or otherwise where stress is a consideration.

De baja tensión Ruta de Aprendizaje Usando el laberinto Lashley III en ratones

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

Investigación

Neurociencias

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial products are often expensive, not easily customized, and not submersible. Here we describe a method to design and build a customized, integrated circuit headstage for simultaneous 4-channel neural recording and 2-channel simulation in awake, behaving animals. The headstage is designed using a free, commercially available CAD-type design package, and can be modified easily to accommodate different scales (e.g. to add channels). A customized printed circuit board is built using surface mount resistors, capacitors and operational amplifiers to construct the unity gain source follower circuit. The headstage is made water-proof with a combination of epoxy, parafilm and a synthetic rubber putty. We have successfully used this device to record local field potentials and stimulate different brain regions simultaneously via independent channels in rats swimming in a water maze. The total cost is &lt; $30/unit and can be manufactured readily.

We present a low-cost method to design and construct a light headstage pre-amplifier system with simultaneous neural recording and stimulation capability. This device can be waterproofed for use in swimming animals.

Diseño y construcción de un cabezal rentable para la estimulación simultánea neural y de grabación en el laberinto de agua

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial ...

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment through neuron-specific detection of food and chemical odors1, 2, and can associate nutritive states with chemical odors3, temperature4, and the pathogenicity of a food source5.
Here, we describe assays of C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. We modified an aversive olfactory learning paradigm6 to instead produce a positive response; the assay involves starving ~400 worms, then feeding the worms in the presence of the AWC neuron-sensed volatile chemoattractant butanone at a concentration that elicits a low chemotactic index (similar to Toroyama et al.7). A standard population chemotaxis assay1 tests the worms' attraction to the odorant immediately or minutes to hours after conditioning.
After conditioning, wild-type animals' chemotaxis to butanone increases ~0.6 Chemotaxis Index units, its "Learning Index". Associative learning is dependent on the presence of both food and butanone during training. Pairing food and butanone for a single conditioning period ("massed training") produces short-term associative memory that lasts ~2 hours. Multiple conditioning periods with rest periods between ("spaced training") yields long-term associative memory (&lt;40 hours), and is dependent on the cAMP Response Element Binding protein (CREB),6 a transcription factor required for long-term memory across species.8
Our protocol also includes image analysis methods for quick and accurate determination of chemotaxis indices. High-contrast images of animals on chemotaxis assay plates are captured and analyzed by worm counting software in MatLab. The software corrects for uneven background using a morphological tophat transformation.9 Otsu's method is then used to determine a threshold to separate worms from the background.10 Very small particles are removed automatically and larger non-worm regions (plate edges or agar punches) are removed by manual selection. The software then estimates the size of single worm by ignoring regions that are above a specified maximum size and taking the median size of the remaining regions. The number of worms is then estimated by dividing the total area identified as occupied by worms by the estimated size of a single worm.
We have found that learning and short- and long-term memory can be distinguished, and that these processes share similar key molecules with higher organisms.6,8 Our assays can quickly test novel candidate genes or molecules that affect learning and short- or long-term memory in C. elegans that are relevant across species.

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

Here we describe methods to test C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. These population assays employ the worms abilities to chemotax toward volatile odorants, and form positive associations upon pairing food with the chemoattractant butanone. Increasing the number of conditioning periods induces long-term memory.

C. elegans de aprendizaje positivo butanona, a corto plazo y largo plazo Ensayos de la memoria asociativa

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of these diseases, including Alzheimer's, Parkinson's and Huntington's disease are characterized by age-dependent deterioration in learning and memory functions and movement coordination2. Here we use behavioral assays, including the negative geotaxis assay3 and the aversive phototaxic suppression assay (APS assay)4,5, to show that some of the behavior characteristics associated with human neurodegeneration can be recapitulated in flies. In the negative geotaxis assay, the natural tendency of flies to move against gravity when agitated is utilized to study genes or conditions that may hinder locomotor capacities. In the APS assay, the learning and memory functions are tested in positively-phototactic flies trained to associate light with aversive bitter taste and hence avoid this otherwise natural tendency to move toward light. Testing these trained flies 6 hours post-training is used to assess memory functions. Using these assays, the contribution of any genetic or environmental factors toward developing neurodegeneration can be easily studied in flies.

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

Behavior assays for measuring locomotor functions, learning, and memory abilities in Drosophila.

Locomotor ensayo, aprendizaje, memoria y déficit en Drosophila Los modelos de neurodegeneración

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-laberinto alternancia forzada y la izquierda-derecha para la evaluación de las tareas de discriminación y de trabajo de la memoria de referencia en ratones

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

Grabación óptica de la actividad neural suprathreshold con la resolución de una sola célula y único punta-

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

In vivo optogenético la estimulación del sistema nervioso central de roedores

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal care. Such a preference memory can last from hours, to days, even life-long, depending on training parameters. Early odor preference learning provides us with a model in which the critical changes for a natural form of learning occur in the olfactory circuitry. An additional feature that makes it a powerful tool for the analysis of memory processes is that early odor preference learning can be lateralized via single naris occlusion within the critical period. This is due to the lack of mature anterior commissural connections of the olfactory hemispheres at this early age. This work outlines behavioral protocols for lateralized odor learning using nose plugs. Acute, reversible naris occlusion minimizes tissue and neuronal damages associated with long-term occlusion and more aggressive methods such as cauterization. The lateralized odor learning model permits within-animal comparison, therefore greatly reducing variance compared to between-animal designs. This method has been used successfully to probe the circuit changes in the olfactory system produced by training. Future directions include exploring molecular underpinnings of odor memory using this lateralized learning model; and correlating physiological change with memory strength and durations.

This protocol introduces lateralized early odor preference learning in rats using acute single naris occlusion. Lateralized learning permits the examination of behavioral outcomes and underpinning biological mechanisms within the same animals, reducing variance induced by between-animal designs. This protocol can be used to investigate molecular mechanisms underpinning early odor learning.

Un Modelo de Aprendizaje lateralizado de Olor en ratas recién nacidas para disecar Formación Neural Circuito Recalces Memoria

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal ...

Intracerebroventricular Injection of Amyloid-&#946; Peptides in Normal Mice to Acutely Induce Alzheimer-like Cognitive Deficits

Amyloid-&#946; (A&#946;) is a major pathological mediator of both familial and sporadic Alzheimer's disease (AD). In the brains of AD patients, progressive accumulation of A&#946; oligomers and plaques is observed. Such A&#946; abnormalities are believed to block long-term potentiation, impair synaptic function, and induce cognitive deficits. Clinical and experimental evidences have revealed that the acute increase of A&#946; levels in the brain allows development of Alzheimer-like phenotypes. Hence, a detailed protocol describing how to acutely generate an AD mouse model via the intracerebroventricular (ICV) injection of A&#946; is necessary in many cases. In this protocol, the steps of the experiment with an A&#946;-injected mouse are included, from the preparation of peptides to the testing of behavioral abnormalities. The process of preparing the tools and animal subjects before the injection, of injecting the A&#946; into the mouse brain via ICV injection, and of assessing the degree of cognitive impairment are easily explained throughout the protocol, with an emphasis on tips for effective ICV injection of A&#946;. By mimicking certain aspects of AD with a designated injection of A&#946;, researchers can bypass the aging process and focus on the downstream pathology of A&#946; abnormalities.

Intracerebroventricular Injection of Amyloid-&amp;#946; Peptides in Normal Mice to Acutely Induce Alzheimer-like Cognitive Deficits

The amyloid-&#946; (A&#946;)-injected animal model enables the administration of a defined quantity and species of A&#946; fragments and reduces individual differences within each study group. This protocol describes the intracerebroventricular (ICV) injection of A&#946; without stereotactic instruments, enabling the production of Alzheimer-like behavioral abnormalities in normal mice.

La inyección intracerebroventricular de péptidos beta-amiloide en ratones normales para inducir de forma aguda déficits cognitivos como la enfermedad de Alzheimer,

Amyloid-&#946; (A&#946;) is a major pathological mediator of both familial and sporadic Alzheimer's disease (AD). In the brains of AD patients, ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, interest in the cognitive processes of nonmodel species, typically within an ecological context, has also become an emerging field of study. In particular, interest in the cognitive processes in reptiles is growing although experimental studies on reptilian cognition are sparse. The few reptilian studies that have experimentally tested for spatial learning and memory have used rodent paradigms modified for use in reptiles. However, ecologically important aspects of the physiology and behavior of this taxonomic group must be taken into account when testing for spatially based cognition. Here, we describe modifications of the dry land Barnes maze and associated testing protocol that can improve performance when probing for spatial learning and memory ability in small squamate reptiles. The described paradigm and procedures were successfully used with male side-blotched lizards (Uta stansburiana), demonstrating that spatial learning and memory can be assessed in this taxonomic group with an ecologically relevant apparatus and protocol.

This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

La evaluación del aprendizaje espacial y la memoria en pequeños reptiles escamosos

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...