Name: assessing spatial learning and memory in small squamate reptiles
Uploaded: 2017-01-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 44 s
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We thank M. Forney, R. Maged, and K. Hellwinkle for data collection and two anonymous reviewers for comments on a previous version of this manuscript. This research was supported by an NSF award to LDL (IOS-0918268).

Todos los procedimientos fueron aprobados por la Universidad de Penn State Institucional Cuidado de Animales y el empleo Comisión (IACUC - Protocolo ID: 43242) y se adhirieron a las regulaciones locales, estatales y federales. 1. Preparación <ol><li> Compra o construir el laberinto de Barnes, asegurando que los agujeros de los objetivos figuran tamaño apropiado para la especie de interés. Para este protocolo, utilice siete lagartos del lado-blotched adultos (Uta stansburiana). Determinar el tamaño de muestra adecuado para los estudios que utilizan otras especies. <ol><li> Si la construcción del laberinto de Barnes, la compra de cualquier punto de vista, la mesa redonda no poroso (106 cm de diámetro), elevación de 76,2 cm del suelo. </li><li> Utilizando una cinta métrica, marcar 10 puntos equidistantes espaciadas 26 cm de distancia alrededor del perímetro de la mesa y de 6,35 cm del borde de la mesa. Utilice 10 hoyos mientras que los laberintos de roedores suelen tener más agujeros. Si lo hace, permite una reducción en el número de opciones de escape. </li><li> Con una broca de sierra de orificios (2,54cm de diámetro), taladrar los 10 hoyos de goles y arena de bordes afilados. </li><li> Montar cuatro clavijas de soporte del estante en cada agujero con tornillos, utilizando un recinto de casa como una guía para las dimensiones. </li></ol></li><li> Coloque el laberinto en una habitación tranquila con luces de techo brillantes y una percepción del espacio disponible para la navegación (puertas, armarios, etc.). </li><li> Montar un enfoque automático, cámaras de gran angular del objetivo (11,3 cm x 3,99 cm) u otra cámara adecuada directamente por encima del laberinto. Asegúrese de que el campo de visión de la secuencia de vídeo abarca todo el laberinto. </li><li> Coloque el ordenador y la silla de observadores de al menos 1 m del laberinto. </li><li> Marcar las piernas del laberinto en el suelo con un marcador permanente o cinta. Esto permite la corrección de cualquier movimiento minutos del laberinto en el transcurso de los ensayos. </li><li> Al azar asignar uno de los agujeros como &quot;1&quot; y el número de los otros agujeros consecutivamente a través de &quot;10&quot;. Con un marcador permanente, escribir los números a lo largo del lado de la parte exteriordel laberinto para facilitar la consulta. Asegúrese de que los números no son visibles a un animal dentro del laberinto. </li><li> Asignar al azar a los agujeros meta sujetos utilizando un generador de números aleatorios. </li></ol> 2. Los ensayos de entrenamiento NOTA: Los reptiles tienen una temperatura corporal preferido que se puede obtener de la bibliografía. Si los animales se hacen lentos a través de múltiples ensayos de entrenamiento, el laberinto puede ser demasiado frío y esto puede afectar el comportamiento. Un calentador de espacio pequeño o cinta de calor en la parte inferior del laberinto puede aumentar adecuadamente la temperatura superficial del laberinto, la mejor indicación térmica de la temperatura del cuerpo, para mantener la temperatura corporal y un rendimiento óptimos de comportamiento. <ol><li> Si los sujetos se encuentran fuera de la sala de pruebas, llevar animales en sus cajas de origen en la sala de al menos 30 minutos antes de la prueba. Asegúrese de proporcionar calor en recintos de origen (por ejemplo, lámparas de calor, cinta de calor) con el fin de mantener la temperatura corporal antes de la prueba. <ol><li> software de seguimiento abierto y aplicación de cámara web para el canal de video. El software de seguimiento de costumbre fue escrito para Matlab y la caja de herramientas de procesamiento de imágenes; otro software de seguimiento está disponible comercialmente. </li><li> Evaluar el campo de visión de la secuencia de vídeo. Si el laberinto no está en el campo de visión, comprobar que el laberinto se encuentra dentro de las marcas en el suelo. </li><li> Abra la hoja de cálculo que contiene la información sobre la fecha, hora de inicio / final de los ensayos de formación, sujeta ID, agujero meta asignada, número de ensayos carrera de entrenamiento, las notas y las iniciales del observador. </li><li> Aleatoriamente el orden en el que se pondrán a prueba los sujetos. Los sujetos de prueba de una manera sistemática. </li></ol></li><li> Retire el primer tema de su jaula hogar y colocar suavemente el sujeto en el centro del laberinto. Colocar un recipiente de plástico sobre el animal; Hacer esto impide que el sesgo de orientación inconsciente por el investigador. Permitir a los 30 s se aclimaten. </li><li> Montar jaula del animal en el laberinto, directamente debajo de la tanfirmado agujero meta, deslizando la parte superior del recinto en los alojamientos de clavija. Asegúrese de que la roca que toma el sol en la jaula de alojamiento está directamente debajo del agujero, el cual servirá como una percha cuando el animal desciende en el agujero. En este punto, el uso de señales térmica o química de la carcasa hogar para uso en navegación es irrelevante. <ol><li> laberintos de roedores usan un recinto limpio como una vía de escape para el sujeto. Sin embargo, fomentar la entrada en el agujero durante el entrenamiento ensayos mediante el montaje de cerramiento de origen del animal en el laberinto. </li></ol></li><li> Retire con cuidado la bañera de plástico de la parte superior del laberinto. </li><li> Iniciar la grabación del ensayo de entrenamiento con la aplicación de cámara web. <ol><li> Deje que el objeto de explorar el laberinto durante 10 minutos. Si ocurre algo atípica, indicarlo en la hoja de cálculo. </li><li> Si el sujeto cae o se queda fuera de la mesa, volver suavemente al sujeto a la mitad del laberinto. Continuar sincronización y grabación si el animal está fuera del laberinto durante 30 s o menos.Si el sujeto está fuera del laberinto durante más de 30 s, abortar el juicio. Registrar esta información en la sección de notas del libro. </li><li> Si el sujeto desciende en el agujero meta sin ayuda, considere el juicio como durante en ese momento. </li><li> Si el sujeto no entra en el agujero meta, considere el ensayo como más de una vez transcurridos 10 min. </li></ol></li><li> Si el sujeto no entra en el agujero de meta después de 10 minutos, con la mano suavemente guiar al animal, de cabeza, en el agujero meta apropiada. </li><li> Deja de software de seguimiento y vídeo. Guardar imágenes de vídeo. </li><li> Deje que el sujeto en reposo durante al menos 2 minutos en su recinto en casa mientras que el gabinete esté montado bajo el laberinto. </li><li> El uso de una botella de spray y toallas de papel, limpiar la parte superior del laberinto con una mezcla de jabón diluida de 1:10 jabón al agua. Si lo hace, se opone a la utilización de señales químicas al navegar por el laberinto. Algunas especies, en particular los que hacen un uso intensivo de la información quimiosensriales necesitate enjuague adicional del laberinto con agua caliente para eliminar todas las señales olfativas. </li><li> Retire la caja de debajo del laberinto y, o bien repetir el ensayo de entrenamiento con el mismo individuo o de un nuevo individuo. Cada objeto se puede ejecutar en un máximo de 5 ensayos de entrenamiento por día, con intervalos de 30 minutos entre los ensayos de un individuo. </li><li> Repita este procedimiento hasta que un sujeto desciende en su agujero meta sin ayuda, en 3 ensayos de entrenamiento diferentes, lo que indica que se ha producido el aprendizaje de la ubicación objetivo. Los tres ensayos de entrenamiento no necesitan ser consecutivos. Si un sujeto alcanza este criterio, el sujeto se mueve a la sonda de prueba a fin de evaluar la memoria espacial. </li></ol> 3. Ensayos de sonda NOTA: Una vez que el sujeto alcanza criterio, el sujeto ha aprendido a navegar a la meta. Sin embargo, en este momento, todavía no está claro si el sujeto está navegando utilizando una estrategia espacial o alguna otra estrategia de navegación. ensayo de investigacións prueba para esto y debe llevarse a cabo el día después de que el sujeto alcanza criterio en los ensayos de entrenamiento. <ol><li> Girar el laberinto de 180 °, asegurando que las piernas del laberinto están dentro de las marcas en el suelo. La rotación del laberinto permite a las señales locales que identifican directamente con el objetivo de estar en conflicto directo con las claves espaciales más estables. </li><li> Repita los pasos 2.1 - 2.5.2, omitiendo el paso 2.3 del montaje de cerramiento casa del sujeto bajo el laberinto. Si lo hace, se opone a la utilización de señales olfativas o de otro tipo que emanan de la caja a casa durante la exploración del laberinto. </li><li> Durante los ensayos de la sonda, los sujetos son libres de explorar el laberinto de los 10 minutos completos para evaluar la conducta exploratoria. Después de 10 minutos, deje de software de vídeo y el seguimiento. </li><li> Retire el tema del laberinto y devolverlo a su jaula. </li><li> Limpiar la parte superior del laberinto con la mezcla de jabón diluida. </li></ol> 4. Medidas de comportamiento NOTA: Para la formación trials, incluir medidas de comportamiento, tales como la latencia para llegar al hoyo meta, número de errores cometidos (investigación de un agujero nongoal; hocico del animal debe estar dentro de 1 cm del orificio), y la proporción de tiempo dedicado en el cuadrante correcto de la laberinto. <ol><li> Para ensayos de entrenamiento, determinar una estrategia de búsqueda. Una estrategia directa se define como descendente en el agujero meta con menos de 3 errores. Una estrategia de serie es el examen de 3 o más agujeros laberinto consecutivos a lo largo del perímetro del laberinto. Una estrategia aleatoria es examen no de serie de agujeros de laberinto con 3 o más errores. NOTA: Para los ensayos de exploración, las medidas de comportamiento incluyen la latencia para llegar al agujero espacialmente correcta, el número de errores cometidos antes de investigar el agujero espacialmente correcta, y la proporción de tiempo dedicado en el cuadrante espacialmente correcta del laberinto. </li><li> Para una evaluación más rigurosa de elección no aleatoria del agujero objetivo espacialmente correcta, emplear muestreo sin reemplazo al calculartasa de oportunidad. </li></ol>

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	<li>Adriano, F., Caltagirone, C., Spalletta, 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+volume+reduction+in+first-episode+and+chronic+schizophrenia:+A+review+and+meta-analysis.">Hippocampal volume reduction in first-episode and chronic schizophrenia: A review and meta-analysis.</a> Neuroscientist. 18, 180-200 (2012).</li><li>Karl, A., Schaefer, M., Malta, L. S., Dorfel, D., Rohleder, N., Werner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+meta-analysis+of+structural+brain+abnormalities+in+PTSD.">A meta-analysis of structural brain abnormalities in PTSD.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. 30, 1004-1031 (2006).</li><li>Shi, F., Liu, B., Zhou, Y., Yu, C., Jiang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+volume+and+asymmetry+in+mild+cognitive+impairment+and+Alzheimer's+disease:+Meta-analyses+of+MRI+studies.">Hippocampal volume and asymmetry in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease: Meta-analyses of MRI studies.</a> Hippocampus. 19, 1055-1064 (2009).</li><li>Videbech, P., Ravnkilde, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hippocampal+volume+and+depression:+A+meta-analysis+of+MRI+studies.">Hippocampal volume and depression: A meta-analysis of MRI studies.</a> Am. J. Psychiatry. 161, 1957-1966 (2004).</li><li>Sharma, S., Rakoczy, S., Brown-Borg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+spatial+memory+in+mice.">Assessment of spatial memory in mice.</a> Life Sci. 87, 521-536 (2010).</li><li>Vorhees, C. V., Williams, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+spatial+learning+and+memory+in+rodents.">Assessing spatial learning and memory in rodents.</a> ILAR J. 55, 310-332 (2014).</li><li>Jenssen, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+awareness+by+the+lizard+Anolis+Cristatellus:+Why+should+a+non-ranging+species+demonstrate+homing+behavior.">Spatial awareness by the lizard Anolis Cristatellus: Why should a non-ranging species demonstrate homing behavior.</a> Herpetologica. 58, 364-371 (2002).</li><li>Pittman, S. E., Hart, K. M., Cherkiss, M. S., Snow, R. W., Fujisaki, I., Smith, B. J., Mazzotti, F. J., Dorcas, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homing+of+invasive+Burmese+pythons+in+South+Florida:+evidence+for+map+and+compass+senses+in+snakes.">Homing of invasive Burmese pythons in South Florida: evidence for map and compass senses in snakes.</a> Biol. Lett. 10, (2014).</li><li>Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+and+reversal+learning+in+congeneric+lizards+with+different+foraging+strategies.">Spatial and reversal learning in congeneric lizards with different foraging strategies.</a> Anim. Behav. 57, 393-407 (1999).</li><li>Day, L. B., Crews, C., Wilczynski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+medial+and+dorsal+cortex+lesions+on+spatial+memory+in+lizards.">Effects of medial and dorsal cortex lesions on spatial memory in lizards.</a> Behav. Brain Res. 118, 27-42 (2001).</li><li>Holtzman, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Slither+to+Hither:+Orientation+and+Spatial+Learning+in+Snakes.">From Slither to Hither: Orientation and Spatial Learning in Snakes.</a> Integr. Biol. 1, 81-89 (1998).</li><li>Holtzman, D. A., Harris, T. W., Aranguren, G., Bostock, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+learning+of+an+escape+task+by+young+corn+snakes,+Elaphe+guttata+guttata.">Spatial learning of an escape task by young corn snakes, Elaphe guttata guttata.</a> Anim. Behav. 57, 51-60 (1999).</li><li>LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. M., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+memory:+are+lizards+really+deficient.">Spatial memory: are lizards really deficient.</a> Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).</li><li>Nobel, D. W. A., Carazo, P., Whiting, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+outdoors:+male+lizards+show+flexible+spatial+learning+under+semi-natural+conditions.">Learning outdoors: male lizards show flexible spatial learning under semi-natural conditions.</a> Biol. Lett. 8, 946-948 (2012).</li><li>Fo&#224;, A., Basaglia, F., Beltrami, G., Carnacina, M., Moretto, E., Bertolucci, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orientation+of+lizards+in+a+Morris+water-maze:+roles+of+the+sun+compass+and+the+parietal+eye.">Orientation of lizards in a Morris water-maze: roles of the sun compass and the parietal eye.</a> J. Exp. Biol. 212, 2918-2924 (2009).</li><li>L&#243;pez, J. C., Vargas, J. P., G&#243;mez, Y., Salas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+and+non-spatial+learning+in+turtles:+the+role+of+medial+cortex.">Spatial and non-spatial learning in turtles: the role of medial cortex.</a> Behav. Brain Res. 143, 109-120 (2003).</li><li>Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+role+for+acetylcholine+in+spatial+memory+in+turtles.">A role for acetylcholine in spatial memory in turtles.</a> Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).</li><li>Zani, P. A., Jones, T. D., Neuhaus, R. A., Milgrom, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+refuge+distance+on+escape+behavior+of+side-blotched+lizards+(Uta+stansburiana).">Effect of refuge distance on escape behavior of side-blotched lizards (Uta stansburiana).</a> Can. J. Zool. 87, 407-414 (2009).</li><li>Mason, R. T., Gans, C., Crews, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reptilian+Pheromone.">Reptilian Pheromone.</a> Hormones, Brain, and Behavior: Biology of the Reptilia. , 114-228 (1992).</li><li>Crawley, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+phenotypes+of+inbred+mouse+strains:+implications+and+recommendations+for+molecular+studies.">Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies.</a> Psychopharmacology. 132, 107-124 (1997).</li><li>Schellinck, H. M., Cyr, D. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+Many+Ways+Can+Mouse+Behavioral+Experiments+Go+Wrong?+Confounding+Variables+in+Mouse+Models+of+Neurodegenerative+Diseases+and+How+to+Control+Them.">How Many Ways Can Mouse Behavioral Experiments Go Wrong? Confounding Variables in Mouse Models of Neurodegenerative Diseases and How to Control Them.</a> Adv. Stud. Behav. 41, 255-366 (2010).</li><li>O'Leary, T. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+apparatus+design+and+test+procedure+on+learning+and+memory+performance+of+C57BL/6J+mice+on+the+Barnes+maze.">The effects of apparatus design and test procedure on learning and memory performance of C57BL/6J mice on the Barnes maze.</a> J. Neurosci. Methods. 203, 315-324 (2012).</li><li>O'Leary, T. P., Brown, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+apparatus+design+and+behavioral+measures+for+the+assessment+of+visuo-spatial+learning+and+memory+of+mice+on+the+Barnes+maze.">Optimization of apparatus design and behavioral measures for the assessment of visuo-spatial learning and memory of mice on the Barnes maze.</a> Learn. Mem. 20, 85-96 (2013).</li><li>Patil, S. S., Sunyer, B., H&#246;ger, H., Lubec, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+spatial+memory+of+C57BL/6J+and+CD1+mice+in+the+Barnes+maze,+the+Multiple+T-maze+and+in+the+Morris+water+maze.">Evaluation of spatial memory of C57BL/6J and CD1 mice in the Barnes maze, the Multiple T-maze and in the Morris water maze.</a> Behav. Brain. Res. 198, 58-68 (2009).</li><li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <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+of+age-specific+learning+and+experience+for+turtles+navigating+a+changing+landscape.">The role of age-specific learning and experience for turtles navigating a changing landscape.</a> Curr. Biol. 25, 333-337 (2015).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Cuando la prueba experimental para el aprendizaje espacial y la memoria, hay varias cuestiones conceptuales importantes que se tratan en algunos de los principales pasos en el protocolo. En primer lugar, los sujetos deben demostrar que están aprendiendo la ubicación del orificio de meta en el transcurso de los ensayos de entrenamiento. La consecución del criterio preestablecido demuestra que se ha producido el aprendizaje de la ubicación del agujero meta. Si los sujetos no aprenden la ubicación del orificio de obje...

Muchas enfermedades neurodegenerativas tales como la presente de Alzheimer con una disminución progresiva en la capacidad cognitiva, normalmente concurrente con la degradación del cerebro 1-4. Para la prueba de la influencia de la lesión cerebral y la degradación de los procesos cognitivos, la investigación clínica ha aprovechado las ventajas de especies de roedores modelo y la normalización de los aparatos de ensayo y el protocolo. En particular, los procesos de aprendizaje y memoria espacial se han evaluado a través de varios paradigmas estándar, tales como el laberinto de agua de Morris, laberinto de Barnes, y laberinto de brazos radiales (para una revisión completa de estos y otros paradigmas, ver 5,6). La rica historia de estos paradigmas de aprendizaje y memoria espacial ha demostrado ser muy exitosa, permitiendo a los investigadores a entender muchas de las facetas y matices de la relación entre la memoria humana, la función cerebral y la enfermedad. Si bien la evaluación de los procesos cognitivos se ha examinado en la investigación clínica para dejar de fumare algún tiempo, la investigación dirigida hacia las capacidades cognitivas de las especies nonmodel es relativamente nuevo. Los investigadores que estudian la cognición en especies nonmodel son típicamente interesado en la relevancia ecológica y evolutiva de los procesos cognitivos, particularmente en el contexto de la supervivencia y la reproducción. Algunos estudios en los reptiles han sugerido que las capacidades cognitivas avanzadas, en la memoria espacial particular, pueden ser la base de algunos comportamientos, en particular los relativos a la navegación y orientación. Sin embargo, aunque muchos estudios han demostrado que los reptiles pueden reorientar después del desplazamiento 7,8, el comportamiento de los mecanismos cognitivos reorientación subyacente aún no han sido, se separan. Debido a esto, algunos estudios han tratado de evaluar experimentalmente la importancia del aprendizaje espacial y la memoria durante la navegación 9-17. La metodología de estos estudios se modelan predominantemente después de paradigmas y protocolos de roedores, a veces modificados para su uso en los reptiles, pero estos estudioshan tenido un éxito variable en la evaluación de la memoria espacial. Algunos estudios han demostrado el aprendizaje espacial y la memoria en algunas especies de 11-17, mientras que otros estudios no encontraron ninguna evidencia de tal 9,10. Por lo tanto, el papel o la existencia de aprendizaje espacial y la memoria durante la navegación en los reptiles todavía no está claro. Un problema que puede ser problemático cuando se evalúa experimentalmente el aprendizaje espacial y la memoria en los reptiles es la relevancia ecológica de la tarea. Los reptiles son un grupo taxonómico especial muy distinta de roedores, lo que demuestra la gran variación en la ecología, comportamiento y fisiología. Las diferencias en el comportamiento a través de especies de reptiles posiblemente podrían afectar la evaluación de las capacidades cognitivas espaciales, sobre todo si el paradigma utilizado no aprovechar un comportamiento natural. Por ejemplo, en una especie que normalmente busca refugio en pequeñas grietas, las habilidades espaciales se pueden evaluar fácilmente usando un laberinto mientras que Barnes este laberinto puede no ser la opción ideal paradigmaen una especie que normalmente permanece inmóvil. Del mismo modo, la mayoría de los reptiles escamosos no son acuáticas y por lo tanto el laberinto de agua de Morris pueden no ser una buena opción para probar el aprendizaje espacial y la memoria (pero véase 15); Sin embargo, este laberinto puede ser una opción ideal para probar las habilidades espaciales de las tortugas 16. Por último, la fisiología de este grupo debe tenerse en cuenta, como los reptiles son ectothermic mantenimiento de la temperatura adecuada y, en particular, del sustrato, debe tenerse en cuenta durante el procedimiento de prueba. El protocolo y el paradigma que aquí se presenta se utilizaron para sondear el aprendizaje espacial y la memoria en los lagartos del lado-blotched adultos (Uta stansburiana) 13, un pequeño lagarto que normalmente huye de los depredadores en pequeñas grietas en las rocas 18. Conociendo este aspecto de la historia natural y el comportamiento de las especies, se utilizó una modificación de la tradicional laberinto de Barnes para la prueba de aprendizaje espacial y la memoria. El laberinto i Barnessa laberinto de secano y por lo general se utiliza para probar la cognición espacial en modelos de roedores. Hemos modificado nuestro laberinto de varias maneras desde el laberinto de roedores, tanto en el diseño y el protocolo (descrito a continuación). Nuestra laberinto consistía en una plataforma circular con 10 orificios equidistantes unos de otros a lo largo del perímetro de la plataforma (Figura 1). El protocolo descrito aquí implica un sujeto que participan en ensayos de entrenamiento para aprender la ubicación de un agujero objetivo, entonces, una vez que el sujeto aprende la ubicación del orificio de meta, una sonda de prueba se utiliza para comprobar el uso de memoria espacial durante la navegación a la meta.

<table><tbody><tr><td>Barnes maze</td><td>TSE Systems</td><td>302050-BM/M</td><td>Available from other vendors. Alternatively, a Barnes maze can be constructed from a standard, non-porous round table.</td></tr><tr><td>Heat tape</td><td>Big Apple Pet Supply</td><td></td><td>May also use a small space heater situated on the floor under the maze.</td></tr><tr><td>Pet keeper for small animals</td><td>Petco</td><td>1230204</td><td>Housing enclosure that can be mounted under the maze.</td></tr><tr><td>Nickel plated shelf support pegs</td><td>Newegg</td><td>241941</td><td>Pegs attached to underside of maze. Secures enclosure to maze during trials.</td></tr><tr><td>LifeCam Studio webcam</td><td>Microsoft</td><td>Q2F-00013</td><td>Available from other vendors. Other brands of webcams may also be used.</td></tr><tr><td>Tracking software</td><td>Code custom written for Matlab&lt;br/&gt; and the Image Toolbox</td><td></td><td>Video tracking software. Other tracking software such as VideoMot 2 from TSE Systems can be used.</td></tr></tbody></table>

assessing spatial learning and memory in small squamate reptiles

La investigación clínica ha aprovechado una variedad de paradigmas para evaluar el deterioro cognitivo, la orientación comúnmente capacidad de aprendizaje y memoria espacial. Sin embargo, el interés por los procesos cognitivos de las especies nonmodel, típicamente dentro de un contexto ecológico, también se ha convertido en un campo de estudio emergente. En particular, el interés por los procesos cognitivos en los reptiles está creciendo a pesar de los estudios experimentales sobre la cognición de reptil son escasos. Los pocos estudios de reptil que han probado experimentalmente para el aprendizaje espacial y la memoria han utilizado paradigmas de roedores modificados para su uso en los reptiles. Sin embargo, ecológicamente aspectos importantes de la fisiología y el comportamiento de este grupo taxonómico deben tenerse en cuenta cuando se prueba para la cognición basado espacialmente. A continuación, describimos las modificaciones de la tierra seca Barnes laberinto y protocolo de pruebas asociado que pueden mejorar el rendimiento cuando el sondeo de aprendizaje espacial y la capacidad de memoria en pequeños reptiles escamosos. El paradigma descrito y proprocedimientos se utilizaron con éxito con los lagartos macho del lado-blotched (Uta stansburiana), lo que demuestra que el aprendizaje espacial y la memoria pueden ser evaluados en este grupo taxonómico con un aparato y un protocolo ecológicamente pertinentes.

Este protocolo permite la evaluación experimental de la navegación basada en el espacio en pequeños lagartos. Un estudio previo utilizado con éxito este protocolo a la sonda para la navegación espacial en los lagartos del lado-blotched varones 13. En ese estudio, los hombres fueron entrenados para navegar a un agujero de meta y, una vez que se alcanzó el criterio, progresaron en un ensayo de investigación para evaluar las señales priorizados cuando navega hacia un aguj...

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Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

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, ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.2K vistas.  Penn State Altoona. 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.

Video: Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

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

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 behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

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.

El Doble-H Maze: Una prueba del comportamiento robusto para el Aprendizaje y la Memoria en roedores

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 ...

Investigación

Comportamiento

Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, dispersal and foraging. However, the understanding of the role of cognition in the development of navigation strategies and the mechanisms underlying these strategies is limited by the methodological difficulties involved in monitoring, manipulating the cognition of, and tracking wild animals. This study describes a protocol for addressing the role of cognition in navigation that combines pharmacological manipulation of behavior with high-precision radio telemetry. The approach uses scopolamine, a muscarinic acetylcholine receptor antagonist, to manipulate cognitive spatial abilities. Treated animals are then monitored with high frequency and high spatial resolution via remote triangulation. This protocol was applied within a population of Eastern painted turtles (Chrysemys picta) that has inhabited seasonally ephemeral water sources for ~100 years, moving between far-off sources using precise (&#177; 3.5 m), complex (i.e., non-linear with high tortuosity that traverse multiple habitats), and predictable routes learned before 4 years of age. This study showed that the processes used by these turtles are consistent with spatial memory formation and recall. Together, these results are consistent with a role of spatial cognition in complex navigation and highlight the integration of ecological and pharmacological techniques in the study of cognition and navigation.

This paper describes a novel protocol that combines the pharmacological manipulation of memory and radio telemetry to document and quantify the role of cognition in navigation.

El uso de la manipulación farmacológica y de alta precisión de radio telemetría para estudiar la cognición espacial en animales criados en libertad

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, ...

Medio ambiente

Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and validated for rat use. The Radial Water Tread (RWT) maze test of spatial memory (designed specifically for mice and requiring no swimming) has been shown previously to successfully distinguish between controlled cortical impact-induced TBI mice and sham controls. Here, a detailed protocol for this task is presented. The RWT maze capitalizes on the natural tendency of mice to avoid open areas in favor of hugging the sides of an apparatus (thigmotaxis). The walls of the maze are lined with nine escape holes placed above the floor of the apparatus, and mice are trained to use visual cues to locate the escape hole that leads out of the maze. The maze is filled with an inch of cold water, sufficient to motivate escape but not deep enough to require that the mouse swim. The acquisition period takes only four training days, with a test of memory retention on day five and a long-term memory test on day 12. The results reported here suggest that the RWT maze is a feasible alternative to rat-validated, swimming-based cognitive tests in the assessment of spatial memory deficits in mouse models of TBI.

Here we present a protocol for a mouse-specific test of cognition that does not require swimming. This test can be used to successfully distinguish controlled cortical impact-induced traumatic brain injury mice from sham controls.

Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto radial

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and ...

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.

Un ensayo conductual para investigar el papel de la memoria espacial durante defensa instintiva en ratones

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

Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles

Reptiles utilize a variety of environmental cues to inform and drive animal behavior such as chemical scent trails produced by food or conspecifics. Decrypting the scent-trailing behavior of vertebrates, particularly invasive species, enables the discovery of cues that induce exploratory behavior and can aid in the development of valuable basic and applied biological tools. However, pinpointing behaviors dominantly driven by chemical cues versus other competing environmental cues can be challenging. Y-mazes are common tools used in animal behavior research that allow quantification of vertebrate chemosensory behavior across a range of taxa. By reducing external stimuli, Y-mazes remove confounding factors and present focal animals with a binary choice. In our Y-maze studies, a scenting animal is restricted to one arm of the maze to leave a scent trail and is removed once scent-laying parameters have been met. Then, depending on the trial type, either the focal animal is allowed into the maze, or a competing scent trail is created. The result is a record of the focal animal&#39;s choice and behavior while discriminating between the chemical cues presented. Here, two Y-maze apparatuses tailored to different invasive reptile species: Argentine black and white tegu lizards (Salvator merianae) and Burmese pythons (Python bivittatus) are described, outlining the operation and cleaning of these Y-mazes. Further, the variety of data produced, experimental drawbacks and solutions, and suggested data analysis frameworks have been summarized.

Y-mazes enable researchers to determine the relevance of specific stimuli that drive animal behavior, especially isolated chemical cues from a variety of sources. Careful design and planning can yield robust data (e.g., discrimination, degree of exploration, numerous behaviors). This experimental apparatus can provide powerful insight into behavioral and ecological questions.

Uso de laberintos en Y cerrados para evaluar el comportamiento quimiosensorial en reptiles

Reptiles utilize a variety of environmental cues to inform and drive animal behavior such as chemical scent trails produced by food or conspecifics. ...

Exploración basada en juegos: desbloqueo de las habilidades de navegación espacial humana

Assessing Human Spatial Navigation in a Virtual Space and its Sensitivity to Exercise

Spatial navigation (SN) is the ability to locomote through the environment, which requires an understanding of where one is located in time and space. This capacity is known to rely on the sequential firing of place cells within the hippocampus. SN is an important behavior to investigate as this process deteriorates with age, especially in neurodegenerative disorders. However, the investigation of SN is limited by the lack of sophisticated behavioral techniques to assess this hippocampal-dependent task. Therefore, the goal of this protocol was to develop a novel, real-world approach to studying SN in humans. Specifically, an active virtual SN task was developed using a cross-platform game engine. During the encoding phase, participants navigated their way through a virtual city to locate landmarks. During the remembering phase, participants remembered where these reward locations were and delivered items to these locations. Time to find each location was captured and episodic memory was assessed by a free recall phase, including aspects of place, order, item, and association. Movement behavior (x, y, and z coordinates) was assessed through an asset available in the game engine. Importantly, results from this task demonstrate that it accurately captures both spatial learning and memory abilities as well as episodic memory. Further, findings indicate that this task is sensitive to exercise, which improves hippocampal functioning. Overall, the findings suggest a novel way to track human hippocampal functioning over the course of time, with this behavior being sensitive to physical activity training paradigms.

Autor destacado: Investigación de los efectos de las prácticas de movimiento mente-cuerpo en la función cerebral

Here, we present a novel, brief, and active spatial navigation task that assesses both spatial navigation and episodic memory ability. Importantly, spatial navigation and episodic memory were associated with one another, and this task demonstrated sensitivity to exercise.

Evaluación de la navegación espacial humana en un espacio virtual y su sensibilidad al ejercicio

Spatial navigation (SN) is the ability to locomote through the environment, which requires an understanding of where one is located in time and space. ...

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk factor for AD, stroke has also been implicated as a risk factor and an exacerbating factor. The co-morbidity of stroke and AD results in worsened stroke-related motor control and AD-related cognitive deficits when compared to each condition alone. To model the combined condition of stroke and AD, a novel transgenic rat model of AD, with a mutated form of amyloid precursor protein (a key protein involved in the development of AD) incorporated into its DNA, is given a small unilateral striatal stroke.
For a model with the combination of both stroke and AD, behavioral tests that assess stroke-related motor control, locomotion and AD-related cognitive function must be implemented. The cylinder task involves a cost-efficient, multipurpose apparatus that assesses spontaneous forelimb motor use. In this task, a rat is placed in a cylindrical apparatus, where the rat will spontaneously rear and contact the wall of the cylinder with its forelimbs. These contacts are considered forelimb motor use and quantified during video analysis after testing. Another cost-efficient motor task implemented is the beam-walk task, which assesses forelimb control, hindlimb control and locomotion. This task involves a rat walking across a wooden beam allowing for the assessment of limb motor control through analysis of forelimb slips, hindlimb slips and falls. Assessment of learning and memory is completed with Morris water maze for this behavioral paradigm. The protocol starts with spatial learning, whereby the rat locates a stationary hidden platform. After spatial learning, the platform is removed and both short-term and long-term spatial reference memory is assessed. All three of these tasks are sensitive to behavioral differences and completed within 28 days for this model, making this paradigm time-efficient and cost-efficient.

To investigate the co-morbid Alzheimer&#39;s disease (AD) and stroke condition in a novel model, three behavior tasks are described that assess both motor control and cognitive behaviors. These tasks include the beam-walk task, cylinder task and Morris water maze.

Motor y del hipocampo aprendizaje espacial dependiente y Evaluación de referencia a memoria en un modelo de rata transgénica de la enfermedad de Alzheimer con accidente cerebrovascular

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk ...

Medicina

An Open-Source Virtual Reality System for the Measurement of Spatial Learning in Head-Restrained Mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and optical imaging tools while delivering precise sensory stimuli to a behaving animal. Recently, human and rodent studies using virtual reality (VR) environments have shown VR to be an important tool for uncovering the neural mechanisms underlying spatial learning in the hippocampus and cortex, due to the extremely precise control over parameters such as spatial and contextual cues. Setting up virtual environments for rodent spatial behaviors can, however, be costly and require an extensive background in engineering and computer programming. Here, we present a simple yet powerful system based upon inexpensive, modular, open-source hardware and software that enables researchers to study spatial learning in head-restrained mice using a VR environment. This system uses coupled microcontrollers to measure locomotion and deliver behavioral stimuli while head-restrained mice run on a wheel in concert with a virtual linear track environment rendered by a graphical software package running on a single-board computer. The emphasis on distributed processing allows researchers to design flexible, modular systems to elicit and measure complex spatial behaviors in mice in order to determine the connection between neural circuit activity and spatial learning in the mammalian brain.

Here, we present a simplified open-source hardware and software setup for investigating mouse spatial learning using virtual reality (VR). This system displays a virtual linear track to a head-restrained mouse running on a wheel by utilizing a network of microcontrollers and a single-board computer running an easy-to-use Python graphical software package.

Un sistema de realidad virtual de código abierto para la medición del aprendizaje espacial en ratones con cabeza restringida

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and ...

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

Resumen

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El Doble-H Maze: Una prueba del comportamiento robusto para el Aprendizaje y la Memoria en roedores

El uso de la manipulación farmacológica y de alta precisión de radio telemetría para estudiar la cognición espacial en animales criados en libertad

Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto radial

Un ensayo conductual para investigar el papel de la memoria espacial durante defensa instintiva en ratones

Uso de laberintos en Y cerrados para evaluar el comportamiento quimiosensorial en reptiles

Evaluación de la navegación espacial humana en un espacio virtual y su sensibilidad al ejercicio

Evaluación de la navegación espacial humana en un espacio virtual y su sensibilidad al ejercicio

Evaluación de la navegación espacial humana en un espacio virtual y su sensibilidad al ejercicio

Motor y del hipocampo aprendizaje espacial dependiente y Evaluación de referencia a memoria en un modelo de rata transgénica de la enfermedad de Alzheimer con accidente cerebrovascular

Un sistema de realidad virtual de código abierto para la medición del aprendizaje espacial en ratones con cabeza restringida