Questo lavoro è stato sostenuto dal Canadian Institutes of Health Research (CIHR), la Famiglia Townsend, e Jack Brown e Famiglia Alzheimer Research Foundation (a WAS). WS è titolare del Canada Research Chair nella malattia di Alzheimer. PL è stato sostenuto da un NSERC Premio Alexander Graham Bell Canada Graduate Research Borsa di studio di dottorato e un Michael Smith Fondazione per Studentship Graduate Research Salute Senior.

1. Preparazione <ol><li> Attrezzature di preparazione <ol><li> Ottenere una vasca circolare con un diametro di 150 centimetri e una profondità di 50 cm (Fig. 1). Se si utilizzano topi neri, una piscina bianco deve essere utilizzata, se si utilizzano topi bianchi, uno stagno nero dovrebbe essere usato. </li><li> Disporre la stanza in modo tale che l&#39;animale in fase di test non può vedere il sperimentatore durante il test. Questo può essere realizzato con tende o divisori. </li><li> Luogo spunti alto contrasto spaziale per la stanza, e / o l&#39;interno della piscina in un luogo che sarebbe al di sopra della superficie dell&#39;acqua. </li><li> Inserire una piattaforma di 10cm di diametro in piscina - bianco per una piscina bianca, plexiglass trasparente per una piscina nera. Riempire la piscina con acqua fino a quando la piattaforma è di 1 cm al di sopra della superficie dell&#39;acqua. Lasciate che l&#39;acqua a temperatura ambiente (22 ° C). A seconda della temperatura dell&#39;acqua potrebbero essere necessari 1-3 giorni, o in alternativa l&#39;acqua calda possono essere aggiunti per accelerare il raggiungimento dell&#39;equilibrio. </li></ol></li><li> Software per la preparazione <ol><li> Calibrare la piscina nel software di computer in modo la macchina fotografica in grado di creare informazioni fisiche distanza dal pixel-based informazioni. Dividere la piscina in 4 quadranti. Specificare la zona di piattaforma come zona variabile che può cambiare ad ogni prova. Creare 5 sottozone piattaforma - uno in ogni quadrante, e una al centro della piscina. Salvare la calibrazione e usarlo per i giorni di test rimanenti. (Vedi Fig. esempio. 2). </li><li> Impostare il tempo massimo di prova di 60 sec. Se il mouse si trova la piattaforma prima di questo momento, programmare il software per fermare il processo quando la piattaforma è stata trovata. </li><li> Specificare il programma per iniziare a tracciare automaticamente, quando lo sperimentatore esce dall&#39;area di prova. Utilizzare qualsiasi &quot;riflessione minimizzazione&quot; delle opzioni del pacchetto software fornisce. </li><li> Traccia lunghezza del percorso, la latenza di fuga, e il tempo trascorso in ogni quadrante. </li></ol></li></ol> 2. Giorno 1: Piattaforma visibile <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 5 prove, con un inter-trial intervallo appropriato per l&#39;esperimento. Programma la posizione della piattaforma e la direzione iniziando a variare con ogni prova. Vedi Tabella 1 per un protocollo di esempio. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Trasferire i topi dalle loro struttura alloggiativa nella stanza comportamento. Tenere il mouse in una zona dove non riescono a vedere la piscina o indizi spaziali. Lasciate che adattarsi al nuovo ambiente per almeno 30 minuti prima del test. </li><li> Mettere una bandiera sulla piattaforma per aumentare la sua visibilità. </li><li> Per iniziare il test, sollevare il mouse dalla gabbia casa dalla base della coda. Sostenere il mouse come lo si porta alla zona test. Sollevare il mouse alla base della coda, leggermente posizionare il mouse in acqua, di fronte al bordo della piscina. Presto lasciare l&#39;area test. </li><li> Se il mouse si trova la piattaforma prima del 60 sec cut-off, permettere al topo di rimanere sulla piattaforma per 5 secondi poi tornare a casa sua gabbia. Se il mouse non trova la piattaforma, posizionare il mouse sulla piattaforma e permettono di rimanere lì per 20 secondi prima di tornare alla sua gabbia casa. </li><li> Ripetere l&#39;operazione per tutti i mouse della pista. Iniziare ogni prova successiva con una posizione diversa piattaforma e la direzione di partenza, come avete programmato sul software. </li><li> Quando il test è completo, restituire i topi alla loro struttura alloggiativa. I topi sono asciugati e normotermia è assicurata prima di tornare a stabulario. </li><li> In preparazione per il giorno seguente, togliere la bandiera dalla piattaforma e aggiungere altra acqua alla piscina di immergere la piattaforma a 1 cm sotto la superficie. </li></ol></li></ol> 3. Giorni 2-5: Piattaforma Nascosto <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 5 prove, con un inter-trial intervallo appropriato per l&#39;esperimento. Programma la posizione della piattaforma di rimanere nella stessa posizione in tutte le prove e giorni, ma hanno la direzione iniziale si differenziano ogni prova, ogni giorno. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Per i topi neri, aggiungere non tossico, bianco, vernice in polvere tempera alla piscina e mescolare accuratamente. Uso abbastanza vernice in modo che la piattaforma sommersa non è visibile dalla superficie dell&#39;acqua. Per i topi bianchi, una piscina nera con acque limpide e una piattaforma di plexiglas trasparente dovrebbe essere usato. </li><li> Seguire i punti da 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 4. Giorno 6: Sonda di prova <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 1 prova con nessuna zona della piattaforma, e una direzione di partenza. La direzione di partenza più lontano dal quadrante piattaforma utilizzata per 2-5 giorni è preferibile. Impostare la lunghezza sentiero per 60 sec. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Rimuovere la piattaforma dalla piscina. </li><li> Seguire i punti da 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 5. Analisi dei dati <ol><li> Per ogni giorno e di ciascuno, la media del mouse di 5 studi per dare una sola lunghezza percorso e la latenza di fuga per ogni soggetto di prova. Calcolare l&#39;errore combinato in modo appropriato. Per il giorno 6, semplicemente raccogliere la lunghezza del percorso, la latenza di fuga, e il tempo trascorso nel quadrante piattaforma per ogni mouse. </li><li> Se le differenze esistono tra i gruppi al giorno 1, è probabile un problema con la visione piuttosto che apprendimento e memoria. Procedere solo con l&#39;analisi delle differenze se non si vedono il giorno 1. </li><li> Confrontare le curve di apprendimento per giorni 2-5 utilizzando statistiche appropriate per il set di dati. Una curva più ripida rappresenta acquisizione compito più veloce; una curva meno profonda rappresenta un deficit nella acquisizione delle attività. I dati dal giorno 2 al giorno 5 vengono analizzati utilizzando ANOWA. </li><li> Per il giorno 6, confrontare la percentuale di tempo trascorso nel quadrante piattaforma precedentemente appreso, utilizzando statistiche appropriate per il set di dati. Una percentuale più alta di tempo trascorso nel quadrante piattaforma viene interpretato come un più alto livello di ritenzione della memoria. </li></ol> 6. Rappresentante Risultati Abbiamo usato il test di Morris Water Maze di esaminare effetti dell&#39;ipossia sul patogenesi dell&#39;Alzheimer (7) e l&#39;acido valproico (VPA) &#39;s potenziale farmaceutica per il trattamento d. (6) in topi transgenici modello di AD. La Figura 3 è il risultato di rappresentanza abbiamo riportato nel nostro studio sull&#39;effetto VPA sul deficit di memoria nel modello del mouse APP23 dC (6). Il giorno 1 (prove piattaforma visibile), non vi è alcuna differenza tra il VPA trattati e gruppi di controllo in latenza (Fig. 3A) e la lunghezza del percorso (Fig. 3A) che indica che entrambi i gruppi motore sono simili e le capacità visive. Da questo si assume i topi sono in grado di vedere la contrassegnato-piattaforma e gli spunti in ambiente circostante, e può fare il bagno accettabile. Per i giorni 2-5 (Giorno 1 a 4 di prove piattaforma nascosta) l&#39;esempio mostra la differenza nella latenza fuga (Fig. 3C) e la lunghezza del percorso (Fig. 3D) tra i gruppi, suggerendo che i topi trattati con VPA risultati significativamente migliori rispetto ai controlli nel tempo. La sonda risultati pista l&#39;ultimo giorno (giorno 6) mostrano che il numero di volte in cui i topi viaggiato nel terzo quadrante, in cui la piattaforma di nascosto era già piazzata, è risultata significativamente maggiore con il trattamento con VPA rispetto ai controlli (Fig. 3E). Questi dati indicano che il trattamento con VPA migliora significativamente i deficit di memoria visto in APP23 topi. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. L&#39;installazione delle attrezzature per la giornata di test d&#39;acqua Morris visibile piattaforma Maze. La piscina è al riparo dal sperimentatore con divisori. Indizi spaziali si trovano sulle pareti, e forse sul posto all&#39;interno della piscina, al di sopra della superficie dell&#39;acqua, se lo si desidera. La piscina è riempita con acqua pulita, con la piattaforma situata 1 cm sopra la superficie. Una bandiera è stato messo sulla piattaforma per migliorare la visibilità. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Cattura dello schermo dal Qualsiasi-Maze ™ Video System Monitoraggio dimostrando di calibrazione piscina. La piscina è visto dall&#39;alto da una telecamera in bianco e nero monitoraggio analogico con un digitalizzatore RTV24. Varie zone sono definite all&#39;interno del software e la piscina totale è suddivisa in 4 quadranti. A, quinta zona piattaforma viene inserito, che può variare tra le prove, con cinque posizioni possibili: NW, NE, S, SE, o Centro. Una linea di calibrazione (linea spuntata sul centro) viene aggiunto per consentire al software per convertire i pixel in distanze distanze fisiche. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Risultati rappresentativi per la Maze Acqua Morris. Il 7 mesi APP23 topi transgenici portatori del gene mutante umano svedese APP sono stati testati dopo un mese di giorno VPA (n = 30 topi) o soluzione di veicolo (n = 30 topi) iniezioni. (A) durante il primo giorno di test della piattaforma visibile, il VPA trattate e di controllo APP23 topi mostravano una latenza simile a fuggire sulla piattaforma visibile. P&gt; 0,05 da studente t-test. (B) Il VPA-trattamento e di controllo APP23 topi simili distanze nuoto prima di fuggire sulla piattaforma visibile nel test piattaforma visibile. P&gt; 0,05 da studente t-test. (C) Nei test piattaforma nascosta, VPA trattati APP23 topi ha rilevato una latenza più breve per uscire sulla piattaforma nascosto il 3 e il 4 ° giorno, p &lt;0,001 per ANOVA. (D) VPA APP23 topi trattati avevano una lunghezza più corta di nuoto prima di fuggire sulla piattaforma nascosto sul 3 ° e 4 ° giorno, P &lt;0,01 da ANOVA. (E) Nello studio sonda sul 6 ° giorno, il VPA trattati APP23 topi viaggiato nel terzo quadrante, in cui la piattaforma di nascosto era già piazzata, tempi significativamente più rispetto ai controlli. * P &lt;; 0,005 da studente t-test. (Adattato e ristampato da The Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller University Press, originariamente pubblicato nel Exp Med J. doi:... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> Giorno 1 </td><td> 2 ° giorno </td><td> 3 ° giorno </td><td> 4 ° giorno </td><td> 5 ° giorno </td><td> Giorno 6 </td></tr><tr><td></td><td> Piattaforma di posizione </td><td> Direzione di partenza </td><td colspan="4"> Piattaforma Località: SO A partire Località come segue: </td><td> Nessuna piattaforma. </td></tr><tr><td> Prova 1 </td><td> SW </td><td> S </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> Prova 2 </td><td> NO </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> Prova 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> Studio 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> Prova 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> Tabella 1. Campione di acqua labirinto * protocollo * Si noti come sia la posizione della piattaforma di partenza e cambiare direzione al giorno 1, mentre nei giorni 2-5 la posizione della piattaforma rimane costante mentre la direzione cambia di partenza. Il giorno 6, non esiste una piattaforma e un singolo trial. La direzione di partenza per il giorno 6 è più lontano dalla posizione della piattaforma precedente (SW) in modo che i topi devono percorrere una certa distanza prima di entrare nel quadrante piattaforma precedentemente apprese.

<ol>
	<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>

Tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con l&#39;Università di cura degli animali Columbia britannica e il comitato Usa e le linee guida CIHR.

Età, sesso, specie, e le differenze ceppo influenza le prestazioni MWM (8). Gli studi indicano che i topi di età compresa hanno scarse prestazioni nella MWM, mentre i roditori maschi prestazioni migliori rispetto alle femmine, in più, flottante è più marcato nei topi rispetto ai ratti (9, 10). Pertanto, questi elementi dovrebbero essere equiparata in tutti i test. L&#39;evidenza suggerisce anche che gli animali hanno sottolineato eseguire più male nel MWM (11), quindi i fattori ambientali che possono causare stress, quali temperatura, luce e rumore, deve essere monitorata e mantenuta costante durante tutto il compito.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome del reagente </th><th> Azienda </th><th> Commenti (opzionale) </th></tr><tr><td> AnyMaze Video Tracking System </td><td> Azienda Stoelting </td><td></td></tr><tr><td> Tempera Pittura </td><td> Reeves &amp; Poole Gruppi </td><td> Bianco, in polvere </td></tr></tbody></table>

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

La Morris water maze (MWM) è stata istituita dal neuroscienziato Richard G. Morris nel 1981 al fine di testare l&#39;apprendimento ippocampo-dipendente, inclusa l&#39;acquisizione di dati spaziali memoryand memoria a lungo termine spaziale 1. Il MWM è una procedura relativamente semplice costituiti in genere da sei prove al giorno, il vantaggio principale è la differenziazione tra i spaziale (nascosto-piattaforma) e non-spaziale (visibile piattaforma) le condizioni 2-4. Inoltre, l&#39;ambiente di test MWM riduce le interferenze pista odore 5. Ciò ha portato il compito di essere ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia e neurofarmacologia di apprendimento e la memoria spaziale. Il MWM svolge un ruolo importante nella validazione di modelli di roditori per i disturbi neurocognitivi come la malattia di Alzheimer 6, 7. In questo protocollo abbiamo discusso la procedura tipica di MWM per l&#39;apprendimento e la memoria di test e analisi dati comunemente utilizzati nella malattia di Alzheimer nei topi modello transgenico.

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

Il Labirinto d&#39;acqua Morris è un compito comportamentale per testare dell&#39;ippocampo-dipendente apprendimento e la memoria. E &#39;stato ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia, neurofarmacologia e disturbi neurocognitivi in ​​modelli di roditori.

Morris Maze prova d&#39;acqua per deficit di apprendimento e memoria in topi modello della malattia di Alzheimer

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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Neuroscience

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

125.7K Views.  University of British Columbia. Il Labirinto d'acqua Morris è un compito comportamentale per testare dell'ippocampo-dipendente apprendimento e la memoria. E 'stato ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia, neurofarmacologia e disturbi neurocognitivi in ​​modelli di roditori.

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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.

Low-stress Learning percorso con la Maze Lashley III nel 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 ...

Ricerca

Neuroscienze

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.

Progettazione e Costruzione di un Headstage conveniente per simultanea Stimolazione Neurale e registrazione nel Labirinto d&#39;acqua

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 Learning Positivo Butanone, a breve termine e lungo termine saggi di memoria associativa

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.

Deficit Locomotore dosaggio, apprendimento e memoria in Drosophila Modelli di neurodegenerazione

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-labirinto alternanza forzata e sinistra-destra Attività discriminazione per la Valutazione di lavoro e la memoria di riferimento nel Mice

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.

Registrazione ottica di attività neurale suprathreshold con risoluzione singola cellula e single-picco

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 optogenetic stimolazione del sistema nervoso centrale Roditore

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 laterizzazione Odore Learning Modello in ratti neonati per dissezione Formazione Neural circuiti Sostenere la 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.

Iniezione intracerebroventricular dei peptidi beta-amiloide in topi normali per indurre Acutamente Alzheimer-like Deficit cognitivi

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.

Valutare l&#39;apprendimento spaziale e la memoria in piccoli rettili squamate

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