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).

Tutte le procedure sono state approvate dalla Penn State University Institutional Animal Care e del Comitato Usa (IACUC - Protocollo ID: 43242) e rispettate tutte le leggi locali, statali e federali. 1. Preparazione <ol><li> Acquisto o costruire il labirinto Barnes, assicurando che i fori della porta siano adeguatamente dimensionati per le specie di interesse. Per questo protocollo, utilizzare sette lucertole lato-blotched adulti (Uta stansburiana). Determinare la dimensione del campione sufficiente per studi che utilizzano altre specie. <ol><li> Se la costruzione del labirinto Barnes, l&#39;acquisto di qualsiasi standard, tavola rotonda non poroso (106 cm di diametro), elevate 76,2 cm dal pavimento. </li><li> Utilizzando un metro, segnare 10 punti equidistanti distanziati 26 cm di distanza intorno al perimetro del tavolo e 6,35 cm dal bordo del tavolo. Utilizzare 10 buche mentre labirinti di roditori in genere hanno più buchi. Ciò consente una riduzione del numero di opzioni di fuga. </li><li> Usando un po &#39;buco sega (2,54cm di diametro), forare tutti i 10 fori gol e sabbia bordi taglienti. </li><li> Montare quattro picchetti di supporto ripiano sotto ogni foro con viti, utilizzando un recinto di casa come una guida per le dimensioni. </li></ol></li><li> Posizionare il labirinto in una stanza tranquilla con illuminazione ambientale luminoso e spunti territoriali disponibili per la navigazione (porte, armadi, ecc.) </li><li> Montare una messa a fuoco automatica, grandangolare webcam lente (11.3 cm x 3,99 centimetri) o di altra fotocamera adatta direttamente sopra il labirinto. Siate certi che il campo di vista dal feed video abbraccia l&#39;intero labirinto. </li><li> Posizionare il computer e la sedia osservatore almeno 1 m dal labirinto. </li><li> Segnare le gambe del labirinto sul pavimento con un pennarello indelebile o nastro. Questo permette la correzione di qualsiasi movimento minuto del labirinto nel corso delle prove. </li><li> Casualmente assegnare uno dei fori come &quot;1&quot; e il numero degli altri fori consecutivamente attraverso &quot;10&quot;. Con un pennarello indelebile, scrivere i numeri lungo il lato della parte esternadel labirinto per comodità di riferimento. Assicurarsi che i numeri non sono visibili ad un animale all&#39;interno del labirinto. </li><li> Casualmente assegnare fori obiettivo di soggetti che utilizzano un generatore di numeri casuali. </li></ol> 2. Prove di formazione NOTA: rettili hanno una temperatura corporea preferito che può essere ottenuto dalla letteratura. Se gli animali diventano lenta su più prove di formazione, il labirinto può essere troppo freddo e questo può influenzare il comportamento. Un riscaldatore piccolo spazio o nastro termico sul lato inferiore del labirinto possono adeguatamente aumentare la temperatura superficiale labirinto, la migliore indicazione termica della temperatura corporea, per mantenere la temperatura corporea ottimale e prestazioni comportamentali. <ol><li> Se i soggetti si trovano al di fuori della sala prove, portare gli animali nelle loro casse casa nella stanza almeno 30 minuti prima del test. Essere certi di fornire calore in custodie casa (ad esempio, lampade di calore, nastro di calore) per mantenere la temperatura corporea prima del test. <ol><li> software di monitoraggio aperto e l&#39;applicazione webcam per la trasmissione video. Il software di monitoraggio personalizzato è stato scritto per Matlab e la casella degli strumenti di elaborazione delle immagini; altri software di monitoraggio è disponibile in commercio. </li><li> Valutare il campo visivo dal feed video. Se il labirinto non è nel campo di vista, verificare che il labirinto è all&#39;interno dei segni sul pavimento. </li><li> Aprire il foglio di lavoro contenente le informazioni per quanto riguarda la data, l&#39;ora di inizio / fine dei processi di formazione, ID oggetto, il foro obiettivo assegnato, il numero di prove di formazione gestito, le note e le iniziali dell&#39;osservatore. </li><li> Casuale l&#39;ordine in cui saranno testati soggetti. I soggetti in modo sistematico. </li></ol></li><li> Rimuovere il primo soggetto dalla sua gabbia casa e delicatamente mettere il soggetto al centro del labirinto. Inserire una vasca di plastica sull&#39;animale; così facendo impedisce pregiudizi orientamento inconscio dal ricercatore. Consentire 30 s per ambientarsi. </li><li> Montare la gabbia a casa dell&#39;animale sotto il labirinto, direttamente sotto il comefirmato foro obiettivo, facendo scorrere la parte superiore del contenitore nei supporti peg. Siate certi che la roccia crogiolarsi nella gabbia casa è direttamente sotto il foro, che servirà come un pesce persico quando l&#39;animale scende nel foro. A questo punto, l&#39;uso di segnali termici o chimici dell&#39;armadio casa per uso in navigazione è irrilevante. <ol><li> labirinti roditori utilizzano un involucro pulito come una via di fuga per il soggetto. Tuttavia, incoraggiare l&#39;ingresso nel foro durante l&#39;allenamento prove montando involucro casa dell&#39;animale sotto il labirinto. </li></ol></li><li> Rimuovere delicatamente la vasca di plastica dalla parte superiore del labirinto. </li><li> Avviare la registrazione del processo di formazione con l&#39;applicazione webcam. <ol><li> Lasciare che il soggetto di esplorare il labirinto per 10 min. Se si verifica qualcosa di atipico, notare che questo nel foglio di lavoro. </li><li> Se il soggetto cade o viene eseguito fuori dal tavolo, tornare delicatamente il soggetto al centro del labirinto. Continuare sincronizzazione e la registrazione se l&#39;animale è fuori dal labirinto per 30 s o meno.Se il soggetto è fuori dal labirinto per più di 30 s, interrompere il processo. Registrare queste informazioni nella sezione delle note della cartella di lavoro. </li><li> Se il soggetto scende nel foro obiettivo senza assistenza, considerare il processo come sopra in quel momento. </li><li> Se il soggetto non scende nel foro obiettivo, considerare il processo come sopra dopo 10 minuti sono trascorsi. </li></ol></li><li> Se il soggetto non scende nel foro gol dopo 10 minuti, a mano guidare delicatamente l&#39;animale, la testa prima, nel foro obiettivo appropriato. </li><li> Smettere di video e software di monitoraggio. Salvare video. </li><li> Lasciare che il soggetto a riposo per almeno 2 minuti nel suo recinto casa, mentre il contenitore è ancora montato sotto il labirinto. </li><li> Utilizzando uno spray e asciugamani di carta, pulire la parte superiore del labirinto con una miscela di acqua e sapone di 1:10 sapone all&#39;acqua. In questo modo preclude l&#39;uso di segnali chimici durante la navigazione nel labirinto. Alcune specie, in particolare quelli che fanno largo uso di informazioni chemosensory, necessitate ulteriore risciacquo del labirinto con acqua calda per eliminare tutti i segnali profumo. </li><li> Rimuovere l&#39;involucro da sotto il labirinto e ripetere la prova di formazione con lo stesso individuo o di un nuovo individuo. Ogni soggetto può essere eseguito in un massimo di 5 prove di formazione al giorno, con 30 min intervallo tra le prove di un individuo. </li><li> Ripetere questa procedura fino a quando un soggetto scende nel suo buco obiettivo senza assistenza, in 3 diverse prove di formazione, che indica che si è verificato l&#39;apprendimento della posizione obiettivo. Le tre prove di formazione non devono essere consecutivi. Se un soggetto raggiunga questo criterio, il soggetto si sposta il processo della sonda al fine di valutare la memoria spaziale. </li></ol> 3. Prove sonda NOTA: Una volta che un soggetto raggiunge il criterio, il soggetto ha imparato a navigare verso la meta. Tuttavia, a questo punto, non è ancora chiaro se il soggetto sta navigando usando una strategia spaziale o qualche altra strategia di navigazione. sonda di provaTest s per questo e deve essere eseguita il giorno dopo che il soggetto raggiunge criterio nei processi di formazione. <ol><li> Ruotare il labirinto di 180 °, assicurando che le gambe del labirinto si trovano i segni sul pavimento. La rotazione del labirinto permette di spunti locali che identificano direttamente l&#39;obiettivo di essere in conflitto diretto con gli spunti spaziali più stabili. </li><li> Ripetere i punti 2.1 - 2.5.2, omettendo passo 2.3 di montare recinzione casa del soggetto sotto il labirinto. In questo modo esclude l&#39;uso di olfattivi o di altri segnali provenienti dal recinto di casa durante l&#39;esplorazione del labirinto. </li><li> Durante le prove della sonda, i soggetti sono liberi di esplorare il labirinto per l&#39;intero 10 minuti per valutare il comportamento esplorativo. Dopo 10 minuti, smettere di video e software di monitoraggio. </li><li> Rimuovere il soggetto dal labirinto e restituirlo alla sua gabbia casa. </li><li> Pulire la parte superiore del labirinto con la miscela di acqua e sapone. </li></ol> 4. Le misure comportamentali NOTA: Per tria formazioneLS, includere misure comportamentali come la latenza per arrivare al buco obiettivo, il numero di errori commessi (ricerca di un buco nongoal; muso dell&#39;animale deve essere entro 1 cm del foro), e la percentuale di tempo trascorso in una corretta quadrante della labirinto. <ol><li> Per gli studi di formazione, di determinare una strategia di ricerca. Una strategia diretta è definito come scende nel foro obiettivo con meno di 3 errori. Una strategia seriale è un esame di 3 o più fori labirinto consecutivi lungo il perimetro del labirinto. Una strategia casuale è esame non seriale di fori labirinto con 3 o più errori. NOTA: Per gli studi della sonda, misure comportamentali includono la latenza per arrivare al buco spazialmente corretta, il numero di errori commessi prima di indagare il foro spazialmente corretta, e la percentuale di tempo trascorso in spazialmente corretta quadrante del labirinto. </li><li> Per una valutazione più rigorosa di scelta non casuale del foro obiettivo spazialmente corretta, impiegare il campionamento senza sostituzione nel calcolotasso di probabilità. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Quando sperimentalmente il test per l&#39;apprendimento spaziale e la memoria, ci sono diverse importanti questioni concettuali che vengono affrontati in alcune delle principali fasi del protocollo. In primo luogo, i soggetti devono dimostrare che stanno imparando la posizione del foro obiettivo nel corso delle prove di formazione. Il raggiungimento del criterio di preset dimostra che si è verificato l&#39;apprendimento della posizione del foro obiettivo. Se i soggetti non imparano la posizione del foro obiettivo, non ...

Molte malattie neurodegenerative come l&#39;attuale di Alzheimer con un progressivo declino delle capacità cognitive, di solito in concomitanza con la degradazione del cervello 1-4. Per verificare l&#39;influenza delle lesioni cerebrali e il degrado sui processi cognitivi, la ricerca clinica ha sfruttato i vantaggi di specie di roditori modello e la standardizzazione delle apparecchiature di collaudo e il protocollo. In particolare, i processi di apprendimento e memoria spaziale sono stati valutati attraverso diversi paradigmi di standard come il labirinto ad acqua di Morris, Barnes labirinto, e il labirinto radiale del braccio (per una revisione completa di questi e di altri paradigmi, vedi 5,6). La ricca storia di questi paradigmi di apprendimento e memoria spaziale si è dimostrato un buon successo, consentendo ai ricercatori di capire molte delle sfaccettature e le sfumature del rapporto tra memoria umana, la funzione del cervello, e la malattia. Mentre la valutazione dei processi cognitivi è stato esaminato nella ricerca clinica per smetteree un po &#39;di tempo, la ricerca diretta verso le capacità cognitive di specie nonmodel è relativamente nuovo. I ricercatori che studiano la cognizione di specie nonmodel sono in genere interessati alla rilevanza ecologica ed evolutiva dei processi cognitivi, in particolare nel contesto di sopravvivenza e la riproduzione. Alcuni studi in rettili hanno suggerito che le capacità cognitive avanzate, in particolare la memoria spaziale, possono essere alla base alcuni comportamenti, in particolare quelli riguardanti la navigazione e l&#39;orientamento. Tuttavia, mentre molti studi hanno dimostrato che i rettili possono riorientare dopo lo spostamento 7,8, i meccanismi cognitivi alla base comportamento riorientamento non sono ancora stati presi in giro a parte. A causa di questo, alcuni studi hanno cercato di valutare sperimentalmente l&#39;importanza di apprendimento spaziale e la memoria durante la navigazione 9-17. La metodologia in questi studi sono prevalentemente modellato dopo paradigmi e protocolli di roditori, a volte modificati per essere utilizzati nei rettili, ma questi studihanno avuto un successo variabile nel valutare la memoria spaziale. Alcuni studi hanno dimostrato l&#39;apprendimento spaziale e la memoria in alcune specie 11-17, mentre altri studi hanno trovato alcuna prova di tale 9,10. Pertanto, il ruolo o l&#39;esistenza di apprendimento spaziale e la memoria durante la navigazione nei rettili è ancora chiaro. Un problema che può essere problematico quando sperimentalmente valutare l&#39;apprendimento spaziale e la memoria nei rettili è la rilevanza ecologica del compito. I rettili sono uno speciale gruppo tassonomico ben distinta da roditori, dimostrando grande variazione in ecologia, comportamento e la fisiologia. Le differenze di comportamento tra le specie di rettili potrebbero eventualmente influenzare la valutazione delle capacità cognitive spaziali, in particolare se il paradigma utilizzato non toccare in un comportamento naturale. Per esempio, in una specie che cerca rifugio in genere piccole fessure, abilità spaziali possono essere facilmente valutati utilizzando un Barnes labirinto che questo labirinto non può essere la scelta ideale paradigmain una specie che rimane tipicamente immobili. Analogamente, la maggior parte dei rettili squamate non sono acquatici e così l&#39;acqua labirinto Morris non può essere una scelta adatta per testare l&#39;apprendimento spaziale e la memoria (ma si veda 15); tuttavia, questo labirinto può essere una scelta ideale per testare le abilità spaziali in tartarughe 16. Infine, la fisiologia di questo gruppo deve essere contabilizzata, come i rettili sono animali ectotermi e una corretta manutenzione della temperatura, in particolare del substrato, deve essere preso in considerazione durante la procedura di prova. Il protocollo e il paradigma qui presentata sono stati usati per sondare per l&#39;apprendimento spaziale e la memoria in lucertole lato-blotched adulti (Uta stansburiana) 13, una piccola lucertola che in genere fugge dai predatori in piccole fessure nelle rocce 18. Sapendo questo aspetto della storia naturale e comportamento della specie, abbiamo utilizzato una modifica del tradizionale labirinto Barnes per verificare l&#39;apprendimento spaziale e la memoria. Il labirinto i Barnessa terra asciutta labirinto e in genere utilizzato per testare cognizione spaziale in modelli di roditori. Abbiamo modificato il nostro labirinto in vari modi dal labirinto roditore, sia nel design e il protocollo (descritta sotto). Il nostro labirinto costituito da una piattaforma circolare con 10 fori equidistanti tra loro lungo il perimetro della piattaforma (Figura 1). Il protocollo qui descritto comporta un soggetto che partecipa a prove di formazione per apprendere la posizione di un foro obiettivo, quindi, una volta che il soggetto apprende la posizione del foro obiettivo, una prova sonda viene utilizzata per accertare uso memoria spaziale durante la navigazione per l&#39;obiettivo.

<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 ricerca clinica ha sfruttato una serie di paradigmi per valutare il declino cognitivo, comunemente mira spaziali capacità di apprendimento e memoria. Tuttavia, l&#39;interesse per i processi cognitivi di specie nonmodel, in genere all&#39;interno di un contesto ecologico, è anche diventato un campo emergente di studio. In particolare, l&#39;interesse per i processi cognitivi nei rettili è in crescita, anche se studi sperimentali sulla cognizione rettile sono scarse. I pochi studi rettili che hanno sperimentalmente testati per l&#39;apprendimento spaziale e la memoria hanno usato paradigmi di roditori modificati per essere utilizzati nei rettili. Tuttavia, ecologicamente importanti aspetti della fisiologia e del comportamento di questo gruppo tassonomico devono essere prese in considerazione durante il test per la conoscenza base spaziale. Qui, descriviamo modificazioni della terraferma Barnes labirinto e protocollo di collaudo associati che possono migliorare le prestazioni quando sondaggio per l&#39;apprendimento spaziale e capacità di memoria in piccoli rettili squamati. Il paradigma descritto e proprocedure sono stati utilizzati con successo con lucertole maschi laterali-blotched (Uta stansburiana), a dimostrazione che l&#39;apprendimento spaziale e la memoria possono essere valutate in questo gruppo tassonomico con un apparato e un protocollo ecologicamente rilevanti.

Questo protocollo permette per la valutazione sperimentale di navigazione basato spazialmente in piccole lucertole. Un precedente studio utilizzato con successo questo protocollo per sondare per la navigazione spaziale nel lucertole lato-blotched maschi 13. In questo particolare studio, i maschi sono stati addestrati a navigare verso un buco obiettivo e, una volta che è stato raggiunto il criterio, progredito in un processo sonda per valutare i segnali prioritari durante la n...

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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.

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, ...

assessing-spatial-learning-and-memory-in-small-squamate-reptiles

Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.1K Views.  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.

The Double-H labirinto: una prova comportamentale robusto per l&#39;apprendimento e la memoria nei roditori

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 ...

Ricerca

Comportamento

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.

Utilizzando manipolazione farmacologica e di alta precisione Radio Telemetria per studiare la Spatial Cognition in animali Free respiro

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

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.

Valutare l&#39;alterazione della memoria spaziale in un modello di topi di lesioni traumatiche del cervello usando un labirinto radiale

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'analisi comportamentale per investigare il ruolo della memoria spaziale durante la difesa istintiva nei topi

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 di Y-Mazes chiusi per valutare il comportamento chemosensorio nei rettili

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

Esplorazione basata sul gioco: sbloccare le abilità di navigazione spaziale umana

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.

Autore in primo piano: Indagine sugli effetti delle pratiche mente-corpo-movimento sulla funzione cerebrale

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.

Valutazione della navigazione spaziale umana in uno spazio virtuale e della sua sensibilità all'esercizio fisico

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.

Motore e ippocampale Dependent apprendimento spaziale e valutazione della memoria di riferimento in un transgenici ratto modello di malattia di Alzheimer con ictus

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 di realtà virtuale open source per la misurazione dell'apprendimento spaziale in topi con la testa trattenuta

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

Valutare l'apprendimento spaziale e la memoria in piccoli rettili squamate

Riepilogo

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Capitoli in questo video

The Double-H labirinto: una prova comportamentale robusto per l'apprendimento e la memoria nei roditori

Utilizzando manipolazione farmacologica e di alta precisione Radio Telemetria per studiare la Spatial Cognition in animali Free respiro

Valutare l'alterazione della memoria spaziale in un modello di topi di lesioni traumatiche del cervello usando un labirinto radiale

Un'analisi comportamentale per investigare il ruolo della memoria spaziale durante la difesa istintiva nei topi

Uso di Y-Mazes chiusi per valutare il comportamento chemosensorio nei rettili

Valutazione della navigazione spaziale umana in uno spazio virtuale e della sua sensibilità all'esercizio fisico

Valutazione della navigazione spaziale umana in uno spazio virtuale e della sua sensibilità all'esercizio fisico

Valutazione della navigazione spaziale umana in uno spazio virtuale e della sua sensibilità all'esercizio fisico

Motore e ippocampale Dependent apprendimento spaziale e valutazione della memoria di riferimento in un transgenici ratto modello di malattia di Alzheimer con ictus

Un sistema di realtà virtuale open source per la misurazione dell'apprendimento spaziale in topi con la testa trattenuta