Name: morris water maze test for learning and memory deficits in alzheimer's disease model mice
Uploaded: 2011-07-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 2 s
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この作品は、カナダ衛生研究所（CIHR）、タウンゼント家族、そしてジャックブラウンと家族のアルツハイマー病研究財団（WSする）によってサポートされていました。 WASは、アルツハイマー病におけるカナダリサーチチェアのホルダーです。 PLは、NSERCアレクサンダーグラハムベルカナダ大学院奨学金博士研究賞及び保健研究シニア大学院学生の身分のためのマイケルスミス財団によってサポートされていました。

1。準備<ol><li>機器の準備<ol><li> 150センチメートルの直径と50​​CM（図1）の深さを持つ円形のプールを取得します。黒いマウスを使用している場合は、白いプールを使用する必要があります。白色マウスを使用している場合は、黒のプールを使用する必要があります。 </li><li>テストされる動物が試験中に実験者を見ることができないような部屋を手配する。これは、カーテンや部屋の仕切りを行うことができます。 </li><li>部屋について空間的な手がかり、および/または水の表面の上になる場所でのプールの内部で高コントラストを置きます。 </li><li>ホワイトプールの白、黒のプールのための明確なプレキシガラス - プール内の直径10cmのプラットフォームを置きます。プラットフォームが水面上に1センチメートルになるまで水でプールを満たす。水は室温（22℃）に平衡化してみましょう。水温にもよりますが、これは1〜3日かかる場合があります、あるいはお湯が平衡をスピードアップするために追加することができます。 </li></ol></li><li>ソフトウェアの準備<ol><li>カメラはピクセルベースの​​情報から、物理的な距離情報を作成できるように、コンピュータソフトウェアのプールをキャリブレーション。 4象限にプールを分ける。各試行で変更できる可変ゾーンとしてのプラットフォームのタイムゾーンを指定します。各象限に1つ、およびプールの中央に1 - 5プラットフォームのサブゾーンを作成します。キャリブレーションを保存し、残りのテストの日のためにそれを使用してください。 （例の図2参照）。 </li><li> 60秒として、最大試行時間を設定します。マウスがこの時間より前にプラットフォームを検出した場合、プラットフォームが検出された場合に裁判を停止するプログラムソフトウェア。 </li><li>自動的にトラッキングを開始するプログラムが、実験は終了し、テスト領域を指定します。お使いのソフトウェアパッケージが提供する任意の&quot;反射の最小化&quot;オプションを利用する。 </li><li>パスの長さ、脱出レイテンシ、および各象限で費やされた時間を追跡する。 </li></ol></li></ol> 2。 1日目：可視プラットフォーム<ol><li>コンピュータプログラム<ol><li>トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。 </li><li>テスト用の適切な期日間間隔で、5つの試験を作成します。各試験で異なることがプログラムのプラットフォームの場所と開始方向を。例のプロトコルについては、表1を参照してください。 </li></ol></li><li>テスト手順<ol><li>彼らの住宅施設から動作の部屋にマウスを移す。彼らは、プールや空間的な手がかりが表示されない領域でマウスをおいてください。それらは、テスト前に少なくとも30分間、新しい環境に調整することができます。 </li><li>その可視性を向上させるプラットフォームにフラグを置きます。 </li><li>テストを開始するには、尾の付け根で、ホームケージからマウスを持ち上げて。あなたがテストの領域にそれを持って来るようにマウスをサポートしています。尾の付け根でマウスを持ち上げ、ゆっくりとプールの端に面して、水の中にマウスを置きます。迅速にテスト領域を残す。 </li><li> 60秒がカットオフする前にマウスがプラットフォームを見つけた場合、マウスがホームケージに戻してから5秒間のプラットフォームに滞在することができます。マウスがプラットフォームを見つけられない場合は、プラットフォーム上でマウスを置き、それがホームケージに返す前に20秒のためにそこに滞在することができます。 </li><li>証跡内のすべてのマウス操作を繰り返します。お使いのソフトウェアにプログラムされているように、異なるプラットフォームの場所と開始方向を持つ後続の各試験を始める。 </li><li>テストが完了したら、彼らの住居施設にマウスを返します。マウスがオフ乾燥していると正常体温は、動物施設に戻る前に保証されています。 </li><li>次の日の準備では、プラットフォームからフラグを削除し、水面下1センチメートルに水没プラットフォームをプールに追加の水を加える。 </li></ol></li></ol> 3。日2-5：隠しプラットフォーム<ol><li>コンピュータプログラム<ol><li>トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。 </li><li>テスト用の適切な期日間間隔で、5つの試験を作成します。プログラムプラットフォームのすべての試験と日全体で同じ位置に保つために場所が、出発の方向を持って、毎日、各試験で異なります。 </li></ol></li><li>テスト手順<ol><li>黒いマウスの場合、プールに非毒性、白、粉末テンペラ絵の具を追加し、よく攪拌します。十分に浸水プラットフォームが水の表面からは見えないようなペイントを使用してください。白いマウスの場合は、澄んだ水と透明なプレキシガラスのプラットフォームを持つ黒のプールを使用する必要があります。 </li><li> 2.2.6手順2.2.3に従ってください。 </li></ol></li></ol> 4。 6日目：プローブ試験<ol><li>コンピュータプログラム<ol><li>トラッキングソフトウェアにプールのキャリブレーションをロードします。 </li><li>ないプラットフォームのゾーン1の試験、一つの開始方向を作成します。日2-5で使用されているプラ​​ットフォームの象限から最も遠い始まる方向が好ましい。 60秒に歩道の長さを設定します。 </li></ol></li><li>テスト手順<ol><li>プールからプラットフォームを削除します。 </li><li> 2.2.6手順2.2.3に従ってください。 </li></ol></li></ol> 5。データの分析<ol><li>毎日、各マウス、平均では5試験では、各被験者に対して、単一のパスの長さと脱出レイテンシを提供する。適切に結合されたエラーを計算する。 6日目の場合は、単にパスの長さ、脱出レイテンシ、および各マウスのためのプラットフォームの象限で費やされた時間を収集する。 </li><li>どんな違いが1日目のグループ間に存在する場合、それは可能性が高いのではなく、学習と記憶よりも視力に問題があります。差異が1日目に見られない場合にのみ解析を進める。 </li><li>データセットの適切な統計情報を使用して、日2-5学習曲線を比較する。急なカーブは、より高速なタスクの買収を表し、浅くカーブは、タスクの買収で赤字を表します。 2日目から5日目までのデータがANOWAを用いて分析している。 </li><li> 6日目は、使用してデータセットの適切な統計情報を使用して、以前に学習したプラットフォームの象限に費やされる時間の割合を比較する。プラットフォームの象限に費やされる時間の割合が高いが、メモリの保持のより高いレベルと解釈されます。 </li></ol> 6。代表的な結果我々は、ADの病因（7）とバルプロ酸（VPA）トランスジェニックADのモデルマウスでのADの治療（6）用の医薬品の潜在的に低酸素の影響を調べるためにモリス水迷路テストを用いている。図3は、我々はAPP23 ADのマウスモデル（6）における記憶障害に対するVPAの影響に関する我々の研究で報告された代表的な結果です。 1日目（可視プラットフォームの試験）で、何VPAとの違い治療と待ち時間の対照群（図3A）がないとパスの長さ（図3A）グループの両方が同じような運動と視覚能力を持っていることを示している。このことから、我々は、マウスは周囲の環境でフラグが設定され、プラットフォームや手がかりを見ることができるものと仮定し、許容できる泳ぐことができる。日2-5（隠されたプラットフォームの試験の4〜1日目）の例では、VPA投与したマウスは、対照より有意に優れて行うことを示唆し、エスケープ待ち時間（図3C）とグループ間のパスの長さ（図3D）の違いを示しています。時間をかけて。プローブの道のマウスは、隠されたプラットフォームが以前に置かれた第三象限、に走行回数は、コントロール（図3E）に比べ、VPAの治療で有意に大きいことが最後の日（6日）ショーの結果。これらのデータは、VPAの治療は、APP23マウスで見られる記憶障害を大幅に向上させることを示している。 <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="図1"/> 図1。モリス水迷路可視プラットフォームの試験日のための機器のセットアップ。プールは、部屋の仕切りを使用して実験者から遮蔽されている。必要に応じて空間的な手がかりは、水面の上に、壁に位置し、そして多分プールの内側に配置されます。プールは、表面上に1センチメートルにあるプラットフォームで、透明な水で満たされている。フラグは、視認性を向上させるプラットフォーム上に配置されています。 <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="図2"/> 図2。プールのキャリブレーションを示す任意の-迷路™ビデオトラッキングシステムからのスクリーンキャプチャー。プールはRTV24デジタイザと黒と白のアナログトラッキングカメラが上から見ている。いくつかのゾーンは、ソフトウェア内で定義されており、合計プールは、4象限に分かれています。 NW、NE、SW、SE、またはセンター：5番目、プラットフォームゾーンは5つの可能な場所で、試験ごとに異なる​​ことができる入力されます。検量線は（センター全体のチェックが入ってライン）ソフトウェアは、物理的な距離にピクセルの距離を変換できるように追加されます。 <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="図3"/> 図3。モリス水迷路のための代表的な結果。7月は人間のスウェーデン変異型APPの遺伝子を運ぶAPP23トランスジェニックマウスは、毎日のVPA（N = 30匹）または車両のソリューション（nは= 30匹）の注射の1ヶ月後試験を行った。（）中目に見えるプラットフォームテストの初日は、VPA治療とコントロールAPP23マウスは、目に見えるのプラットフォームにエスケープするために同様の遅延を示した。 P&gt; 0.05スチューデントt -検定による。（B）VPA -治療とコントロールAPP23マウスは、目に見えるプラットフォームのテストに見えるのプラットフォーム上に脱出する前に同じような水泳の距離を持っていた。 Pスチューデントt -検定で&gt; 0.05。（C）隠されたプラットフォームのテストでは、VPAは、APP23マウスを処理したANOVAによりP &lt;0.001、3次および4日目の隠しプラットフォームに逃れるために短い待ち時間を示した。（D） VPA処理したAPP23マウスはANOVAで3番目と4日目に隠されたプラットフォームの上に逃げる前に短い水泳の長さ、P &lt;0.01を持っていた。（E）6日目のプローブ試験では、VPA処理されたAPP23マウスが移動したに隠されたプラットフォームが以前に置かれた第三象限、、コントロールより有意に多くの回。 * P &lt;、スチューデントt検定で0.005。 （適応し、元来メッド土井J.の経験に掲載された実験医学205、2781年から2789年、2008年、ロックフェラー大学出版、 雑誌から転載：。。。10.1084/jem.20081588）（6）。 <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> 日1 </td><td> 日2 </td><td> 日3 </td><td> 日4 </td><td> 日5 </td><td> 日6 </td></tr><tr><td></td><td> プラットフォームの位置 </td><td> 開始方向 </td><td colspan="4"> プラットフォームの場所：次のようにSWの開始場所： </td><td> Noプラットフォーム。 </td></tr><tr><td> 試行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> 試行2 </td><td> NW </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> 裁判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> 裁判4 </td><td>センター</td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> トライアル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> 表1。サンプル水迷路のプロトコル* 開始方向を変更しながらプラットフォームの位置と1日目の方向の変化を開始し、双方は日2-5プラットフォームの位置が一定であるのに対し、どのように*注意。 6日目に、どのプラットフォームおよび単一の試験はありません。 6日目の開始方向は、マウスは以前に学習したプラットフォームの象限に入る前にいくつかの距離を移動しなければならないように、以前のプラットフォームの場所（SW）から最も遠い。

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

全ての実験は、ブリティッシュコロンビア州の動物ケアの大学に準拠して行われ、委員会とCIHRのガイドラインを使用していた。

年齢、性別、種、および系統差は、MWMのパフォーマンス（8）に影響。男性のげっ歯類では雌に比べて性能が向上しながらの研究では、老齢マウスはMWMでパフォーマンスの低下を持っていることを示し、さらに、フローティングは、ラット（9、10）より、マウスでより顕著である。したがって、これらの要素はすべてのテスト全体と同一視されるべきである。証拠がまたストレス動物はMWM（11）でより多くの不完全な動作となることを示唆し、そのような温度、光、およびノイズなどのストレスを、原因となるため、環境要因は、監視され、タスクに渡って一定に保つ必要があります。

<table border="1"><tbody><tr><th>試薬の名前</th><th>会社</th><th>コメント（省略可能） </th></tr><tr><td> AnyMazeのビデオトラッキングシステム</td><td> Stoelting会社</td><td></td></tr><tr><td>テンペラペイント</td><td>リーブス＆プールグループ</td><td>白、粉末</td></tr></tbody></table>

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

モリス水迷路（MWM）は、最初の空間memoryand長期的空間記憶1の買収を含めて海馬依存性学習を、テストするために1981年に神経科学者のリチャードG.モリスによって設立されました。 MWMは、空間的な（隠されたプラットフォーム）および非空間的な（目に見えるプラットフォーム）の間に差別化が主な利点は、通常、6日間の試験で構成される比較的簡単な手順で条件2-4。さらに、MWMのテスト環境では、匂い道の干渉5を低減します。これは、空間学習と記憶の神経生物学と神経薬理学の研究で​​頻繁に使用されることにタスクをリードしてきました。 MWMは、アルツハイマー病6、7などの神経認知障害のための齧歯類モデルの検証において重要な役割を果たしている。このプロトコルでは、一般的にアルツハイマー病トランスジェニックモデルマウスで使用されているテストの学習と記憶とデータ解析のためのMWMの典型的な手順を説明します。

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Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

モリス水迷路は、海馬依存性学習と記憶をテストするために行動課題です。これは、広く齧歯類モデルにおける神経生物学、神経薬理学と神経認知障害の研究に使用されています。

アルツハイマー病モデルマウスにおける学習記憶障害のためのモリス水迷路試験

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

127.1K ビュー.  University of British Columbia. モリス水迷路は、海馬依存性学習と記憶をテストするために行動課題です。これは、広く齧歯類モデルにおける神経生物学、神経薬理学と神経認知障害の研究に使用されています。

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Shallow Water (Paddling) Variants of Water Maze Tests in Mice

When Richard Morris devised his water maze in 19817, most behavioral work was done in rats. However, the greater understanding of mouse genetics led to the mouse becoming increasingly important. But researchers found that some strains of mutant mice were prone to problems like passively floating or diving when they were tested in the Morris water maze11. This was unsurprising considering their natural habitat; rats swim naturally (classically, the "sewer rat"), whereas mice evolved in the dry areas of central Asia.
To overcome these problems, it was considered whether shallow water would be a sufficient stimulus to provide escape motivation for mice. This would also avoid the problems of drying the small creatures with a towel and then putting them in a heated recovery chamber to avoid hypothermia, which is a much more serious problem than with rats; the large ratio of surface area to volume of a mouse makes it particularly vulnerable to rapid heat loss.
Another consideration was whether a more natural escape strategy could be used, to facilitate learning. Since animals that fall into water and swim away from the safety of the shore are unlikely to pass on their genes, animals have evolved a natural tendency to swim to the edge of a body of water. The Morris water maze, however, requires them to swim to a hidden platform towards the center of the maze - exactly opposite to their evolved behavior. Therefore the paddling maze should incorporate escape to the edge of the apparatus. This feature, coupled with the use of relatively non-aversive shallow water, embodies the "Refinement" aspect of the "3 Rs" of Russell and Burch8.
Various types of maze design were tried; the common feature was that the water was always shallow (2 cm deep) and escape was via a tube piercing the transparent wall of the apparatus. Other tubes ("false exits") were also placed around the walls but these were blocked off. From the inside of the maze all false exits and the single true exit looked the same. Currently a dodecagonal (12-sided) maze is in use in Oxford, with 12 true/false exits set in the corners. In a recent development a transparent paddling Y-maze has been tested successfully.

Shallow Water Paddling Variants of Water Maze Tests in Mice

Mice can swim, but many strains appear to find this activity stressful. To overcome this problem mazes have been devised where escape from shallow water is used to motivate behaviour. These have been demonstrated to support learning at least as good as the traditional and widely used Morris water maze.

マウスの水迷路試験の浅い水（スパンキング）バリアント

When Richard Morris devised his water maze in 19817, most behavioral work was done in rats. However, the greater understanding of mouse genetics led to ...

行動学

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.

マウスでラシュリーIIIの迷路を用いた低ストレスルートの学習

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

神経科学

Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For many patients afflicted with CNS and non-CNS malignancies, radiotherapy and chemotherapy offer the best options for disease control. These treatments however come at a cost, and nearly all cancer survivors (~11 million in the US alone as of 2006) incur some risk for developing cognitive dysfunction, with the most severe cases found in patients subjected to cranial radiotherapy (~200,000/yr) for the control of primary and metastatic brain tumors1. Particularly problematic are pediatric cases, whose long-term survival plagued with marked cognitive decrements results in significant socioeconomic burdens2. To date, there are still no satisfactory solutions to this significant clinical problem.
We have addressed this serious health concern using transplanted stem cells to combat radiation-induced cognitive decline in athymic rats subjected to cranial irradiation3. Details of the stereotaxic irradiation and the in vitro culturing and transplantation of human neural stem cells (hNSCs) can be found in our companion paper (Acharya et al., JoVE reference). Following irradiation and transplantation surgery, rats are then assessed for changes in cognition, grafted cell survival and expression of differentiation-specific markers 1 and 4-months after irradiation. To critically evaluate the success or failure of any potential intervention designed to ameliorate radiation-induced cognitive sequelae, a rigorous series of quantitative cognitive tasks must be performed. To accomplish this, we subject our animals to a suite of cognitive testing paradigms including novel place recognition, water maze, elevated plus maze and fear conditioning, in order to quantify hippocampal and non-hippocampal learning and memory. We have demonstrated the utility of these tests for quantifying specific types of cognitive decrements in irradiated animals, and used them to show that animals engrafted with hNSCs exhibit significant improvements in cognitive function3.
The cognitive benefits derived from engrafted human stem cells suggest that similar strategies may one day provide much needed clinical recourse to cancer survivors suffering from impaired cognition. Accordingly, we have provided written and visual documentation of the critical steps used in our cognitive testing paradigms to facilitate the translation of our promising results into the clinic.

Cognitive impairment resulting from the radiotherapeutic management of brain tumors represents a clinically intractable condition that adversely impacts quality of life. The capability to critically evaluate potential interventions for ameliorating radiation-induced cognitive decrements ultimately depends on the capability to undertake rigorous quantitative assessments of cognition.

頭蓋放射線療法によって引き起こされた定量認知デクリメント

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For ...

医学

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

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

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

モリス水迷路試験：マウス系統およびテスト環境の最適化

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

Morris Water Maze Experiment

The Morris water maze is widely used to study spatial memory and learning. Animals are placed in a pool of water that is colored opaque with powdered non-fat milk or non-toxic tempera paint, where they must swim to a hidden escape platform. Because they are in opaque water, the animals cannot see the platform, and cannot rely on scent to find the escape route. Instead, they must rely on external/extra-maze cues. As the animals become more familiar with the task, they are able to find the platform more quickly. Developed by Richard G. Morris in 1984, this paradigm has become one of the "gold standards" of behavioral neuroscience.

The Morris water maze is a well-accepted tool used to document the involvement of the hippocampus in a behavioral task.

モリス水迷路実験

The Morris water maze is widely used to study spatial memory and learning. Animals are placed in a pool of water that is colored opaque with powdered ...

生物学

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.

半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価

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

Analysis of Learning and Memory Ability in an Alzheimer's Disease Mouse Model using the Morris Water Maze

A Morris water maze (MWM) experiment forces experimental animals to swim and learn to find a platform hidden in the water. It is widely used in scientific research to assess the learning and memory of animals. Due to the extensive use of the MWM test, visual experimental protocols are essential for researchers. This manuscript uses the latest studies to introduce the protocol of the MWM test. Alzheimer&#8217; Disease (AD) is characterized by a progressive loss of memory and cognitive function. An alternative and complementary treatment used for AD is Manual Acupuncture (MA). To assess the learning and memory ability of AD model mice, the MWM test was conducted. The visible platform trial, hidden platform trial, probe trial, and reversal trial of MWM were used to evaluate spatial learning and memory ability. In the visible platform trial, the swimming speed and escape latency of mice in different groups was not significantly different. In the hidden platform and reversal trials, the AD group showed a long escape latency. The escape latency decreased significantly after the MA treatment. Low platform crossover number and the proportion of time in the SW quadrant in the probe trial increased after the MA treatment (p &#60; 0.05 or p &#60; 0.01). The results of the MWM tests suggest that MA can effectively improve the spatial learning and memory abilities of AD model mice. Rigorous experimental operations provided assurance of the reliability of the results.

Herein, a protocol to conduct the Morris water maze tests to evaluate the ability of learning and memory of Alzheimer&#8217;s Disease model mice and to assess the effect of manual acupuncture for treating them is described.

モリス水迷路を用いたアルツハイマー病マウスモデルにおける学習能力と記憶力の解析

A Morris water maze (MWM) experiment forces experimental animals to swim and learn to find a platform hidden in the water. It is widely used in scientific ...

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.

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

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

<meta charset="utf8"></head><body>マウスにおける血管性認知障害研究のための針モデル

A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis

Vascular cognitive impairment and dementia (VCID) results from vascular brain injury. Given VCID&#39;s high incidence, which is expected to continue rising as the population ages, it is critical to establish a robust animal model for the disease. This paper presents a novel method of creating a mouse model of VCID that is based on asymmetric bilateral common carotid artery stenosis, which mimics human chronic cerebral hypoperfusion caused by carotid atherosclerosis.
Briefly, common carotid arteries (CCAs) are ligated to different gauge needles (32 G for the right CCA and 34 G for the left CCA) using 7-0 silk sutures followed by immediate needle removal. The remaining suture rings cause persistent blood flow reduction and long-term cognitive impairment associated with white matter injury, microinfarcts, and reactive gliosis, thus closely mimicking the pathogenesis of VCID. Importantly, in this needle model, the clinical representations do not revert with time, providing reliable long-term cognitive impairment. Moreover, the survival rate 24 weeks post surgery was 81.6%, which is higher compared to the other established models of VCID with a similar level of blood flow reduction.
Additional advantages include low material cost and compatibility with MRI to monitor brain injury in live animals since no metal is implanted. The main challenge in employing the needle model of VCID is the requirement for developing advanced surgical skills since mouse CCAs are less than 0.6 mm in diameter and are very fragile. High-quality visual representation of the surgery will thus help researchers to master this technique and advance our understanding of VCID, potentially leading to the development of novel therapeutic modalities to decrease the devastating cognitive decline associated with VCID.

<meta charset="utf8"></head><body>針ガイド下非対称両側総頸動脈狭窄症に基づく血管性認知障害および認知症のマウスモデル

The needle method of asymmetric bilateral common carotid artery stenosis is proposed to create a mouse model for vascular cognitive impairment and dementia. It results in longer-term outcomes compared to previously established models and is compatible with live MRI. Visual representation demonstrating the procedure provides guidance for mastering the surgery.

針ガイド下非対称両側総頸動脈狭窄症に基づく血管性認知障害および認知症のマウスモデル

Vascular cognitive impairment and dementia (VCID) results from vascular brain injury. Given VCID&#39;s high incidence, which is expected to continue ...

アルツハイマー病モデルマウスにおける学習記憶障害のためのモリス水迷路試験

要約

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マウスの水迷路試験の浅い水（スパンキング）バリアント

マウスでラシュリーIIIの迷路を用いた低ストレスルートの学習

頭蓋放射線療法によって引き起こされた定量認知デクリメント

モリス水迷路試験：マウス系統およびテスト環境の最適化

モリス水迷路実験

半径方向水迷路迷路を用いた外傷性脳損傷のマウスモデルにおける空間記憶障害の評価

モリス水迷路を用いたアルツハイマー病マウスモデルにおける学習能力と記憶力の解析

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

針ガイド下非対称両側総頸動脈狭窄症に基づく血管性認知障害および認知症のマウスモデル

針ガイド下非対称両側総頸動脈狭窄症に基づく血管性認知障害および認知症のマウスモデル