이 작품은 건강 연구의 캐나다 연구소 (CIHR), 타운센드 가족, 잭 브라운 가정 알츠하이머 연구 재단 (WAS)를 지원했습니다. WAS는 알츠하이머 병에있는 캐나다 연구 의자의 소유자입니다. PL은 NSERC 알렉산더 그레이엄 벨 캐나다의 대학원 장학금 박사 연구 대상 및 건강 연구 시니어 대학원 학생이기 위해 마이클 스미스 재단에 의해 지원되었다.

1. 준비 <ol><li> 장비 준비 <ol><li> 150cm의 직경 50cm (그림 1)의 깊이있는 원형 수영장을 구합니다. 검은 마우스를 사용하는 경우, 흰색 수영장을 사용해야합니다, 흰 생쥐를 사용하는 경우, 검은 수영장을 사용해야합니다. </li><li> 테스트중인 동물 테스트 중에 실험자을 볼 수 없다는 같은 방을 배열. 이것은 커튼이나 객실 디바이더로 수행할 수 있습니다. </li><li> 및 / 또는 수면 위에서 될 위치에있는 수영장의 내부에 공간에 대한 높은 콘트라스트 공간적 단서를 놓습니다. </li><li> 하얀 수영장, 블랙 풀에 대한 명확한 플렉시 글라스를위한 화이트 - 수영장에서 10cm 직경 플랫폼을 놓습니다. 플랫폼이 수면 위에 1cm까지 물이 수영장을 채우십시오. 물이 실내 온도 (22 ° C)에 평형하자. 물 온도에 따라이 1~3일 걸릴 수도 있고, 또는 온수는 평균 속도를 추가할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 소프트웨어 준비 <ol><li> 카메라가 픽셀 기반 정보의 물리적인 거리 정보를 만들 수 있도록 컴퓨터 소프트웨어의 수영장을 보정합니다. 4 quadrants에 수영장을 나눕니다. 각각의 재판과 함께 변경할 수있는 변수 영역으로 플랫폼 영역을 지정합니다. 각 사분면에있는 하나와 수영장의 중심에서 한 - 5 플랫폼 subzones를 만듭니다. 보정을 저장하고 나머지 시험 일 동안 그것을 사용합니다. (예를 들어 그림을 참조하십시오. 2). </li><li> 60 초로 최대 시험 시간을 설정합니다. 마우스가이 시간 전에 플랫폼을 발견하면, 플랫폼이 발견되었을 때 재판을 중지 프로그램 소프트웨어. </li><li> 자동으로 추적 시작 프로그램, 실험자가 종료 테스트 영역을 지정합니다. 소프트웨어 패키지가 제공하는 &quot;반사 최소화&quot;옵션을 활용합니다. </li><li> 각 사분면에있는 동안 경로 길이, 이스케이프 지연과 시간을 추적할 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 2. 1 일 공개 플랫폼 <ol><li> 컴퓨터 프로그램 <ol><li> 추적 소프트웨어로 수영장 보정을로드합니다. </li><li> 실험에 해당하는 인터 재판 간격으로, 5 시련을 만듭니다. 플랫폼 위치와 각각의 재판과 다를 시작 방향을 프로그램. 예제 프로토콜 표 1을 참조하십시오. </li></ol></li><li> 프로 시저를 테스트 <ol><li> 그들의 주거 시설에서 동작 룸에 쥐를 전송합니다. 그들은 수영장이나 공간적 단서를 볼 수 없습니다 영역에서 생쥐 보관하십시오. 그들이 테스트하기 전에 최소한 30 분 동안 새로운 환경에 적응하자. </li><li> 의 가시성을 높이기 위해 플랫폼에 깃발을 놓으십시오. </li><li> 테스트를 시작하려면, 꼬리의 기지에 의해 홈 케이지에서 마우스를 올려. 당신이 테스트 영역에 가져다으로 마우스를 지원합니다. 꼬리의 기본으로 마우스를 리프팅하는 것은 부드럽게 수영장의 가장자리를 마주보고, 바다에 마우스를 놓으십시오. 신속하게 테스트 영역을 둡니다. </li><li> 마우스 60 초 전에 플랫폼을 발견하면 컷 - 오프, 마우스가 5 초 동안 플랫폼에 머물 수 있도록 다음의 홈 케이지로 돌아갑니다. 마우스 플랫폼을 찾을 수없는 경우, 플랫폼에서 마우스를 배치하고 그 홈 케이지에 반환하기 전에 20 초 동안 그 자리에 있으면서 수 있습니다. </li><li> 흔적의 모든 생쥐에 대해 반복합니다. 귀하의 소프트웨어에 프로그램이 같은 다른 플랫폼 위치와 방향을 시작으로 각 후속 재판을 시작합니다. </li><li> 테스트가 완료되면, 자신의 주택 시설에 생쥐를 반환합니다. 생쥐에서 건조하고 normothermia는 동물 시설로 귀환하기 전에 보장합니다. </li><li> 다음날을위한 준비에서 플랫폼에서 플래그를 제거하고 표면 아래에 1cm로 잠수함 플랫폼을 위해 수영장에 추가 물을 추가합니다. </li></ol></li></ol> 3. 일 2-5 : 숨겨진 플랫폼 <ol><li> 컴퓨터 프로그램 <ol><li> 추적 소프트웨어로 수영장 보정을로드합니다. </li><li> 실험에 해당하는 인터 재판 간격으로, 5 시련을 만듭니다. 프로그램 플랫폼 모든 시련과 일 내내 같은 위치에 유지하는 위치에 있지만, 시작 방향을 매일, 각 시험과 다릅니다. </li></ol></li><li> 프로 시저를 테스트 <ol><li> 검은 생쥐 들어, 풀에 무독성, 백색, 분말 온도 페인트를 추가하고 철저히 섞는다. 충분히 잠수 플랫폼이 수면에서 보이지 않는 그러한 페인트를 사용하십시오. 하얀 생쥐 들어, 맑은 물, 맑은 플렉시 글라스 플랫폼과 검은 수영장을 사용해야합니다. </li><li> 2.2.6 단계 2.2.3를 따르십시오. </li></ol></li></ol> 4. 일 6 : 프로브 트라이얼 <ol><li> 컴퓨터 프로그램 <ol><li> 추적 소프트웨어로 수영장 보정을로드합니다. </li><li> 노 플랫폼 영역 1 재판 하나 시작 방향을 만듭니다. 일 2-5에 사용되는 플랫폼 사분에서 멀리 떨어져 시작하는 방향을 선호합니다. 60 초에 트레일 길이를 설정합니다. </li></ol></li><li> 프로 시저를 테스트 <ol><li> 수영장에서 플랫폼을 제거합니다. </li><li> 2.2.6 단계 2.2.3를 따르십시오. </li></ol></li></ol> 5. 데이터 분석 <ol><li> 매일 각 마우스 평균 5 시련 각 시험 과목에 대해 하나의 경로 길이와 탈출 대기 시간을 제공합니다. 적절하게 결합하여 오류를 계산합니다. 일 6, 간단하게 각각의 마우스에 대한 플랫폼 사분면에있는 동안 경로 길이, 이스케이프 지연, 그리고 시간을 수집합니다. </li><li> 어떤 차이가 일 1 그룹간에 존재하는 경우, 그것은 가능성이 오히려 학습과 메모리보다 비전있는 문제입니다. 어떤 차이가 1 일에 보지 경우에만 분석 진행합니다. </li><li> 데이터 집합에 대한 적절한 통계를 사용하는 일 2-5에 대한 학습 곡선을 비교합니다. 험한 곡선 빠른 작업 인수를 나타냅니다, 얕은 곡선 작업 인수의 적자를 나​​타냅니다. 일 5 일 2 데이터 ANOWA를 사용하여 분석하고 있습니다. </li><li> 6 일 들어, 데이터 세트에 적절한 통계를 사용하여 이전에 배운 플랫폼 사분면에 보낸 시간의 비율을 비교. 플랫폼 사분면에있는 동안 시간의 높은 비율은 메모리 유지의 높은 수준으로 해석됩니다. </li></ol> 6. 대표 결과 우리는 광고 pathogenesis (7)과 valproic 산성 (VPA) 유전자 변형 광고 모델 마우스에서 AD 치료 (6)의 제약 가능성에 hypoxia의 효과를 검토하기 위해 모리스 워터 미로 테스트를 사용했습니다. 그림 3은 우리가 APP23 AD 마우스 모델 (6)에서 메모리 적자에 VPA의 영향에 대한 연구에 보고된 대표적인 결과이다. 1 일 (보이는 플랫폼 재판)에서 VPA 치료 및 제어 그룹 지연 (그림 3A)와 그룹 모두 비슷한 모터와 시각적인 기능을 가지고 나타내는 경로 길이 (그림 3A) 사이에는 차이가 없습니다. 이것에서 우리는 생쥐가 표시된 플랫폼과 환경을 주변에서 신호를 볼 수 있으며, acceptably 수영을 얻을 수 있습니다. 일 2-5의 경우 (숨겨진 플랫폼 실험의 4 주 1) 예를 들어 VPA 치료 쥐가 컨트롤보다 훨씬 더 나은 수행되는 제안, 탈출 대기 (그림 3C)와 그룹 간의 경로 길이 (그림 3D)에 차이를 보여줍니다 시간이 지남에. 프로브 트레일 마우스가 숨겨진 플랫폼 이전에 배치되었다 세 번째 사분로 여행 횟수가 제어 (그림 3E)에 비해 VPA 치료로 상당히 큰 것을 마지막 날 (6 일) 공연에 발생합니다. 이러한 데이터는 VPA 치료가 APP23 생쥐에서 본 메모리 적자를 상당히 향상을 나타냅니다. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="그림 1"/> 그림 1. 모리스 워터 미로 보이는 플랫폼 테스트 하루에 장비 설치가. 수영장은 객실 디바이더를 사용하여 실험자 차단할 수 있습니다. 공간적 단서는 벽에 위치하고 있으며, 원하는 경우 어쩌면, 수면 위, 수영장의 내부에 위치하고 있습니다. 수영장은 표면 위에 1cm있는 플랫폼으로, 맑은 물로 가득 차 있습니다. 플래그는 가시성을 향상시키는 플랫폼에 배치되었습니다. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="그림 2"/> 그림 2. 풀 교정을 보여주 모든 - 메이즈 ™ 비디오 추적 시스템에서 화면 캡처. 수영장이 RTV24 디지타이저와 흑백 아날로그 추적 카메라로 위에서 볼 수 있습니다. 여러 영역은 소프트웨어 내에 정의되며 총 수영장 4 quadrants으로 나누어져 있습니다. NW, NE, SW, SE, 또는 센터 다섯째, 플랫폼 영역이있는가 다섯 가지 지역과 시련에 걸쳐 다를 수 있습니다 입력됩니다. 교정 라인 (중앙 통해 쳤다 라인) 소프트웨어가 실제 거리에 픽셀 거리를 변환할 수 있도록 추가됩니다. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="그림 3"/> 그림 3. 모리스 워터 미로에 대한 대표 결과가. 인간 스웨덴어 돌연변이 APP 유전자를 갖고 7 개월 APP23 유전자 변형 생쥐는 매일 VPA (n은 = 30 생쥐) 또는 차량 솔루션 (n은 = 30 생쥐) 주사 1 개월 후에 테스트되었습니다. (A) 동안 보이는 플랫폼 시험의 첫날은 VPA 치료 및 제어 APP23 생쥐가 보이는 플랫폼에 탈출하기 위해 유사한 지연 전시. P&gt; 0.05 학생의 T - 테스트에 의해. (B) VPA - 처리 및 제어 APP23 생쥐가 보이는 플랫폼 테스트에서 보이는 플랫폼에 탈출하기 전에 유사한 수영 거리를했다. P&gt; 0.05로 학생의 T - 테스트합니다. (C) 숨겨진 플랫폼 테스트에서는 VPA는 APP23 생쥐는 3 차 및 4 번째 날, P에 숨겨진 플랫폼에 ANOVA에 의해 &lt;0.001를 탈출하는 짧은 대기 시간을 보여주 취급. (D)는 VPA - 처리 APP23 마우스는 ANOVA에 의해 3 차 및 4 번째 날, P에 숨겨진 플랫폼에 &lt;0.01를 탈출하기 전에 짧은 수영장 길이를했다. (E) 6 일에 프로브 재판에서 VPA - 대우 APP23 쥐가 여행 에 숨겨진 플랫폼 이전에 배치되었다 세 번째 사분면, 컨트롤보다 훨씬 더 많은 시간. * P &lt;; 0.005 학생의 T - 테스트로. (적응 및 원래 메드 도이 J.의 특급 출판 실험 의학 205 2781년에서 2789년까지, 2008 년 록펠러 대학 출판부의 저널에서 reprinted :... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> 1 일 </td><td> 날 2 </td><td> 3 일 </td><td> 일 사 </td><td> 5 일 </td><td> 6 일 </td></tr><tr><td></td><td> 플랫폼 위치 </td><td> 시작 방향 </td><td colspan="4"> 플랫폼 위치 : SW는 다음과 같이 위치 시작 : </td><td> 아무 플랫폼 없습니다. </td></tr><tr><td> 시행 1 </td><td> SW </td><td> 에스 </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> 트라이얼 2 </td><td> NW </td><td> N </td><td> 에스 </td><td> W </td><td> E </td><td> 에스 </td><td></td></tr><tr><td> 트라이얼 3 </td><td> NE </td><td> 에스 </td><td> N </td><td> E </td><td> W </td><td> W </td><td></td></tr><tr><td> 트라이얼 4 </td><td> 센터 </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> 에스 </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> 트라이얼 5 </td><td> SE </td><td> W </td><td> 에스 </td><td> 에스 </td><td> N </td><td> N </td><td></td></tr></tbody></table> 표 1. 샘플 물 미로 프로토콜 * 시작 방향을 변경하면서 플랫폼 위치와 일 1 방향의 변화를 시작, 둘 다 일 2-5에 플랫폼 위치가 일정하게 유지하는 방법 * 반면에 있습니다. 일 6, 아무 플랫폼과 단일 재판이 없습니다. 생쥐들이 이전에 배운 플랫폼 사분면에 들어가기 전에 몇 가지 거리를 여행해야하므로 6 일 시작 방향은 이전 플랫폼 위치 (SW)에서 멀리이다.

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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>

모든 실험은 브리티시 컬럼비아 애니멀 케어 및 사용위원회 CIHR 지침의 대학에 따라 실시되었다.

나이, 성별, 종 및 스트레인 차이 MWM 성능 (8) 영향을줍니다. 연구는 남성 설치류가 여성보다 나은 수행하는 동안 세 생쥐가 MWM의 성능 저하를 나타냅니다; 또한 부유는 쥐 (9, 10)보다 쥐가 더 발음됩니다. 따라서 이러한 요소는 모든 테스트를 통해 동일시한다. 증거 또한 스트레스 동물 MWM (11) 더 제대로 실행하는 것이 좋습니다, 같은 온도, 빛, 소음 등 스트레스를 일으킬 수 있으므로 환경 요인은 모니터 및 작업을 통해 지속적인 보관해야합니다.

<table border="1"><tbody><tr><th> 시약의 이름 </th><th> 회사 </th><th> 댓글 (옵션) </th></tr><tr><td> AnyMaze 비디오 추적 시스템 </td><td> 스토엘팅 회사 </td><td></td></tr><tr><td> 온도 페인트 </td><td> 리브스 &amp; 풀 그룹 </td><td> 화이트, 가루 </td></tr></tbody></table>

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

모리스 워터 미로 (MWM)는 첫번째 공간 memoryand 장기 공간 메모리 1 인수를 포함 hippocampal 종속적인 학습을 테스트하기 위해 1981 년 신경학 리처드 G. 모리스에 의해 설립되었습니다. MWM은 일반적으로 육일 재판, 공간적 (숨겨진 플랫폼) 사이의 차별되는 큰 장점이 아닌 공간 (표시 플랫폼) 조건을 2-4로 구성된 비교적 간단한 절차입니다. 또한, MWM 테스트 환경은 냄새 트레일 간섭 5 줄여줍니다. 이것은 공간 학습과 기억의 신경 생물학과 신경 약리학의 연구에 광범위하게 사용되는 작업을 주도하고 있습니다. MWM은 알츠하이머 병 6, 7과 같은 neurocognitive 장애에 대한 쥐 모델의 검증에 중요한 역할을합니다. 이 프로토콜 우리는 일반적으로 알츠하이머 질환 유전자 변형 마우스 모델에 사용되는 시험 학습과 메모리 및 데이터 분석을위한 MWM의 일반적인 절차를 논의했다.

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

모리스 워터 미로는 hippocampal 종속적인 학습과 기억을 테스트하는 행동 작업입니다. 이것은 널리 설치류 모델에서 신경 생물학, 신경 약리학과 neurocognitive 장애의 연구에 사용되었습니다.

알츠하이머병 모델 마우스에서 학습 및 메모리 적자에 대한 모리스 워터 메이즈 테스트

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

125.7K 조회수.  University of British Columbia. 모리스 워터 미로는 hippocampal 종속적인 학습과 기억을 테스트하는 행동 작업입니다. 이것은 널리 설치류 모델에서 신경 생물학, 신경 약리학과 neurocognitive 장애의 연구에 사용되었습니다.

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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.

마우스에 레쉴리 III 메이즈를 사용하여 낮은 스트레스 루트 학습

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

연구

신경과학

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.

동시 신경 자극과 워터 미로에서 녹음을위한 설계 및 비용 효율적인 Headstage 구축

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. 엘레간스 긍정적인 Butanone 학습, 단기 및 장기 연관 메모리 Assays

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.

에 시금 운동력이있는 사람, 학습, 및 메모리 적자 Drosophila</emNeurodegeneration의> 모델

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-미로 강제 교대 및 근무와 마우스의 레퍼런스 메모리를 평가하기위한 왼쪽 오른쪽 차별 작업

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.

단일 셀 및 단일 스파이크 해상도 suprathreshold 신경 활동의 광 기록

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.

설치류 중추 신경계의 생체 Optogenetic 자극

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.

신경 회로 토대 메모리 형성을 해부에 대한 신생아 흰쥐의 편측 냄새 학습 모델

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.

일반 마우스의 아밀로이드-β의 펩티드의 뇌 실내 주사는 급성 치매와 같은인지 적자를 유도합니다

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.

작은 Squamate 파충류에서 공간 학습 및 메모리 평가

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