We thank M. Forney, R. Maged, and K. Hellwinkle for data collection and two anonymous reviewers for comments on a previous version of this manuscript. This research was supported by an NSF award to LDL (IOS-0918268).

Todos os procedimentos foram aprovados pela Penn State University Animal Care Institucional e Comitê de Uso (IACUC - Protocolo ID: 43242) e aderiu a todos os locais, estaduais e federais. 1. Preparação <ol><li> Comprar ou construir o labirinto Barnes, assegurando que os orifícios de meta são de tamanho adequado para a espécie de interesse. Para este protocolo, utilize sete lagartos do lado-blotched adultos (Uta stansburiana). Determinar o tamanho da amostra adequada de estudos com outras espécies. <ol><li> Se a construção do labirinto Barnes, comprar qualquer padrão, mesa redonda não porosa (106 cm de diâmetro), elevados 76,2 cm do chão. </li><li> Usando uma fita métrica, marcar 10 pontos equidistantes espaçadas 26 cm de distância ao redor do perímetro da tabela e 6,35 cm da borda da mesa. Use 10 buracos enquanto labirintos de roedores normalmente têm mais buracos. Fazer isso permite uma redução no número de opções de fuga. </li><li> Usando um pouco buraco serra (2,54cm de diâmetro), fure todos os 10 buracos gol e areia quaisquer bordas afiadas. </li><li> Montar quatro pinos de suporte de prateleira debaixo de cada buraco com parafusos, usando uma caixa de casa como um guia para as dimensões. </li></ol></li><li> Coloque o labirinto em uma sala silenciosa com iluminação superior brilhante e pistas espaciais disponíveis para navegação (portas, armários, etc.). </li><li> Montar um auto foco, grande-angular de webcam lente (11,3 cm x 3,99 cm) ou outra câmera apropriada acima do labirinto. Esteja certo de que o campo de visão do feed de vídeo engloba todo o labirinto. </li><li> Coloque o computador e cadeira observador, pelo menos, 1 m do labirinto. </li><li> Marque as pernas do labirinto no chão com um marcador permanente ou fita. Isto permite a correcção de qualquer movimento minutos do labirinto ao longo dos ensaios. </li><li> Aleatoriamente atribuir um dos furos como &quot;1&quot; e o número dos outros furos consecutivamente através de &quot;10&quot;. Com um marcador permanente, escrever os números ao longo do lado de forado labirinto para facilidade de referência. Certifique-se de que os números não são visíveis a um animal dentro do labirinto. </li><li> Aleatoriamente atribuir buracos gol para os indivíduos usando um gerador de números aleatórios. </li></ol> 2. Ensaios de Formação NOTA: répteis têm uma temperatura corporal preferido que pode ser obtido a partir da literatura. Se os animais tornam-se lentos ao longo de várias tentativas de treino, o labirinto pode ser muito legal e isso pode afetar o comportamento. Um pequeno aquecedor ou fita de calor na parte inferior do labirinto pode aumentar adequadamente a temperatura da superfície do labirinto, a melhor indicação térmica da temperatura corporal, para manter a temperatura corporal e desempenho comportamental. <ol><li> Se os indivíduos são alojados fora da sala de testes, trazer animais em seus receptáculos casa para a sala, pelo menos, 30 minutos antes do teste. Certifique-se de fornecer calor em recintos casa (por exemplo, lâmpadas de calor, fita de calor), a fim de manter a temperatura corporal antes do teste. <ol><li> Abra o software de monitoramento e aplicação de webcam para o feed de vídeo. O software de acompanhamento personalizado foi escrito para Matlab e caixa de ferramentas Processamento de Imagem; outro software de rastreamento está disponível comercialmente. </li><li> Avaliar o campo de visão do feed de vídeo. Se o labirinto não é no campo de vista, verificar que o labirinto está dentro das marcas no chão. </li><li> Abra a planilha contendo informações quanto à data, hora de início / fim de ensaios de formação, sujeita ID, buraco objetivo atribuído, número de tentativas de treinamento executados, anotações e iniciais do observador. </li><li> Aleatória a ordem em que vai ser testado sujeitos. cobaias de uma forma sistemática. </li></ol></li><li> Retirar o primeiro assunto a partir de sua gaiola e coloque delicadamente o assunto no meio do labirinto. Coloque uma banheira de plástico sobre o animal; Isso evita viés de orientação inconsciente pelo pesquisador. Permitir 30 s para se aclimatar. </li><li> Montagem do animal casa gaiola sob o labirinto, diretamente abaixo do queassinado furo meta, por deslizar a parte superior do invólucro para as montagens de PEG. Esteja certo de que a rocha frade na gaiola está diretamente sob o buraco, que servirá como um poleiro quando o animal desce para o buraco. Neste ponto, o uso de pistas térmicas ou químicas do invólucro para utilização em casa de navegação é irrelevante. <ol><li> labirintos de roedores usar um recinto limpo como um escape para o assunto. No entanto, incentivar a entrada no buraco durante o treinamento ensaios com a montagem do animal caixa casa sob o labirinto. </li></ol></li><li> Suavemente remover o tubo de plástico a partir do topo do labirinto. </li><li> Iniciar a gravação do julgamento de treinamento com o aplicativo de webcam. <ol><li> Permitir que o objecto a explorar o labirinto durante 10 min. Se ocorrer algo atípico, note que este na planilha. </li><li> Se o sujeito cai ou corre para fora da mesa, retornar suavemente sujeito a meio do labirinto. Continuar calendário e gravação, se o animal está fora do labirinto por 30 s ou menos.Se o assunto está fora do labirinto por mais de 30 s, anular o julgamento. Grave esta informação na seção de notas do livro. </li><li> Se o sujeito desce no buraco objetivo sem ajuda, considere o julgamento como sobre naquele tempo. </li><li> Se o assunto não desce no buraco objetivo, consideram o julgamento como mais depois de decorridos 10 min. </li></ol></li><li> Se o assunto não desce para o buraco gol aos 10 min, à mão guiar suavemente o animal, de cabeça, para o buraco meta apropriada. </li><li> Pare de software de monitoramento de vídeo e. Guardar imagens de vídeo. </li><li> Permitir que o sujeito se repousar durante pelo menos 2 min no seu recinto casa, enquanto o invólucro continua a ser montado sob o labirinto. </li><li> Utilizando um frasco de spray e toalhas de papel, limpar a parte superior do labirinto com uma mistura de sabão diluída de 1:10 sabão à água. Se o fizer, impede o uso de sinais químicos ao navegar pelo labirinto. Algumas espécies, particularmente aquelas que fazem uso pesado de informações quimio, NECESsitate lavagem adicional do labirinto com água quente para eliminar todos os sinais de cheiro. </li><li> Remova o gabinete de baixo do labirinto e quer repetir o julgamento de treinamento com o mesmo indivíduo ou um novo indivíduo. Cada indivíduo pode ser executado em até 5 tentativas de treino por dia, com intervalo de 30 min entre os testes de um indivíduo. </li><li> Repita este procedimento até que um sujeito desce em seu buraco objetivo sem ajuda, em 3 ensaios de formação diferentes, indicando que a aprendizagem da localização meta ocorreu. Os três ensaios de formação não precisam ser consecutivos. Se um objeto chega a esse critério, o sujeito se move para julgamento da sonda para avaliar a memória espacial. </li></ol> 3. Ensaios de sonda NOTA: Uma vez que um assunto atinge critério, o sujeito aprendeu a navegar para o gol. No entanto, neste momento, ainda não está claro se o assunto está a navegar usando uma estratégia espacial ou alguma outra estratégia de navegação. julgamento Probes teste para isso e deve ser realizada um dia depois de o modelo atingir critério nos ensaios de formação. <ol><li> Girar o labirinto de 180 °, assegurando que as pernas do labirinto estão dentro das marcas no chão. Rotação do labirinto permite pistas locais que identificam directamente o objetivo de estar em conflito direto com as pistas espaciais mais estáveis. </li><li> Repita os passos 2.1 - 2.5.2, omitindo o passo 2.3 de montar cerco a casa do assunto sob o labirinto. Se o fizer, impede o uso de pistas olfactivas ou outros que emanam do gabinete de casa durante a exploração labirinto. </li><li> Durante os ensaios de sonda, os indivíduos são livres para explorar o labirinto para os 10 min para avaliar o comportamento exploratório. Após 10 min, pare o software de vídeo e monitoramento. </li><li> Remover o assunto do labirinto e devolvê-lo à sua gaiola. </li><li> Limpar a parte superior do labirinto com a mistura de sabão diluída. </li></ol> 4. As medidas comportamentais NOTA: Para tria formaçãols, incluir medidas comportamentais, tais como a latência para chegar ao buraco objetivo, número de erros cometidos (investigação de um buraco nongoal; focinho do animal deve estar dentro de 1 cm do buraco) e proporção de tempo gasto no quadrante correto do Labirinto. <ol><li> Para os ensaios de formação, determinar uma estratégia de pesquisa. Uma estratégia direta é definida como decrescente para o buraco gol com menos de 3 erros. Uma estratégia de série é exame de 3 ou mais orifícios consecutivos labirinto ao longo do perímetro do labirinto. Uma estratégia aleatória é exame não série de buracos labirinto com 3 ou mais erros. NOTA: Para os ensaios de sondagem, medidas comportamentais incluem a latência para chegar ao buraco espacialmente correto, número de erros cometidos antes de investigar o buraco espacialmente correta, ea proporção de tempo gasto no quadrante espacialmente correta do labirinto. </li><li> Para uma avaliação mais rigorosa de escolha não aleatória do buraco objetivo espacialmente correta, empregam amostragem sem substituição ao calculartaxa de acaso. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Quando experimentalmente testar para a aprendizagem espacial e memória, há várias questões conceituais importantes que serão abordados em alguns dos principais passos no protocolo. Primeiro, os indivíduos devem demonstrar que estão aprendendo a localização do buraco meta ao longo dos ensaios de formação. Atingir o critério predefinido demonstra que a aprendizagem da localização do furo meta ocorreu. Se não sujeitos aprender a localização do orifício objectivo, não há nenhuma maneira viável para, em ...

Muitas doenças neurodegenerativas, como presente de Alzheimer com um declínio progressivo na capacidade cognitiva, normalmente concomitante com a degradação do cérebro 1-4. Para testar a influência da lesão cerebral e degradação em processos cognitivos, a investigação clínica tem aproveitado as vantagens de espécies de roedores modelo e padronização de aparelhos de teste e protocolo. Em particular, os processos de aprendizagem e memória espacial foram avaliados através de vários paradigmas padrão, como o labirinto Morris água, Barnes labirinto, e labirinto radial do braço (para uma revisão abrangente destes e de outros paradigmas, veja 5,6). A rica história desses paradigmas de aprendizagem e memória espacial tem se mostrado bastante bem sucedida, permitindo que os investigadores a compreender muitas das facetas e nuances da relação entre a memória humana, a função cerebral e doença. Embora a avaliação dos processos cognitivos foi examinado em pesquisa clínica para saire algum tempo, a investigação dirigida para as habilidades cognitivas de espécies nonmodel é relativamente novo. Pesquisadores que estudam a cognição em espécies nonmodel são tipicamente interessados ​​na relevância ecológica e evolutiva dos processos cognitivos, particularmente no contexto de sobrevivência e reprodução. Alguns estudos em répteis têm sugerido que as capacidades cognitivas avançadas, em particular a memória espacial, podem causar alguns comportamentos, particularmente aquelas relativas à navegação e orientação. No entanto, enquanto muitos estudos têm demonstrado que os répteis pode reorientar após o deslocamento de 7,8, a mecanismos cognitivos comportamento reorientação subjacente ainda não foram esmiuçadas distante. Devido a isso, alguns estudos têm tentado avaliar experimentalmente a importância da aprendizagem espacial ea memória durante a navegação 9-17. A metodologia nestes estudos são predominantemente modelado após paradigmas de roedores e protocolos, por vezes modificados para utilização em répteis, mas estes estudostiveram sucesso variável na avaliação da memória espacial. Alguns estudos têm demonstrado a aprendizagem espacial ea memória em algumas espécies 11-17, enquanto outros estudos não encontraram nenhuma evidência de tal 9,10. Assim, o papel ou a existência de aprendizagem espacial ea memória durante a navegação em répteis ainda é incerto. Uma questão que pode ser problemático quando experimentalmente avaliar a aprendizagem espacial ea memória em répteis é a relevância ecológica da tarefa. Os répteis são um grupo taxonómico especial bastante distinta de roedores, demonstrando grande variação na ecologia, comportamento e fisiologia. Diferenças de comportamento entre as espécies de répteis poderia impacto da avaliação das habilidades cognitivas espaciais, particularmente se o paradigma utilizado não bater em um comportamento natural. Por exemplo, em uma espécie que normalmente procura refúgio em pequenas fendas, habilidades espaciais pode ser facilmente avaliada utilizando um Barnes labirinto que este labirinto pode não ser a escolha ideal paradigmaem uma espécie que normalmente permanece imóvel. Da mesma forma, a maioria dos répteis Squamata não são aquáticas e assim o labirinto aquático de Morris não pode ser uma escolha adequada para testar a aprendizagem espacial ea memória (mas veja 15); no entanto, este labirinto pode ser uma escolha ideal para testar habilidades espaciais em tartarugas 16. Finalmente, a fisiologia deste grupo devem ser contabilizados, como os répteis são ectotérmicos manutenção da temperatura adequada e, particularmente, do substrato, devem ser considerados durante o procedimento de teste. O protocolo e paradigma aqui apresentados foram usadas para sondar para a aprendizagem espacial ea memória em lagartos do lado-blotched adultos (Uta stansburiana) 13, um pequeno lagarto que normalmente foge de predadores em pequenas fendas nas rochas 18. Sabendo este aspecto da história natural e comportamento da espécie, utilizou-se uma modificação do labirinto tradicional Barnes para testar a aprendizagem espacial ea memória. O labirinto i Barnessa labirinto-terra seca e normalmente usado para testar a cognição espacial em modelos de roedores. Nós modificamos o nosso labirinto de várias formas do labirinto roedor, tanto em design e protocolo (descrito abaixo). O nosso labirinto consistia de uma plataforma circular com furos 10 equidistantes uma da outra ao longo do perímetro da plataforma (Figura 1). O protocolo aqui descrito envolve um assunto que participa em ensaios de formação para aprender a localização de um buraco objetivo, então, uma vez que o sujeito aprende a localização do buraco objetivo, um julgamento sonda é usada para determinar o uso de memória espacial durante a navegação para o gol.

<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

A pesquisa clínica tem aproveitado uma variedade de paradigmas para avaliar o declínio cognitivo, comumente alvo habilidades de aprendizagem e memória espacial. No entanto, o interesse nos processos cognitivos de espécies nonmodel, normalmente dentro de um contexto ecológico, também se tornou um campo emergente de estudo. Em particular, o interesse nos processos cognitivos em répteis está crescendo, embora estudos experimentais sobre a cognição répteis são escassos. Os poucos estudos de répteis que experimentalmente testados para a aprendizagem espacial ea memória usaram paradigmas de roedores modificados para uso em répteis. No entanto, ecologicamente devem ser tomadas importantes aspectos da fisiologia e comportamento deste grupo taxonómico em consideração ao testar para a cognição com base espacialmente. Aqui, descrevemos modificações da Barnes labirinto terra seca e protocolo de teste associados que podem melhorar o desempenho quando sondagem para a aprendizagem espacial e capacidade de memória em pequenos répteis Squamata. O paradigma descrito e próprocedimentos foram utilizadas com sucesso com lagartos masculinos do lado-blotched (Uta stansburiana), demonstrando que a aprendizagem espacial ea memória pode ser avaliada neste grupo taxonómico com um aparelho e protocolo ecologicamente relevantes.

Este protocolo permite a avaliação experimental de navegação baseada espacialmente em pequenos lagartos. Um estudo anterior utilizado com sucesso este protocolo para sondar para a navegação espacial em lagartos do lado-blotched do sexo masculino 13. Nesse estudo particular, os machos foram treinados para navegar para um buraco meta e, uma vez que critério foi alcançado, evoluiu para um julgamento sonda para avaliar as pistas priorizados quando navegando para um buraco ...

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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.

Avaliando a aprendizagem espacial e memória em pequenas Squamata Répteis

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.1K visualizações.  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.

Vídeo: 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.

O Double-H labirinto: um teste comportamental robusto para Aprendizado e Memória em roedores

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

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.

Usando manipulação farmacológica e de alta precisão Radio Telemetry para estudar a cognição espacial em animais livres de variando

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.

Avaliando a insuficiência da memória espacial em um modelo de mouse de lesão cerebral traumática usando um labirinto de roda de água radial

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

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Um ensaio comportamental para investigar o papel da memória espacial durante uma defesa instintiva em ratos

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.

Usando Y-Mazes fechados para avaliar o comportamento chemosensorial em répteis

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

Exploração baseada em jogos: desbloqueando habilidades de navegação espacial humana

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

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

Autor em destaque: investigando os efeitos das práticas mente-corpo-movimento na função cerebral

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

Avaliação da Navegação Espacial Humana em um Espaço Virtual e sua Sensibilidade ao Exercício

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

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

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

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

Motor e hipocampo aprendizagem espacial Dependente e Avaliação de Memória de Referência em um rato transgénico modelo da doença de Alzheimer com AVC

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.

Um Sistema de Realidade Virtual de Código Aberto para a Medição da Aprendizagem Espacial em Camundongos Contidos na Cabeça

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

Avaliando a aprendizagem espacial e memória em pequenas Squamata Répteis

Resumo

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O Double-H labirinto: um teste comportamental robusto para Aprendizado e Memória em roedores

Usando manipulação farmacológica e de alta precisão Radio Telemetry para estudar a cognição espacial em animais livres de variando

Avaliando a insuficiência da memória espacial em um modelo de mouse de lesão cerebral traumática usando um labirinto de roda de água radial

Um ensaio comportamental para investigar o papel da memória espacial durante uma defesa instintiva em ratos

Usando Y-Mazes fechados para avaliar o comportamento chemosensorial em répteis

Avaliação da Navegação Espacial Humana em um Espaço Virtual e sua Sensibilidade ao Exercício

Avaliação da Navegação Espacial Humana em um Espaço Virtual e sua Sensibilidade ao Exercício

Avaliação da Navegação Espacial Humana em um Espaço Virtual e sua Sensibilidade ao Exercício

Motor e hipocampo aprendizagem espacial Dependente e Avaliação de Memória de Referência em um rato transgénico modelo da doença de Alzheimer com AVC

Um Sistema de Realidade Virtual de Código Aberto para a Medição da Aprendizagem Espacial em Camundongos Contidos na Cabeça