Bu çalışma, Kanada Sağlık Araştırma Enstitüsü (CIHR) Townsend, Aile, ve Jack Brown ve Aile Alzheimer Araştırma Vakfı (WAS) tarafından desteklenmiştir. WS Kanada Araştırma Başkanı Alzheimer Hastalığı sahibi. PL NSERC Alexander Graham Bell Kanada Yüksek Lisans Bursu Doktora Sonrası Araştırma Ödülü ve Sağlık Araştırmaları Kıdemli Yüksek Lisans Bursu için Michael Smith Vakfı tarafından desteklenmiştir.

1. Hazırlık <ol><li> Ekipman hazırlık <ol><li> , 150cm çapında ve derinliği 50cm (Şekil 1) dairesel bir havuz alın. Eğer siyah fareler kullanarak, beyaz bir havuzu kullanılabilir; beyaz fareler kullanıyorsanız, siyah bir havuz kullanılmalıdır. </li><li> Test sırasında test edilen hayvan deneyi göremiyorum böyle oda düzenleyin. Bu perdeler ya da oda bölücüler ile yapılabilir. </li><li> Ve / veya bir yerde havuz su yüzeyinin üzerinde olacağını iç oda ile ilgili yüksek kontrast uzaysal işaretler yerleştirin. </li><li> Beyaz - beyaz bir havuzu, açık siyah bir havuzu için pleksiglas için havuzda bir 10cm çaplı bir platform yerleştirin. Havuz platform su yüzeyi üzerinde 1cm kadar su ile doldurun. Su, oda sıcaklığında (22 ° C) dengeye alalım. Su sıcaklığına bağlı olarak 1-3 gün sürebilir, ya da alternatif dengeleme hızlandırmak için sıcak su eklenebilir. </li></ol></li><li> Yazılım hazırlık <ol><li> Kamera piksel tabanlı bilgi, fiziksel mesafe bilgilerini oluşturmak, böylece bilgisayar yazılımı havuzu kalibre edin. 4 parçaya bölünür havuz bölün. Değişken bir bölge olarak her deneme ile değiştirebilirsiniz platform dilimi belirleyin. Her kadranda bir ve bir havuzun merkezi - 5 platformu subzones oluşturun. Kalibrasyon kaydedin ve kalan test gün boyunca kullanabilirsiniz. (Örneğin Şekil 2). </li><li> Maksimum 60 saniye kadar kısa bir deneme süresi ayarlayın. Fare, bu sefer daha önce platform bulursa, yazılım platformu bulundu yargılamayı durdurmak için program. </li><li> Otomatik izleme başlamak için program, deneyci çıkar test alanına belirtin. Yazılım paketi sağlayan herhangi bir &quot;yansıma minimizasyonu&quot; seçenekleri yararlanın. </li><li> Her kadranda harcanan yol uzunluğu, kaçış gecikme, ve zaman izleyin. </li></ol></li></ol> 2. 1. Gün: Görünür Platformu <ol><li> Bilgisayar programı <ol><li> Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin. </li><li> Denemeniz için uygun bir yargılama arası aralığı ile, 5 çalışmalarda oluşturun. Platform konumu ve yönünü her deneme ile farklı başlangıç ​​Programı. Örneğin bir protokol için Tablo 1&#39;e bakınız. </li></ol></li><li> Prosedürü Test <ol><li> Fareler, konut tesis davranış odasına aktarın. Fareler havuz veya uzaysal işaretlerin göremez bir alanda tutun. Onları test etmeden önce en az 30 dakika için yeni ortama uyum olsun. </li><li> Görünürlüğünü artırmak için platform üzerinde bir bayrak yerleştirin. </li><li> Teste başlamak için, kuyruk tabanı ile ev kafes fare kaldırın. Test alanına getirmek olarak fare desteği. Kuyruk baz fare Kaldırma, yavaşça havuzun kenarına bakan, suyun içine fare yerleştirin. Test alanına hızla bırakın. </li><li> Fare 60 sn önce platform bulursa sonra cut-off, fare, 5 saniye süreyle platform üzerinde kalmak için izin ev kafesine geri. Fare platformu bulamazsa, platform üzerinde fare yeri ve ev kafes dönmeden önce 20 saniye boyunca orada kalmak için izin. </li><li> Iz tüm fareler için tekrarlayın. Yazılım programlanmış gibi, farklı bir platformda yer ve başlangıç ​​yönü ile sonraki her deneme başlayın. </li><li> Test tamamlandığında, fareler, konut tesis dönün. Fare kurutulur ve normotermi hayvan tesis dönmeden önce güvence altına alınmıştır. </li><li> Ertesi gün için hazırlık, platform bayrağı kaldırmak ve yüzey altında 1cm batığın platform havuzuna su eklemeyiniz. </li></ol></li></ol> 3. Gün 2-5: Gizli Platform <ol><li> Bilgisayar programı <ol><li> Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin. </li><li> Denemeniz için uygun bir yargılama arası aralığı ile, 5 çalışmalarda oluşturun. Programı platform tüm denemeler ve gün boyunca aynı pozisyonda kalmak için yer, ama başlangıç ​​yön var, her gün, her deneme ile farklı. </li></ol></li><li> Prosedürü Test <ol><li> Siyah fareler için toksik olmayan, beyaz, toz, sıcaklık boya, havuz ekleyin ve iyice karıştırın. Yeterli su yüzeyinden batık platform görünmez olduğunu, boya kullanın. Beyaz fareler için, temiz su ve net bir pleksiglas platformu ile siyah bir havuz kullanılmalıdır. </li><li> 2.2.3 ve 2.2.6 için gerekli adımları izleyin. </li></ol></li></ol> 4. 6. Gün: Probe Deneme <ol><li> Bilgisayar programı <ol><li> Izleme yazılımı içine havuz kalibrasyon yükleyin. </li><li> Hiçbir platform bölge ile 1 deneme, ve bir başlangıç ​​yönde oluşturun. Gün 2-5 kullanılan platform kadranda en uzak başlangıç ​​yönü tercih edilir. Iz uzunluğu 60 saniyeye ayarlayın. </li></ol></li><li> Prosedürü Test <ol><li> Havuz platformu çıkarın. </li><li> 2.2.3 ve 2.2.6 için gerekli adımları izleyin. </li></ol></li></ol> 5. Veri analizi <ol><li> Ve her fare, ortalama her gün için 5 çalışmalarda, her bir test konusu için tek bir yol uzunluğu ve kaçış gecikme vermek için. Uygun şekilde kombine hata hesaplayın. Sadece 6 gün için, her bir fare için platform kadranda harcanan yol uzunluğu, kaçış gecikme ve zaman toplamak. </li><li> Gün 1 gruplar arasında herhangi bir farklılık varsa, büyük olasılıkla, öğrenme ve hafıza daha ziyade vizyon ile ilgili bir sorun. Sadece hiçbir farkları 1 gün görülürse analizi ile devam edin. </li><li> Veri seti için uygun istatistikleri kullanılarak günlük 2-5 öğrenme eğrileri karşılaştırın. A dik eğrisinin hızlı görev kazanıldığını gösteren, sığ bir eğri görev edinimi açığı temsil eder. 2 gün 5 gün elde edilen veriler ANOWA kullanılarak analiz edilmektedir. </li><li> 6 gün için, veri seti için uygun istatistikleri kullanılarak, önceden öğrenilen platformu kadranda harcanan zamanın yüzde karşılaştırın. Platform kadranda harcanan zaman daha yüksek bir yüzdesi daha yüksek bir bellek tutma seviyesi olarak yorumlanır. </li></ol> 6. Temsilcisi Sonuçlar Morris Su Labirent testi AD patogenezinde (7) ve valproik asit (VPA), transgenik AD modeli fareler AD tedavisi (6) &#39;nin ilaç potansiyeli hipoksi etkisi incelemek için kullanmışlardır. Şekil 3 VPA APP23 AD fare modeli (6) bellek açıkları etkisi bizim çalışmamızda raporlanan temsili bir sonucudur. 1. gün (görünür platformu çalışma), VPA tedavi ve kontrol grupları gecikme (Şekil 3A) ve her iki grup benzer motor ve görsel yetenekleri olduğunu gösteren yol uzunluğu (Şekil 3A) arasında hiçbir fark yoktur. Bu biz farelerin bayraklı platform ve çevresindeki çevre ipuçlarını görmek mümkün ve kabul edilebilir yüzebilirsiniz varsayalım. Gün 2-5 (gizli platform çalışmaların Gün 1 - 4) Örneğin, VPA tedavi edilen farelerde anlamlı olarak kontrollerden daha iyi bir performans gösterdiklerini öne kaçış gecikme (Şekil 3C) ve gruplar arasındaki yol uzunluğu (Şekil 3B) bir farklılık gösterir zamanla. Prob izi, farelerin daha önce gizli bir platform yerleştirildi üçüncü kadranda, içine yolculuk kaç kez, VPA tedavisi ile kontrol (Şekil 3E) göre anlamlı olarak daha fazla olduğunu son gün (Gün 6) gösteri. Bu veriler, VPA tedavisi APP23 farelerde görülen hafıza açıkları önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1. Morris Su Labirent görünür platformu test günü için donatım kurulum havuzu oda bölücüler kullanılarak deneyci korumalıdır. Mekansal ipuçları duvarları üzerinde bulunan ve istenirse, belki su yüzeyi üzerinde, havuzun iç yerleştirilir. Havuz yüzeyinden 1cm bulunan platform, temiz su ile doldurulur. Bir bayrak görünürlüğünü geliştirmek için bir platform üzerine yerleştirilmiştir. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Şekil 2. Havuz kalibrasyon gösteren herhangi bir-Labirent ™ Video İzleme Sistemi Ekran yakalama havuzu RTV24 Sayısallaştırıcı siyah ve beyaz analog izleme kamera tarafından yukarıdan bakıldığında. Bazı bölgeler yazılım içinde tanımlanmış ve toplam havuzu, 4 kadran ayrılmıştır. KB, KD, GB, GD, veya Merkez: beşinci, platformu bölgesi, beş olası yerleri ile denemeler arasında farklılık gösterebilir girilir. Bir kalibrasyon hattı (merkezi üzerinden işaretlendiyse hat) yazılım fiziksel mesafeleri piksel mesafeler dönüştürmek için izin eklenir. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3. Morris Su Labirent Temsilcisi sonuçlar insan İsveççe mutant APP geni taşıyan 7 ay APP23 transgenik fareler, günlük VPA (n = 30 fare) veya araç çözüm (n = 30 fare) enjeksiyonları bir ay sonra (A) sırasında test edildi . görünür platform testlerin ilk gününde, VPA tedavi ve kontrol APP23 fareler görünür platformu üzerine kaçmak için benzer bir gecikme sergiledi. P&gt; 0.05 öğrencinin t-testi ile (B) VPA ile tedavi edilen ve görünür bir platform testi görünür platformu üzerine kaçan kontrolü APP23 fareler daha önce de benzer yüzme mesafeler vardı . P&gt; 0.05 ile öğrenci t-testi. (C) gizli bir platform testleri VPA APP23 fareler 3 üncü ve 4. gün, P gizli bir platform üzerine ANOVA ile &lt;0.001 kaçmak için bir kısa bir gecikme gösterdi tedavi. (D) VPA ile tedavi edilen APP23 fareler ANOVA ile gizli bir platform üzerine 3. ve 4. gün, P &lt;0.01 kaçan önce yüzme boyunun kısa bir (E) 6. gününde prob çalışmada, VPA ile tedavi edilen APP23 fareler gitti gizli bir platform daha önce yerleştirilmiş olan üçüncü kadranda, kontrollere göre önemli ölçüde daha fazla kez. * P &lt;0.005 öğrencinin t-testi. (J Exp Med DOI yayınlanan Deneysel Tıp 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller Üniversitesi Basın, The Journal of Uyarlama ve yeniden basıldı... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> 1. Gün </td><td> 2. Gün </td><td> 3. Gün </td><td> 4. Gün </td><td> 5. Gün </td><td> 6. Gün </td></tr><tr><td></td><td> Platform konumu </td><td> Başlangıç ​​Yönü </td><td colspan="4"> Platform Yer: GB Yer başlayarak aşağıdaki gibi: </td><td> Hiçbir platformu. </td></tr><tr><td> Deneme 1 </td><td> GB </td><td> S </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> Deneme 2 </td><td> KB </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> Deneme 3 </td><td> KD </td><td> S </td><td> N </td><td> E </td><td> W </td><td> W </td><td></td></tr><tr><td> Deneme 4 </td><td> Merkez </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> Deneme 5 </td><td> GD </td><td> W </td><td> S </td><td> S </td><td> N </td><td> N </td><td></td></tr></tbody></table> Tablo 1. Örnek su labirenti protokolü * * Not başlayan yönünü değiştirir ise platform konumu ve 1 günde yönünü değiştirmek başlayan, her iki gün 2-5 platform konumu sabit kalır, oysa ne kadar. 6 gün, herhangi bir platform ve tek bir dava yoktur. Farelerin daha önce öğrenilen platformu kadranda girmeden önce bazı mesafe seyahat gerekir, böylece 6 gün başlangıç ​​yönü önceki platform konumu (SW) uzak.

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

Tüm deneyler, British Columbia Hayvan Bakım ve Kullanım komitesi ve CIHR kurallar Üniversitesi ile uygun olarak yapılmıştır.

Yaş, cinsiyet, tür ve şekil değiştirme farklılıkları MWM performansı (8) etkiler. Çalışmalar erkek kemirgenler dişilere oranla daha iyi performans yaşlı farelerde, MWM kötü performansa sahip olduğunu göstermektedir, ayrıca yüzen sıçan (9, 10) daha farelerde daha belirgindir. Bu nedenle, bu unsurların tüm testler arasında eşit olmalıdır. Kanıtlar da vurguladı hayvanlar MWM (11) daha düşük performans göstermektedir, bu nedenle çevresel faktörler, sıcaklık, ışık, ve gürültü gibi stres, neden olabilir, izlenmeli ve görevi boyunca sabit tutulur olmalıdır.

<table border="1"><tbody><tr><th> Reaktifin Adı </th><th> Şirket </th><th> Yorumlar (isteğe bağlı) </th></tr><tr><td> AnyMaze video Takip Sistemi </td><td> Stoelting Şirket </td><td></td></tr><tr><td> Sıcaklık Boya </td><td> Reeves ve Poole Gruplar </td><td> Beyaz, toz </td></tr></tbody></table>

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

Morris Su Labirent (MWM) ilk sinirbilimci Richard G. Morris hipokampal-bağımlı öğrenme, mekansal memoryand uzun vadeli uzaysal 1 satın alınması da dahil olmak üzere test etmek amacıyla 1981 yılında kurulmuştur. MWM genellikle altı gün denemeler, mekansal (gizli platform) arasındaki fark olan ana avantajı ve konumsal olmayan (görünür platformu) koşullarına 2-4 oluşan nispeten basit bir işlemdir. Buna ek olarak, MWM test ortamı koku izi girişim 5 azaltır. Bu görev, uzamsal öğrenme ve hafıza nörobiyoloji ve Neuropharmacology çalışma yaygın olarak kullanılan yol açmıştır. MWM kemirgen modelleri doğrulama Alzheimer Hastalığı 6, 7 gibi bilişsel bozukluklar için önemli bir rol oynar. Bu protokolde, Alzheimer hastalığının transgenik modeli farelerde yaygın olarak kullanılan test öğrenme ve bellek ve veri analizi için MWM tipik bir prosedür tartışıldı.

Watch this Scientific Journal Video about Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice at JoVE.com

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

Morris Su Labirent hipokampal-bağımlı öğrenme ve hafıza test etmek için bir davranış iştir. Bu çalışmada, nörobiyoloji, Neuropharmacology ve bilişsel bozukluklar kemirgen modellerinde yaygın olarak kullanılır olmuştur.

Alzheimer Hastalığı Model Fareler Öğrenme ve Hafıza Açıkları Morris Su Labirent Testi

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

morris-water-maze-test-for-learning-memory-deficits-alzheimer-s

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

125.7K Görüntüleme.  University of British Columbia. Morris Su Labirent hipokampal-bağımlı öğrenme ve hafıza test etmek için bir davranış iştir. Bu çalışmada, nörobiyoloji, Neuropharmacology ve bilişsel bozukluklar kemirgen modellerinde yaygın olarak kullanılır olmuştur.

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

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.

Farelerde Lashley III Labirent Düşük stres Rota Öğrenme

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

Nörobilim

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.

Eşzamanlı Sinir Uyarım ve Su Maze Kayıt için Tasarım ve İnşaat Maliyet Etkin headstage

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial ...

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment through neuron-specific detection of food and chemical odors1, 2, and can associate nutritive states with chemical odors3, temperature4, and the pathogenicity of a food source5.
Here, we describe assays of C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. We modified an aversive olfactory learning paradigm6 to instead produce a positive response; the assay involves starving ~400 worms, then feeding the worms in the presence of the AWC neuron-sensed volatile chemoattractant butanone at a concentration that elicits a low chemotactic index (similar to Toroyama et al.7). A standard population chemotaxis assay1 tests the worms' attraction to the odorant immediately or minutes to hours after conditioning.
After conditioning, wild-type animals' chemotaxis to butanone increases ~0.6 Chemotaxis Index units, its "Learning Index". Associative learning is dependent on the presence of both food and butanone during training. Pairing food and butanone for a single conditioning period ("massed training") produces short-term associative memory that lasts ~2 hours. Multiple conditioning periods with rest periods between ("spaced training") yields long-term associative memory (&lt;40 hours), and is dependent on the cAMP Response Element Binding protein (CREB),6 a transcription factor required for long-term memory across species.8
Our protocol also includes image analysis methods for quick and accurate determination of chemotaxis indices. High-contrast images of animals on chemotaxis assay plates are captured and analyzed by worm counting software in MatLab. The software corrects for uneven background using a morphological tophat transformation.9 Otsu's method is then used to determine a threshold to separate worms from the background.10 Very small particles are removed automatically and larger non-worm regions (plate edges or agar punches) are removed by manual selection. The software then estimates the size of single worm by ignoring regions that are above a specified maximum size and taking the median size of the remaining regions. The number of worms is then estimated by dividing the total area identified as occupied by worms by the estimated size of a single worm.
We have found that learning and short- and long-term memory can be distinguished, and that these processes share similar key molecules with higher organisms.6,8 Our assays can quickly test novel candidate genes or molecules that affect learning and short- or long-term memory in C. elegans that are relevant across species.

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

Here we describe methods to test C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. These population assays employ the worms abilities to chemotax toward volatile odorants, and form positive associations upon pairing food with the chemoattractant butanone. Increasing the number of conditioning periods induces long-term memory.

C. elegans Pozitif bütanon Öğrenme, Kısa vadeli ve uzun vadeli ilişkilendirilebilir Bellek Tahliller

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.

Assaying Lokomotor, Öğrenme ve Hafıza Açıkları. Drosophila Nörodejenerasyon, modeller

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-labirent Zorla Değişim ve Çalışma ve Fareler Referans Bellek değerlendirilmesi için sağ-sol Ayrımcılık Görevler

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.

Tek hücreli ve tek başak çözünürlüğe sahip supratreshold nöral aktivitenin Optik kaydı

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.

Kemirgen Santral Sinir Sistemi vivo optogenetic Stimülasyon içinde

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.

Sinir Devresi Temelini Bellek Oluşumunda Diseksiyon için Yenidoğan Sıçanlarda bir Lateralize Koku Öğrenme Modeli

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.

Normal Farelerde Amiloid-β Peptitler intraserebroventriküler enjeksiyon Akut Alzheimer gibi Bilişsel Açıkları tetikleyebilecek

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.

Küçük pul pul Sürüngenler Mekansal Öğrenme ve Bellek değerlendirilmesi

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