Name: barnes maze testing strategies with small and large rodent models
Uploaded: 2014-02-26T22:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models at JoVE.com

De auteurs erkennen Mr Eldin Jašarević, Mr Scott Williams, de heer Roger W. Meissen, Sarah A. Johnson, Dr R. Michael Roberts, Dr Mark R. Ellersieck, en Dr David C. Geary aan de Universiteit van Missouri, en de heer C. Delbert Wet en de dierenverzorgers van het Nationaal Centrum voor toxicologisch onderzoek / FDA. Dit werk werd ondersteund door een NIH Challenge Grant Grant MVO (RC1 ES018195), een Mizzou Advantage Grant naar (MVO en DCG), een Universiteit van Missouri College of Veterinary Medicine Faculty Award (MVO), en protocol E7318 bij het National Center voor toxicologisch onderzoek / FDA.

1. Barnes Maze Procedure voor kleine knaagdieren <ol><li> Zet de overhead lichten boven het doolhof en plaats &quot;Do Not Enter&quot; borden op de buitenkant van het lab deur. </li><li> Breng muizen in hun normale huis kooien om de testruimte ongeveer 30 minuten voor het begin van de eerste proef om gewenning toe. Als de kamer is rustig, kan het niet nodig om witte ruis bevatten, anders deze voorzorgsmaatregel kan worden beschouwd. </li><li> Opzetten van de tracking programma. </li><li> Verwijder voorzichtig de eerst...

Kritische stappen in Barnes doolhof testprocedures zijn: 1) het verstrekken van de juiste licht aversieve stimulus om het dier te motiveren om het ontsnappen kooi te lokaliseren, 2) zorgen voor uniforme voorwaarden worden behouden tijdens de dierproeven (bv. duur van de proef, het testen van personeel, externe ruis controle, en andere prikkels die de prestaties kunnen beïnvloeden), 3) indien proeven zijn op video opgenomen, te optimaliseren en te zorgen voor een goede video-opname en het bestand back-up, en 4)...

Ruimtelijk leren en geheugen in het laboratorium knaagdieren werd eerst beoordeeld met voedsel beroofd ratten die een doolhof van steegjes genavigeerd naar een levensmiddel reinforcer 1 lokaliseren. Enkele decennia later werd een ruimtelijk referentiegeheugen systeem voorgesteld 2. In tegenstelling tot het werkgeheugen die verwijst naar het geheugen binnen een testsessie of proces, verwijzing geheugen verwijst naar het geheugen over testsessies of proeven en is nauwer verwant aan de lange-termijn geheugen. Verschillende soorten doolhoven zijn ontwikkeld als niet-invasieve evaluatie van deze hippocampus-afhankelijke ruimtelijke leren en geheugen in kleine en grote knaagdieren (bijvoorbeeld water maze, meerdere T-doolhof, radiale arm doolhof en droog land doolhoven) 3-6. Hier richten we ons op het cirkelvormige platform of Barnes doolhof, voor het eerst beschreven in 1979 door Dr Carol Barnes 7. De doolhof is gebruikt om ruimtelijke navigatie leren en geheugen te testen in diverse diermodellen, zoals ratten (Rattus norvegicus), muizen (Mus musculus), herten muizen (Peromyscus maniculatus bairdii), California muizen (Peromyscus californicus), en hystricomorph knaagdieren (bijv. degoes [Octodon degus]) 8-13. Andere soorten gemeten met de Barnes doolhof zijn American kakkerlakken (Periplaneta americana) 14, maïs slangen (Elaphe guttata guttata) 15, &#160; squamate reptielen (bijv.-side blotched hagedissen [Uta stansburiana]) 16, en niet-menselijke primaten (bijv. muis maki [Microcebus murinus]) 17. In onze laboratoria is Barnes labyrint prestatie gebruikt als een index van neurotoxiciteit na ontwikkeling bisfenol A (BPA) en ethinylestradiol (EE2) blootstelling 9-1113. Het wordt ook vaak gebruikt voor het gedrag fenotypering van verschillende muisspanningen 18-21, beoordeling van veroudering 7,22-28, en de Ziekte van Alzheimer-gerelateerde deficits in diermodellen 3,29-33, evenals de effecten van lichaamsbeweging en dieet, milieu en metabole veranderingen 34-42. Een eerste voordeel van Barnes doolhof gebruik aangezien aldus minder stress in de patiënten in vergelijking tot water labyrinten, zoals de Morris water maze 43, hoewel beide kunnen acute toename in plasma corticosteron concentraties in muizen 44 induceren. Als een droog land doolhof, kan de Barnes doolhof meer ethologically-relevant voor terrestrische knaagdieren 45 zijn. Hoewel water maze prestaties aangetoond gevoeliger voor genetische wijzigingen in muizen 3,46,47 zijn, is gevoeliger voor bepaalde andere veranderingen 48,49 Barnes labyrint prestatie. In diermodellen waar water doolhof gebruik niet mogelijk is, kan de Barnes doolhof een verfijnd beoordeling van ruimtelijk geheugen retentie 31 bieden. De mild aversieve stimuli doorgaans gebruikt in de Barnes doolhof (dwz fel licht),echter niet voldoende motivatie voor de knaagdieren om het ontsnappen kooi 45 lokaliseren. Bovendien kunnen knaagdieren leren dat geen straf optreedt als ze niet de ontsnapping kooi betreden. Dus in plaats van actief op zoek naar de ontsnapping kooi, sommige knaagdieren actief verkennen van de doolhof voor lange duur van elke proef. Zoals beoordeeld door Kennard en Woodruff-Pak 24, zal dit een toename van exploratie de latency te verlengen om het ontsnappen kooi, weglengte lokaliseren, en verhoging van het aantal fouten. Zo, de meting van meerdere parameters, waaronder latency, foutenpercentage, tijd doorgebracht in de juiste en onjuiste kwadranten, snelheid, tijd bewegen, tijd rusten, en zoekstrategie, kan gezamenlijk zorgen voor een betere indicator van elk onderwerp ruimtelijke navigatie leren en geheugen capaciteit 8 -10. Daarnaast kunnen de prestaties worden gemeten als de latentie om eerst de ontsnapping kooi (primaire maatregel) of de latentie om de ontsnapping kooi (totaal maatregel) in te voeren vinden. Sommige hebben argumentened die primaire maatregelen van de prestaties zijn een meer accurate weerspiegeling van de ruimtelijke leren dan totaal 50 maatregelen. De meeste studies, waaronder de hier beschreven voorbeelden gebruiken latentie om het ontsnappen kooi in te voeren om foutenpercentage en zoekstrategie bepalen. Bovendien blijven sommige tracking software systemen hebben een driepunts lichaam detectiesysteem dat de frequenties van snuiven de juiste versus onjuiste gaten kunnen meten. Ten slotte moet de doolhof grondig worden gereinigd met ethanol tussen proeven om olfactorische signalen die signalen zou kunnen bieden of blijken afleidende naar volgende dieren te verwijderen. Barnes doolhof ontwerpen variëren, maar over het algemeen heeft elk 12 of 20 potentiële ontsnapping gaten, waarvan er slechts een leidt naar het huis of een ontsnapping kooi. De ontsnapping kooi kan ofwel ligt direct onder de ontsnapping gat op het doolhof top (voor doolhoven zonder muren) of ingebouwd in de omringende muur van het doolhof. De signalen kunnen variëren in grootte van 16,5 cm hoogte en breedte (in de maze) een horizontale lijn 21,6 cm in de breedte geplaatst van vloer tot plafond van de kamer muur buiten het doolhof. Figuren 1-5 tonen voorbeelden van Barnes doolhof ontwerpen voor Peromyscus soorten (figuur 1) en ratten (figuren 2-5). Stekkers of dubbele bodems moet de nonescape gaten te dekken om te voorkomen dat het dier vallen uit de doolhof. Grootte van de testruimte kan verschillen (~ 20 m 2), maar het moet groot genoeg zijn om voldoende ruimte voor het doolhof te verschaffen, habituating de dieren naar de kamer, de opvang van een computer met video set-up (indien gebruikt), en een plaats de experimentator te zitten op een afstand (minimaal ~ 122 cm) vanaf het doolhof inrichting zodanig dat hun aanwezigheid niet interfereert met de prestaties van het dier. Toewijzing van ontsnapping kooi locatie moet worden afgewogen tussen behandelingsgroepen en seks. Hoewel de specifieke hier beschreven omvatten niet draaien het doolhof tussen proeven te maken van de intra-doolhof geur signalen, sommige studies ontmoedigennemen deze procedure 50. In onze procedures, wordt het doolhof schoongeveegd met ethanol tussen proeven om geur signalen te elimineren. Bij het ​​lokaliseren van de ontsnapping kooi, hebben drie soorten zoekstrategieën gedefinieerd (oorspronkelijk genoemd &quot;patronen&quot; door Barnes 7): 1) random, operationeel gedefinieerd als gelokaliseerde zoekopdrachten gaten gescheiden door wegen oversteken van de doolhof centrum, 2) seriële, gedefinieerd als een systematische zoektocht opeenvolgende gaten met de klok mee of tegen, en 3) direct of ruimtelijke, gedefinieerd als direct navigeren naar het juiste kwadrant zonder over het labyrint centrum meer dan eens en met drie of minder fouten. In het algemeen, met herhaalde testen, knaagdieren meestal vooruitgang door de zoekstrategieën in de aangegeven volgorde (willekeurige, seriële en directe) 51. Een sonde proef zonder ontsnapping kooi kan ook worden gebruikt als een andere maatregel van het geheugen 50. Het protocol en representatieveresultaten hier zijn ontwikkeld voor twee soorten knaagdieren (Peromyscus species-anders genoemd kleine knaagdieren) en ratten. Hoewel deze algemene procedures kunnen ook gelden voor inteelt en / of outbred muizen (Mus musculus), moeten andere studies worden geraadpleegd over mogelijke methodologie verschillen voor die laatste soort 18-21.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1285">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td colspan="4" height="21" style="height:22px;width:1287px;">NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both.</td>
		</tr>
		<tr height="147">
			<td height="147" style="height:147px;width:335px;">Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30&#176;. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively.</td>
			<td>US Plastics Corp, Lima, OH</td>
			<td>42625</td>
			<td style="width:469px;">This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g. Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:335px;">2&#34; Polypropylene pipe plug (24) 
			2&#34; 90&#176; Black polypropylene elbow (12) 
			2&#34; x 6&#34; Polypropylene pipe nipple (1)</td>
			<td>US Plastics Corp, Lima, OH</td>
			<td style="width:215px;">30724 
			32086 
			30712</td>
			<td style="width:469px;">These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage.</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:42px;width:335px;">False bottoms for rat Barnes Maze</td>
			<td></td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus.</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:335px;">Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze</td>
			<td style="width:268px;">Ace Hardware, Columbia, MO</td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">In the case of small rodents (e.g.&#160;mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame.</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:63px;width:335px;">Support stand for maze platform top</td>
			<td style="width:268px;">US Plastics Corp, Lima, OH</td>
			<td style="width:215px;">42625</td>
			<td style="width:469px;">The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material.</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:65px;width:335px;">White noise</td>
			<td style="width:268px;">SleepMate Sound Conditioner, 
			Marpac, Rocky Point, NC</td>
			<td style="width:215px;">980A</td>
			<td style="width:469px;">Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:86px;width:335px;">Light fixtures and 300-500 watt bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500-watt halogen portable work lights.</td>
			<td style="width:268px;">Ace Hardware or Lowes</td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:335px;">Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 x 7.5 x 13 cm).</td>
			<td style="width:268px;">Ancare, Bellmore, NY</td>
			<td style="width:215px;">N40 PP</td>
			<td style="width:469px;">The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage.</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:335px;">Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top.</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque.</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:62px;width:335px;">High resolution video camera (e.g.&#160;Panasonic Digital Video Camera)</td>
			<td style="width:268px;">Panasonic, Secaucus, NJ</td>
			<td style="width:215px;">ICV19458</td>
			<td style="width:469px;">The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:335px;">Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper</td>
			<td style="width:268px;">Any office supply store, such as Staples.</td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:335px;">Black curtain to surround the maze (small rodents only)</td>
			<td style="width:268px;">Any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics</td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:335px;">70% ethanol</td>
			<td style="width:268px;">Fisher Scientific</td>
			<td>BP2818-4</td>
			<td style="width:469px;">After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents.</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:335px;">Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.).</td>
			<td style="width:268px;">Noldus (Leesburg, VA)</td>
			<td style="width:215px;"></td>
			<td style="width:469px;">Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage.</td>
		</tr>
		<tr height="86">
			<td height="86" style="height:87px;width:335px;">External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1- 2 TB of memory</td>
			<td>Any office supply store, such as Staples.</td>
			<td></td>
			<td>Videorecordings should be backed up in at least one separate location.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Videorecording program, e.g. WinTV program</td>
			<td style="width:268px;">Hauppauge Computer Works, Inc., 
			Hauppauge, NY</td>
			<td></td>
			<td style="width:469px;">If tracking software is not available at the time of the testing, 
			the trials should be video-recorded for later analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

barnes maze testing strategies with small and large rodent models

Ruimtelijk leren en geheugen van knaagdieren wordt vaak beoordeeld via navigatie-vermogen in doolhoven, populairste waarvan het water en droog land (Barnes) doolhoven. Verbeterde prestaties over sessies of proeven wordt gedacht aan leren en geheugen van de ontsnapping kooi / platform locatie weer te geven. Beschouwd als minder stressvol dan water doolhoven, de Barnes doolhof is een relatief eenvoudige ontwerp van een cirkelvormig platform top met meerdere gaten op gelijke afstanden rond de omtrek rand. Alle, maar een van de gaten zijn valse bodem of blind eindigende, terwijl een leidt tot een ontsnapping kooi. Licht aversieve stimuli (bv. felle plafondlamp) bieden motivatie om de ontsnapping kooi te lokaliseren. Latentie om het ontsnappen kooi te lokaliseren kan worden gemeten tijdens de sessie, maar extra eindpunten vergen doorgaans video-opname. Van die video-opnamen, kunnen gebruik maken van geautomatiseerde tracking software verschillende eindpunten die vergelijkbaar zijn met die welke in water doolhoven (bijv. te genereren &lt;/ Em&gt; de afgelegde afstand, snelheid / snelheid, tijd doorgebracht in het juiste kwadrant, tijd besteed bewegen / rust, en de bevestiging van latency). Type zoekstrategie (dwz willekeurig, seriële of direct) kunnen ook worden gecategoriseerd. Barnes labyrint constructie en testmethoden kan verschillen kleine knaagdieren, zoals muizen en grote knaagdieren, zoals ratten. Bijvoorbeeld, terwijl extra-doolhof signalen zijn effectief voor ratten, kleine wilde knaagdieren kan intra-doolhof signalen vereisen met een visuele barrière rond het doolhof. Passende stimuli moeten worden geïdentificeerd die het knaagdier motiveren om de ontsnapping kooi te lokaliseren. Zowel Barnes en water doolhoven kan tijdrovend zijn als 4-7 testproeven meestal nodig zijn om een betere leer-en geheugenprestaties (bijvoorbeeld kortere wachttijden of weglengtes het ontsnappen platform of kooi te lokaliseren) en / of verschillen tussen de experimentele groepen op te sporen. Toch is de Barnes doolhof is een algemeen toegepast gedragsbeoordeling meten ruimtelijke navigatie capaciteiten enhun mogelijke verstoring door genetische, neurobehavioral manipulaties, of blootstelling aan het geneesmiddel / giftige stof.

Geslachtsrijpe mannelijke herten muizen zijn afhankelijk van verbeterde ruimtelijke navigatie mogelijkheid om potentiële voedingsbodem partners, die op grote schaal worden verspreid over de hele omgeving te vinden. Zowel prenatale en de blootstelling aan testosteron volwassen zijn essentieel in het organiseren en activeren van deze later volwassen mannelijke gedrag 53. Als zodanig werd verondersteld dat vroege blootstelling aan endocrien verstorende stoffen dit later eigenschap zou storen bij mannen. Om deze...

Watch this Scientific Journal Video about Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models at JoVE.com

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

De droge land Barnes doolhof wordt veel gebruikt om ruimtenavigatie vermogen te meten in reactie op licht aversieve stimuli. Over opeenvolgende dagen, de prestaties (bijvoorbeeld latency te ontsnappen kooi lokaliseren) van controlepersonen verbetert, indicatief voor normale leren en geheugen. Verschillen tussen ratten en muizen noodzakelijk apparatuur en methodiek veranderingen die hier worden beschreven.

Barnes Maze Teststrategieën met de kleine en grote knaagdieren modellen

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Nest Building as an Indicator of Health and Welfare in Laboratory Mice

The minimization and alleviation of  suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this  negative experience one must be able to ...

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Behavioral Fenotypering van Muriene Disease Modellen met de Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Use of the Open Field Maze to Measure Locomotor and Anxiety-like Behavior in Mice

Het gebruik van het open veld Labyrint aan Locomotorische en angst-achtig gedrag in Muizen Meet

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of ...

Testing for Odor Discrimination and Habituation in Mice

Testen voor Geur Discriminatie en gewenning in Muizen

This video demonstrates a technique to establish the presence of a normally functioning olfactory system in a mouse. The test helps determine whether the ...

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

De Double-H Maze: een robuuste Behavioral Test voor leren en geheugen in Knaagdieren

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 ...

Testing Sensory and Multisensory Function in Children with Autism Spectrum Disorder

Testen Sensorische en Multisensorische Functie bij kinderen met Autisme Spectrum Stoornis

In addition to impairments in social communication and the presence of restricted interests and repetitive behaviors, deficits in sensory processing are ...

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

Morris Water Maze Test: Optimalisatie voor Mouse Strain en testomgeving

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

Place and Response Learning in the Open-field Tower Maze

Plaats en Response Leren in de Open-veld Toren Maze

This protocol describes how the Open-field Tower Maze (OFTM) paradigm is used to study spatial learning in rodents. This maze is especially useful for ...

Testing Animal Anxiety in Rats: Effects of Open Arm Ledges and Closed Arm Wall Transparency in Elevated Plus Maze Test

Testen van dierlijke angst bij ratten: effecten van Open Arm richels en gesloten Arm muur transparantie in Elevated Plus doolhof Test

The elevated plus maze test is a behavioral test for assessing animal anxiety in rodents. Although this test is widely applied in the field of behavioral ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

Analyseren van ruimtelijke leren en prosociaal gedrag in muizen met behulp van de Barnes doolhof en Damsel-in-nood paradigma 's

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...