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

Författarna erkänner Mr Eldin Jasarevic, Mr Scott Williams, Mr Roger W. Meissen, Sarah A. Johnson, Dr R. Michael Roberts, Dr Mark R. Ellersieck, och Dr David C. Geary vid universitetet i Missouri, och Mr C. Delbert lag och djuromsorg personalen vid National Center for toxikologisk forskning / FDA. Detta arbete stöddes av en NIH Challenge Grant till Grant till CSR (RC1 ES018195), en Mizzou Fördel Grant till (CSR och DCG), en University of Missouri College of Veterinary Medicine fakulteten utmärkelse (CSR), och protokoll E7318 vid National Center för toxikologisk forskning / FDA.

1. Barnes Maze Förfarande för smågnagare <ol><li> Slå på taklampa ovanför labyrint och plats &quot;Do Not Enter&quot; skyltar på utsidan av labbet dörren. </li><li> Ta med möss i sina normala hem burar till testrummet ca 30 minuter innan du börjar den första rättegången att tillåta tillvänjning. Om rummet är tyst, kan det inte vara nödvändigt att inkludera vitt brus, annars denna försiktighetsåtgärd kan övervägas. </li><li> Ställ in spårningsprogram. </li><li> Ta försiktigt bort den första m...

Kritiska steg i Barnes maze testförfaranden inkluderar: 1) ge rätt milt aversiva stimulus att motivera djuret att lokalisera fly buren, 2) säkerställa enhetliga villkor upprätthålls över djurförsök (t.ex. provningstiden, testa personal, extern kontroll av buller, och andra stimuli som kan påverka prestanda), 3) Om studier är video inspelad, optimera och säkerställa god videoinspelning och lämna tillbaka upp, och 4) rengöring av labyrinten med 70% etanol för att ta bort lukt ledtrådar mellan fö...

Spatial inlärning och minne hos smågnagare först bedömas med livsmedels berövade råttor som navigerat en labyrint av gränder för att hitta ett livsmedel förstärkare 1. Flera decennier senare var en rumslig referens minnessystem föreslås 2. Till skillnad från arbetsminnet som hänvisar till minnet i en testsession eller rättegång, hänvisar referens minne till minne över testpass eller försök och är närmare släkt med långtidsminnet. Flera typer av labyrinter har utvecklats som icke-invasiv bedömning av denna hippocampus beroende spatial inlärning och minne i små och stora gnagare (t.ex. vatten labyrint, flera T-labyrinten, radial arm labyrint och torr-mark labyrinter) 3-6. Här fokuserar vi på den runda plattformen eller Barnes labyrint, som först beskrevs 1979 av Dr Carol Barnes 7. Denna labyrint har använts för att testa rumslig navigering inlärning och minne i en rad olika gnagarmodeller, inklusive råttor (RaTTU norvegicus), möss (Mus musculus), rådjur möss (Peromyscus maniculatus bairdii), Kalifornien möss (Peromyscus californicus), och hystricomorph gnagare (t.ex. degus [Octodon degus]) 8-13. Andra arter som bedöms med hjälp av Barnes labyrinten inkluderar amerikanska kackerlackor (Periplaneta americana) 14, majs ormar (Elaphe guttata guttata) 15, &#160; squamate reptiler (t.ex. sido-fläckig ödlor [Uta stansburiana]) 16 och icke-mänskliga primater (t.ex. mus lemurer [Microcebus murinus]) 17. I våra laboratorier har Barnes labyrint prestanda använts som ett index på neurotoxicitet efter utvecklande av bisfenol A (BPA) eller etinylestradiol (EE2) exponering 9-1113. Det är också allmänt används för beteende fenotypning av olika musstammar 18-21, bedömning av åldrandets effekter 7,22-28, och Alzheimers sjukdom relaterade deficits i djurmodeller 3,29-33, samt effekterna av motion och kost, miljö-, och metabola förändringar 34-42. En primär fördel med Barnes labyrint användning är att den framkallar mindre stress i ämnena i förhållande till vatten labyrinter, såsom Morris water maze 43, även om båda kan framkalla akuta ökningar i plasma kortikosteron koncentrationer i möss 44. Som torra land labyrint kan Barnes labyrinten vara mer etologiskt relevant för markbundna gnagare 45. Även om vatten labyrint prestanda har visat sig vara känsligare för genetiska förändringar i möss 3,46,47, är mer känsliga för vissa andra ändringar 48,49 Barnes labyrint prestanda. I gnagarmodeller där vatten labyrint användning inte är möjlig, får den Barnes labyrinten ger en finjusteras bedömning av rumsliga minne lagring 31. De milt aversiva stimuli som normalt används i Barnes labyrint (dvs. starkt ljus),dock inte kan ge tillräcklig motivation för gnagare att lokalisera flykt buren 45. Dessutom kan gnagare lära sig att inget straff uppstår om de inte kommer in i flykt buren. I stället för att aktivt söka efter flykt buren, vissa gnagare aktivt utforska en labyrint för långa löptider för varje försök. Som granskas av Kennard och Woodruff-Pak 24, kommer denna ökade prospekterings förlänga latens för att lokalisera utrymnings bur, våglängd, och öka antalet fel. Således, mätning av flera parametrar, bland latens, felfrekvens, tiden i de korrekta och felaktiga kvadranter, hastighet, tid att flytta, tid att vila, och sökstrategi, tillsammans kan ge en bättre indikator för varje persons rumslig navigering inlärning och minnesförmåga 8 -10. Dessutom kan prestanda mätas som latensen att först lokalisera flykt buren (primär åtgärd) eller latensen att gå in i flykt buren (totalt mått). Vissa har argued att primära mått på funktion är en mer korrekt bild av spatial inlärning än de totala åtgärderna 50. De flesta studier, inklusive de exempel som beskrivs här, använder latens för att komma in på flykt buren för att fastställa felfrekvens och sökstrategi. Vidare, några spårningsmjukvarusystem har en trepunkts kroppsdetektionssystem som kan mäta frekvenser sniffa rätt vs felaktiga hål. Slutligen måste labyrinten rengöras grundligt med etanol mellan försöken för att ta bort lukt ledtrådar som kan ge ledtrådar eller visa sig störande för efterföljande djur. Barnes maze mönster varierar men i allmänhet var och en har 12 eller 20 potentiella utloppshål, av vilka endast en leder till hemmet eller en flykt bur. Flykt bur kan vara belägen antingen direkt under utloppshål på labyrinten topp (till labyrinter utan väggar) eller inbyggd i den omgivande väggen hos labyrinten. De ledtrådar kan variera i storlek från cirka 16,5 cm höjd eller bredd (inom maze) till en horisontell linje 21,6 cm i bredd placerade från golv till tak i rummet väggen utanför labyrinten. Figurerna 1-5 visar exempel på Barnes maze designer för Peromyscus arter (Figur 1) och råttor (figur 2-5). Pluggar eller bottnar måste täcka nonescape hål för att förhindra djuret från att falla ut ur labyrinten. Storlek på testrummet kan variera (~ 20 m 2), men det måste vara tillräckligt stor för att ge gott om utrymme för labyrinten, habituerade djuren till rummet, tillmötesgående en dator med video set-up (om den används), och en plats för försöksledaren att sitta på ett avstånd (min. ~ 122 cm) från labyrinten anordningen så att deras närvaro inte stör djurets prestation. Tilldelning av flykt bur plats bör balanseras mellan behandlingsgrupperna och kön. Även om de särskilda förfaranden som beskrivs här inte inkluderar rotera labyrinten mellan försöken att motverka användningen av intra-maze lukt ledtrådar, vissa studierinförliva denna procedur 50. I våra rutiner, är labyrinten torkas rena med etanol mellan försöken att eliminera lukt ledtrådar. Vid lokalisering av flykt buren, har tre typer av sökstrategier definierats (ursprungligen benämnda &quot;mönster&quot; av Barnes 7): 1) slumpmässigt, operativt definieras som lokala sökningar i hål åtskilda av vägar som korsar labyrinten centrum, 2) Serie, definierade som en systematisk sökning efter varandra följande hålen i en medurs eller moturs riktning, och 3) ett direkt eller fysisk, som definieras som att navigera direkt till den korrekta kvadranten utan att passera labyrinten centrum mer än en gång och med tre eller färre fel. I allmänhet, med upprepad testning, gnagare framsteg vanligtvis genom sökstrategier i angiven ordning (slumpvis, seriell, och direkt) 51. En sond rättegång utan att fly buren kan också användas som ett ytterligare mått på minnet 50. Protokollet och representativresultat här utvecklades för två typer av gnagare (Peromyscus arter-annars kallas små gnagare) och råttor. Även om dessa allmänna förfaranden kan också hålla för inavlade och / eller utavlade möss (Mus musculus), bör andra studier höras om eventuella metodskillnader för de sistnämnda arten 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

Spatial inlärning och minne av smågnagare bedöms ofta via navigationsförmåga i labyrinter, mest populära av som är vatten och torka-land (Barnes) labyrinter. Förbättrad prestanda över sessioner eller försök är tänkt att reflektera inlärning och minne av utrymnings bur / plattform plats. Betraktas mindre stressande än vatten labyrinter är Barnes labyrint en relativt enkel design av en cirkulär plattform topp med flera hål jämnt fördelade runt omkretsen kant. Alla utom ett av hålen är falsk bottnade eller blinda sinande, medan en leder till en flykt bur. Svagt aversiva stimuli (t.ex. ljus taklampa) ger motivation att lokalisera fly buren. Latens för att lokalisera flykt buren kan mätas under sessionen, men ytterligare effektmått kräver normalt videoinspelning. Från dessa videoinspelningar, kan användning av automatiserad mjukvara genererar en mängd olika slutpunkter som liknar de som produceras i vatten labyrinter (t.ex. &lt;/ Em&gt; ryggalagd sträcka, hastighet / fart, tiden i rätt kvadrant, spenderade tid i rörelse / vila, och bekräftelse av latens). Typ av sökstrategi (dvs. slumpmässigt, seriell, eller direkt) kan kategoriseras också. Barnes labyrint konstruktions-och provningsmetoder kan skilja sig åt för små gnagare som möss och stora gnagare, såsom råttor. Till exempel, medan extra labyrint ledtrådar är effektiva för råttor, får mindre vilda gnagare kräver intra-labyrint ledtrådar med en visuell barriär runt i labyrinten. Lämpliga stimuli måste identifieras som motiverar gnagare att lokalisera fly buren. Både Barnes och vatten labyrinter kan vara tidskrävande eftersom 4-7 prov, är vanligtvis krävs för att upptäcka förbättrad inlärning och minnesprestanda (t.ex. kortare latenser eller banlängder att lokalisera utrymningsplattform eller bur) och / eller skillnader mellan experimentella grupper. Trots detta är det Barnes labyrint en allmänt anställd beteende bedömning mäter spatiala navigations förmågor ochderas potentiella störningar av genetiska, neurobehavioral manipulationer, eller läkemedel / toxikant exponering.

Sexuellt mogna manliga rådjur möss är beroende av förbättrad spatial navigering förmåga att lokalisera potentiella avelspartner, som ofta sprids i hela miljön. Både prenatal och vuxen exponering för testosteron är viktigt att organisera och aktivera det senare vuxna manliga beteende 53. Som sådan, var det förmodade att tidig exponering för hormonstörande ämnen kan störa denna senare egenskap hos män. För att testa denna hypotes, var manliga och kvinnliga rådjur möss utvecklingsmässigt ex...

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

Den torra land Barnes labyrint är allmänt används för att mäta spatial navigering förmåga som svar på milt aversiva stimuli. Under på varandra följande dagar, prestanda (t.ex. latens för att hitta flykt bur) i kontrollpersoner förbättras, tecken på normal inlärning och minne. Skillnader mellan råttor och möss nödvändiggör apparater och metodförändringar som beskrivs här.

Barnes Maze teststrategier med små och stora Gnagare modeller

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 Fenotypning av murina Sjukdoms Modeller med integrerad 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

Användning av Open Field Maze att mäta motoriskt och ångest-liknande beteende hos möss

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

Testning för Lukt diskriminering och Habituering hos möss

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

Double-H labyrint: en robust Behavioral test för Lärande och minne hos gnagare

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

Testa Sensorisk och multisensorisk Funktion hos barn med Autism Spectrum Disorder

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: Optimering för musstammen och Testmiljö

 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

Placera och Response lärande i Open-fältet Tower 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

Testning djur ångest hos råttor: effekter av öppen Arm avsatser och stängda Arm vägg insyn i förhöjd Plus labyrint 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

Analysera Spatial inlärning och Prosocial beteendet hos möss med Barnes labyrint och dam-i-nöd paradigm

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