Name: the double-h maze: a robust behavioral test for learning and memory in rodents
Uploaded: 2015-07-08T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents at JoVE.com

Este trabalho foi financiado pela Universidade de Estrasburgo e Neurex-Neuroscience superior Rede Reno (pós-doc comunhão para RP) e por BrainLinks-BrainTools Cluster de Excelência financiadas pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG, conceder número EXC 1086). Agradecemos Nadja Martini para assistência técnica especializada.

1. Considerações gerais Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Cuidado e Uso de Animal do Hospital Universitário de Freiburg (mesmo para Estrasburgo). A acuidade visual é necessário para o desempenho em testes de aprendizagem espacial. Roedores com sistemas deficientes visuais não são adequadas. Além disso, a iluminação deve ser suficiente para que os ratos para ver os diferentes sinais localizados nas paredes circundantes. É útil para utilizar sinais básicos em forma (quadra...

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	<li>Izquierdo, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+connection+between+the+hippocampal+and+the+striatal+memory+systems+of+the+brain:+a+review+of+recent+findings.">The connection between the hippocampal and the striatal memory systems of the brain: a review of recent findings.</a> Neurotoxicity Research. 10 (2), 113-121 (2006).</li><li>Albouy, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Both+the+hippocampus+and+striatum+are+involved+in+consolidation+of+motor+sequence+memory.">Both the hippocampus and striatum are involved in consolidation of motor sequence memory.</a> Neuron. 58 (2), 261-272 (2008).</li><li>Albouy, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+between+Hippocampal+and+Striatal+Systems+Predicts+Subsequent+Consolidation+of+Motor+Sequence+Memory.">Interaction between Hippocampal and Striatal Systems Predicts Subsequent Consolidation of Motor Sequence Memory.</a> Plos One. 8 (3), (2013).</li><li>Chang, Q., Gold, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intra-hippocampal+lidocaine+injections+impair+acquisition+of+a+place+task+and+facilitate+acquisition+of+a+response+task+in+rats.">Intra-hippocampal lidocaine injections impair acquisition of a place task and facilitate acquisition of a response task in rats.</a> Behav Brain Res. 144 (1-2), 19-24 (2003).</li><li>McDonald, R. J., Hong, N. S., Devan, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+challenges+of+understanding+mammalian+cognition+and+memory-based+behaviours:+an+interactive+learning+and+memory+systems+approach.">The challenges of understanding mammalian cognition and memory-based behaviours: an interactive learning and memory systems approach.</a> Neurosci Biobehav Rev. 28 (7), 719-745 (2004).</li><li>Packard, M. 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D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+and+mnemonic+functions+in+early+Huntington's+disease.">Executive and mnemonic functions in early Huntington's disease.</a> Brain. 119 (Pt 5), 1633-1645 (1996).</li><li>Lawrence, A. D., Watkins, L. H., Sahakian, B. J., Hodges, J. R., Robbins, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+object+and+visuospatial+cognition+in+Huntington's+disease:+implications+for+information+processing+in+corticostriatal+circuits.">Visual object and visuospatial cognition in Huntington's disease: implications for information processing in corticostriatal circuits.</a> Brain. 123 (Pt 7), 1349-1364 (2000).</li><li>Walker, F. 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S., Samuelson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remembrance+of+places+past:+Spatial+memory+in+rats.">Remembrance of places past: Spatial memory in rats.</a> J Exp Psych. 2 (2), 97-116 (1976).</li><li>Pol-Bodetto, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+double-H+maze+test,+a+novel,+simple,+water-escape+memory+task:+acquisition,+recall+of+recent+and+remote+memory,+and+effects+of+systemic+muscarinic+or+NMDA+receptor+blockade+during+training.">The double-H maze test, a novel, simple, water-escape memory task: acquisition, recall of recent and remote memory, and effects of systemic muscarinic or NMDA receptor blockade during training.</a> Behav Brain Res. 218 (1), 138-151 (2011).</li><li>Cassel, R., Kelche, C., Lecourtier, L., Cassel, J. -. 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+match/mismatch+of+visuo-spatial+cues+between+acquisition+and+retrieval+contexts+influences+the+expression+of+response+vs.+place+memory+in+rats.">The match/mismatch of visuo-spatial cues between acquisition and retrieval contexts influences the expression of response vs. place memory in rats.</a> Behavioural Brain Research. 230 (2), 333-342 (2012).</li><li>Schumacher, A., de Vasconcelos, A. P., Lecourtier, L., Moser, A., Cassel, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+high+frequency+stimulation+in+the+dorsal+striatum:+Effects+on+response+learning+and+on+GABA+levels+in+rats.">Electrical high frequency stimulation in the dorsal striatum: Effects on response learning and on GABA levels in rats.</a> Behavioural Brain Research. 222 (2), 368-374 (2011).</li><li>Lecourtier, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intact+neurobehavioral+development+and+dramatic+impairments+of+procedural-like+memory+following+neonatal+ventral+hippocampal+lesion+in+rats.">Intact neurobehavioral development and dramatic impairments of procedural-like memory following neonatal ventral hippocampal lesion in rats.</a> Neuroscience. 207, 110-123 (2012).</li><li>Kirch, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+deficits+in+declarative+and+procedural+memory+dependent+behavioral+function+in+a+transgenic+rat+model+of+Huntington's+disease.">Early deficits in declarative and procedural memory dependent behavioral function in a transgenic rat model of Huntington's disease.</a> Behav Brain Res. 239, 15-26 (2013).</li><li>Cholvin, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ventral+midline+thalamus+contributes+to+strategy+shifting+in+a+memory+task+requiring+both+prefrontal+cortical+and+hippocampal+functions.">The ventral midline thalamus contributes to strategy shifting in a memory task requiring both prefrontal cortical and hippocampal functions.</a> J Neurosci. 33 (20), 8772-8783 (2013).</li><li>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 Res Brain Res Rev. 36 (1), 60-90 (2001).</li></ol>

Comentários sobre Projeto e Análise de Estudo Desde a sua concepção, o labirinto duplo-H tem sido utilizado em uma série de experimentos comportamentais em ratos, que coletivamente foram concebidos para estudar as respostas egocêntricos e / ou alocêntrica em ratos em condições normais e alterados 24,25 26-29 estados cerebrais. Os últimos estudos incluem estriatal estimulação cerebral profunda (DBS) 26, modelos animais de doenças neurológicas 27,28,...

Em animais, a aprendizagem é principalmente mediado pelos sistemas de memória hippocampal- e baseada no corpo estriado de 1,2, que desempenham papéis centrais em matéria de colocação e processual memória, respectivamente. A relação entre estes dois sistemas é complexa, e que são conhecidas por interagir uns com os outros em modos cooperativos ou competitivos 1,3. Além disso, estudos têm mostrado que a influência de qualquer um destes sistemas de memória sobre o comportamento animal pode aumentar após a ausência de danos ou de outro sistema de 4-7. Ambos os sistemas estão ligados para o córtex pré-frontal através do tálamo. Inúmeras doenças neurológicas e doenças neurodegenerativas podem afetar a cognição espacial em seres humanos, que contam com a interação entre sistemas de memória processuais e declarativa. Os exemplos incluem a doença de Parkinson (DP), doença de Huntington (HD) 8-10, a doença de Alzheimer (AD) 11-14, bem comoA esclerose lateral amiotrófica (ELA) 15. Os modelos animais, que são relevantes para esses distúrbios podem ser induzidas através de vários tratamentos com drogas que bloqueiam determinados receptores 16, bem como através de lesões-alvo. Quando estes animais são usados ​​com tarefas de memória espacial, um conhecimento valioso pode ser adquirida sobre os mecanismos subjacentes a estas desordens relacionadas, bem como para várias opções de tratamento. Existem muitos tipos diferentes de funções de memória espacial em roedores, que colectivamente são concebidos para avaliar os aspectos específicos de aprendizagem e de memória, bem como os efeitos de tratamentos potenciais para várias desordens 17,18. Estas tarefas podem ser distinguidas pelo número de objectivos e caminhos, o grau de flexibilidade comportamental em resolver a tarefa, a duração da memória ou retardo, bem como a escolha da estratégia utilizada na resolução da tarefa. Um bom desempenho pode ser adquirido com base em sugestões externas ou marcos que são utilizados para orientaro animal em direção à meta (uma estratégia alocêntrica ou local). Alternativamente, um roedor podem desenvolver uma estratégia que se baseia na direcção corporal e sinais com relação à direcção para mover uma estratégia em (egocentric ou processual), por exemplo, um rato se sabe que o objectivo é uma curva para a esquerda seguido de uma curva à direita , então há pouca necessidade de uma estratégia alocêntrica ou lugar. Maze tarefas muitas vezes diferem de acordo com o grau de flexibilidade oferecida para o roedor para resolvê-los. Por exemplo, no labirinto aquático de Morris, uma versão seco do último (por exemplo, 19) ou o labirinto Barnes (por exemplo, 20), há potencialmente infinitas rotas do rato pode tomar para atingir o objectivo. No labirinto aquático de Morris, por exemplo, a localização da baliza pode ser aprendido com base em pontos de referência ou pistas (estratégia alocêntrica) externo, ou por simplesmente nadar em círculos em direcção ao centro até que a plataforma se encontra (estratégia egocentric) 21. Certas tarefas têm múltiplos objetivose um elevado grau de flexibilidade, tal como a tarefa de cone e o campo 22 ou radial do labirinto Olton 23. No outro extremo da escala são tarefas, que oferecem uma flexibilidade limitada em alcançar o objectivo, por exemplo, o labirinto de pedra, ou a versão alternada do labirinto-T. Essas tarefas fornecem apenas uma forma correta de alcançar a meta e facilitar o aparecimento de rotinas cognitivas que são regidos principalmente pelo sistema de memória procedural baseada em estriado. O labirinto duplo-H é um novo dispositivo de teste de memória espacial, que foi projetado para permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia que é aprendido por roedores em resolver a tarefa 24. Composta de três braços correm paralelas interceptadas por um beco central, perpendicular, o labirinto duplo-H é uma tarefa água-escape em que os roedores aprendem a chegar a uma plataforma de escape que está imerso em um dos locais de labirinto. Durante o treino, uma estratégia processual pode ser desenvolvido através da manutenção tele mesmo iniciar e locais de gol por toda parte. Alternativamente, uma estratégia alocêntrica pode ser desenvolvido através da alternância da localização inicial em uma ordem aleatória, exigindo, portanto, o rato de aprender a localização da plataforma escondida com base em sinais ambientais, uma vez que tem a ver num labirinto de água. Isto supera um obstáculo presente em muitas tarefas de labirinto diferentes, em que o experimentador outro modo tem pouco controlo sobre o tipo de estratégia de utilizar que os roedores. Isso é importante quando se considera que os efeitos de certas drogas candidatos que melhoram a cognição confiar no sistema de lugar-memory-base do hipocampo, assim, o surgimento de rotinas cognitivas e procedimentos pode confundir a interpretação das observações comportamentais quando os animais, por exemplo mudança de alocêntrica a memória de procedimento durante o curso de formação. De modo semelhante, pode ser desejável para avaliar os efeitos de drogas e tratamentos em memória de procedimento, sem a influência da memória de base local alocêntrica. Finalmente, este dispositivopode ser utilizada para estudar as interacções cooperativas ou competitivas entre estes sistemas de memória, e as condições sob as quais os roedores podem mudar de um sistema para outro.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rats or Mice</td>
			<td></td>
			<td>Charles River</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Towels for drying</td>
			<td></td>
			<td>University Hospital</td>
			<td>1 / animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>~200 L / day</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skim milk powder</td>
			<td></td>
			<td>Grocery store</td>
			<td>250 g / 200 L water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Garden Hose</td>
			<td></td>
			<td>Hardware store</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying rack for towels</td>
			<td></td>
			<td>Hardware store</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinect camera</td>
			<td></td>
			<td>Kinect</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PC computer</td>
			<td></td>
			<td>any</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>[header]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Double H Maze, (plexiglass) (Custom-Built)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External lateral walls, 1600 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Internal lateral walls, 706 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Central corridor panels, 500 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arm extremities, 188 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guillotine doors, 187 &#215; 350 &#215; 6 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extremity covers, 200 &#215; 250 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crossbars, 200 &#215; 40 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>[header]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-H Maze Platform (to be ballasted)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Double-H Maze Platform (to be ballasted) (Custom-Built)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal platform, 100 mm diameter &#215; 150 mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platform cover, 100 mm diameter &#215; 6mm</td>
			<td></td>
			<td align="right">2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the double-h maze: a robust behavioral test for learning and memory in rodents

Investigação cognição espacial em roedores tipicamente emprega o uso de tarefas de labirinto, cujos atributos variar de um labirinto para o próximo. Estas tarefas variar de acordo com a sua flexibilidade comportamental e a duração da memória necessária, o número de objectivos e caminhos, e também a complexidade global tarefa. Uma característica confusão em muitas destas tarefas é a falta de controle sobre a estratégia utilizada pelos roedores para alcançar a meta, por exemplo alocêntrica (processuais) estratégias, (declarativas-like) ou egocêntricos base. O labirinto duplo-H é uma tarefa de memória de água-escape romance que aborda esta questão, ao permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia aprendidas durante o período de treinamento. O labirinto duplo-H é um dispositivo transparente, que é constituída por um corredor central com três braços salientes em ambos os lados, junto com uma plataforma de fuga submersa na extremidade de um destes braços. Os ratos podem ser treinados usando uma estratégia alocêntrica alternando a stposição arte no labirinto de forma imprevisível (ver protocolo 1; §4.7), exigindo-lhes, assim, aprender a localização da plataforma com base nas sugestões allothetic disponíveis. Como alternativa, uma estratégia de aprendizagem egocêntrico (protocolo 2; §4.8) pode ser empregado por liberando os ratos de uma mesma posição durante cada tentativa, até que aprendam o padrão processual necessária para alcançar a meta. Esta tarefa tem sido provado para permitir a formação de traços de memória estáveis. A memória pode ser sondado após o período de formação de um ensaio de sonda enganadora, uma vez que a posição de partida para a suplentes ratos. Na sequência de um paradigma de aprendizagem egocêntrico, os ratos normalmente recorrer a uma estratégia baseada em alocêntrica, mas apenas quando o seu ponto de vista inicial sobre os elementos extra-labirinto difere marcadamente de sua posição original. Esta tarefa é ideal para explorar os efeitos de drogas / perturbações no alocêntrica performance / memória egocêntrico, bem como as interações entre these dois sistemas de memória.

Estratégia de Aprendizagem egocêntrico Um estudo foi realizado para determinar se a estratégia escolhida memória em ratos mudanças com base em alterações da sua perspectiva de estímulos ambientais externos, seguindo um paradigma egocêntrico-learning 25. Os ratos foram treinados durante 4 dias (4 ensaios / dia) para chegar a um braço meta localizado na NE, e foram subsequentemente testadas no quinto dia utilizando um ensaio de sonda enganadora, uma vez que o braço de iníci...

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

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 ...

Research

JoVE Journal

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Comportamento

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The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

O psicomotora Teste Rodent Vigilância (rPVT): um método para avaliar Neurobehavioral Desempenho em ratos e camundongos

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

A Real-world What-Where-When Memory Test

A Real-world What-Where-When Memory Test

Um mundo real<em&gt; O que-Onde-Quando</em&gt; Teste de Memória

Episodic memory is a complex memory system which allows recall and mental re-experience of previous episodes from one&#39;s own life. Real-life episodic ...

Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice

Teste de reconhecimento de objeto romance para a investigação da aprendizagem e memória em ratos

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is ...

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

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 ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Uma ZIF automatizado baseado aparelhos e protocolo para análise de tomada de decisão baseada em atraso e esforço em roedores em movimento livre

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

Aprendizagem avançada stress medo, um modelo robusto de roedor do transtorno de estresse pós-traumático

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...