Name: assessing spatial memory impairment in a mouse model of traumatic brain injury using a radial water tread maze
Uploaded: 2017-07-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze at JoVE.com

Esta pesquisa foi apoiada pela oportunidade de bolsa de projeto piloto do Instituto para Ciências da Saúde de Translational (UL1TR000423), o Centro de Desenvolvimento Humano e Deficiência da Universidade de Washington, e o Core and Behavior Core da Universidade de Washington, Core and Brain Imaging Core. Gostaríamos de agradecer o Dr. Warren Ladiges por seu papel no desenvolvimento e divulgação do projeto e protocolo de labirinto Radial Water Tread original aqui apresentado. Agradecemos também a Toby Cole por sua assistência neste projeto.

Todos os procedimentos e manipulação de animais foram conduzidos de acordo com as diretrizes de cuidados com animais emitidas pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelo Comitê de Uso e Cuidados com Animais da Universidade de Washington. 1. Cirurgia <ol><li> Anestesiar o mouse a 5% de isoflurano em uma caixa de indução até inconsciente. Confirme a anestesia por uma redução na taxa de respiração e na ausência de um reflexo de retirada após a pitada do dedo do pé. </li><li> Mant...

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	<li>Levin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobehavioral+outcome+of+closed+head+injury:+Implications+for+clinical+trials.">Neurobehavioral outcome of closed head injury: Implications for clinical trials.</a> J. Neurotrauma. 12 (4), 601-610 (1995).</li><li>Schretlen, D., Shapiro, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+review+of+the+effects+of+traumatic+brain+injury+on+cognitive+functioning.">A quantitative review of the effects of traumatic brain injury on cognitive functioning.</a> Int Rev Psychiatry. 15 (4), 341-349 (2003).</li><li>Cline, M. 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R., 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=Granulocyte-macrophage+colony-stimulating+factor+is+neuroprotective+in+experimental+traumatic+brain+injury.">Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor is neuroprotective in experimental traumatic brain injury.</a> J Neurotrauma. 31 (10), 976-983 (2014).</li></ol>

O protocolo de labirinto RWT apresentado aqui distingue com sucesso os camundongos TBI induzidos por CCI e os controles simulados, e representa uma alternativa viável, centrada no mouse, ao labirinto circular MWM e Barnes. Enquanto os resultados relatados aqui falam apenas do uso do labirinto RWT em um modelo de mouse TBI, este aparelho foi utilizado com sucesso em modelos idosos e transgênicos, onde o incumprimento induzido pelo estresse resultante de testes baseados em natação feitos usando o MWM impraticável <su...

As deficiências de memória estão entre os sintomas mais comuns relatados por pacientes após lesão cerebral traumática (TBI) 1 , 2 . A identificação e avaliação precisas de déficits de memória análogos em modelos animais de TBI, portanto, são essenciais para a nossa compreensão desta condição e sua gestão. Aqui, apresentamos um protocolo para testar a memória espacial em um modelo de mouse de TBI usando um labirinto de roda de água radial (RWT). Este aparelho foi previamente demonstrado para avaliar os déficits cognitivos em modelos de ratos de TBI 3 induzido por impacto cortical controlado (CCI) e representa uma alternativa potencial para testes de cognição com base em natação e validados por ratos. A crescente diversidade e disponibilidade de modelos de ratos transgênicos levou a um aumento recente no uso de camundongos sobre ratos na pesquisa científica 4 . Apesar desta mudança, os pesquisadores continuam a depender de um comportamentoTarefas cognitivas que foram originalmente projetadas e validadas para o uso de ratos. Os ensaios mais comuns actualmente utilizadas para avaliar a cognição em ratinhos, o labirinto de água de Morris (MWM) e do labirinto circular Barnes, foram especificamente concebidos para capitalizar comportamentos instintivo encontrados em ratos 5, 6. Considerando as diferenças genéticas, neuroeológicas e cognitivas que existem entre essas duas espécies 4 , não é surpreendente que os ratos continuem de forma consistente nessas tarefas 7 , 8 . As diferenças dependentes de espécies na habilidade de teste são particularmente importantes em testes cognitivos baseados na natação, como o MWM. Enquanto os ratos e os ratos são nadadores proficientes, os pesquisadores identificaram várias cepas de mouse que desempenham notavelmente mal nas tarefas cognitivas baseadas na natação 9 , 10 , </Sup&gt; 11 , 12 , 13 . Mesmo em animais de tipo selvagem, os ratos geralmente superam os ratos 7 , 8 . Embora isso possa ser interpretado como uma diferença específica da espécie na memória espacial, testes de seguimento análogos usando um labirinto seco não revelaram diferenças dependentes de espécies no desempenho cognitivo 8 . Uma série de fatores não relacionados à cognição podem explicar esse achado, incluindo diferenças dependentes de espécies na capacidade de natação ou na estratégia de busca. Na verdade, a análise fatorial de estratégias de pesquisa específicas do mouse no MWM mostra que fatores não cognitivos (em particular, thigomotaxis e passividade [ isto é , flutuante]) podem desempenhar um papel mais significativo no desempenho de MWM do que a aprendizagem espacial 14 . Aqui, demonstramos o uso de um teste cognitivo projetado para capitalizar oComportamento incisivo dos camundongos, e que não requer natação, para medir o comprometimento da memória espacial em um modelo de mouse do TBI induzido por CCI. Enquanto o labirinto RWT (Figura 1 A-B) foi concebida como um novo híbrido do labirinto circular MWM e Barnes, que foi especificamente desenhado para tirar vantagem de comportamento instintivo thigmotactic para ratos 15, 16. O aparelho consiste em uma cuba de aço galvanizado de 32 polegadas de diâmetro, na qual nove orifícios de saída uniformemente espaçados foram aborrecidos. Os orifícios são centrados a 2-1 / 4 polegadas acima do chão da banheira e são dimensionados para caber adaptadores disponíveis de 1/2 polegadas ABS DWV SPG x SJ. Oito das saídas são limitadas do lado de fora e cegadas até uma profundidade de 1 polegada com rolhas de borracha. O nono é conectado por um cotovelo de acrilonitrilo e nitrogênio (ABS) de 90 ° a uma caixa de plástico opaco a partir da qual o mouse pode ser facilmente removido após o teste. Ao longo de umBreve período de aquisição, o mouse é treinado para usar as pistas visuais únicas que alinham o labirinto para localizar esta caixa de fuga. Durante o teste, o labirinto é preenchido com uma polegada de água fria (12-14 ° C), suficientemente aversivo para promover a fuga, mas não suficientemente profundo para que o mouse seja obrigado a nadar. O labirinto RWT representa uma alternativa de baixo custo e de baixa manutenção para o MWM, e tem sido utilizado com sucesso em ratos envelhecidos e transgênicos 15 , 17 , 18 , 19 e modelos de ratos induzidos por CCI de TBI 3 . O protocolo descrito aqui representa um método simples e eficaz para medir o comprometimento da memória espacial que não requer treinamento pré-lesão e pode ser facilmente modificado para atender às necessidades particulares de um laboratório de pesquisa.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="937">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:304px;">35 Gal. Hot Dipped Steel Round Tub</td>
			<td style="width:123px;">Home Depot</td>
			<td style="width:344px;">&#160;Internet #206638142</td>
			<td style="width:167px;">Needed: 1</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">1-1/2 in. ABS DWV SPG x SJ Trap Adapter</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>Internet #100344703, Store SKU #188956</td>
			<td>Needed: 9</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">1-3/4 in. x 1-7/16 in. Black Rubber Stopper</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>Internet #100114974 Store SKU #755844</td>
			<td>Needed: 8</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">1-1/2 in. ABS DWV 90 Degree Hub x Hub Elbow</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>Internet #100346663 Store SKU #188603</td>
			<td>Needed: 1</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:304px;">HDX 
			10 Gal. Storage Tote</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>Internet #202523587 Store SKU #258804 Store SO SKU #258804</td>
			<td>Needed: 1</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Impact One Stereotaxic Impactor for CCI</td>
			<td>Leica Biosystems&#160;</td>
			<td>39463920</td>
			<td>Needed: 1</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Vernier Stereotaxic w/ Manual Fine Drive Stereotaxic Instrument for Small Animals</td>
			<td>Leica Biosystems&#160;</td>
			<td>39463001</td>
			<td>Needed: 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing spatial memory impairment in a mouse model of traumatic brain injury using a radial water tread maze

Apesar do recente aumento no uso de modelos de mouse na pesquisa científica, os pesquisadores continuam a usar tarefas cognitivas que foram originalmente projetadas e validadas para o uso de ratos. O teste de labirinto de Raios Radiais (RWT) de memória espacial (projetado especificamente para camundongos e que não requerem natação) foi mostrado anteriormente para distinguir com sucesso os camundongos TBI induzidos pelo impacto cortical controlados e controles simulados. Aqui, é apresentado um protocolo detalhado para esta tarefa. O labirinto RWT capitaliza a tendência natural de camundongos para evitar áreas abertas a favor de abraçar os lados de um aparelho (thigmotaxis). As paredes do labirinto são alinhadas com nove furos de escape colocados acima do chão do aparelho, e os ratos são treinados para usar pistas visuais para localizar o furo de escape que sai do labirinto. O labirinto é preenchido com uma polegada de água fria, suficiente para motivar a fuga, mas não suficientemente profundo para exigir que o mouse passe a nadar. O período de aquisição leva apenas quatro treinamentosDias, com um teste de retenção de memória no dia cinco e um teste de memória de longo prazo no dia 12. Os resultados relatados aqui sugerem que o labirinto RWT é uma alternativa viável para os testes cognitivos baseados na natação, validados por ratos, na avaliação do espaço Déficits de memória em modelos de mouse de TBI.

O labirinto RWT ( Figura 1 ) foi utilizado para investigar os déficits de memória espacial dependentes de lesões em camundongos atribuídos aleatoriamente para receber um TBI induzido por impacto cortical controlado ou uma cirurgia simulada. A lesão foi gerada usando um impacto cortical accionado por solenóide com uma ponta convexa de 3 mm e os seguintes parâmetros de lesão: velocidade de ataque de 6 m / s, 1 mm de profundidade de penetração e 200 m...

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Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze

Aqui apresentamos um protocolo para um teste de cognição específico do mouse que não requer natação. Este teste pode ser usado para distinguir com sucesso os camundongos de traumatismos cerebrais traumáticos induzidos pelo impacto cortical controlados dos controles simulados.

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

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

The overall goal of this Radial Water Tread Maze protocol is to test spatial memory in a mouse model of traumatic brain injury using a mouse centric cognitive task that does not require swimming. This method can be especially useful for testing cognition in mouse models, where motor deficits and or a lack of motivation makes swimming based cognitive testing protocols such as the Morris Water Maze impractical. Though this method could provide insight into group differences and cognition in a controlled cortical impact model of traumatic brain injury in mice, it can also be useful for measuring cognition in aged, and transgenic mouse models that are known to perform poorly in swimming based tests.On all testing days, perform the following preparatory steps. First, allow the mice to acclimate to the test room, while in their home cages for at least 30 minutes. The round maze features visual cues along the inner walls.The movable escape box positioned at one of nine different exit holes. While the mice acclimate, sanitize the exits and the box using a 70%ethanol spray. Next, fill the maze with roughly one inch of cold water.Keeping the water temperature consistent between trials is very important. So measure accurately, and adjust as needed. Now, position the escape box at one of the nine exit holes.Using a heating source to keep the box warm, ideally using a heating pad. Also, seal the box from light. The escape box should always be dark, warm and relatively odorless.The light source is also likely to be a cue so do not change its position between trials. Remove the test mouse from its cage gently by the tail, and place it in the center of the apparatus. Then immediately start timing how long it takes for the mouse to find the exit.If a mouse climbs into a terminating hole, and does not spontaneously reenter the maze after 20 seconds, do not stop the trial. Instead, guide the mouse back into the center of the maze by hand, and let the mouse complete the trial. If after three minutes, the mouse hasn't exited the maze, score the trial as a failure, and record the time as three minutes.Then by hand, carefully guide the animal along the straightest path to the exit. Once in the escape box, allow the mouse to remain there for one minute. Then transfer it back to its home cage while the maze gets reset.Between trials, thoroughly sanitize the escape box and exits with a 70%ethanol spray to prevent the mouse from using old factory cues to locate the correct escape route. This can be done pretty quickly. Now, repeat the trial on the same mouse twice more for a total of three consecutive trials.Every testing day consists of three trials per mouse. No more, and no less. In addition to sanitizing, drain the maze and refresh the water between testing different mice.Be sure to keep the water temperature between 12 and 14 degrees Celsius. Use containers of ice or colder hot water to adjust the tap water temperature into this range. Between testing days, it is important to make certain that the visual cues in the maze, and in the space surrounding the maze remain consistent.A complete testing regime includes five consecutive testing days all run in the same manner. The fifth day is considered the measure for memory retention. Provided no tests are performed between day six and 11, a test on day 12 can be used to measure long term memory.The radial water maze was used to investigate injury dependence spatial memory deficits in mice receiving either controlled cortical impact induced traumatic brain injury or a sham injury. The TBI surgery is described in detail in the text protocol and in a JoVE article by Romin, Gao and Chen from 2014. Briefly put, the injury was generated using a solenoid driven cortical impact with a three millimeter convex tip.The shams were operated on but impacted by the device. 35 days post surgery, the described testing regime was performed. All the mice passed the criteria test for a desire to escape the maze.So all were included in the analysis. The results show a clear difference between the TBI mice and sham controls. Escape latency was significantly longer for injured mice on the first day of training, and on both of the two memory test days.Thus, the described TBI affected the animal's capacity to learn. After watching this video, you should have a good understanding of how to properly perform cognition testing using a mouse specific test of spatial cognition. Once mastered, this technique can be done in less than 15 minutes per animal if it is performed properly.While attempting this procedure, it is important to remember that the positioning of visual cues and the water temperature must remain consistent across all trials.

Research

JoVE Journal

Behavior

Shallow Water (Paddling) Variants of Water Maze Tests in Mice

Shallow Water Paddling Variants of Water Maze Tests in Mice

Água (Palmatória) Variantes de água rasa testes de labirinto em ratos

When Richard Morris devised his water maze in 19817, most behavioral work was done in rats. However, the greater understanding of mouse genetics led to ...

Comportamento

Use of an Eight-arm Radial Water Maze to Assess Working and Reference Memory Following Neonatal Brain Injury

Working and reference memory are commonly assessed using the land based radial arm maze.&#160;However, this paradigm requires pretraining, food ...

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

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 ...

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

Morris Water Maze Teste: Otimização para Mouse e Strain Testing Ambiente

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

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Detecção de défices comportamentais em ratos após lesão cerebral traumática

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

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 ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Reconhecimento de objetos novos e localização de objeto comportamental testes em ratos em um orçamento

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

Analysis of Learning and Memory Ability in an Alzheimer's Disease Mouse Model using the Morris Water Maze

Análise da capacidade de aprendizagem e memória em um modelo de rato da doença de Alzheimer usando o Labirinto de Água Morris

A Morris water maze (MWM) experiment forces experimental animals to swim and learn to find a platform hidden in the water. It is widely used in scientific ...

Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury

Induzir epilepsia pós-traumática em um modelo de camundongo de lesão cerebral traumática difusa repetitiva

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of acquired epilepsy. TBI can result in a focal or diffuse brain injury. Focal injury is a result of ...

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Utilizando um sistema de labirinto reconfigurável para melhorar a reprodutibilidade dos testes de navegação espacial em roedores

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...