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
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Esta investigación fue apoyada por el Instituto para la Traducción de Ciencias de la Salud proyecto piloto oportunidad de la subvención (UL1TR000423), la Universidad de Washington Centro de Desarrollo Humano y Discapacidad, y la Universidad de Washington Animal Behavior Core and Brain Imaging Core. Quisiéramos agradecer al Dr. Warren Ladiges por su papel en el desarrollo y diseminación del diseño original del laberinto de la banda de rodadura radial y el protocolo presentado aquí. También agradecemos a Toby Cole por su ayuda con este proyecto.

Todos los procedimientos y manipulación de animales se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices de cuidado de animales emitidas por los Institutos Nacionales de Salud y por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Washington. 1. Cirugía <ol><li> Anestesiar el ratón con isoflurano al 5% en una caja de inducción hasta que quede inconsciente. Confirme la anestesia mediante una reducción de la frecuencia respiratoria y la ausencia de un reflejo de retirada despu?...

<ol>
	<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>

El protocolo del laberinto de RWT presentado aquí distingue con éxito entre los ratones TBI inducidos por CCI y los controles simulados, y representa una alternativa factible, centrada en el ratón, al laberinto circular MWM y Barnes. Mientras que los resultados presentados aquí se refieren únicamente a la utilización del laberinto RWT en un modelo de ratón TBI, este aparato ha sido utilizado con éxito en modelos de edad y transgénicas donde el estrés inducido por el incumplimiento resultante de las pruebas bas...

Los impedimentos de la memoria están entre los síntomas más comunes reportados por los pacientes después de una lesión cerebral traumática (TBI) 1 , 2 . La identificación precisa y la evaluación de los déficit de memoria análogos en los modelos animales de TBI, por lo tanto, son esenciales para nuestra comprensión de esta condición y su gestión. Aquí, presentamos un protocolo para probar la memoria espacial en un modelo de ratón de TBI utilizando un laberinto de rodamiento radial de agua (RWT). Este aparato se mostró previamente para evaluar los déficits cognitivos en modelos de ratón de TBI 3 inducido por impacto cortical controlado (CCI), y representa una alternativa potencial a las pruebas de cognición basadas en la natación validadas por ratas. La creciente diversidad y disponibilidad de los modelos de ratón transgénico ha llevado a un reciente aumento en el uso de ratones sobre ratas en la investigación científica [ 4] . A pesar de este cambio, los investigadores continúan dependiendo deY tareas cognitivas que fueron originalmente diseñadas y validadas para el uso de ratas. Las pruebas más comunes actualmente utilizadas para evaluar la cognición en ratones, el laberinto de agua Morris (MWM) y el laberinto circular de Barnes, fueron diseñados específicamente para capitalizar los comportamientos instintivos encontrados en ratas 5 , 6 . Teniendo en cuenta las diferencias genéticas, neuroetológicas y cognitivas que existen entre estas dos especies [ 4] , no sorprende que los ratones consistentemente bajo rendimiento en estas tareas [ 7 , 8] . Las diferencias dependientes de la especie en la capacidad de prueba son particularmente preocupantes en las pruebas cognitivas basadas en la natación, como el MWM. Aunque tanto las ratas como los ratones son nadadores proficientes, los investigadores han identificado varias cepas de ratón que se desempeñan notablemente mal en las tareas cognitivas basadas en la natación 9 , 10 , </Sup&gt; 11 , 12 , 13 . Incluso en animales de tipo salvaje, las ratas generalmente superan a los ratones 7 , 8 . Si bien esto podría interpretarse como una especie específica de la diferencia en la memoria espacial, análogo de seguimiento de pruebas utilizando un laberinto de tierra seca no reveló ninguna especie dependiente de las diferencias en el rendimiento cognitivo [ 8] . Una serie de factores no relacionados con la cognición podría explicar este hallazgo, incluyendo las diferencias dependientes de la especie en la capacidad de natación o estrategia de búsqueda. De hecho, el análisis de factor de mouse-específicas estrategias de búsqueda en el MWM muestran que los factores no cognitivos (en particular, thigomotaxis y pasividad [ es decir , flotante]) puede desempeñar un papel más significativo en MWM rendimiento de aprendizaje espacial [ 14] . Aquí, demostrar el uso de una prueba cognitiva diseñada para capitalizar en elStinctual comportamiento de los ratones, y que no requiere la natación, para medir el deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de CCI inducida por TBI. Mientras que el laberinto RWT ( Figura 1 A-B ) fue concebido como un híbrido novedoso del MWM y Barnes laberinto circular, que fue diseñado específicamente para aprovechar el comportamiento tigmotactic instintivo a los ratones [ 15 , 16] . El aparato consiste en una cuba de acero galvanizado de 32 pulgadas de diámetro en la cual se han agujereado nueve agujeros de salida uniformemente espaciados. Los agujeros están centrados 2-1 / 4 pulgadas por encima del piso de la bañera y están dimensionados para adaptarse a los adaptadores de trampa ABS DWV SPG x SJ de 1-1 / 2 pulgadas. Ocho de las salidas están tapadas desde el exterior y cegadas a una profundidad de 1 pulgada con tapones de goma. La novena está conectada por un codo de 90 ° de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) a una caja de plástico opaco de la que el ratón puede ser fácilmente retirado después de la prueba. En el curso de unPeríodo breve de adquisición, el ratón es entrenado para usar las señales visuales únicas que recubren el laberinto para localizar esta caja de escape. Durante las pruebas, el laberinto se llena con una pulgada de agua fría (12-14 ° C), suficientemente lo suficientemente aversiva para promover el escape, pero no lo suficientemente profundo como para que el ratón tenga que nadar. El laberinto de RWT representa una alternativa de bajo costo y de bajo mantenimiento para el MWM, y se ha utilizado con éxito en ratones envejecidos y transgénicos 15 , 17 , 18 , 19 y modelos de ratón inducidos por CCI de TBI 3 . El protocolo descrito aquí representa un método simple y eficaz para medir el deterioro de la memoria espacial que no requiere entrenamiento previo a la lesión, y podría ser fácilmente modificado para adaptarse a las necesidades particulares de un laboratorio de investigación.

<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

A pesar del reciente aumento en el uso de modelos de ratón en la investigación científica, los investigadores siguen utilizando las tareas cognitivas que fueron originalmente diseñados y validados para el uso de ratas. Se ha demostrado previamente que la prueba de laberinto de la memoria espacial (diseñada específicamente para ratones y que no requiere natación) del laberinto radial de agua (RWT) ha permitido distinguir exitosamente entre ratones TBI inducidos por impacto cortical controlado y controles simulados. Aquí se presenta un protocolo detallado para esta tarea. El laberinto RWT capitaliza la tendencia natural de los ratones a evitar las áreas abiertas en favor de abrazar los lados de un aparato (thigmotaxis). Las paredes del laberinto están forradas con nueve orificios de escape colocados por encima del piso del aparato, y los ratones son entrenados para usar señales visuales para localizar el hueco de escape que sale del laberinto. El laberinto está lleno de una pulgada de agua fría, suficiente para motivar la fuga pero no lo suficientemente profunda como para requerir que el ratón nade. El período de adquisición toma sólo cuatroCon una prueba de retención de la memoria en el día cinco y una prueba de memoria a largo plazo en el día 12. Los resultados reportados aquí sugieren que el laberinto de RWT es una alternativa factible a validación de ratas, pruebas cognitivas de natación en la evaluación de espacial Déficit de memoria en los modelos de ratón de TBI.

El laberinto de RWT ( Figura 1 ) se utilizó para investigar los déficit de memoria espacial dependiente de lesiones en ratones asignados al azar para recibir tanto la TBI cortical controlada como la cirugía simulada. La lesión se generó mediante un impacto cortical impulsado por solenoides con una punta convexa de 3 mm y los siguientes parámetros de lesión: velocidad de huelga de 6 m / s, profundidad de penetración de 1 mm y tiempo de contacto de 200...

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

Aquí presentamos un protocolo para una prueba específica de ratón de la cognición que no requiere nadar. Esta prueba puede utilizarse para distinguir con éxito los ratones de lesión cerebral traumática inducida por impacto cortical controlado de los controles simulados.

Evaluación del deterioro de la memoria espacial en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática utilizando un laberinto 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

Variantes de agua poco profundos (para niños) de las pruebas de laberinto de agua en ratones

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 ...

Investigación

Comportamiento

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

El Doble-H Maze: Una prueba del comportamiento robusto para el Aprendizaje y la Memoria en 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 Prueba: Optimización de ratón Colar y entorno de pruebas

 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

Detección de déficits conductuales en ratas después de la lesión 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

Miedo estrés mayor aprendizaje, un modelo de roedor robusto del trastorno por estrés postraumático

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

Reconocimiento de objetos nuevos y ubicación del objeto conductual en ratones en un presupuesto

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

Análisis de la capacidad de aprendizaje y memoria en un modelo de ratón de la enfermedad de Alzheimer usando el laberinto de agua 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

Inducir la epilepsia postraumática en un modelo de ratón de lesión 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

Utilización de un sistema de laberinto reconfigurable para mejorar la reproducibilidad de las pruebas de navegación espacial en roedores

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