Name: shuttle box assay as an associative learning tool for cognitive assessment in learning and memory studies using adult zebrafish
Uploaded: 2021-07-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish at JoVE.com

ويود المؤلفون أن يشكروا أعضاء مختبر هايد على مناقشاتهم المدروسة وفنيي مركز فرايمان لعلوم الحياة على رعاية وتربية سمك الحمار الوحشي. تم دعم هذا العمل من قبل مركز أبحاث زيبرافيش في جامعة نوتردام، ومركز الخلايا الجذعية والطب التجديدي في جامعة نوتردام، والمنح المقدمة من المعهد الوطني للعيون في NIH R01-EY018417 (DRH)، وبرنامج زمالة أبحاث الدراسات العليا التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم (JTH)، وزمالة LTC نيل هايلاند من نوتردام (JTH)، زمالة حراس الحرية (JTH)، ومنحة بات تيلمان (JTH). الشكل 1 المصنوع من BioRender.com.

تم تربية سمك الحمار الوحشي وصيانته في منشأة نوتردام زيبرافيش في مركز فرايمان لعلوم الحياة. تمت الموافقة على الأساليب الموصوفة في هذه المخطوطة من قبل لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة نوتردام (رقم ضمان رعاية الحيوان A3093-01).
1. المكوك مربع نموذج التعلم (الشكل 1...

<ol>
	<li>Deutsch, M., Mendez, M., Teng, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+traumatic+brain+injury+and+frontotemporal+degeneration.">Interactions between traumatic brain injury and frontotemporal degeneration.</a> Dementia and Geriatric Cognitive Disorders. 39, 143-153 (2015).</li><li>Gardner, 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=Traumatic+brain+injury+in+later+life+increases+risk+for+Parkinson+disease.">Traumatic brain injury in later life increases risk for Parkinson disease.</a> Annals in Neurology. 77, 987 (2015).</li><li>Fleminger, S., Oliver, D., Lovestone, S., Rabe-Hesketh, S., Giora, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+injury+as+a+risk+factor+for+Alzheimer's+disease:+the+evidence+10+years+on;+a+partial+replication.">Head injury as a risk factor for Alzheimer's disease: the evidence 10 years on; a partial replication.</a> Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 74, 857-886 (2003).</li><li>Johnson, V., Stewart, W., Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+brain+injury+and+amyloid-&#946;+pathology:+a+link+to+Alzheimer's+disease.">Traumatic brain injury and amyloid-&#946; pathology: a link to Alzheimer's disease.</a> Nature Reviews Neurosciences. 11, 361-370 (2010).</li><li>Korley, F. K., Kelen, G. D., Jones, C. M., Diaz-Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergency+department+evaluation+of+traumatic+brain+injury+in+the+United+States,+2009-2010.">Emergency department evaluation of traumatic brain injury in the United States, 2009-2010.</a> The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 31, 379-387 (2016).</li><li>Corrigan, J. D., Selassie, A. W., Orman, J. A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemiology+of+traumatic+brain+injury.">The epidemiology of traumatic brain injury.</a> The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 25, 72-80 (2010).</li><li>Levin, H., Arrastia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis,+prognosis,+and+clinical+management+of+mild+traumatic+brain+injury.">Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury.</a> The Lancet Neurology. 14, 506-517 (2015).</li><li>GBD 2016 Traumatic Brain Injury and Spinal Cord Injury Collaborators. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global,+regional,+and+national+burden+of+traumatic+brain+injury+and+spinal+cord+injury,+1990-2016:+A+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2016.">Global, regional, and national burden of traumatic brain injury and spinal cord injury, 1990-2016: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016.</a> The Lancet, Neurology. 18 (1), 56-87 (2019).</li><li>Campbell, L. J., 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=Notch3+and+DeltaB+maintain+M&#252;ller+glia+quiescence+and+act+as+negative+regulators+of+regeneration+in+the+light-damaged+zebrafish+retina.">Notch3 and DeltaB maintain M&#252;ller glia quiescence and act as negative regulators of regeneration in the light-damaged zebrafish retina.</a> Glia. 69 (3), 546-566 (2021).</li><li>Green, L. A., Nebiolo, J. C., Smith, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+exit+the+CNS+in+spinal+root+avulsion.">Microglia exit the CNS in spinal root avulsion.</a> PLoS Biology. 17 (2), 3000159 (2019).</li><li>Hentig, J., Byrd-Jacobs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+to+zinc+sulfate+results+in+differential+effects+on+olfactory+sensory+neuron+subtypes+in+the+adult+zebrafish.">Exposure to zinc sulfate results in differential effects on olfactory sensory neuron subtypes in the adult zebrafish.</a> International Journal of Molecular Sciences. 17 (9), 1445 (2016).</li><li>Ito, Y., Tanaka, H., Okamoto, H., Oshima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+neural+stem+cells+and+their+progeny+in+the+adult+zebrafish+optic+tectum.">Characterization of neural stem cells and their progeny in the adult zebrafish optic tectum.</a> Developmental Biology. 342, 26-38 (2010).</li><li>Lahne, M., Nagashima, M., Hyde, D. R., Hitchcock, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogramming+Muller+glia+to+regenerate+retinal+neurons.">Reprogramming Muller glia to regenerate retinal neurons.</a> Annual Reviews of Vision Sciences. 6, 171-193 (2020).</li><li>Kroehne, V., Freudenreich, D., Hans, S., Kaslin, J., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+the+adult+zebrafish+brain+from+neurogenic+radial+glia-type+progenitors.">Regeneration of the adult zebrafish brain from neurogenic radial glia-type progenitors.</a> Development. 138 (22), 4831-4841 (2011).</li><li>Kishimoto, N., Shimizu, K., Sawamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+regeneration+in+a+zebrafish+model+of+adult+brain+injury.">Neuronal regeneration in a zebrafish model of adult brain injury.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 5 (2), 200-209 (2012).</li><li>Bhattarai, P., 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=Neuron-glia+interaction+through+Serotonin-BDNF-NGFR+axis+enables+regenerative+neurogenesis+in+Alzheimer's+model+of+adult+zebrafish+brain.">Neuron-glia interaction through Serotonin-BDNF-NGFR axis enables regenerative neurogenesis in Alzheimer's model of adult zebrafish brain.</a> PLoS Biology. 18 (1), 3000585 (2020).</li><li>Kalueff, A., 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=Towards+a+comprehensive+catalog+of+zebrafish+behavior+1.0+and+beyond.">Towards a comprehensive catalog of zebrafish behavior 1.0 and beyond.</a> Zebrafish. 10 (1), 70-86 (2013).</li><li>Chanin, 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=Assessing+startle+responses+and+their+habituation+in+adult+zebrafish.">Assessing startle responses and their habituation in adult zebrafish.</a> Zebrafish Protocols for Neurobehavioral Research. 66, (2012).</li><li>L&#243;pez-Schier, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroplasticity+in+the+acoustic+startle+reflex+in+larval+zebrafish.">Neuroplasticity in the acoustic startle reflex in larval zebrafish.</a> Current Opinion in Neurobiology. 54, 134-139 (2019).</li><li>Maheras, A. 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=Genetic+pathways+of+neuroregeneration+in+a+novel+mild+traumatic+brain+injury+model+in+adult+zebrafish.">Genetic pathways of neuroregeneration in a novel mild traumatic brain injury model in adult zebrafish.</a> eNeuro. 5 (1), (2018).</li><li>Gaspary, K. V., Reolon, G. K., Gusso, D., Bonan, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+object+recognition+and+object+location+tasks+in+zebrafish:+Influence+of+habituation+and+NMDA+receptor+antagonism.">Novel object recognition and object location tasks in zebrafish: Influence of habituation and NMDA receptor antagonism.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 155, 249-260 (2018).</li><li>Hentig, J., Cloghessy, K., Dunseath, C., Hyde, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+scalable+model+to+study+the+effects+of+blunt-force+injury+in+adult+zebrafish.">A scalable model to study the effects of blunt-force injury in adult zebrafish.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2021).</li><li>Wu, Y. J., 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=Fragile+X+mental+retardation-1+knockout+zebrafish+shows+precocious+development+in+social+behavior.">Fragile X mental retardation-1 knockout zebrafish shows precocious development in social behavior.</a> Zebrafish. 14 (5), 438-443 (2017).</li><li>Rea, V., Van Raay, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+zebrafish+to+model+autism+spectrum+disorder:+A+Comparison+of+ASD+risk+genes+between+zebrafish+and+their+mammalian+counterparts.">Using zebrafish to model autism spectrum disorder: A Comparison of ASD risk genes between zebrafish and their mammalian counterparts.</a> Frontiers in Molecular Neuroscience. 13, 575575 (2020).</li><li>Zhdanova, I. V., 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=Aging+of+the+circadian+system+in+zebrafish+and+the+effects+of+melatonin+on+sleep+and+cognitive+performance.">Aging of the circadian system in zebrafish and the effects of melatonin on sleep and cognitive performance.</a> Brain Research Bulletin. 75 (2-4), 433-441 (2008).</li><li>Yu, L., Tucci, V., Kishi, S., Zhdanova, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+aging+in+zebrafish.">Cognitive aging in zebrafish.</a> PloS One. 1 (1), 14 (2006).</li><li>Bahl, A., Engert, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuits+for+evidence+accumulation+and+decision+making+in+larval+zebrafish.">Neural circuits for evidence accumulation and decision making in larval zebrafish.</a> Nature Neuroscience. 23 (1), 94-102 (2020).</li><li>Ngoc Hieu, B. 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=Development+of+a+modified+three-day+t-maze+protocol+for+evaluating+learning+and+memory+capacity+of+adult+zebrafish.">Development of a modified three-day t-maze protocol for evaluating learning and memory capacity of adult zebrafish.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (4), 1464 (2020).</li><li>Williams, F. E., White, D., Messer, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+spatial+alternation+task+for+assessing+memory+function+in+zebrafish.">A simple spatial alternation task for assessing memory function in zebrafish.</a> Behavioural Processes. 58 (3), 125-132 (2002).</li><li>Zohar, O., 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=Closed-head+minimal+traumatic+brain+injury+produces+long-term+cognitive+deficits+in+mice.">Closed-head minimal traumatic brain injury produces long-term cognitive deficits in mice.</a> Neuroscience. 118 (4), 949-955 (2003).</li><li>Becker, C., Becker, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adult+zebrafish+as+a+model+for+successful+central+nervous+system+regeneration.">Adult zebrafish as a model for successful central nervous system regeneration.</a> Restorative Neurology and Neuroscience. 26 (2-3), 71-80 (2008).</li><li>Grandel, H., Kaslin, J., Ganz, J., Wenzel, I., Brand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stem+cells+and+neurogenesis+in+the+adult+zebrafish+brain:+origin,+proliferation+dynamics,+migration,+and+cell+fate.">Neural stem cells and neurogenesis in the adult zebrafish brain: origin, proliferation dynamics, migration, and cell fate.</a> Developmental Biology. 295 (1), 263-277 (2006).</li></ol>

يمكن أن يؤثر الضعف الإدراكي بشكل كبير وسلبي على جودة الحياة. بسبب زيادة الرؤية وحدوث الارتجاج وإصابات الدماغ الرضية في جميع أنحاء السكان ، من المهم أن نفهم كيف تسبب ضعف الإدراك وكيف يمكن تقليل الضرر أو عكسه. لهذه الأسباب، تلعب الكائنات الحية النموذجية التي يمكن اختبارها للتدهور المعرفي د?...

يتم استخدام التعلم والذاكرة بشكل روتيني كمقاييس لضعف الإدراك ، والذي يحدث بسبب الشيخوخة أو الأمراض العصبية أو الإصابة. إصابات الدماغ الرضية (TBIs) هي الإصابة الأكثر شيوعا التي تؤدي إلى العجز المعرفي. TBIs هي مصدر قلق متزايد بسبب ارتباطها مع العديد من الاضطرابات العصبية، مثل الخرف الجبهي الصدغي ومرض باركنسون1،2. وبالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة تراكم بيتا اميلويد لوحظ في بعض المرضى TBI تشير إلى أنه قد يكون مرتبطا أيضا مع تطور مرض الزهايمر3،4. TBIs غالبا ما تكون نتيجة لصدمة القوة الحادة وتمتد مجموعة من الخطورة5, مع إصابات الدماغ خفيفة (miTBI) كونها الأكثر شيوعا. ومع ذلك، غالبا ما يتم الإبلاغ عن miTBIs وسوء تشخيصها لأنها تؤدي إلى ضعف إدراكي طفيف لفترة قصيرة فقط، وعادة ما يتعافى الأفراد المصابون بشكل كامل6. في المقابل، كانت أحداث miTBI المتكررة مصدر قلق متزايد لأنها منتشرة بشكل كبير في البالغين الصغار ومتوسطي العمر، ويمكن أن تتراكم مع مرور الوقت7،ويمكن أن تضعف النمو المعرفي، وتفاقم الأمراض العصبية1و2و3و4و5، على غرار الأفراد الذين يعانون إما TBI معتدلة أو شديدة8.
Zebrafish (Danio rerio) هو نموذج مفيد لاستكشاف مجموعة متنوعة من الموضوعات في علم الأعصاب ، بما في ذلك القدرة على تجديد الخلايا العصبية المفقودة أو التالفة في جميع أنحاء الجهاز العصبي المركزي9،10،11،12،13. كما تجلى التجديد العصبي في telencephalon، الذي يحتوي على الأرتشيباليوم في المنطقة الظهرية الداخلية. هذه المنطقة التشريحية العصبية مماثلة للقرن آمون ومن المرجح أن تكون مطلوبة للإدراك في الأسماك وللذاكرة القصيرة في البشر14،15،16. وعلاوة على ذلك، وقد تم وصف سلوك حمار وحشي على نطاق واسع وفهرسة17. وقد درس التعلم من خلال تقنيات مختلفة، بما في ذلك التعود على استجابةالذهول 18،والتي يمكن أن تمثل شكلا سريعا من التعلم غير النقابي عند تنفيذها في كتل قصيرة ومع الاهتمام بوقت الاضمحلال السريع19. وتستخدم اختبارات أكثر تعقيدا من التعلم النقابي، مثل صناديق تي، بالإضافة إلى متاهات، والتمييز البصري20،21 ولكن غالبا ما تستغرق وقتا طويلا، وتتطلب أيام أو أسابيع من التحضير، والاعتماد على المياه الضحلة أو التعزيز الإيجابي. هنا، نقوم بوصف نموذج سريع لتقييم كل من التعلم النقابي والذاكرة الفورية أو المتأخرة. يستخدم هذا المقايسة مربع المكوك حافزا عكسيا وتكييف التعزيز السلبي لتقييم العجز المعرفي والانتعاش بعد TBI قوة حادة. ونحن نثبت أن السيطرة غير التالفة حمار وحشي الكبار (8-24 شهرا) تتعلم بشكل مستنسخ لتجنب الضوء الأحمر في غضون 20 تجربة (<20 دقيقة من التقييم) في مربع المكوك، مع درجة عالية من الاتساق عبر المراقبين. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام مربع المكوك نثبت أن قدرات التعلم والذاكرة عبر البالغين (8-24 شهرا) متسقة ومفيدة للإدراك المقايسة مع ضعف كبير بين شدة TBI مختلفة أو TBI المتكررة. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه الطريقة بسرعة كمقياس لتتبع مجموعة واسعة من تطور المرض أو فعالية التدخلات الدوائية التي تؤثر على الحفاظ على الإدراك أو استعادته في سمك الحمار الوحشي البالغ.
هنا، نقدم نظرة عامة تعليمية للتقييم المعرفي السريع الذي يمكن أن يدرس كل من التعلم الترابطي المعقد (القسم 1) والذاكرة من حيث الذاكرة الفورية والمتأخرة على حد سواء. ويقدم هذا النموذج تقييما للذاكرة القصيرة والطويلة الأجل لمهمة معرفية ارتباطية متعلمة (القسم 2).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Flashlight</td>
			<td>Ultrafire</td>
			<td>9145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>Instant Ocean</td>
			<td>SS15-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large DNA Gel Box</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB-SB-1316</td>
			<td>Shuttle Box</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB-105</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

shuttle box assay as an associative learning tool for cognitive assessment in learning and memory studies using adult zebrafish

العجز المعرفي، بما في ذلك ضعف التعلم والذاكرة، هي الأعراض الرئيسية لمختلف الأمراض العصبية التنموية والسن ذات الصلة وإصابات الدماغ الرضية (TBI). حمار وحشي هي نموذج مهم لعلم الأعصاب نظرا لشفافيتها أثناء التنمية وقدرات تجديدية قوية بعد الصدمة العصبية. في حين أن الاختبارات المعرفية المختلفة موجودة في حمار وحشي، فإن معظم التقييمات المعرفية التي يتم فحصها بسرعة التعلم غير النقابي. وفي الوقت نفسه، غالبا ما تتطلب عمليات الفحص للتعلم النقابي عدة أيام أو أسابيع. هنا، نقوم بوصف اختبار التعلم النقابي السريع الذي يستخدم التحفيز السلبي (الصدمة الكهربائية) ويتطلب الحد الأدنى من وقت التحضير. إن المقايسة المكوكية، المعروضة هنا، بسيطة ومثالية للمحققين المبتدئين، وتتطلب الحد الأدنى من المعدات. ونحن نثبت أنه، بعد TBI، هذا الاختبار مربع المكوك يقيم بشكل مستنسخ العجز المعرفي والانتعاش من حمار وحشي الشباب إلى كبار السن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إجراء الفحص لفحص الذاكرة الفورية أو المتأخرة. نحن نثبت أن كلا من TBI واحد وأحداث TBI المتكررة تؤثر سلبا على التعلم والذاكرة الفورية ولكن لا تأخير الذاكرة. ولذلك، نستنتج أن صندوق المكوك يتتبع بشكل مستنسخ تطور وانتعاش الضعف الإدراكي.

نموذج التعلم، المبين في البروتوكول وتخطيطي(الشكل 1)،يوفر تقييما سريعا للإدراك فيما يتعلق بالتعلم النقابي. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع هذا النموذج بمستوى عال من الصرامة، من خلال تعريف التعلم على أنه عرض متكرر ومتسق ل 5 تجارب إيجابية متتالية. وينطبق هذا النموذج أيضا على مجموعة م...

Watch this Scientific Journal Video about Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish at JoVE.com

Shuttle Box Assay as an Associative Learning Tool for Cognitive Assessment in Learning and Memory Studies using Adult Zebrafish

التعلم والذاكرة هي مقاييس قوية في دراسة إما النمو، تعتمد على المرض، أو الإعاقات المعرفية الناجمة بيئيا. تتطلب معظم التقييمات المعرفية معدات متخصصة والتزامات زمنية واسعة النطاق. ومع ذلك ، فإن المقايسة المكوكية هي أداة تعلم ارتباطية تستخدم صندوق هلام تقليدي لتقييم سريع وموثوق به لإدراك حمار وحشي بالغ.

المكوك مربع المقايسة كأداة التعلم النقابي للتقييم المعرفي في التعلم ودراسات الذاكرة باستخدام حمار وحشي الكبار

Cognitive deficits, including impaired learning and memory, are a primary symptom of various developmental and age-related neurodegenerative diseases and ...

يتتبع المكوك بوكس أساي بشكل مستنسخ تطور وتعافي الضعف الإدراكي بعد صدمة القوة الحادة أو أي نوع آخر من إصابات الدماغ في سمك الحمار الوحشي. يسمح جهاز المكوك Box Assay بقياس بسيط وسريع وقوي نسبيا للتعلم النقابي في الذاكرة القصيرة والطويلة الأجل في سمك الحمار الوحشي. للبدء، وإعداد مربع المكوك عن طريق تعديل 30.5 في 19 في 7.5 سم مربع هلام مع قطعة 5 في 19 سم من زجاج شبكي من الدرجة الحوض المضافة إلى كل جانب في زاوية 45 درجة.ثم جعل خط بمناسبة نقطة منتصف الطريق من الخزان لتقييم متى عبرت الأسماك منتصف الخزان. بعد إضافة 800 ملليلتر من مياه النظام إلى صندوق المكوك، ضع سمكتين إلى ثلاث أسماك في خزان احتجاز يحتوي على مياه النظام. اترك الخزان في الغرفة المظلمة حيث سيتم إجراء فحص صندوق المكوك.بعد ذلك، في الغرفة المظلمة، ضع سمكة واحدة في وسط صندوق المكوك. قم بتأمين الغطاء وإرفاق الأقطاب الكهربائية بإمدادات الطاقة. يجب أن تتكيف الأسماك في الظلام.أطفئ جميع الأضواء وتأقلم السمك مع صندوق المكوك لمدة 15 دقيقة. ويمكن النظر في التأقلم الناجح عندما تستكشف الأسماك الخزان بحرية. بعد التأقلم الناجح للأسماك، تألق يدويا مصباح يدوي عدسة حمراء 800 لومن ما يقرب من سنتيمترين من جدار مربع هلام على الجانب الذي تحتله الأسماك.لا تبدأ تجربة إذا كانت الأسماك يستريح بجوار السلك البلاتين. تألق التحفيز الضوء مباشرة على الأسماك واتبع يدويا أي حركة الجانبية للأسماك مع الضوء لضمان التصور المستمر للتحفيز. استمر في توفير التحفيز الخفيف حتى يتم استيفاء أي من الشروط التالية لإجراء تجربة ناجحة أو فاشلة.اعتبر التجربة ناجحة إذا عبرت الأسماك على نقطة منتصف الطريق للخزان في غضون 15 ثانية من التعرض للضوء. بمجرد أن تعبر السمكة منتصف الطريق، أوقف التحفيز الخفيف على الفور. إذا فشلت التجربة، استخدم مصدر طاقة كهربائي لتطبيق حافز صدمة سلبية من 20 ملليفولت على أمبير واحد، بالتناوب ثانيتين على، ثانيتين قبالة لمدة 15 ثانية مع الحد الأقصى من أربع صدمات أو حتى الأسماك يمر نقطة منتصف الطريق من مربع.ثم إنهاء كل من الضوء والتحفيز السلبي. قبل فترة التدريب، تأكد من التأقلم بنجاح مع صندوق المكوك عن طريق ترك السمك في ظروف مظلمة لمدة 15 دقيقة. ثم تألق يدويا 800 مصباح يدوي عدسة حمراء التجويف ما يقرب من سنتيمترين من جدار مربع هلام على الجانب الذي تحتله الأسماك.تألق التحفيز الضوء مباشرة على الأسماك واتبع أي حركة الجانبية للأسماك مع الضوء لضمان التصور المستمر للتحفيز. في حين أن الضوء يضيء على الأسماك، وتطبيق في وقت واحد التحفيز صدمة سلبية من 20 ملليفولت إلى أمبير واحد، بالتناوب ثانيتين على، ثانيتين قبالة لمدة 15 ثانية بحد أقصى أربع صدمات أو حتى الأسماك يمر نقطة منتصف الطريق من مربع. وبمجرد تحقيق ذلك، قم بإنهاء التحفيز الخفيف والضار.كرر لمدة 25 تكرارا. عند الانتهاء، والسماح للأسماك فترة تأقلم أخرى من 15 دقيقة في ظل ظروف مظلمة. خلال فترة الاختبار الأولية، قم بإجراء تأقلم ناجح في صندوق المكوك لمدة 15 دقيقة، ثم قم بتطبيق حافز الضوء فقط لمدة تصل إلى 15 ثانية وسجل الاستجابات.اعتبر التجربة ناجحة إذا عبرت الأسماك على نقطة منتصف الطريق من صندوق المكوك في غضون 15 ثانية بعد بدء التحفيز الخفيف ووقف التحفيز الخفيف على الفور عندما تعبر الأسماك منتصف الطريق. النظر في التجربة كما فشلت إذا كان السمك لا يعبر أكثر من نقطة منتصف الطريق من مربع المكوك 15 ثانية بعد بدء التحفيز الخفيفة ووقف التحفيز الخفيفة بعد 15 ثانية. أثناء الاختبار الأولي، لا تطبق حافزا سلبيا بعد محاولة فاشلة.إجراء اختبار الذاكرة قصيرة الأجل مباشرة بعد فترة الاختبار الأولية. حث إصابة الدماغ الدرامية والانتظار لمدة أربع ساعات قبل الاختبار. ثم تأقلم السمك في مربع المكوك لمدة 15 دقيقة.تقييم الذاكرة على المدى القصير من خلال تطبيق التحفيز الخفيف فقط لمدة تصل إلى 15 ثانية وتسجيل إذا عبرت الأسماك فوق نقطة منتصف الطريق من منطقة الجزاء قبل إيقاف تشغيل الضوء، تعتبر تجربة مرت، أو فشل في عبور نقطة منتصف الطريق في غضون 15 ثانية تعتبر تجربة فاشلة. كرر الخطوة أعلاه 25 مرة مع فترة راحة مدتها 30 ثانية بين كل تجربة وسجل عدد التجارب الناجحة وال فاشلة. إجراء اختبار الذاكرة على المدى الطويل بعد أربعة أيام من الاختبار الأولي.حث إصابات الدماغ الرضية والانتظار لمدة أربع ساعات قبل الاختبار، ثم تأقلم الأسماك في مربع المكوك لمدة 15 دقيقة. تقييم الذاكرة على المدى الطويل من خلال تطبيق حافز الضوء فقط لمدة تصل إلى 15 ثانية وتسجيل إذا عبرت الأسماك على نقطة منتصف الطريق من مربع قبل أن يتم إيقاف الضوء، تعتبر التجربة مرت، أو فشل في عبور نقطة منتصف الطريق في غضون 15 ثانية تعتبر تجربة فاشلة. كرر ال 25 مرة المذكورة أعلاه مع فترة راحة مدتها 30 ثانية بين كل تجربة وسجل عدد التجارب الناجحة وال فاشلة.تظهر هنا نظرة عامة إرشادية لنماذج التعلم والذاكرة للتقييم المعرفي. الأسماك غير التالفة في ثمانية أشهر، والشباب البالغين، 18 شهرا، البالغين في منتصف العمر، و 24 شهرا، البالغين المسنين، تتطلب عددا مماثلا من التجارب لمعرفة سلوك تجنب الضوء الأحمر. بعد استخدام نموذج إصابات الدماغ الرضية الشديدة القوة الحادة ، أو STBI ، تطلبت الأسماك في أعمار مختلفة عددا مماثلا من التجارب لإتقان الفحص عبر يوم إلى خمسة أيام بعد الإصابة.في اليوم الأول بعد STBI ، تطلبت الأسماك من جميع الأعمار عددا مماثلا من التجارب لمعرفة السلوك ، الذي كان أكبر بكثير من الضوابط غير التالفة. سرعان ما أتقنت الأسماك غير التالفة صندوق المكوك، وحققت خمس تجارب إيجابية متتالية في حوالي 17 تجربة، في حين أن الأسماك تظهر زيادة كبيرة في عدد التجارب لمعرفة السلوك في يوم من الأيام بعد إصابة خفيفة في الدماغ، أو TBI خفيف. وزاد هذا العجز بعد اثنين من TBI خفيفة وارتفع أكثر بعد ثلاث إصابات TBI خفيفة.تظهر الأسماك غير التالفة زيادة طفيفة في الفرق في المئة من التجارب الناجحة في الذاكرة الفورية والذاكرة المتأخرة بالنسبة لفترة الاختبار الأولية. بعد TBI خفيفة واحدة، أظهرت الأسماك عجز الذاكرة كبيرة وفورية بالمقارنة مع الأسماك غير التالفة. واستمر هذا الاتجاه مع الإصابة المتكررة مع زيادة العجز بعد كل من اثنين من TBI خفيفة وثلاثة TBI خفيفة.توقيت المحفزات السلبية التطبيقية أمر بالغ الأهمية. اقتران المحفزات السلبية مع الضوء وإزالتها في وقت واحد يعزز ارتباطهم وحاسم للنموذج. يسمح الفحص بإجراء تقييم سريع أو تعلم ارتباطي معقد يمكن استخدامه للتحقيق في الآثار التنموية والشيخوخة والبيئية على الضعف الإدراكي.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

جيم ايليجانس Butanone التعلم الإيجابي ، قصيرة الأجل وطويلة الأجل فحوصات الذاكرة الترابطية

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

يعاير الحركي ، والتعلم ، والذاكرة في العجز ذبابة الفاكهة نماذج من تنكس عصبي

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

بصري تسجيل النشاط العصبي للقرار suprathreshold وحيدة الخلية واحد مسمار-

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Mapping Cortical Dynamics Using Simultaneous MEG/EEG and Anatomically-constrained Minimum-norm Estimates: an Auditory Attention Example

القشرية حيوية رسم الخرائط باستخدام MEG في وقت واحد / EEG ومقيدة في تقدير الحد الأدنى تشريحيا القواعد والمعايير: مثال الانتباه السمعية

Magneto- and electroencephalography (MEG/EEG) are neuroimaging techniques that provide a high temporal resolution particularly suitable to investigate the ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

مشهي التعلم النقابي في الشم<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; اليرقات

In the following we describe the methodological  details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with ...

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

ذبابة الفاكهة الكبار الشم صدمة التعلم

Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

في الجسم الحي Optogenetic تحفيز الجهاز العصبي المركزي القوارض

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

الطريقة الكهربية لالردود تسجيل بين الخلايا الجهد ل<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; خلايا مستقبلة للضوء وInterneurons إلى النور المحفزات<em&gt; في فيفو</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

تقييم التعلم المكاني والذاكرة في Squamate الزواحف الصغيرة

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

تكييف قنبلة ذبابة الفاكهة كتدبير للتعلم والذاكرة

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...