Diese Arbeit wurde von den Canadian Institutes of Health Research (CIHR), die Townsend Familie und Jack Brown und Familie Alzheimer Research Foundation (WAS) unterstützt. WAS ist der Inhaber des Canada Research Chair in der Alzheimer-Krankheit. PL wurde von einem NSERC Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarship Doctoral Research Award und einen Michael Smith Foundation for Health Research Senior-Graduate Studentship unterstützt.

1. Vorbereitung <ol><li> Vorbereitung der Ausrüstung <ol><li> Besorgen Sie sich einen kreisrunden Pool mit einem Durchmesser von 150cm und einer Tiefe von 50cm (Abb. 1). Bei der Verwendung von schwarzen Mäusen, sollte eine weiße Pool verwendet werden, wenn mit weißen Mäusen, einem schwarzen Pool verwendet werden soll. </li><li> Ordnen Sie den Raum so, dass das Tier getestet kann nicht sehen, der Experimentator während der Prüfung. Dies kann mit Vorhängen oder Raumteiler erreicht werden. </li><li> Legen Sie einen hohen Kontrast räumlichen Informationen über die Zimmer und / oder auf der Innenseite des Pools an einer Stelle, über der Wasseroberfläche sein würde. </li><li> Legen Sie einen Durchmesser von 10cm-Plattform in den Pool - weiß für einen weißen Pool, klarem Plexiglas für eine schwarz-Pool. Füllen Sie den Pool mit Wasser, bis die Plattform 1cm über der Wasseroberfläche. Lassen Sie das Wasser auf Raumtemperatur (22 ° C) äquilibrieren. Je nach Wassertemperatur dies kann 1-3 Tage, oder alternativ heißes Wasser hinzugefügt werden, um Beschleunigung der Gleichgewichtseinstellung werden. </li></ol></li><li> Software Vorbereitung <ol><li> Kalibrieren Sie den Pool in der Computer-Software, so dass die Kamera räumliche Distanz Informationen von pixel-basierte Informationen erstellen können. Teilen Sie den Pool in 4 Quadranten. Geben Sie die Plattform-Zone als variable Zone, die mit jedem Versuch ändern können. Neues 5-Plattform Subzonen - eine in jedem Quadranten, und eine in der Mitte des Pools. Speichern Sie die Kalibrierung und nutzen es für die verbleibenden Testtage. (Siehe zB Abb. 2).. </li><li> Legen Sie die maximale Probezeit als 60 sek. Wenn die Maus findet die Plattform vor dieser Zeit, Programm der Software an den Versuch zu stoppen, wenn die Plattform zu finden ist. </li><li> Geben Sie das Programm zu beginnen Tracking automatisch, wenn der Experimentator beendet das Testgelände. Nutzen Sie alle &quot;Reflexion Minimierung&quot; Optionen Ihrer Software-Paket zur Verfügung stellt. </li><li> Ihre Weglänge, Flucht-Latenz, und die Zeit in jedem Quadranten verbracht. </li></ol></li></ol> 2. Tag 1: Sichtbare Plattform <ol><li> Computer-Programm <ol><li> Laden Sie die Pool-Kalibrierung in die Tracking-Software. </li><li> Create 5 Studien mit einem inter-trial-Intervall für Ihr Experiment. Programm der Plattform Standort und Ausgangspunkt Richtung mit jedem Versuch abweichen. Siehe Tabelle 1 für ein Beispiel-Protokoll. </li></ol></li><li> Prüfverfahren <ol><li> Übertragen Sie die Mäuse aus ihren Käfigen, um das Verhalten Zimmer. Halten Sie die Maus in einem Gebiet, wo sie nicht sehen können, am Pool oder räumlichen Informationen. Lassen Sie sie an die neue Umgebung anzupassen für mindestens 30 Minuten vor dem Test. </li><li> Legen Sie eine Flagge auf der Plattform, um ihre Sichtbarkeit zu erhöhen. </li><li> So testen, Lift Maus aus dem Hause Käfig durch die Basis des Schwanzes. Unterstützung bei der Maus, wie Sie es auf die Prüfung Gebiet zu bringen. Anheben der Maus durch die Basis des Schwanzes, sanft die Maus in das Wasser, mit Blick auf den Rand des Beckens. Verlassen Sie sofort den Testbereich. </li><li> Wenn die Maus findet die Plattform vor dem 60 sec cut-off, damit die Maus, um auf der Plattform für 5 Sekunden bleiben, dann schicken Sie es an seinen eigenen Käfig. Wenn die Maus nicht findet die Plattform, die Maus auf der Plattform und lassen Sie ihn dort für 20 sec vor der Rückgabe an seinen eigenen Käfig. </li><li> Wiederholen Sie dies für alle Mäuse in der Spur. Beginnen Sie jeden weiteren Versuch mit einer anderen Plattform Standort und Ausgangspunkt Richtung, wie Sie in Ihre Software programmiert haben. </li><li> Bei der Prüfung abgeschlossen ist, kehren die Mäuse ihre Wohnanlage. Mäuse sind abgetrocknet und Normothermie ist, bevor sie zu Tierhaltung wieder gesichert. </li><li> In Vorbereitung für den nächsten Tag, entfernen Sie die Markierung von der Plattform und zusätzliche Wasser in den Pool zu versenken die Plattform, um 1cm unter der Oberfläche. </li></ol></li></ol> 3. Tage 2-5: Hidden Platform <ol><li> Computer-Programm <ol><li> Laden Sie die Pool-Kalibrierung in die Tracking-Software. </li><li> Create 5 Studien mit einem inter-trial-Intervall für Ihr Experiment. Programm der Plattform Standort in der gleichen Position in allen Studien und Tage bleiben, haben aber den Ausgangspunkt Richtung unterscheiden sich jedem Versuch, jeden Tag. </li></ol></li><li> Prüfverfahren <ol><li> Für schwarze Mäuse, fügen ungiftig, weiß, gepudert Temperafarbe an den Pool und gründlich mischen. Verwenden Sie genug Farbe, so dass die untergetauchten Plattform nicht sichtbar ist von der Oberfläche des Wassers. Für weiße Mäuse, sollte ein schwarzer Pool mit klarem Wasser und einer klaren Plexiglas-Plattform verwendet werden. </li><li> Folgen Sie den Schritten 2.2.3 bis 2.2.6. </li></ol></li></ol> 4. Tag 6: Probe Testversion <ol><li> Computer-Programm <ol><li> Laden Sie die Pool-Kalibrierung in die Tracking-Software. </li><li> Schaffen Sie 1-Studie mit nicht-Plattform-Zone und eine Startrichtung. Die Startrichtung von der Plattform Quadranten Tage 2-5 verwendet weitesten bevorzugt. Stellen Sie die Pistenlänge bis 60 sek. </li></ol></li><li> Prüfverfahren <ol><li> Entfernen Sie die Plattform aus dem Pool. </li><li> Folgen Sie den Schritten 2.2.3 bis 2.2.6. </li></ol></li></ol> 5. Datenanalyse <ol><li> Für jeden Tag und jede Maus, der Mittelwert der 5 Studien einer einzigen Weglänge und Flucht Latenz für jede Testperson geben. Berechnen Sie die Summe der Fehler entsprechend. Für Tag 6, einfach sammeln die Weglänge, Flucht-Latenz, und die Zeit in der Plattform-Quadranten für jede Maus verbracht. </li><li> Wenn keine Unterschiede zwischen den Gruppen am Tag 1 existieren, ist es wahrscheinlich ein Problem mit Vision statt Lernen und Gedächtnis. Nur mit der Analyse fort, wenn keine Unterschiede am Tag 1 zu sehen sind. </li><li> Vergleichen Sie die Lernkurven für Tage 2-5 anhand von Statistiken für Ihre Daten eingestellt. Eine steilere Kurve schneller Aufgabe Akquisition, eine flachere Kurve stellt ein Defizit in Aufgabe Akquisition. Die Daten von Tag 2 bis Tag 5 werden mit Hilfe Anowa. </li><li> Für Tag 6, vergleichen Sie den Prozentsatz der Zeit, in der zuvor gelernten Plattform Quadranten verbracht, mit Statistiken für Ihre Daten eingestellt. Ein höherer Prozentsatz der Zeit, in der Plattform Quadranten verbracht wird, als eine höhere Gedächtnisleistung interpretiert. </li></ol> 6. Repräsentative Ergebnisse Wir haben die Morris Water Maze Test auf Hypoxie Wirkung auf AD Pathogenese (7) und Valproinsäure (VPA) &#39;s pharmazeutische Potenzial für AD-Behandlung (6) in transgenen AD-Modell-Mäusen zu untersuchen verwendet. Abbildung 3 ist der Vertreter Ergebnis, das wir in unserer Studie zum VPA-Effekt auf die Gedächtnisleistung in der APP23 AD-Mausmodell (6) berichtet. Am Tag 1 (sichtbare Plattform Studien), gibt es keinen Unterschied zwischen dem VPA behandelten und der Kontrollgruppe in Latenz (Abb. 3A) und Weglänge (Abb. 3A) zeigt, dass beide Gruppen ähnliche motorische und visuelle Fähigkeiten haben. Daraus können wir davon ausgehen, die Mäuse sind in der Lage, die gekennzeichnet-Plattform und die Hinweise in Umgebung zu sehen und können akzeptabel schwimmen. Seit Tagen 2-5 (Tag 1 bis 4 von versteckten Plattform Studien) das Beispiel zeigt einen Unterschied in der Flucht Latenz (Abb. 3C) und Weglänge (Abb. 3D) zwischen den Gruppen, was darauf hindeutet, dass VPA behandelten Mäuse deutlich besser als Kontrollen im Laufe der Zeit. Die Sonde Weg führt am letzten Tag (Tag 6) zeigen, dass die Anzahl der Mäuse in den dritten Quadranten, wo die versteckte Plattform zuvor gestellt wurde gereist, signifikant höher mit VPA Behandlung im Vergleich zur Kontrollgruppe (Abb. 3E) war. Diese Daten zeigen, dass VPA Behandlung verbessert die Gedächtnisleistung in APP23 Mäusen beobachtet. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Abbildung 1"/> Abbildung 1. Ausstattung Setup für den Morris Water Maze sichtbare Plattform Testtag. Der Pool ist vom Experimentator mit Raumteiler abgeschirmt. Spatial Cues sind an den Wänden befindet, und vielleicht auf der Innenseite des Beckens gelegt, über der Wasseroberfläche, wenn gewünscht. Der Pool ist mit klarem Wasser gefüllt, mit der Plattform befinden 1cm über der Oberfläche. Eine Markierung auf der Plattform zur Verbesserung der Sichtbarkeit gelegt. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Abbildung 2"/> Abbildung 2. Screen-Capture aus der Any-Maze ™ Video-Tracking-System demonstriert Pool Kalibrierung. Der Pool ist von oben mit einer schwarzen und weißen analogen Tracking-Kamera mit einem RTV24 Digitizer angesehen. Mehrere Zonen sind in der Software definiert und die gesamte Pool ist in 4 Quadranten unterteilt. Eine fünfte, Plattform-Zone eingegeben, können über Studien variieren, mit fünf mögliche Standorte: NW, NE, SW, SE, oder Center. Eine Kalibrierung Linie (angekreuzt Linie über Mitte) wird hinzugefügt, um damit die Software Pixel-Abständen in physische Distanzen zu konvertieren. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Abbildung 3"/> Abbildung 3. Repräsentative Ergebnisse für die Morris Water Maze. Die 7-monatige APP23 transgene Mäuse mit menschlichen schwedischen Mutante APP-Gens wurden nach einem Monat täglich VPA (n = 30 Mäuse) oder Vehikel-Lösung (n = 30 Mäuse) Injektionen getestet. (A) Während dem ersten Tag der sichtbare Plattform-Tests zeigte der VPA behandelt und Kontrolle APP23 Mäuse eine ähnliche Latenz auf die sichtbare Plattform zu entkommen. P&gt; 0,05 von studentischen t-Test. (B) Der VPA-behandelten und unbehandelten Mäusen APP23 hatten ähnliche Schwimmstrecken vor der Flucht auf die sichtbare Plattform in der sichtbaren Plattform zu testen. P&gt; 0,05 von studentischen t-Test. (C) In versteckten Plattform-Tests, behandelt VPA APP23 Mäuse zeigten eine kürzere Latenzzeit, um auf die versteckten Plattform, auf der 3. und 4. Tag, P Flucht &lt;0,001 ANOVA. (D) Die VPA-behandelten Mäusen APP23 hatte eine kürzere Schwimmen Länge vor der Flucht auf die versteckte Plattform, auf der 3. und 4. Tag, P &lt;0,01 durch ANOVA. (E) In der Sonde Studie am 6. Tag reiste der VPA-behandelten Mäusen APP23 in den dritten Quadranten, wo die versteckte Plattform zuvor gestellt wurde, deutlich mehr Zeit als die Kontrollen. * P &lt;; 0,005 von studentischen t-Test. (Übernommen und nachgedruckt von The Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller University Press, ursprünglich in J. Exp Med veröffentlicht doi:... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> Tag 1 </td><td> Tag 2 </td><td> Tag 3 </td><td> Tag 4 </td><td> Tag 5 </td><td> Tag 6 </td></tr><tr><td></td><td> Platform Lage </td><td> Startrichtung </td><td colspan="4"> Platform Wohnort: SW Startpunkt wie folgt: </td><td> Keine Plattform. </td></tr><tr><td> Versuch 1 </td><td> SW </td><td> S </td><td> W </td><td> N </td><td> N </td><td> E </td><td> N </td></tr><tr><td> Versuch 2 </td><td> NW </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> Versuch 3 </td><td> NE </td><td> S </td><td> N </td><td> E </td><td> W </td><td> W </td><td></td></tr><tr><td> Versuch 4 </td><td> Center </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> Studie 5 </td><td> SE </td><td> W </td><td> S </td><td> S </td><td> N </td><td> N </td><td></td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Beispiel water maze-Protokoll * * Beachten Sie, wie sowohl die Plattform Position und ab Richtung zu ändern an Tag 1, während an den Tagen 2-5 Die Plattform Position konstant bleibt, während die ab Richtung ändert. Am Tag 6, gibt es keine Plattform und einem einzigen Versuch. Die Startrichtung für Tag 6 ist von der bisherigen Plattform Standort (SW) am weitesten, so dass die Mäuse müssen in einiger Entfernung vor dem Betreten der zuvor gelernten Plattform Quadranten reisen.

<ol><li>Morris, R. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+localization+does+not+require+the+presence+of+local+cues%5BTitle%5D)+AND+%22Learning+and+Motivation%22%5BJournal%5D)">Spatial localization does not require the presence of local cues.</a> Learning and Motivation. 12, 239-260 (1981).</li>
<li>O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+hippocampal+place+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">A review of the hippocampal place cells.</a> Prog Neurobiol. 13, 419-439 (1979).</li>
<li>Scoville, W. B., Milner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+recent+memory+after+bilateral+hippocampal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 20, 11-21 (1957).</li>
<li>Eichenbaum, H., Stewart, C., Morris, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+representation+in+place+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Hippocampal representation in place learning.</a> J Neurosci. 10, 3531-3542 (1990).</li>
<li>Block, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+ischemia+and+behavioural+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Global ischemia and behavioural deficits.</a> Progress in Neurobiology. 58, 279-295 (1999).</li>
<li>Qing, H., He, G., Ly, P. T., Fox, C. J., Staufenbiel, M., Cai, F., Zhang, Z., Wei, S., Sun, X., Chen, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valproic+acid+inhibits+Abeta+production%2C+neuritic+plaque+formation%2C+and+behavioral+deficits+in+Alzheimer%27s+disease+mouse+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Valproic acid inhibits Abeta production, neuritic plaque formation, and behavioral deficits in Alzheimer's disease mouse models.</a> J Exp Med. 205, 2781-2789 (2008).</li>
<li>Sun, X., He, G., Qing, H., Zhou, W., Dobie, F., Cai, F., Staufenbiel, M., Huang, L. E., Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+facilitates+Alzheimer%27s+disease+pathogenesis+by+up-regulating+BACE1+gene+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Hypoxia facilitates Alzheimer's disease pathogenesis by up-regulating BACE1 gene expression.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. , 18727-18732 (2006).</li>
<li>D'Hooge, R., De Deyn, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+the+Morris+water+maze+in+the+study+of+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Reviews%22%5BJournal%5D)">Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory.</a> Brain Research Reviews. 36, 60-90 (2001).</li>
<li>Brandeis, R., Brandys, Y., Yehuda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+the+Morris+Water+Maze+in+the+study+of+memory+and+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning.</a> Int J Neurosci. 48, 29-69 (1989).</li>
<li>Lipp, H. P., Wolfer, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetically+modified+mice+and+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Genetically modified mice and cognition.</a> Curr Opin Neurobiol. 8, 272-280 (1998).</li>
<li>Sandi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+and+mechanisms+of+action+of+glucocorticoid+involvement+in+memory+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plast%22%5BJournal%5D)">The role and mechanisms of action of glucocorticoid involvement in memory storage.</a> Neural Plast. 6, 41-52 (1998).</li>
</ol>

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit der University of British Columbia Animal Care und Verwenden Ausschuss und CIHR Richtlinien durchgeführt.

Alter, Geschlecht, Art und Belastung Unterschiede auf MWM Leistung (8). Studien zeigen, dass alte Mäuse schlechte Leistung in der MWM zu haben, während männliche Nager besser als Frauen durchzuführen; zusätzlich ist floating stärker in Mäusen als Ratten (9, 10). Daher sollten diese Elemente in allen Tests gleichgesetzt werden. Es gibt auch Hinweise, dass gestresste Tiere mehr schlecht in der MWM (11), so Umwelt-Faktoren, die Stress, wie Temperatur, Licht und Geräusche verursachen können, sollten überwacht und konstant gehalten werden über die Aufgabe.

<table border="1"><tbody><tr><th> Name des Reagenzes </th><th> Firma </th><th> Kommentare (optional) </th></tr><tr><td> AnyMaze Video Tracking System </td><td> Stölting Unternehmen </td><td></td></tr><tr><td> Tempera Farbe </td><td> Reeves &amp; Poole Gruppen </td><td> White, gepudert </td></tr></tbody></table>

morris water maze test for learning and memory deficits in alzheimer&#39;s disease model mice

Das Morris Water Maze (MWM) wurde zuerst von Neurowissenschaftler Richard G. Morris im Jahr 1981 gegründet, um die Hippocampus-abhängigen Lernen, einschließlich des Erwerbs der räumlichen MEMORY langfristige räumliche Gedächtnis-1-Test. Die MWM ist ein relativ einfaches Verfahren in der Regel bestehend aus 6 Tage-Studien, die wichtigsten Vorteil in der Differenzierung zwischen den räumlichen (hidden-Plattform) und nicht-räumliche (sichtbare Plattform) Bedingungen 2-4. Darüber hinaus reduziert die MWM Testumgebung Duftspur Störungen 5. Dieser hat die Aufgabe, umfassend in das Studium der Neurobiologie und Neuropharmakologie der räumlichen Lernen und Gedächtnis verwendet werden geführt. Die MWM spielt eine wichtige Rolle bei der Validierung von Tiermodellen für neurokognitiven Störungen wie Alzheimer 6, 7. In diesem Protokoll haben wir über die typische Vorgehensweise von MWM zum Testen Lernen und Gedächtnis und Datenanalyse häufig in der Alzheimer-Krankheit transgene Modell-Mäuse verwendet.

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Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

Das Morris Water Maze ist ein Verhaltens-Aufgabe Hippocampus-abhängigen Lernen und Gedächtnis zu testen. Es wurde weithin in das Studium der Neurobiologie, Neuropharmakologie und neurokognitiven Störungen in Nagetier-Modelle verwendet.

Morris Water Maze-Test für Lern-und Gedächtnisstörungen bei Alzheimer-Modell Mäuse

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

127.3K Aufrufe.  University of British Columbia. Das Morris Water Maze ist ein Verhaltens-Aufgabe Hippocampus-abhängigen Lernen und Gedächtnis zu testen. Es wurde weithin in das Studium der Neurobiologie, Neuropharmakologie und neurokognitiven Störungen in Nagetier-Modelle verwendet.

Serie: Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer's Disease Model Mice

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

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 the mouse becoming increasingly important. But researchers found that some strains of mutant mice were prone to problems like passively floating or diving when they were tested in the Morris water maze11. This was unsurprising considering their natural habitat; rats swim naturally (classically, the "sewer rat"), whereas mice evolved in the dry areas of central Asia.
To overcome these problems, it was considered whether shallow water would be a sufficient stimulus to provide escape motivation for mice. This would also avoid the problems of drying the small creatures with a towel and then putting them in a heated recovery chamber to avoid hypothermia, which is a much more serious problem than with rats; the large ratio of surface area to volume of a mouse makes it particularly vulnerable to rapid heat loss.
Another consideration was whether a more natural escape strategy could be used, to facilitate learning. Since animals that fall into water and swim away from the safety of the shore are unlikely to pass on their genes, animals have evolved a natural tendency to swim to the edge of a body of water. The Morris water maze, however, requires them to swim to a hidden platform towards the center of the maze - exactly opposite to their evolved behavior. Therefore the paddling maze should incorporate escape to the edge of the apparatus. This feature, coupled with the use of relatively non-aversive shallow water, embodies the "Refinement" aspect of the "3 Rs" of Russell and Burch8.
Various types of maze design were tried; the common feature was that the water was always shallow (2 cm deep) and escape was via a tube piercing the transparent wall of the apparatus. Other tubes ("false exits") were also placed around the walls but these were blocked off. From the inside of the maze all false exits and the single true exit looked the same. Currently a dodecagonal (12-sided) maze is in use in Oxford, with 12 true/false exits set in the corners. In a recent development a transparent paddling Y-maze has been tested successfully.

Shallow Water Paddling Variants of Water Maze Tests in Mice

Mice can swim, but many strains appear to find this activity stressful. To overcome this problem mazes have been devised where escape from shallow water is used to motivate behaviour. These have been demonstrated to support learning at least as good as the traditional and widely used Morris water maze.

Shallow Water (Paddeln) Varianten of Water Maze-Tests in Mäuse

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 ...

Forschung

Verhalten

Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other aversive stimuli to motivate task acquisition. As animals age, sensory modalities deteriorate. For example, many strains of mice develop hearing deficits or cataracts. Changes in the sensory systems required to guide mice during task acquisition present potential confounds in interpreting learning changes in aging animals. Moreover, the use of aversive stimuli to motivate animals to learn tasks is potentially confounding when comparing mice with differential sensitivities to stress. To minimize these types of confounding effects, we have implemented a modified version of the Lashley III maze. This maze relies on route learning, whereby mice learn to navigate a maze via repeated exposure under low stress conditions, e.g. dark phase, no food/water deprivation, until they navigate a path from the start location to a pseudo-home cage with 0 or 1 error(s) on two consecutive trials. We classify this as a low-stress behavior test because it does not rely on aversive stimuli to encourage exploration of the maze and learning of the task. The apparatus consists of a modular start box, a 4-arm maze body, and a goal box. At the end of the goal box is a pseudo-home cage that contains bedding similar to that found in the animal&#x2019;s home cage and is specific to each animal for the duration of maze testing. It has been demonstrated previously that this pseudo-home cage provides sufficient reward to motivate mice to learn to navigate the maze1. Here, we present the visualization of the Lashley III maze procedure in the context of evaluating age-related differences in learning and memory in mice along with a comparison of learning behavior in two different background strains of mice. We hope that other investigators interested in evaluating the effects of aging or stress vulnerability in mice will consider this maze an attractive alternative to behavioral tests that involve more stressful learning tasks and/or visual cues.

The Lashley III maze is a route-learning task that does not rely on aversive stimuli or visual cues. It is thus a highly attractive option for evaluating learning and memory, especially in aging mice or otherwise where stress is a consideration.

Low-Stress-Route Learning Mit dem Lashley III Maze in Mäuse

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

Neurowissenschaften

Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For many patients afflicted with CNS and non-CNS malignancies, radiotherapy and chemotherapy offer the best options for disease control. These treatments however come at a cost, and nearly all cancer survivors (~11 million in the US alone as of 2006) incur some risk for developing cognitive dysfunction, with the most severe cases found in patients subjected to cranial radiotherapy (~200,000/yr) for the control of primary and metastatic brain tumors1. Particularly problematic are pediatric cases, whose long-term survival plagued with marked cognitive decrements results in significant socioeconomic burdens2. To date, there are still no satisfactory solutions to this significant clinical problem.
We have addressed this serious health concern using transplanted stem cells to combat radiation-induced cognitive decline in athymic rats subjected to cranial irradiation3. Details of the stereotaxic irradiation and the in vitro culturing and transplantation of human neural stem cells (hNSCs) can be found in our companion paper (Acharya et al., JoVE reference). Following irradiation and transplantation surgery, rats are then assessed for changes in cognition, grafted cell survival and expression of differentiation-specific markers 1 and 4-months after irradiation. To critically evaluate the success or failure of any potential intervention designed to ameliorate radiation-induced cognitive sequelae, a rigorous series of quantitative cognitive tasks must be performed. To accomplish this, we subject our animals to a suite of cognitive testing paradigms including novel place recognition, water maze, elevated plus maze and fear conditioning, in order to quantify hippocampal and non-hippocampal learning and memory. We have demonstrated the utility of these tests for quantifying specific types of cognitive decrements in irradiated animals, and used them to show that animals engrafted with hNSCs exhibit significant improvements in cognitive function3.
The cognitive benefits derived from engrafted human stem cells suggest that similar strategies may one day provide much needed clinical recourse to cancer survivors suffering from impaired cognition. Accordingly, we have provided written and visual documentation of the critical steps used in our cognitive testing paradigms to facilitate the translation of our promising results into the clinic.

Cognitive impairment resulting from the radiotherapeutic management of brain tumors represents a clinically intractable condition that adversely impacts quality of life. The capability to critically evaluate potential interventions for ameliorating radiation-induced cognitive decrements ultimately depends on the capability to undertake rigorous quantitative assessments of cognition.

Quantifizierung Kognitive Dekrementiert von Cranial Strahlentherapie verursachten Schäden

With the exception of survival, cognitive impairment stemming from the clinical management of cancer is a major factor dictating therapeutic outcome. For ...

Medizin

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

The Morris water maze (MWM) is a commonly used task to assess hippocampal-dependent spatial learning and memory in transgenic mouse models of disease, including neurocognitive disorders such as Alzheimer&#8217;s disease. However, the background strain of the mouse model used can have a substantial effect on the observed behavioral phenotype, with some strains exhibiting superior learning ability relative to others. To ensure differences between transgene negative and transgene positive mice can be detected, identification of a training procedure sensitive to the background strain is essential. Failure to tailor the MWM protocol to the background strain of the mouse model may lead to under- or over- training, thereby masking group differences in probe trials. Here, a MWM protocol tailored for use with the F1 FVB/N x 129S6 background is described. This is a frequently used background strain to study the age-dependent effects of mutant P301L tau (rTg(TauP301L)4510 mice) on the memory deficits associated with Alzheimer&#8217;s disease. Also described is a strategy to re-optimize, as dictated by the particular testing environment utilized.

This manuscript describes a Morris water maze (MWM) protocol tailored for use with a commonly used mouse model of Alzheimer's disease. The MWM is widely used in transgenic mouse models. Implementation of a procedure sensitive to the background strain of the mouse model is essential for detecting group differences.

Morris Wasser-Labyrinth-Test: Optimierung für Mausstamm und Testumgebung

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

Morris Water Maze Experiment

The Morris water maze is widely used to study spatial memory and learning. Animals are placed in a pool of water that is colored opaque with powdered non-fat milk or non-toxic tempera paint, where they must swim to a hidden escape platform. Because they are in opaque water, the animals cannot see the platform, and cannot rely on scent to find the escape route. Instead, they must rely on external/extra-maze cues. As the animals become more familiar with the task, they are able to find the platform more quickly. Developed by Richard G. Morris in 1984, this paradigm has become one of the "gold standards" of behavioral neuroscience.

The Morris water maze is a well-accepted tool used to document the involvement of the hippocampus in a behavioral task.

Morris Water Maze-Experiment

The Morris water maze is widely used to study spatial memory and learning. Animals are placed in a pool of water that is colored opaque with powdered ...

Biologie

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

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and validated for rat use. The Radial Water Tread (RWT) maze test of spatial memory (designed specifically for mice and requiring no swimming) has been shown previously to successfully distinguish between controlled cortical impact-induced TBI mice and sham controls. Here, a detailed protocol for this task is presented. The RWT maze capitalizes on the natural tendency of mice to avoid open areas in favor of hugging the sides of an apparatus (thigmotaxis). The walls of the maze are lined with nine escape holes placed above the floor of the apparatus, and mice are trained to use visual cues to locate the escape hole that leads out of the maze. The maze is filled with an inch of cold water, sufficient to motivate escape but not deep enough to require that the mouse swim. The acquisition period takes only four training days, with a test of memory retention on day five and a long-term memory test on day 12. The results reported here suggest that the RWT maze is a feasible alternative to rat-validated, swimming-based cognitive tests in the assessment of spatial memory deficits in mouse models of TBI.

Here we present a protocol for a mouse-specific test of cognition that does not require swimming. This test can be used to successfully distinguish controlled cortical impact-induced traumatic brain injury mice from sham controls.

Beurteilung der räumlichen Gedächtnisstörung in einem Mausmodell der traumatischen Gehirnverletzung unter Verwendung eines Radialwasserlaufstreifens

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

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

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 research to assess the learning and memory of animals. Due to the extensive use of the MWM test, visual experimental protocols are essential for researchers. This manuscript uses the latest studies to introduce the protocol of the MWM test. Alzheimer&#8217; Disease (AD) is characterized by a progressive loss of memory and cognitive function. An alternative and complementary treatment used for AD is Manual Acupuncture (MA). To assess the learning and memory ability of AD model mice, the MWM test was conducted. The visible platform trial, hidden platform trial, probe trial, and reversal trial of MWM were used to evaluate spatial learning and memory ability. In the visible platform trial, the swimming speed and escape latency of mice in different groups was not significantly different. In the hidden platform and reversal trials, the AD group showed a long escape latency. The escape latency decreased significantly after the MA treatment. Low platform crossover number and the proportion of time in the SW quadrant in the probe trial increased after the MA treatment (p &#60; 0.05 or p &#60; 0.01). The results of the MWM tests suggest that MA can effectively improve the spatial learning and memory abilities of AD model mice. Rigorous experimental operations provided assurance of the reliability of the results.

Herein, a protocol to conduct the Morris water maze tests to evaluate the ability of learning and memory of Alzheimer&#8217;s Disease model mice and to assess the effect of manual acupuncture for treating them is described.

Analyse der Lern- und Gedächtnisfähigkeit in einem Alzheimer-Mausmodell mit dem Morris Water Maze

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 ...

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk factor for AD, stroke has also been implicated as a risk factor and an exacerbating factor. The co-morbidity of stroke and AD results in worsened stroke-related motor control and AD-related cognitive deficits when compared to each condition alone. To model the combined condition of stroke and AD, a novel transgenic rat model of AD, with a mutated form of amyloid precursor protein (a key protein involved in the development of AD) incorporated into its DNA, is given a small unilateral striatal stroke.
For a model with the combination of both stroke and AD, behavioral tests that assess stroke-related motor control, locomotion and AD-related cognitive function must be implemented. The cylinder task involves a cost-efficient, multipurpose apparatus that assesses spontaneous forelimb motor use. In this task, a rat is placed in a cylindrical apparatus, where the rat will spontaneously rear and contact the wall of the cylinder with its forelimbs. These contacts are considered forelimb motor use and quantified during video analysis after testing. Another cost-efficient motor task implemented is the beam-walk task, which assesses forelimb control, hindlimb control and locomotion. This task involves a rat walking across a wooden beam allowing for the assessment of limb motor control through analysis of forelimb slips, hindlimb slips and falls. Assessment of learning and memory is completed with Morris water maze for this behavioral paradigm. The protocol starts with spatial learning, whereby the rat locates a stationary hidden platform. After spatial learning, the platform is removed and both short-term and long-term spatial reference memory is assessed. All three of these tasks are sensitive to behavioral differences and completed within 28 days for this model, making this paradigm time-efficient and cost-efficient.

To investigate the co-morbid Alzheimer&#39;s disease (AD) and stroke condition in a novel model, three behavior tasks are described that assess both motor control and cognitive behaviors. These tasks include the beam-walk task, cylinder task and Morris water maze.

Motor und Hippokampus-Dependent Spatial Learning und Referenz-Gedächtnis-Bewertung in einem transgenen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit mit Schlaganfall

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk ...

<meta charset="utf8"></head><body>Ein Nadelmodell für Studien zur vaskulären kognitiven Beeinträchtigung bei Mäusen

A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis

Vascular cognitive impairment and dementia (VCID) results from vascular brain injury. Given VCID&#39;s high incidence, which is expected to continue rising as the population ages, it is critical to establish a robust animal model for the disease. This paper presents a novel method of creating a mouse model of VCID that is based on asymmetric bilateral common carotid artery stenosis, which mimics human chronic cerebral hypoperfusion caused by carotid atherosclerosis.
Briefly, common carotid arteries (CCAs) are ligated to different gauge needles (32 G for the right CCA and 34 G for the left CCA) using 7-0 silk sutures followed by immediate needle removal. The remaining suture rings cause persistent blood flow reduction and long-term cognitive impairment associated with white matter injury, microinfarcts, and reactive gliosis, thus closely mimicking the pathogenesis of VCID. Importantly, in this needle model, the clinical representations do not revert with time, providing reliable long-term cognitive impairment. Moreover, the survival rate 24 weeks post surgery was 81.6%, which is higher compared to the other established models of VCID with a similar level of blood flow reduction.
Additional advantages include low material cost and compatibility with MRI to monitor brain injury in live animals since no metal is implanted. The main challenge in employing the needle model of VCID is the requirement for developing advanced surgical skills since mouse CCAs are less than 0.6 mm in diameter and are very fragile. High-quality visual representation of the surgery will thus help researchers to master this technique and advance our understanding of VCID, potentially leading to the development of novel therapeutic modalities to decrease the devastating cognitive decline associated with VCID.

<meta charset="utf8"></head><body>Ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigung und Demenz basierend auf einer nadelgesteuerten asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis comm

The needle method of asymmetric bilateral common carotid artery stenosis is proposed to create a mouse model for vascular cognitive impairment and dementia. It results in longer-term outcomes compared to previously established models and is compatible with live MRI. Visual representation demonstrating the procedure provides guidance for mastering the surgery.

Ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigung und Demenz basierend auf einer nadelgesteuerten asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis communis

Vascular cognitive impairment and dementia (VCID) results from vascular brain injury. Given VCID&#39;s high incidence, which is expected to continue ...

Morris Water Maze-Test für Lern-und Gedächtnisstörungen bei Alzheimer-Modell Mäuse

Zusammenfassung

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Analyse der Lern- und Gedächtnisfähigkeit in einem Alzheimer-Mausmodell mit dem Morris Water Maze

Motor und Hippokampus-Dependent Spatial Learning und Referenz-Gedächtnis-Bewertung in einem transgenen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit mit Schlaganfall

Ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigung und Demenz basierend auf einer nadelgesteuerten asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis communis

Ein Mausmodell für vaskuläre kognitive Beeinträchtigung und Demenz basierend auf einer nadelgesteuerten asymmetrischen bilateralen Stenose der Arteria carotis communis