We thank M. Forney, R. Maged, and K. Hellwinkle for data collection and two anonymous reviewers for comments on a previous version of this manuscript. This research was supported by an NSF award to LDL (IOS-0918268).

und eingehalten werden alle lokalen, staatlichen und bundesstaatlichen Vorschriften: - (43242-Protokoll-ID IACUC) Alle Verfahren wurden von der Penn State University Institutional Animal Care und Use Committee genehmigt. 1. Vorbereitung <ol><li> Erwerb oder den Bau der Barnes Labyrinth, sicherzustellen, dass Ziel Löcher in geeigneter Weise für die Spezies von Interesse bemessen sind. Für dieses Protokoll verwenden sieben erwachsenen Neben gestromt Eidechsen (Uta stansburiana). Bestimmen Sie eine angemessene Stichprobengröße für Studien mit anderen Arten. <ol><li> Wenn das Barnes Labyrinth Bau, den Kauf eines Standard, nicht porösen runden Tisch (106 cm im Durchmesser), erhöhte 76,2 cm aus dem Boden. </li><li> Verwendung einer Maßband, markieren 10 äquidistante Punkte im Abstand 26 cm voneinander entfernt um den Umfang des Tisches und 6,35 cm von der Kante des Tisches. Verwenden Sie 10 Löcher während Nagetier Labyrinthe der Regel mehr Löcher haben. Dies ermöglicht es für eine Verringerung der Zahl der Fluchtmöglichkeiten. </li><li> Mit einer Lochsäge Bit (2,54cm im Durchmesser), bohren alle scharfen Kanten alle 10 Löcher Ziel und Sand aus. </li><li> Montieren Sie vier Regalhalteklammern unter jedem Loch mit Schrauben, mit einem Heim-Gehäuse als Leitfaden für die Dimensionen. </li></ol></li><li> Legen Sie das Labyrinth in einem ruhigen Raum mit hellen Deckenbeleuchtung und räumliche Hinweise für die Navigation (Türen, Schränke, etc.). </li><li> Montieren Sie einen Autofokus, Weitwinkelobjektiv Webcam (11,3 cm x 3,99 cm) oder andere geeignete Kamera direkt über dem Labyrinth. Stellen Sie sicher, dass das Sichtfeld von der Video-Feed das gesamte Labyrinth umfasst. </li><li> Stellen Sie den Computer und Beobachter Stuhl mindestens 1 m aus dem Labyrinth. </li><li> Markieren Sie die Beine des Labyrinths auf dem Boden mit einem Permanent-Marker oder Band. Dies erlaubt eine Korrektur von jeder winzigen Bewegung des Labyrinths im Laufe der Versuche. </li><li> Zufällig eines der Löcher zuweisen als &quot;1&quot; und die Anzahl der anderen Löcher nacheinander durch &quot;10&quot;. Mit einem Permanent-Marker, schreiben Zahlen auf der Seite der Außendes Labyrinths Bezug zu erleichtern. Stellen Sie sicher, dass die Zahlen an ein Tier innerhalb des Labyrinths nicht sichtbar sind. </li><li> zuweisen zufalls Ziel Löcher den Subjekten einen Zufallszahlengenerator verwendet wird. </li></ol> 2. Training Trials HINWEIS: Reptilien haben eine bevorzugte Körpertemperatur, die aus der Literatur erhalten werden können. Wenn Tiere träge über mehrere Trainingsversuche werden, kann das Labyrinth zu kühl sein, und dieses Verhalten beeinflussen können. Eine kleine Raumheizung oder Wärme-Band auf der Unterseite des Labyrinths können ausreichend Labyrinth Oberflächentemperatur zu erhöhen, die beste thermische Anzeige der Körpertemperatur, optimale Körpertemperatur und Verhaltensleistung aufrecht zu erhalten. <ol><li> Wenn Themen außerhalb des Testraum untergebracht sind, bringen Tiere in ihrer Heimat Gehäuse in den Raum mindestens 30 min vor dem Test. Seien Sie sicher , Wärme in Home Gehäuse zur Verfügung zu stellen (zB Wärmelampen, Wärme - Band), um die Körpertemperatur vor dem Testen zu erhalten. <ol><li> Öffnen Sie Tracking-Software und Webcam-Anwendung für die Video-Feed. Die individuelle Tracking-Software wurde für Matlab und der Bildverarbeitung Toolbox geschrieben; andere Tracking-Software ist im Handel erhältlich. </li><li> Werten Sie das Sichtfeld von der Video-Feed. Wenn das Labyrinth nicht im Sichtfeld ist, prüfen Sie, dass das Labyrinth innerhalb der Markierungen auf dem Boden ist. </li><li> Öffnen Sie das Arbeitsblatt mit Informationen über das Datum, Start- / Endzeit der Ausbildung Studien Subjekt-ID, zugeordnet Ziel Loch, Anzahl der Trainingsversuche laufen, Notizen und Beobachter Initialen. </li><li> In zufälliger Reihenfolge, in der getestet werden Themen. Die Testpersonen in systematischer Weise. </li></ol></li><li> Entfernen Sie den ersten Gegenstand aus seinem Käfig und sanft das Motiv in der Mitte des Labyrinths platzieren. Legen Sie eine Plastikwanne über das Tier; tun verhindert so bewusstlos Orientierung Bias des Forschers. Lassen Sie 30 s zu akklimatisieren. </li><li> Montieren Sie den Käfig des Tieres unter dem Labyrinth, direkt unterhalb der alsunterzeichnet Ziel Loch, durch die Oberseite des Gehäuses in die peg Halterungen schieben. Seien Sie sicher, dass der Riesenhai Rock im Käfig direkt unter dem Loch, das als ein Barsch dienen wird, wenn das Tier in das Loch hinab. An diesem Punkt ist die Verwendung von thermischen oder chemischen Signale von der Heimat-Gehäuse zur Verwendung in Navigations ist irrelevant. <ol><li> Nagetier Labyrinthe mit einem sauberen Gehäuse als eine Flucht für das Thema. Allerdings fördern den Eintritt in das Loch während der Prozesse der Ausbildung durch das Tier zu Hause Gehäuse unter dem Labyrinth Montage. </li></ol></li><li> Entfernen Sie vorsichtig von oben aus dem Labyrinth der Plastikwanne. </li><li> Beginn des Trainings-Studie mit dem Webcam-Anwendung aufnehmen. <ol><li> Lassen Sie das Thema, das Labyrinth für 10 min zu erkunden. Wenn etwas atypisch auftritt, beachten Sie dies in dem Arbeitsblatt. </li><li> Wenn das Motiv fällt oder die Tabelle abläuft, kehren Sie sanft das Thema in die Mitte des Labyrinths. Weiterhin Zeitpunkt und Aufzeichnung, wenn das Tier aus dem Labyrinth für 30 s oder weniger beträgt.Wenn sich das Motiv aus dem Labyrinth für mehr als 30 s ist, brechen die Studie. Notieren Sie sich diese Informationen im Anhang Abschnitt der Arbeitsmappe. </li><li> Wenn sich das Motiv dem Ziel Loch versinkt ohne fremde Hilfe, betrachten den Prozess als über zu dieser Zeit. </li><li> Wenn sich das Motiv nicht in das Ziel-Loch hinabsteigen, sollten Sie den Prozess als über nach 10 Minuten vergangen sind. </li></ol></li><li> Wenn sich das Motiv in das Ziel Loch nicht nach 10 min Abstieg, mit der Hand sanft das Tier führen, Kopf zuerst in das entsprechende Ziel Loch. </li><li> Stoppen Sie die Video und Tracking-Software. Speichern Sie Videomaterial. </li><li> Lassen Sie das Thema für mindestens 2 min in seinem Heimat Gehäuse ruhen, während das Gehäuse noch unter dem Labyrinth montiert ist. </li><li> Mit Hilfe einer Sprühflasche und Papiertücher, reinigen Sie die Spitze des Labyrinths mit einer verdünnten Seifenmischung von 1:10 Seife zu Wasser. Dadurch wird die Verwendung von chemischen Signale ausschließt, wenn das Labyrinth zu navigieren. Einige Arten, insbesondere solche, die starke Nutzung von chemosensorischen Informationen zu bieten, erforsitate zusätzliches Spülen des Labyrinths mit heißem Wasser alle Duft Hinweise zu beseitigen. </li><li> Entfernen Sie das Gehäuse unter dem Labyrinth und entweder die Trainingsversuch mit der gleichen Person oder eines neuen Individuums wiederholen. Jedes Thema kann in bis zu 5 Trainingsversuche pro Tag durchgeführt werden, mit 30 Minuten Intervall zwischen einer individuellen Studien. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis ein Gegenstand in das Ziel Loch absteigt ohne fremde Hilfe, in 3 verschiedenen Trainings Studien, was darauf hinweist, dass das Lernen des Ziels Lage aufgetreten ist. Die drei Trainingsversuche müssen nicht aufeinander folgen. Wenn ein Thema das Kriterium erreicht, bewegt sich der Gegenstand an der Sonde Versuch, um das räumliche Gedächtnis zu bewerten. </li></ol> 3. Probe Trials HINWEIS: Sobald ein Thema Kriterium erreicht, hat das Thema gelernt, wie man zum Ziel zu navigieren. Doch zu diesem Zeitpunkt ist es noch unklar, ob der Gegenstand mit einer räumlichen Strategie oder eine andere Navigationsstrategie navigieren. Probe-Studies Test für dieses und sollte den Tag durchgeführt werden, nachdem das Thema Kriterium in den Trainings Studien erreicht. <ol><li> Drehen Sie das Labyrinth 180 °, sicherzustellen, dass die Beine des Labyrinths innerhalb der Markierungen auf dem Boden sind. Rotation des Labyrinths können für lokale Signale, die direkt das Ziel identifizieren, in direktem Widerspruch zu den stabileren räumliche Hinweise zu sein. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2.1 - 2.5.2, Schritt Weglassen 2.3 des Subjekts zu Hause Gehäuse unter dem Labyrinth Montage. Dadurch schließt so die Verwendung von Geruchs oder andere Signale aus dem Gehäuse nach Hause während Labyrinth Exploration ausgeht. </li><li> Während Sonde Studien sind Themen frei, die Labyrinth für die vollen 10 Minuten zu erkunden Erkundungsverhalten zu beurteilen. Nach 10 min, Video- und Tracking-Software zu stoppen. </li><li> Entfernen Sie das Thema aus dem Labyrinth und sie wieder in ihre Heimat Käfig. </li><li> Reinigen Sie die Spitze des Labyrinths mit der verdünnten Seifenmischung. </li></ol> 4. Verhaltensmaßnahmen HINWEIS: Für das Training trials beinhalten Verhaltensmaßnahmen wie Latenz am Ziel Loch zu gelangen, die Anzahl der Fehler (Untersuchung eines nongoal Loch; die Schnauze des Tieres innerhalb von 1 cm des Loches sein muss), und der Anteil der Zeit, in der richtigen Quadranten des verbrauchten Matze. <ol><li> Für die Ausbildung Studien bestimmen eine Suchstrategie. Eine direkte Strategie wird als absteigend in das Ziel-Loch definiert mit weniger als 3 Fehler. Eine serielle Strategie ist Prüfung von 3 oder mehr aufeinanderfolgende maze Löchern entlang des Umfangs des Labyrinths. Eine zufällige Strategie ist nicht serielle Prüfung von maze Löcher mit 3 oder mehr Fehler. HINWEIS: Für die Sonde Studien Verhaltensmaßnahmen Latenz sind an der räumlich richtigen Loch zu gelangen, die Anzahl der Fehler, bevor die räumlich korrekte Loch, und der Anteil der Zeitaufwand in der räumlich richtigen Quadranten des Labyrinths zu untersuchen. </li><li> Für eine strengere Bewertung der nicht-zufällige Wahl des räumlich korrekten Ziel Loch, beschäftigen Probenahme ohne Ersatz bei der BerechnungChance Rate. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

Wenn experimentell für räumliches Lernen und Gedächtnis zu testen, gibt es einige wichtige konzeptionelle Probleme, die in einigen der wichtigsten Schritte in dem Protokoll angesprochen werden. Zunächst müssen Probanden zeigen, dass sie die Position des Ziel Loch im Laufe der Trainings Studien lernen. die vorgegebene Kriterium Erreichen zeigt, dass das Lernen des Ziels Lochposition aufgetreten ist. Wenn Probanden nicht die Position des Ziel-Loch zu lernen, gibt es keinen gangbaren Weg, um dann eine Navigationsstrategie bestimmen. Wenn Tiere Kriterium erreichen kann, ist die Sonde Studie wichtig, zu bestimmen, welche Signale während der Navigation auf dem Labyrinth priorisiert werden. Während der Sonde Versuch, lokale und räumliche Hinweise sind in Konflikt, die ein Thema erzwingt die Verwendung von nur einer von Cue für die Navigation zu priorisieren. Somit ist die Sonde Studie wichtig für die Beurteilung, welche Art von Cue zurückgerufen wird und während Labyrinth Navigation priorisiert. Aufgrund des Fokus auf räumliche vs. lokale Signale,es ist wichtig, andere potentielle cues zu eliminieren, die für die Navigation verwendet werden könnte; Diese Hinweise könnten eine mögliche confound in der Studie werden. In squamate Reptilien insbesondere spielen olfaktorischen Signale eine wichtige Rolle bei der Partnerwahl, räuberische Vermeidung und Lage von Lebensmitteln 19. Folglich ist die Beseitigung olfaktorischen Signale zwischen Studien wichtig, während im Labyrinth folgende von olfaktorischen Signale zu verhindern. Obwohl dieses Protokoll auch mit erwachsenen männlichen Seiten gestromt Eidechsen 13 gearbeitet, Änderungen an dem Labyrinth und Protokoll müssen wahrscheinlich auftreten , wenn in jüngeren Eidechsen räumliches Lernen und Gedächtnis zu testen oder in verschiedenen Arten (Ladage, nicht veröffentlichte Daten). Zum Beispiel, juvenile Eidechsen (dh jünger als 9 Monate für die Neben gestromt Eidechsen), Arten , die springen, oder Baumart können dazu neigen , das Labyrinth, mit wenig Rücksicht auf Abstieg in die Ziel Löcher zur Flucht aus. In einigen Fällen kann eine Mauer um das Labyrinth oder eine geschlossene Labyrinth in cir Hilfecumventing dieses Problem, so lange, wie die räumlichen Informationen noch sichtbar von der Oberfläche des Labyrinths sind. Außerdem muss die ökologische Relevanz der Aufgabe in Betracht gezogen werden, wenn jede Art von Labyrinth zu modifizieren. Side-gefleckte Eidechsen, die in Spalten in den Felsen und in kleine Löcher in den Boden zu fliehen, eine gute Leistung auf einem Labyrinth Barnes. Allerdings Spezies , die unbeweglich bleiben neigen dazu , nicht gut auf die Aufgabe Barnes Labyrinth durchführen , es sei denn zu Motivator ausgesetzt (zB simulierte predation Versuch) Labyrinth Exploration zu induzieren. In ähnlicher Weise könnten auch andere Modifikationen vorgenommen werden, die Leistung auf die Aufgabe zur Verbesserung einschließlich des Labyrinths vertikal Baumart Orientieren, den Durchmesser der Löcher für größere Arten erhöht und unter Verwendung von Häuten anstelle von Löchern für Arten, die in Löcher abstammen nicht. Frühere Studien haben gezeigt , dass maze Attribute zu verändern Variation in der Leistung zu schaffen 20-24; Somit wird, wenn Änderungen an der Barnes Labyrinth machen, Unterschiede in der natürlichen seinTory und Verhalten der Art von Interesse muss in Betracht gezogen werden. Während dieses Protokoll für die Sondierung räumliches Lernen und Gedächtnis in Neben gestromt Eidechsen ausreichend gut funktioniert, gab es einige Einschränkungen und Schwierigkeiten das Protokoll ausführt. In erster Linie Neben gestromt Eidechsen erforderte eine große Anzahl von Trainingsversuche Kriterium zu erreichen, wahrscheinlich, weil es keine Motivator war eingeführt, dass würde Exploration fördern und aus dem Labyrinth zu entkommen. Aus diesem Grund, da das Protokoll geschrieben ist ziemlich zeitintensiv, insbesondere dann, wenn mit der Leistung von Nagetieren während des Trainings Studien verglichen. Einführung in aversiven Reizen Motivation zu erhöhen, um das Labyrinth zu entkommen kann dieses Problem umgehen und die Zahl der Ausbildungsversuche verringern notwendiges Kriterium zu erreichen. Darüber hinaus wegen der wenigen Studien experimentell für das räumliche Gedächtnis zu testen und bei den Reptilien, dieses Protokoll und Labyrinth Modifikation Lernen möglicherweise nicht geeignet oder sie geltenden seinle für alle Arten. Änderungen wie die, die oben vorgeschlagen kann bei der Gestaltung eines geeigneten Labyrinth und ein Protokoll für die Spezies von Interesse helfen. Das hier beschriebene Protokoll ermöglicht die experimentelle Erprobung von räumliches Lernen und Gedächtnis in einer kleinen Eidechse. Während Reptil Orientierung und Navigation haben auf dem Gebiet 7,8,25, ist nur wenig bekannt darüber, welche Hinweise werden verwendet , und priorisiert während der Navigation gezeigt. Die wenigen Studien, experimentell für die Priorisierung cue bei Reptilien während der Navigation Testen verwendet haben unterschiedliche Paradigmen und Arten, die Verallgemeinerungs über räumliches Lernen und Gedächtnis in dieser taxonomischen Gruppe auszuschließen neigt. Um jedoch das Testgerät und Protokoll zu standardisieren, zumindest innerhalb einer Art und zwischen den Studien, werden bei der Sondierung für Verallgemeinerungen im räumlichen Lernen und Gedächtnis unterstützen. Sobald diese Stiftung gegründet wurde, andere, detailliertere Anwendungen des Protokolls angemessen wäre. Für instance, offensichtlicher lokale Cues oder Verringerung der Zuverlässigkeit der räumlichen Informationen während des Trainings die Einführung einer größeren Abhängigkeit von unter Verwendung von lokalen Signale für die Navigation innerhalb des Labyrinths hervorrufen kann. Auch können die Geschlechter Cues unterschiedlich zu priorisieren, so dass die Bewertung Frauen diese Aufgabe auch interessant inter Unterschiede in Cue Priorisierung beleuchten kann. Änderungen wie diese können zeigen, wie die Ausgeprägtheit und Stabilität der sowohl räumlich als auch lokale Signale können Cue-Priorisierung im Speicher und anschließende Rückruf und die Verwendung dieser Signale während der Navigation zu modulieren.

Viele neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer Gegenwart mit einer fortschreitenden Abnahme der kognitiven Fähigkeiten, in der Regel mit dem Abbau des Gehirns 1-4 gleichzeitige. Um zu testen, um den Einfluss der Hirnschädigung und Abbau auf kognitive Prozesse, hat die klinische Forschung, die Vorteile des Modells Nagetieren genutzt und Standardisierung der Testvorrichtung und Protokoll. Insbesondere haben die räumliche Lern- und Gedächtnisprozesse über mehrere Standard Paradigmen wie der Morris - Wasserlabyrinth bewertet worden, Barnes Labyrinth und radialen Arm Labyrinth (für eine umfassende Überprüfung dieser und anderer Paradigmen, siehe 5,6). Die reiche Geschichte dieser räumlichen Lernen und Gedächtnis Paradigmen hat recht erfolgreich erwiesen, so dass die Forscher viele der Facetten und Nuancen der Beziehung zwischen menschlichen Gedächtnis, Gehirnfunktion und Krankheit zu verstehen. Während Beurteilung der kognitiven Prozesse hat in der klinischen Forschung untersucht worden zu beendene einige Zeit, die Forschung auf die kognitiven Fähigkeiten von nonmodel Spezies gerichtet ist relativ neu. Forscher Kognition in nonmodel Arten zu studieren sind in der Regel interessieren sich für die ökologische und evolutionäre Bedeutung von kognitiven Prozessen, insbesondere im Zusammenhang mit Überleben und ihre Vermehrung. Einige Studien in Reptilien haben vorgeschlagen, dass fortgeschrittenen kognitiven Fähigkeiten, insbesondere das räumliche Gedächtnis, einige Verhaltensweisen zugrunde liegen können, insbesondere in Bezug auf Navigation und Orientierung. Doch während viele Studien gezeigt haben , dass Reptilien nach Verdrängung 7,8, die kognitiven Mechanismen Verhalten haben zugrunde liegenden Umorientierung umorientieren kann noch nicht gehänselt auseinander. Aus diesem Grund haben einige Studien versucht experimentell während der Navigation 9-17 die Bedeutung der räumlichen Lernen und Gedächtnis zu bewerten. Die Methodik in diesen Studien werden vor allem nach dem Nagetier Paradigmen und Protokolle modelliert, manchmal in Reptilien geändert für den Einsatz, aber diese Studienbei der Beurteilung des räumlichen Gedächtnisses haben unterschiedlichem Erfolg hatte. Einige Studien haben gezeigt , räumliches Lernen und Gedächtnis in einigen Arten 11-17 , während andere Studien keinen Beweis für eine solche 9,10 gefunden. Somit ist die Rolle oder das Vorhandensein von räumlichen Lernen und Gedächtnis bei der Navigation in Reptilien noch unklar. Ein Problem, das problematisch sein kann, wenn experimentell räumliches Lernen und Gedächtnis bei Reptilien Bewertung ist die ökologische Relevanz der Aufgabe. Reptilien sind eine spezielle taxonomischen Gruppe ganz verschieden von Nagetieren, große Variation in den Bereichen Ökologie, Verhalten zeigen und Physiologie. Die Unterschiede im Verhalten über Reptilien-Spezies könnte möglicherweise Beurteilung der räumlichen kognitiven Fähigkeiten auswirken, insbesondere wenn das Paradigma nicht tippen in ein natürliches Verhalten verwendet. Zum Beispiel in einer Spezies, die Zuflucht der Regel in kleinen Spalten sucht, räumliche Fähigkeiten leicht beurteilt werden kann, kein Barnes Labyrinth während dieses Labyrinth verwendet, kann die ideale Wahl sein Paradigmain einer Art, die typischerweise unbeweglich bleibt. Ebenso sind die meisten squamate Reptilien sind nicht Wasser und damit das Wasserlabyrinth Morris kann nicht die richtige Wahl für die Prüfung räumliches Lernen und Gedächtnis sein (siehe jedoch 15); jedoch kann dieses Labyrinth zu einer idealen Wahl für die Prüfung räumliche Fähigkeiten in Schildkröten 16 Jahre alt sein. Schließlich muss die Physiologie dieser Gruppe berücksichtigt werden, wie Reptilien ectothermic und die richtige Temperatur Wartung sind, insbesondere des Substrats, müssen während des Prüfvorgangs berücksichtigt werden. Das Protokoll und Paradigma hier vorgestellt wurden verwendet für räumliches Lernen und Gedächtnis in der Erwachsenenneben gestromt Eidechsen (Uta stansburiana) 13, eine kleine Eidechse zu sondieren , die typischerweise flieht vor Räubern in kleine Spalten in den Felsen 18. Das Wissen um diesen Aspekt der Naturgeschichte und Verhalten der Art, verwendeten wir eine Modifikation des traditionellen Barnes Labyrinth für räumliches Lernen und Gedächtnis zu testen. Die Barnes Labyrinth isa trocken Land Labyrinth und in der Regel zum Testen von Raumkognition in Nagetiermodellen verwendet. Wir modifizierten unsere maze auf verschiedene Weise aus dem Nagetier maze, in Design und Protokoll (unten beschrieben). Unser Labyrinth bestand aus einer kreisförmigen Plattform mit 10 Löchern äquidistant voneinander entlang des Umfangs der Plattform (Abbildung 1). Das hier beschriebene Protokoll beinhaltet ein Thema in der Ausbildung Studien teilnahmen, die Position eines Ziel-Loch zu lernen, dann, wenn das Thema die Position des Ziel Loch lernt, wird eine Sonde Versuch zu ermitteln, das räumliche Gedächtnis Verwendung während der Navigation zum Ziel verwendet.

<table><tbody><tr><td>Barnes maze</td><td>TSE Systems</td><td>302050-BM/M</td><td>Available from other vendors. Alternatively, a Barnes maze can be constructed from a standard, non-porous round table.</td></tr><tr><td>Heat tape</td><td>Big Apple Pet Supply</td><td></td><td>May also use a small space heater situated on the floor under the maze.</td></tr><tr><td>Pet keeper for small animals</td><td>Petco</td><td>1230204</td><td>Housing enclosure that can be mounted under the maze.</td></tr><tr><td>Nickel plated shelf support pegs</td><td>Newegg</td><td>241941</td><td>Pegs attached to underside of maze. Secures enclosure to maze during trials.</td></tr><tr><td>LifeCam Studio webcam</td><td>Microsoft</td><td>Q2F-00013</td><td>Available from other vendors. Other brands of webcams may also be used.</td></tr><tr><td>Tracking software</td><td>Code custom written for Matlab&lt;br/&gt; and the Image Toolbox</td><td></td><td>Video tracking software. Other tracking software such as VideoMot 2 from TSE Systems can be used.</td></tr></tbody></table>

assessing spatial learning and memory in small squamate reptiles

Die klinische Forschung hat eine Vielzahl von Paradigmen Leveraged kognitiven Fähigkeiten zu beurteilen, häufig räumliches Lernen und Gedächtnis Fähigkeiten abzielen. Allerdings ist das Interesse in den kognitiven Prozessen von nonmodel Spezies, in der Regel in einem ökologischen Kontext hat auch ein aufstrebender Bereich der Studie werden. Insbesondere das Interesse an den kognitiven Prozessen bei Reptilien wächst, obwohl experimentelle Untersuchungen zur Reptilien- Erkenntnis spärlich sind. Die wenigen Studien, die reptilien für räumliches Lernen und Gedächtnis experimentell getestet haben, haben Nagetier Paradigmen für den Einsatz in Reptilien modifiziert verwendet. Allerdings ökologisch wichtige Aspekte der Physiologie und Verhalten dieser taxonomischen Gruppe muss berücksichtigt werden, wenn für raumbezogene Erkenntnis zu testen. Hier beschreiben wir Änderungen des Trockenen Barnes Labyrinth und die damit verbundenen Testprotokoll, das die Leistung verbessern kann, wenn für räumliches Lernen und Gedächtnis Fähigkeit, in kleinen squamate Reptilien Sondieren. Das beschriebene Paradigma und Proverfahren wurden erfolgreich mit männlichen Seite-blotched Eidechsen (Uta stansburiana) verwendet, was zeigt , dass räumliches Lernen und Gedächtnis kann mit einem ökologisch relevanten Gerät und Protokoll in dieser taxonomischen Gruppe beurteilt werden.

Dieses Protokoll ermöglicht die experimentelle Bestimmung der räumlich basierte Navigation in kleinen Eidechsen. Eine frühere Studie erfolgreich verwendet dieses Protokoll für die räumliche Navigation in der männlichen Seite-blotched Eidechsen Sonde 13. In diesem speziellen Studie waren Männer geschult, um ein Ziel Loch zu navigieren, und sobald Kriterium erreicht wurde, Fortschritte in eine Sonde Studie die Hinweise priorisiert zu beurteilen, wenn sie auf ein Ziel Loch navigieren. Die repräsentativen Ergebnisse aus dieser Studie präsentierten, zeigen, dass, während die Eidechsen die Position des Ziel hat erfahren, die Zahl der Ausbildungsversuche benötigt Kriterium für jeden einzelnen zu erreichen war sehr unterschiedlich und reichte von 17 bis 81 Trainings Studien (Durchschnitt: 48,29 ). Aufgrund der variablen Anzahl von Trainingsversuche Kriterium für Personen zu erreichen, wurden Versuche in Quartile eingeteilt und gemittelt. Über mehrere Trainingsversuche individuals dauerte weniger Zeit , um das Ziel - Loch zu finden, vor allem zwischen dem ersten und dem vierten Quartil der Ausbildung Studien, was darauf hinweist , dass Probanden , die Position des Ziel - Loch erlernten (p = 0,012, Abbildung 2). Während der Sonde Studien wurde das Labyrinth so widersprüchliche lokalen und räumlichen Informationen gedreht. Personen , ging an das räumlich richtige Ziel Loch mit einer Rate gut besser als Chance (p &lt;0,001, Abbildung 3) und eine Mehrheit der Zeit in der räumlich richtigen Quadranten des Labyrinths (p &lt;0,001) ausgegeben, was darauf hinweist , dass die räumliche Cues priorisiert wurden während der Navigation. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55103/55103fig1.jpg" /> Abbildung 1. Barnes Maze Design für kleine Eidechsen. Ein Barnes Labyrinth (Durchmesser 106 cm), erhöhte 76,2 cm aus dem Boden. Zehn äquidistanten Ziel Löcher entlang des Umfangs angeordnet und in einem Abstand 26 cm auseinander. Ziel Löcher sind 2,54 cm im Durchmesser sma zu ermöglichen,<html> ll Eidechsen in den Käfig unter dem Tisch montiert abzusteigen. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55103/55103fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55103/55103fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55103/55103fig2.jpg" /> Abbildung 2. Training Trials. Latenz (n) ± SEM zu finden, das Ziel Loch während des Trainings Studien (n = 7 Individuen pro Quartil). Aufgrund der variablen Anzahl von Trainingsversuche Kriterium für Personen zu erreichen, wurden Versuche in Quartil Lernblöcke unterteilt und gemittelt. Personen zeigten eine Verringerung der Latenzzeit das Ziel Loch zu finden, die am deutlichsten zwischen dem ersten und dem vierten Quartil der Ausbildung Studien (p = 0,012), was darauf hinweist, dass Personen, die Position des Ziel-Loch wurden zu lernen. Die Daten aus Ladage et al. 2012.ig2large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/55103/55103fig3.jpg" /> Abbildung 3. Probe Trials. Die Anzahl der Fehler, bevor die räumlich korrekte Ziel Loch Wahl + SEM (n = 7). Einzelpersonen wählte nonrandomly die räumlich korrekte Ziel Loch während Sonde Studien (p &lt;0,001), was eine räumliche Strategie während der Navigation verwendet wurde. Die gestrichelte Linie stellt Chance Leistung. Die Daten aus Ladage et al. 2012 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55103/55103fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55103/55103fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

Die Beurteilung räumliches Lernen und Gedächtnis in Klein squamate Reptilien

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.5K Aufrufe.  Penn State Altoona. This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

Serie: Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

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

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 behavioral flexibility and required memory duration, the number of goals and pathways, and also the overall task complexity. A confounding feature in many of these tasks is the lack of control over the strategy employed by the rodents to reach the goal, e.g., allocentric (declarative-like) or egocentric (procedural) based strategies. The double-H maze is a novel water-escape memory task that addresses this issue, by allowing the experimenter to direct the type of strategy learned during the training period. The double-H maze is a transparent device, which consists of a central alleyway with three arms protruding on both sides, along with an escape platform submerged at the extremity of one of these arms.
Rats can be trained using an allocentric strategy by alternating the start position in the maze in an unpredictable manner (see protocol 1; &#167;4.7), thus requiring them to learn the location of the platform based on the available allothetic cues. Alternatively, an egocentric learning strategy (protocol 2; &#167;4.8) can be employed by releasing the rats from the same position during each trial, until they learn the procedural pattern required to reach the goal. This task has been proven to allow for the formation of stable memory traces.
Memory can be probed following the training period in a misleading probe trial, in which the starting position for the rats alternates. Following an egocentric learning paradigm, rats typically resort to an allocentric-based strategy, but only when their initial view on the extra-maze cues differs markedly from their original position. This task is ideally suited to explore the effects of drugs/perturbations on allocentric/egocentric memory performance, as well as the interactions between these two memory systems.

The goal of this protocol is to investigate spatial cognition in rodents. The double-H water maze is a novel test, which is particularly useful to elucidate the different components of learning, consolidation and memory, as well as the interplay of memory systems.

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

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 ...

Forschung

Verhalten

Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, dispersal and foraging. However, the understanding of the role of cognition in the development of navigation strategies and the mechanisms underlying these strategies is limited by the methodological difficulties involved in monitoring, manipulating the cognition of, and tracking wild animals. This study describes a protocol for addressing the role of cognition in navigation that combines pharmacological manipulation of behavior with high-precision radio telemetry. The approach uses scopolamine, a muscarinic acetylcholine receptor antagonist, to manipulate cognitive spatial abilities. Treated animals are then monitored with high frequency and high spatial resolution via remote triangulation. This protocol was applied within a population of Eastern painted turtles (Chrysemys picta) that has inhabited seasonally ephemeral water sources for ~100 years, moving between far-off sources using precise (&#177; 3.5 m), complex (i.e., non-linear with high tortuosity that traverse multiple habitats), and predictable routes learned before 4 years of age. This study showed that the processes used by these turtles are consistent with spatial memory formation and recall. Together, these results are consistent with a role of spatial cognition in complex navigation and highlight the integration of ecological and pharmacological techniques in the study of cognition and navigation.

This paper describes a novel protocol that combines the pharmacological manipulation of memory and radio telemetry to document and quantify the role of cognition in navigation.

Mit Pharmakologische Manipulation und Hochpräzisions-Radiotelemetrie die Spatial Cognition in frei lebenden Tiere zu studieren

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, ...

Umwelt

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 ...

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

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Ein Verhaltens-Assay für die Untersuchung der Rolle des räumlichen Gedächtnisses während der instinktiven Verteidigung bei Mäusen

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles

Reptiles utilize a variety of environmental cues to inform and drive animal behavior such as chemical scent trails produced by food or conspecifics. Decrypting the scent-trailing behavior of vertebrates, particularly invasive species, enables the discovery of cues that induce exploratory behavior and can aid in the development of valuable basic and applied biological tools. However, pinpointing behaviors dominantly driven by chemical cues versus other competing environmental cues can be challenging. Y-mazes are common tools used in animal behavior research that allow quantification of vertebrate chemosensory behavior across a range of taxa. By reducing external stimuli, Y-mazes remove confounding factors and present focal animals with a binary choice. In our Y-maze studies, a scenting animal is restricted to one arm of the maze to leave a scent trail and is removed once scent-laying parameters have been met. Then, depending on the trial type, either the focal animal is allowed into the maze, or a competing scent trail is created. The result is a record of the focal animal&#39;s choice and behavior while discriminating between the chemical cues presented. Here, two Y-maze apparatuses tailored to different invasive reptile species: Argentine black and white tegu lizards (Salvator merianae) and Burmese pythons (Python bivittatus) are described, outlining the operation and cleaning of these Y-mazes. Further, the variety of data produced, experimental drawbacks and solutions, and suggested data analysis frameworks have been summarized.

Y-mazes enable researchers to determine the relevance of specific stimuli that drive animal behavior, especially isolated chemical cues from a variety of sources. Careful design and planning can yield robust data (e.g., discrimination, degree of exploration, numerous behaviors). This experimental apparatus can provide powerful insight into behavioral and ecological questions.

Verwendung geschlossener Y-Labyrinthe zur Beurteilung des chemosensorischen Verhaltens bei Reptilien

Reptiles utilize a variety of environmental cues to inform and drive animal behavior such as chemical scent trails produced by food or conspecifics. ...

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

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

Verwendung eines rekonfigurierbaren Labyrinthsystems zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von räumlichen Navigationstests bei Nagetieren

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

Spielbasierte Erkundung: Freischaltung menschlicher räumlicher Navigationsfähigkeiten

Assessing Human Spatial Navigation in a Virtual Space and its Sensitivity to Exercise

Spatial navigation (SN) is the ability to locomote through the environment, which requires an understanding of where one is located in time and space. This capacity is known to rely on the sequential firing of place cells within the hippocampus. SN is an important behavior to investigate as this process deteriorates with age, especially in neurodegenerative disorders. However, the investigation of SN is limited by the lack of sophisticated behavioral techniques to assess this hippocampal-dependent task. Therefore, the goal of this protocol was to develop a novel, real-world approach to studying SN in humans. Specifically, an active virtual SN task was developed using a cross-platform game engine. During the encoding phase, participants navigated their way through a virtual city to locate landmarks. During the remembering phase, participants remembered where these reward locations were and delivered items to these locations. Time to find each location was captured and episodic memory was assessed by a free recall phase, including aspects of place, order, item, and association. Movement behavior (x, y, and z coordinates) was assessed through an asset available in the game engine. Importantly, results from this task demonstrate that it accurately captures both spatial learning and memory abilities as well as episodic memory. Further, findings indicate that this task is sensitive to exercise, which improves hippocampal functioning. Overall, the findings suggest a novel way to track human hippocampal functioning over the course of time, with this behavior being sensitive to physical activity training paradigms.

Autor im Rampenlicht: Untersuchung der Auswirkungen von Geist-Körper-Bewegung-Praktiken auf die Gehirnfunktion

Here, we present a novel, brief, and active spatial navigation task that assesses both spatial navigation and episodic memory ability. Importantly, spatial navigation and episodic memory were associated with one another, and this task demonstrated sensitivity to exercise.

Bewertung der menschlichen räumlichen Navigation im virtuellen Raum und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Bewegung

Spatial navigation (SN) is the ability to locomote through the environment, which requires an understanding of where one is located in time and space. ...

An Open-Source Virtual Reality System for the Measurement of Spatial Learning in Head-Restrained Mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and optical imaging tools while delivering precise sensory stimuli to a behaving animal. Recently, human and rodent studies using virtual reality (VR) environments have shown VR to be an important tool for uncovering the neural mechanisms underlying spatial learning in the hippocampus and cortex, due to the extremely precise control over parameters such as spatial and contextual cues. Setting up virtual environments for rodent spatial behaviors can, however, be costly and require an extensive background in engineering and computer programming. Here, we present a simple yet powerful system based upon inexpensive, modular, open-source hardware and software that enables researchers to study spatial learning in head-restrained mice using a VR environment. This system uses coupled microcontrollers to measure locomotion and deliver behavioral stimuli while head-restrained mice run on a wheel in concert with a virtual linear track environment rendered by a graphical software package running on a single-board computer. The emphasis on distributed processing allows researchers to design flexible, modular systems to elicit and measure complex spatial behaviors in mice in order to determine the connection between neural circuit activity and spatial learning in the mammalian brain.

Here, we present a simplified open-source hardware and software setup for investigating mouse spatial learning using virtual reality (VR). This system displays a virtual linear track to a head-restrained mouse running on a wheel by utilizing a network of microcontrollers and a single-board computer running an easy-to-use Python graphical software package.

Ein Open-Source-Virtual-Reality-System zur Messung des räumlichen Lernens bei kopfgebundenen Mäusen

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and ...

Die Beurteilung räumliches Lernen und Gedächtnis in Klein squamate Reptilien

Zusammenfassung

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Bewertung der menschlichen räumlichen Navigation im virtuellen Raum und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Bewegung

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Ein Open-Source-Virtual-Reality-System zur Messung des räumlichen Lernens bei kopfgebundenen Mäusen