Questo lavoro è stato sostenuto dal Canadian Institutes of Health Research (CIHR), la Famiglia Townsend, e Jack Brown e Famiglia Alzheimer Research Foundation (a WAS). WS è titolare del Canada Research Chair nella malattia di Alzheimer. PL è stato sostenuto da un NSERC Premio Alexander Graham Bell Canada Graduate Research Borsa di studio di dottorato e un Michael Smith Fondazione per Studentship Graduate Research Salute Senior.

1. Preparazione <ol><li> Attrezzature di preparazione <ol><li> Ottenere una vasca circolare con un diametro di 150 centimetri e una profondità di 50 cm (Fig. 1). Se si utilizzano topi neri, una piscina bianco deve essere utilizzata, se si utilizzano topi bianchi, uno stagno nero dovrebbe essere usato. </li><li> Disporre la stanza in modo tale che l&#39;animale in fase di test non può vedere il sperimentatore durante il test. Questo può essere realizzato con tende o divisori. </li><li> Luogo spunti alto contrasto spaziale per la stanza, e / o l&#39;interno della piscina in un luogo che sarebbe al di sopra della superficie dell&#39;acqua. </li><li> Inserire una piattaforma di 10cm di diametro in piscina - bianco per una piscina bianca, plexiglass trasparente per una piscina nera. Riempire la piscina con acqua fino a quando la piattaforma è di 1 cm al di sopra della superficie dell&#39;acqua. Lasciate che l&#39;acqua a temperatura ambiente (22 ° C). A seconda della temperatura dell&#39;acqua potrebbero essere necessari 1-3 giorni, o in alternativa l&#39;acqua calda possono essere aggiunti per accelerare il raggiungimento dell&#39;equilibrio. </li></ol></li><li> Software per la preparazione <ol><li> Calibrare la piscina nel software di computer in modo la macchina fotografica in grado di creare informazioni fisiche distanza dal pixel-based informazioni. Dividere la piscina in 4 quadranti. Specificare la zona di piattaforma come zona variabile che può cambiare ad ogni prova. Creare 5 sottozone piattaforma - uno in ogni quadrante, e una al centro della piscina. Salvare la calibrazione e usarlo per i giorni di test rimanenti. (Vedi Fig. esempio. 2). </li><li> Impostare il tempo massimo di prova di 60 sec. Se il mouse si trova la piattaforma prima di questo momento, programmare il software per fermare il processo quando la piattaforma è stata trovata. </li><li> Specificare il programma per iniziare a tracciare automaticamente, quando lo sperimentatore esce dall&#39;area di prova. Utilizzare qualsiasi &quot;riflessione minimizzazione&quot; delle opzioni del pacchetto software fornisce. </li><li> Traccia lunghezza del percorso, la latenza di fuga, e il tempo trascorso in ogni quadrante. </li></ol></li></ol> 2. Giorno 1: Piattaforma visibile <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 5 prove, con un inter-trial intervallo appropriato per l&#39;esperimento. Programma la posizione della piattaforma e la direzione iniziando a variare con ogni prova. Vedi Tabella 1 per un protocollo di esempio. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Trasferire i topi dalle loro struttura alloggiativa nella stanza comportamento. Tenere il mouse in una zona dove non riescono a vedere la piscina o indizi spaziali. Lasciate che adattarsi al nuovo ambiente per almeno 30 minuti prima del test. </li><li> Mettere una bandiera sulla piattaforma per aumentare la sua visibilità. </li><li> Per iniziare il test, sollevare il mouse dalla gabbia casa dalla base della coda. Sostenere il mouse come lo si porta alla zona test. Sollevare il mouse alla base della coda, leggermente posizionare il mouse in acqua, di fronte al bordo della piscina. Presto lasciare l&#39;area test. </li><li> Se il mouse si trova la piattaforma prima del 60 sec cut-off, permettere al topo di rimanere sulla piattaforma per 5 secondi poi tornare a casa sua gabbia. Se il mouse non trova la piattaforma, posizionare il mouse sulla piattaforma e permettono di rimanere lì per 20 secondi prima di tornare alla sua gabbia casa. </li><li> Ripetere l&#39;operazione per tutti i mouse della pista. Iniziare ogni prova successiva con una posizione diversa piattaforma e la direzione di partenza, come avete programmato sul software. </li><li> Quando il test è completo, restituire i topi alla loro struttura alloggiativa. I topi sono asciugati e normotermia è assicurata prima di tornare a stabulario. </li><li> In preparazione per il giorno seguente, togliere la bandiera dalla piattaforma e aggiungere altra acqua alla piscina di immergere la piattaforma a 1 cm sotto la superficie. </li></ol></li></ol> 3. Giorni 2-5: Piattaforma Nascosto <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 5 prove, con un inter-trial intervallo appropriato per l&#39;esperimento. Programma la posizione della piattaforma di rimanere nella stessa posizione in tutte le prove e giorni, ma hanno la direzione iniziale si differenziano ogni prova, ogni giorno. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Per i topi neri, aggiungere non tossico, bianco, vernice in polvere tempera alla piscina e mescolare accuratamente. Uso abbastanza vernice in modo che la piattaforma sommersa non è visibile dalla superficie dell&#39;acqua. Per i topi bianchi, una piscina nera con acque limpide e una piattaforma di plexiglas trasparente dovrebbe essere usato. </li><li> Seguire i punti da 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 4. Giorno 6: Sonda di prova <ol><li> Programma del computer <ol><li> Caricare la calibrazione piscina nel software di monitoraggio. </li><li> Creare 1 prova con nessuna zona della piattaforma, e una direzione di partenza. La direzione di partenza più lontano dal quadrante piattaforma utilizzata per 2-5 giorni è preferibile. Impostare la lunghezza sentiero per 60 sec. </li></ol></li><li> Procedura di prova <ol><li> Rimuovere la piattaforma dalla piscina. </li><li> Seguire i punti da 2.2.3 a 2.2.6. </li></ol></li></ol> 5. Analisi dei dati <ol><li> Per ogni giorno e di ciascuno, la media del mouse di 5 studi per dare una sola lunghezza percorso e la latenza di fuga per ogni soggetto di prova. Calcolare l&#39;errore combinato in modo appropriato. Per il giorno 6, semplicemente raccogliere la lunghezza del percorso, la latenza di fuga, e il tempo trascorso nel quadrante piattaforma per ogni mouse. </li><li> Se le differenze esistono tra i gruppi al giorno 1, è probabile un problema con la visione piuttosto che apprendimento e memoria. Procedere solo con l&#39;analisi delle differenze se non si vedono il giorno 1. </li><li> Confrontare le curve di apprendimento per giorni 2-5 utilizzando statistiche appropriate per il set di dati. Una curva più ripida rappresenta acquisizione compito più veloce; una curva meno profonda rappresenta un deficit nella acquisizione delle attività. I dati dal giorno 2 al giorno 5 vengono analizzati utilizzando ANOWA. </li><li> Per il giorno 6, confrontare la percentuale di tempo trascorso nel quadrante piattaforma precedentemente appreso, utilizzando statistiche appropriate per il set di dati. Una percentuale più alta di tempo trascorso nel quadrante piattaforma viene interpretato come un più alto livello di ritenzione della memoria. </li></ol> 6. Rappresentante Risultati Abbiamo usato il test di Morris Water Maze di esaminare effetti dell&#39;ipossia sul patogenesi dell&#39;Alzheimer (7) e l&#39;acido valproico (VPA) &#39;s potenziale farmaceutica per il trattamento d. (6) in topi transgenici modello di AD. La Figura 3 è il risultato di rappresentanza abbiamo riportato nel nostro studio sull&#39;effetto VPA sul deficit di memoria nel modello del mouse APP23 dC (6). Il giorno 1 (prove piattaforma visibile), non vi è alcuna differenza tra il VPA trattati e gruppi di controllo in latenza (Fig. 3A) e la lunghezza del percorso (Fig. 3A) che indica che entrambi i gruppi motore sono simili e le capacità visive. Da questo si assume i topi sono in grado di vedere la contrassegnato-piattaforma e gli spunti in ambiente circostante, e può fare il bagno accettabile. Per i giorni 2-5 (Giorno 1 a 4 di prove piattaforma nascosta) l&#39;esempio mostra la differenza nella latenza fuga (Fig. 3C) e la lunghezza del percorso (Fig. 3D) tra i gruppi, suggerendo che i topi trattati con VPA risultati significativamente migliori rispetto ai controlli nel tempo. La sonda risultati pista l&#39;ultimo giorno (giorno 6) mostrano che il numero di volte in cui i topi viaggiato nel terzo quadrante, in cui la piattaforma di nascosto era già piazzata, è risultata significativamente maggiore con il trattamento con VPA rispetto ai controlli (Fig. 3E). Questi dati indicano che il trattamento con VPA migliora significativamente i deficit di memoria visto in APP23 topi. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig1.jpg" alt="Figura 1"/> Figura 1. L&#39;installazione delle attrezzature per la giornata di test d&#39;acqua Morris visibile piattaforma Maze. La piscina è al riparo dal sperimentatore con divisori. Indizi spaziali si trovano sulle pareti, e forse sul posto all&#39;interno della piscina, al di sopra della superficie dell&#39;acqua, se lo si desidera. La piscina è riempita con acqua pulita, con la piattaforma situata 1 cm sopra la superficie. Una bandiera è stato messo sulla piattaforma per migliorare la visibilità. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig2.jpg" alt="Figura 2"/> Figura 2. Cattura dello schermo dal Qualsiasi-Maze ™ Video System Monitoraggio dimostrando di calibrazione piscina. La piscina è visto dall&#39;alto da una telecamera in bianco e nero monitoraggio analogico con un digitalizzatore RTV24. Varie zone sono definite all&#39;interno del software e la piscina totale è suddivisa in 4 quadranti. A, quinta zona piattaforma viene inserito, che può variare tra le prove, con cinque posizioni possibili: NW, NE, S, SE, o Centro. Una linea di calibrazione (linea spuntata sul centro) viene aggiunto per consentire al software per convertire i pixel in distanze distanze fisiche. <img src="/files/ftp_upload/2920/2920fig3.jpg" alt="Figura 3"/> Figura 3. Risultati rappresentativi per la Maze Acqua Morris. Il 7 mesi APP23 topi transgenici portatori del gene mutante umano svedese APP sono stati testati dopo un mese di giorno VPA (n = 30 topi) o soluzione di veicolo (n = 30 topi) iniezioni. (A) durante il primo giorno di test della piattaforma visibile, il VPA trattate e di controllo APP23 topi mostravano una latenza simile a fuggire sulla piattaforma visibile. P&gt; 0,05 da studente t-test. (B) Il VPA-trattamento e di controllo APP23 topi simili distanze nuoto prima di fuggire sulla piattaforma visibile nel test piattaforma visibile. P&gt; 0,05 da studente t-test. (C) Nei test piattaforma nascosta, VPA trattati APP23 topi ha rilevato una latenza più breve per uscire sulla piattaforma nascosto il 3 e il 4 ° giorno, p &lt;0,001 per ANOVA. (D) VPA APP23 topi trattati avevano una lunghezza più corta di nuoto prima di fuggire sulla piattaforma nascosto sul 3 ° e 4 ° giorno, P &lt;0,01 da ANOVA. (E) Nello studio sonda sul 6 ° giorno, il VPA trattati APP23 topi viaggiato nel terzo quadrante, in cui la piattaforma di nascosto era già piazzata, tempi significativamente più rispetto ai controlli. * P &lt;; 0,005 da studente t-test. (Adattato e ristampato da The Journal of Experimental Medicine 205, 2781-2789, 2008, Rockefeller University Press, originariamente pubblicato nel Exp Med J. doi:... 10.1084/jem.20081588) (6). <table border="1"><tbody><tr><td>&nbsp;</td><td colspan="2"> Giorno 1 </td><td> 2 ° giorno </td><td> 3 ° giorno </td><td> 4 ° giorno </td><td> 5 ° giorno </td><td> Giorno 6 </td></tr><tr><td></td><td> Piattaforma di posizione </td><td> Direzione di partenza </td><td colspan="4"> Piattaforma Località: SO A partire Località come segue: </td><td> Nessuna piattaforma. </td></tr><tr><td> Prova 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> Prova 2 </td><td> NO </td><td> N </td><td> S </td><td> W </td><td> E </td><td> S </td><td></td></tr><tr><td> Prova 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> Studio 4 </td><td> Centro </td><td> E </td><td> E </td><td> W </td><td> S </td><td> E </td><td></td></tr><tr><td> Prova 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> Tabella 1. Campione di acqua labirinto * protocollo * Si noti come sia la posizione della piattaforma di partenza e cambiare direzione al giorno 1, mentre nei giorni 2-5 la posizione della piattaforma rimane costante mentre la direzione cambia di partenza. Il giorno 6, non esiste una piattaforma e un singolo trial. La direzione di partenza per il giorno 6 è più lontano dalla posizione della piattaforma precedente (SW) in modo che i topi devono percorrere una certa distanza prima di entrare nel quadrante piattaforma precedentemente apprese.

<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>

Tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con l&#39;Università di cura degli animali Columbia britannica e il comitato Usa e le linee guida CIHR.

Età, sesso, specie, e le differenze ceppo influenza le prestazioni MWM (8). Gli studi indicano che i topi di età compresa hanno scarse prestazioni nella MWM, mentre i roditori maschi prestazioni migliori rispetto alle femmine, in più, flottante è più marcato nei topi rispetto ai ratti (9, 10). Pertanto, questi elementi dovrebbero essere equiparata in tutti i test. L&#39;evidenza suggerisce anche che gli animali hanno sottolineato eseguire più male nel MWM (11), quindi i fattori ambientali che possono causare stress, quali temperatura, luce e rumore, deve essere monitorata e mantenuta costante durante tutto il compito.

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome del reagente </th><th> Azienda </th><th> Commenti (opzionale) </th></tr><tr><td> AnyMaze Video Tracking System </td><td> Azienda Stoelting </td><td></td></tr><tr><td> Tempera Pittura </td><td> Reeves &amp; Poole Gruppi </td><td> Bianco, in polvere </td></tr></tbody></table>

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

La Morris water maze (MWM) è stata istituita dal neuroscienziato Richard G. Morris nel 1981 al fine di testare l&#39;apprendimento ippocampo-dipendente, inclusa l&#39;acquisizione di dati spaziali memoryand memoria a lungo termine spaziale 1. Il MWM è una procedura relativamente semplice costituiti in genere da sei prove al giorno, il vantaggio principale è la differenziazione tra i spaziale (nascosto-piattaforma) e non-spaziale (visibile piattaforma) le condizioni 2-4. Inoltre, l&#39;ambiente di test MWM riduce le interferenze pista odore 5. Ciò ha portato il compito di essere ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia e neurofarmacologia di apprendimento e la memoria spaziale. Il MWM svolge un ruolo importante nella validazione di modelli di roditori per i disturbi neurocognitivi come la malattia di Alzheimer 6, 7. In questo protocollo abbiamo discusso la procedura tipica di MWM per l&#39;apprendimento e la memoria di test e analisi dati comunemente utilizzati nella malattia di Alzheimer nei topi modello transgenico.

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

Il Labirinto d&#39;acqua Morris è un compito comportamentale per testare dell&#39;ippocampo-dipendente apprendimento e la memoria. E &#39;stato ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia, neurofarmacologia e disturbi neurocognitivi in ​​modelli di roditori.

Morris Maze prova d&#39;acqua per deficit di apprendimento e memoria in topi modello della malattia di Alzheimer

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 Views.  University of British Columbia. Il Labirinto d'acqua Morris è un compito comportamentale per testare dell'ippocampo-dipendente apprendimento e la memoria. E 'stato ampiamente utilizzato nello studio della neurobiologia, neurofarmacologia e disturbi neurocognitivi in ​​modelli di roditori.

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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.

Acque poco profonde (Paddling) Varianti di test labirinto d&#39;acqua nei topi

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 ...

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Comportamento

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 Learning percorso con la Maze Lashley III nel 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 ...

Neuroscienze

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.

Quantificare Decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale

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

Medicina

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 water maze Test: Ottimizzazione per ceppo di topi e Ambiente di prova

 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 Esperimento

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 ...

Biologia

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.

Valutare l&#39;alterazione della memoria spaziale in un modello di topi di lesioni traumatiche del cervello usando un labirinto radiale

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.

Analisi della capacità di apprendimento e memoria in un modello di mouse malattia di Alzheimer utilizzando il 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.

Motore e ippocampale Dependent apprendimento spaziale e valutazione della memoria di riferimento in un transgenici ratto modello di malattia di Alzheimer con ictus

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>Un modello ad ago per studi sul deterioramento cognitivo vascolare nei topi

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>Un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza basato sulla stenosi dell'arteria carotide comune bilaterale asimmetrica guidata da ago</p

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.

Un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza basato sulla stenosi dell'arteria carotide comune bilaterale asimmetrica guidata da ago

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

Morris Maze prova d'acqua per deficit di apprendimento e memoria in topi modello della malattia di Alzheimer

Riepilogo

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Morris Water Maze Esperimento

Valutare l'alterazione della memoria spaziale in un modello di topi di lesioni traumatiche del cervello usando un labirinto radiale

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Motore e ippocampale Dependent apprendimento spaziale e valutazione della memoria di riferimento in un transgenici ratto modello di malattia di Alzheimer con ictus

Un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza basato sulla stenosi dell'arteria carotide comune bilaterale asimmetrica guidata da ago

Un modello murino per il deterioramento cognitivo vascolare e la demenza basato sulla stenosi dell'arteria carotide comune bilaterale asimmetrica guidata da ago