O Double-H labirinto: um teste comportamental robusto para Aprendizado e Memória em roedores

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.

Investigação cognição espacial em roedores tipicamente emprega o uso de tarefas de labirinto, cujos atributos variar de um labirinto para o próximo. Estas tarefas variar de acordo com a sua flexibilidade comportamental e a duração da memória necessária, o número de objectivos e caminhos, e também a complexidade global tarefa. Uma característica confusão em muitas destas tarefas é a falta de controle sobre a estratégia utilizada pelos roedores para alcançar a meta, por exemplo alocêntrica (processuais) estratégias, (declarativas-like) ou egocêntricos base. O labirinto duplo-H é uma tarefa de memória de água-escape romance que aborda esta questão, ao permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia aprendidas durante o período de treinamento. O labirinto duplo-H é um dispositivo transparente, que é constituída por um corredor central com três braços salientes em ambos os lados, junto com uma plataforma de fuga submersa na extremidade de um destes braços.

Os ratos podem ser treinados usando uma estratégia alocêntrica alternando a stposição arte no labirinto de forma imprevisível (ver protocolo 1; §4.7), exigindo-lhes, assim, aprender a localização da plataforma com base nas sugestões allothetic disponíveis. Como alternativa, uma estratégia de aprendizagem egocêntrico (protocolo 2; §4.8) pode ser empregado por liberando os ratos de uma mesma posição durante cada tentativa, até que aprendam o padrão processual necessária para alcançar a meta. Esta tarefa tem sido provado para permitir a formação de traços de memória estáveis.

A memória pode ser sondado após o período de formação de um ensaio de sonda enganadora, uma vez que a posição de partida para a suplentes ratos. Na sequência de um paradigma de aprendizagem egocêntrico, os ratos normalmente recorrer a uma estratégia baseada em alocêntrica, mas apenas quando o seu ponto de vista inicial sobre os elementos extra-labirinto difere marcadamente de sua posição original. Esta tarefa é ideal para explorar os efeitos de drogas / perturbações no alocêntrica performance / memória egocêntrico, bem como as interações entre these dois sistemas de memória.

Em animais, a aprendizagem é principalmente mediado pelos sistemas de memória hippocampal- e baseada no corpo estriado de ^1,2, que desempenham papéis centrais em matéria de colocação e processual memória, respectivamente. A relação entre estes dois sistemas é complexa, e que são conhecidas por interagir uns com os outros em modos cooperativos ou competitivos ^1,3. Além disso, estudos têm mostrado que a influência de qualquer um destes sistemas de memória sobre o comportamento animal pode aumentar após a ausência de danos ou de outro sistema de ^4-7. Ambos os sistemas estão ligados para o córtex pré-frontal através do tálamo.

Inúmeras doenças neurológicas e doenças neurodegenerativas podem afetar a cognição espacial em seres humanos, que contam com a interação entre sistemas de memória processuais e declarativa. Os exemplos incluem a doença de Parkinson (DP), doença de Huntington (HD) ^8-10, a doença de Alzheimer (AD) ^11-14, bem comoA esclerose lateral amiotrófica (ELA) ^15. Os modelos animais, que são relevantes para esses distúrbios podem ser induzidas através de vários tratamentos com drogas que bloqueiam determinados receptores ^16, bem como através de lesões-alvo. Quando estes animais são usados ​​com tarefas de memória espacial, um conhecimento valioso pode ser adquirida sobre os mecanismos subjacentes a estas desordens relacionadas, bem como para várias opções de tratamento.

Existem muitos tipos diferentes de funções de memória espacial em roedores, que colectivamente são concebidos para avaliar os aspectos específicos de aprendizagem e de memória, bem como os efeitos de tratamentos potenciais para várias desordens ^17,18. Estas tarefas podem ser distinguidas pelo número de objectivos e caminhos, o grau de flexibilidade comportamental em resolver a tarefa, a duração da memória ou retardo, bem como a escolha da estratégia utilizada na resolução da tarefa. Um bom desempenho pode ser adquirido com base em sugestões externas ou marcos que são utilizados para orientaro animal em direção à meta (uma estratégia alocêntrica ou local). Alternativamente, um roedor podem desenvolver uma estratégia que se baseia na direcção corporal e sinais com relação à direcção para mover uma estratégia em (egocentric ou processual), por exemplo, um rato se sabe que o objectivo é uma curva para a esquerda seguido de uma curva à direita , então há pouca necessidade de uma estratégia alocêntrica ou lugar. Maze tarefas muitas vezes diferem de acordo com o grau de flexibilidade oferecida para o roedor para resolvê-los. Por exemplo, no labirinto aquático de Morris, uma versão seco do último (por exemplo, ¹⁹⁾ ou o labirinto Barnes (por exemplo, ^20), há potencialmente infinitas rotas do rato pode tomar para atingir o objectivo. No labirinto aquático de Morris, por exemplo, a localização da baliza pode ser aprendido com base em pontos de referência ou pistas (estratégia alocêntrica) externo, ou por simplesmente nadar em círculos em direcção ao centro até que a plataforma se encontra (estratégia egocentric) ^21. Certas tarefas têm múltiplos objetivose um elevado grau de flexibilidade, tal como a tarefa de cone e o campo ²² ou radial do labirinto Olton ^23. No outro extremo da escala são tarefas, que oferecem uma flexibilidade limitada em alcançar o objectivo, por exemplo, o labirinto de pedra, ou a versão alternada do labirinto-T. Essas tarefas fornecem apenas uma forma correta de alcançar a meta e facilitar o aparecimento de rotinas cognitivas que são regidos principalmente pelo sistema de memória procedural baseada em estriado.

O labirinto duplo-H é um novo dispositivo de teste de memória espacial, que foi projetado para permitir que o experimentador para direcionar o tipo de estratégia que é aprendido por roedores em resolver a tarefa ^24. Composta de três braços correm paralelas interceptadas por um beco central, perpendicular, o labirinto duplo-H é uma tarefa água-escape em que os roedores aprendem a chegar a uma plataforma de escape que está imerso em um dos locais de labirinto. Durante o treino, uma estratégia processual pode ser desenvolvido através da manutenção tele mesmo iniciar e locais de gol por toda parte. Alternativamente, uma estratégia alocêntrica pode ser desenvolvido através da alternância da localização inicial em uma ordem aleatória, exigindo, portanto, o rato de aprender a localização da plataforma escondida com base em sinais ambientais, uma vez que tem a ver num labirinto de água. Isto supera um obstáculo presente em muitas tarefas de labirinto diferentes, em que o experimentador outro modo tem pouco controlo sobre o tipo de estratégia de utilizar que os roedores. Isso é importante quando se considera que os efeitos de certas drogas candidatos que melhoram a cognição confiar no sistema de lugar-memory-base do hipocampo, assim, o surgimento de rotinas cognitivas e procedimentos pode confundir a interpretação das observações comportamentais quando os animais, por exemplo mudança de alocêntrica a memória de procedimento durante o curso de formação. De modo semelhante, pode ser desejável para avaliar os efeitos de drogas e tratamentos em memória de procedimento, sem a influência da memória de base local alocêntrica. Finalmente, este dispositivopode ser utilizada para estudar as interacções cooperativas ou competitivas entre estes sistemas de memória, e as condições sob as quais os roedores podem mudar de um sistema para outro.

1. Considerações gerais

Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Cuidado e Uso de Animal do Hospital Universitário de Freiburg (mesmo para Estrasburgo). A acuidade visual é necessário para o desempenho em testes de aprendizagem espacial. Roedores com sistemas deficientes visuais não são adequadas. Além disso, a iluminação deve ser suficiente para que os ratos para ver os diferentes sinais localizados nas paredes circundantes. É útil para utilizar sinais básicos em forma (quadrado, círculo, triângulo), mas bem-contrastadas (por exemplo, pistas pintadas de preto em um fundo branco-pintada). Da mesma forma, os déficits motoras graves são critérios de exclusão, porque a natação é necessário para este teste e afogamento pode ocorrer. Finalmente, roedores hiper-ansioso, pode exibir um comportamento de busca altamente tendenciosa, que tem impacto sobre o desempenho.

2. Aparelho Set Up

1. Construir um labirinto duplo-H que consiste em um beco central de 160 cm, que é cortada em ambas as extremidades e no centropor três paralelas executar braços 160 centímetros (veja a Figura 1). Certifique-se de que o corredor central e os seus braços perpendiculares são 20 cm de largura, e estão rodeados por 35 cm de altura paredes de acrílico transparente. Espessura do acrílico é de 6 mm para todas as partes.
2. Fixe as paredes no local usando cola e parafusos, e à prova d'água do labirinto usando juntas de silicone em todos os ângulos internos. Essas articulações podem ser substituídos facilmente eles devem perder a sua impermeabilidade. Coloque uma saída de drenagem na extremidade de um dos braços de canto (ou no meio do labirinto) para esvaziamento.
3. Coloque o labirinto em um 80 cm de altura mesa, com espaço adequado em torno dele para a) uma caminhada em torno do labirinto, e b) a colocação de pistas bem contrastadas. Designar cada braço no labirinto por sua posição, ou seja, a noroeste (NW), norte (N), Nordeste (NE), sudoeste (SW), sul (S) e sudeste (SE).
4. Coloque uma câmera montada no teto acima do labirinto para análise pós-teste do comportamento animal, usando manual ou aut(vídeo-tracking) métodos omatic (ver §5).

3. Observações Gerais

1. Antes de usar, encher o labirinto com água a uma altura aproximada de 18 cm (200 L). Isto é suficientemente elevado para evitar que os ratos toquem no fundo do labirinto com os pés, mas superficial suficiente para impedir a fuga.
2. Depois de pré-formação, tornar o opaco água misturando 250 g de leite em pó desnatado. Troque a água em uma base diária para evitar que a água do leite de se tornar rançoso. Manter a temperatura da água entre 21-23 ° C para fornecer incentivos para os ratos para buscar a plataforma de fuga.
   NOTA: Apenas os ratos tornam-se familiar com a posição da plataforma durante a pré-formação, a sua posição é movido para um braço diferente durante o treino.
3. Antes da utilização, mergulhe uma plataforma diâmetro 17 centímetros de altura, 10 cm de lado da extremidade de um dos braços de canto (NE, NW, SE ou SW). Assegurar a altura a ser submerso é de 1 cm abaixo da superfície da superfície da água. Treinar os ratos para chegara plataforma alvo usando uma estratégia de aprendizagem ou alocêntrica egocentric, que é dependente do tipo de paradigma utilizado (ver § 4).

4. Protocolos de Formação Básica

NOTA: Os ratos são normalmente fornecidos com um dia inicial de pré-formação, que lhes permite se familiarizar com o labirinto.

1. Para pré-formação libertar o rato a partir da extremidade de um dos braços centrais (por exemplo, S braço) e colocar a plataforma meta na extremidade de um dos braços de canto (por exemplo, NE), em seguida, dar os ratos 4 consecutivo 60 seg ensaios em que para alcançar a plataforma de destino.
2. Ao atingir a plataforma de escape, permitir que o rato de esperar lá durante 15 segundos, de modo que eles podem descansar e observar os seus arredores. Independentemente da posição de partida, sempre bloquear o braço oposto com uma porta de guilhotina transparente, o que impede a entrada.
   NOTA: Durante a pré-treinamento, deixe a água transparente, e ajustar a plataforma eleight de tal modo que a mesma sobressai 1 cm acima da superfície da água, tornando assim mais visíveis para o rato.
3. Realizar sessão de treino diária que consiste em até quatro ensaios consecutivos, separados por um intervalo de 10 s, pelo menos, (formação discreta, isto é, com intervalos de vários minutos entre ensaios, é uma alternativa).
4. Para a formação, reposicione a plataforma a partir da sua posição de pré-formação para o braço escolhido (por exemplo, NW), e pode ser mergulhado na sua extremidade um centímetro abaixo da superfície da água. Agora tornar a água opaca pela adição de leite e poder executar o seguinte formação (secção 4).
5. Para os ratos que não atingem a plataforma de destino dentro de 60 segundos, devolvê-las para a posição inicial, e gentilmente orientá-los para a plataforma pelo experimentador.
6. Meça diversas variáveis ​​durante as sessões de treinamento e de sonda, tais como, nadou a distância, latência para o gol braço / plataforma, o tempo gasto em cada braço, bem como o número de erros iniciais / repetitivos (ver Figura2). Tenha em mente que as latências pode ser influenciada por dificuldades motoras. Se for caso disso, a distância e os erros aparecem como variáveis ​​mais fiáveis ​​sobre o desempenho cognitivo.
7. Alocêntrica Estratégia de Formação:
   1. Dia 1 - Pré-Formação:
      1. Não adicione o leite em pó para esta etapa. Coloque plataforma de escape saliente 1 cm acima da superfície da água num local fixo. Trem ratos em 4 ensaios consecutivos para alcançar a plataforma.
   2. Dias 2-5 - Formação:
      1. Adicionar 250 g de leite em pó desnatado para a água para a tornar opaca. Mover a plataforma de um braço diferente (por exemplo, a partir de NE para NW) e adicionar água de modo que a plataforma é de 1 cm abaixo da superfície da água. Datas de ratos a partir de qualquer braço N ou S em sequências imprevisíveis para cada sessão, de modo que ambos os braços são usados ​​duas vezes como início julgamento em uma única sessão (4 ensaios / dia, por exemplo, SNNS, NSNS; veja a Figura 3).
   3. Dia 6 - Sonda Sessão:
      1. Remover plataforma para o julgamento da sonda. Solte ratos a partir de um braço diferente aos utilizados durante o treinamento (por exemplo, SW), e permitir-lhes nadar durante 60 segundos. Consulte a Figura 4 para faixas de natação representativas. Análise do tempo gasto no braço alvo (antiga localização da plataforma) dá uma indicação sobre se ratos utilizar uma estratégia espacial, um outro tipo de estratégia, uma combinação sequencial de estratégias diferentes (ver abaixo), ou um padrão de pesquisa desorganizado.
8. Egocêntrico Formação Estratégia:
   1. Dia 1 - Pré-Formação:
      1. Este é o mesmo como o primeiro passo na formação estratégia alocêntrica (passo 4.1). Não adicione o leite em pó para esta etapa. Coloque plataforma de escape saliente 1 cm acima da superfície da água num local fixo. Trem ratos em 4 ensaios consecutivos para alcançar a plataforma.
   2. Dias 2-5 - Formação:
      1. Adicione 250 g deleite desnatado em pó para a água para a tornar opaca. Mover a plataforma de um braço diferente e adicionar água de modo que a plataforma é de 1 cm abaixo da superfície da água. Ratos liberação do mesmo braço de início (S ou N; veja a Figura 5) para cada ensaio (4 ensaios / dia).
   3. Dia 6 - Sonda Sessão:
      1. Remover plataforma para o julgamento da sonda. Os ratos são liberados a partir de um braço diferente de onde eles foram liberados durante o treinamento. Permitir que os ratos a nadar, durante 60 seg. Bloquear o braço oposto com uma porta de guilhotina transparente.
         NOTA: Modifique as estratégias de formação acima de acordo com as exigências de cada ensaio, por exemplo, testes de efeitos de drogas etc.
9. Seque o rato fora com toalhas absorventes após cada sessão na água.

5. Análise

1. Realizar medições de latência, erros iniciais e repetitivos, primeiras escolhas e tipo de resposta manually gravando essas variáveis ​​dos vídeos feitos a partir da câmara em cima.
2. Alternativamente, se disponível, utilizar software de rastreamento de vídeo disponíveis comercialmente e configurado para gravar essas variáveis ​​automaticamente.
3. Análise Estatística:
   NOTA: A implementação específica de análise estatística depende do estudo, o que está ocorrendo.
   1. Executar um um, dois ou três vias ANOVAs sobre os erros repetitivos / iniciais, a latência para o gol braço / plataforma, e tempo gasto no braço alvo; com factores que incluem o dia do teste, e grupo (s) de tratamento.
   2. Sempre que necessário, siga estes ANOVAs usando post-hoc de Newman-Keuls testes de comparações múltiplas. Para comparar o desempenho, usar um valor de referência (por exemplo, o tempo gasto no braço alvo durante um ensaio de sonda em relação ao nível do acaso), e executar o teste t.
   3. Se necessário, use as estatísticas não paramétricos, além (por exemplo, χ², veja abaixo) ou no lugar quando as condições para PARAMETric queridos não estão preenchidas.

Estratégia de Aprendizagem egocêntrico

Um estudo foi realizado para determinar se a estratégia escolhida memória em ratos mudanças com base em alterações da sua perspectiva de estímulos ambientais externos, seguindo um paradigma egocêntrico-learning ^25. Os ratos foram treinados durante 4 dias (4 ensaios / dia) para chegar a um braço meta localizado na NE, e foram subsequentemente testadas no quinto dia utilizando um ensaio de sonda enganadora, uma vez que o braço de início foi 60 centímetros ou movido para a esquerda (isto é, , NE começar para animais libertados a partir do braço de N durante a formação; SW começar para animais treinados do braço S), ou uma rotação de 180 °. Durante o teste sonda, os ratos foram mostrados para desenvolver uma preferência para as respostas de memória de procedimento, quando a plataforma foi deslocada 60 centímetros à esquerda da sua posição normal (a 92,3%, utilizando 26 ratos; veja a Figura 6). Isso ficou evidente em ratos que foram treinados em ambos os braços N e S (e, posteriormente, liberados do braço NE e SWs durante a sonda-julgamento, respectivamente). Em contrapartida, apenas 8 dos 25 ratos (32%) que foram lançados a partir do braço oposto ao que eles tinham sido treinados em (ou seja, uma mudança de N a S, e vice-versa) tinha apresentado uma resposta processual, com uma maior presença de respostas lugar. Uma análise χ ² mostrou que a diferença na esta distribuição foi altamente significativa (χ ² = 19,80, p <0,001). No grupo de rotação, 5 dos 13 ratos, que foram liberados do braço N durante o treinamento, tinha apresentado um comportamento que não conta para qualquer um local ou resposta processual (designado como "Outros" na Figura 6), que foi significativa (χ ² = 5,77, p <0,05). Para resumir, os ratos que tinham sido lançados no julgamento de sonda com uma perspectiva ambiental semelhante ao observado durante o treinamento (60 cm lateral mudar) tinham predominantemente utilizada uma estratégia egocêntrica, enquanto os ratos com grande chaNGES em seu ponto de vista ambiental (através de rotação de 180 °) tinha mostrado uma maior incidência de lugar ou "outras" respostas.

Profunda do Cérebro-Estimulação na Dorsal-Striatum - Implicações para a aprendizagem processual

O paradigma processual-learning tem sido utilizada em ratos, que foram submetidos à estimulação cerebral profunda (DBS) no striatum dorsal ^26, em um esforço para entender como isso afeta a aquisição dos animais, e escolha da estratégia em um ensaio sonda enganosa. Os ratos foram divididos em três grupos (estimulação, sham-estimulação e controle) e foram treinados durante três dias consecutivos (4 ensaios / dia) para nadar a partir da posição inicial no braço S, a uma plataforma de fuga escondida no braço NE. Imediatamente após cada sessão de treinamento ratos foram administrados DBS mais de 4 horas em alternar períodos de 20 min. Os ratos foram posteriormente submetida a um julgamento sonda 20 seg 24 horas após o último dia de treinamento no qual a plataforma foi removed, eo local de início foi deslocada 60 centímetros para a esquerda (braço SW). Embora este estudo relataram nenhuma diferença significativa entre a estimulação (STIM) e os grupos sham-estimulação (SHAM) durante o desempenho de aquisição, que haviam apresentado um comportamento alterado durante o julgamento de sonda. Desempenho de cada um dos grupos de ratos durante o teste sonda é mostrado na Figura 7 Embora cada um dos três grupos de ratos demonstraram um tempo médio gasto acima no braço alvo. (P <0,01; a 2,9 seg nível do acaso), não foram observadas diferenças significativas entre os grupos (F (2,42) = 1,4), tal como analisado utilizando uma ANOVA one-way (Grupo). Possibilidade nível foi determinado neste caso, dividindo a área de superfície do meta braço sobre a área total do labirinto, e multiplicando-se por o tempo de sonda de ensaio (20 segundos). Além disso, não foram observadas diferenças significativas entre os grupos quanto a latência para alcançar a antiga localização da plataforma (F (2,24) = 0,5). De um modo geral cada um dos grupos deratos necessárias entre 8 e 11 segundos para atingir o braço em que a plataforma tinha sido localizado durante o período de treinamento, com entre 6 e 8 seg gasto no braço alvo (~ 35% da duração sonda-trial). Este foi significativamente melhor do que o nível do acaso (em 2,9 seg; p <0,01). Primeira escolha de braço foi diferente entre os ratos STIM e CONT, também, com 42% dos ratos STIM escolhendo o braço N (indicando uma resposta de memória processual), 42% escolhendo NW (outra resposta) como sua primeira escolha, e os restantes 14 % escolhendo o NE braço (resposta lugar). Em contraste, 65% dos ratos CONT nadei directamente ao braço de N, com apenas 7% escolhendo uma NW. As diferenças entre os vários grupos foi significativa, tal como determinado usando um χ ² estatística (χ ² = 4,09, p <0,05). Tomados em conjunto, as observações feitas durante o julgamento de sonda indicam uma modificação dos processos de memória processual subjacente nos ratos que receberam a estimulação cerebral profunda.

Procedural teste de memória em ratos modelos de Doenças Neurológicas

Esquizofrenia

Aprendizagem processual e memória em ratos tem sido sondado utilizando modelos animais de relevância para a esquizofrenia, utilizando uma estratégia egocêntrica-learning no labirinto duplo-H. Lecourtier e seus colegas estudaram ²⁷ como uma lesão do hipocampo ventral-neonatal (NVHL) afeta a memória processual em ratos, nos dias pós-natal 84 - 87. Após um dia de pré-treinamento, os ratos foram treinados mais de 3 dias consecutivos (4 ensaios / dia) em que eles foram libertados a partir do braço S (com o braço N bloqueado por uma porta de guilhotina transparente), e a plataforma foi localizada na extremidade do braço de NE. No próximo dia consecutivo seguinte o período de treino, um ensaio de sonda enganosa teve lugar em que a plataforma foi removido, e os ratos foram libertados forma o braço SW (com o braço bloqueado S), e foram deixados a nadar, durante 60 seg.

Os resultados obtidos durante o dia tr 3-aining mostram a média de latência para alcançar a plataforma (Figura 8A, topo), bem como o número médio de erros feitos (Figura 8A, parte inferior). Durante o período de treinamento de 3 dias, houve um efeito significativo de Dia de Treinamento na latência plataforma (F (2,38) = 46,67, p = 0,0000) eo número de erros cometidos (F (2,38) = 7,06, p = 0,002), que foi reflectida por uma redução da latência da plataforma e do número de erros (respectivamente), durante o curso de formação de ambos os grupos de ratos. Quando se compara o desempenho de ambos os grupos de ratos, não houve efeitos significativos da lesão, tanto a latência plataforma (F (1,19) = 25,81, p = 0,00006), e também do número de erros (F (1,19 ) = 14,92, p = 0,001), no caso em que os ratos foram NVHL mostrado um desempenho pior. Não foram observadas interações significativas entre Dia de Treinamento e lesão com relação à latência para alcançar a plataforma alvo (F (2,38) = 0,34, p = 0,72) ou o número de erros (F (2,38) = 0,18, p = 0,18 ), o que pode ser explicadopela presença de uma tendência similar de melhorias no desempenho ao longo do período de formação, para ambos os grupos de ratos. Faixas de natação típicos como registados durante o início do treinamento, ea sonda ao julgamento estão representados na Figura 9. A proporção de primeiros-escolhas que os ratos utilizados durante a sonda do julgamento foi analisada utilizando um teste χ ^2, em que as comparações de casos foram feita com base na proporção de escolhas que correspondiam a uma estratégia baseada na aprendizagem processual. Enquanto 8/8 ratos do grupo sham (100%) tinha apresentado uma escolha baseada em aprendizagem processual durante a sessão de sonda, a apenas 1/13 ratos do grupo NVHL (7,7%) tinha apresentado esse comportamento, com as opções restantes de estar em um braço que não é refletida por qualquer um lugar- ou processual-estratégia (Figura 8B, em baixo). Essas diferenças foram estatisticamente significativas (χ ₁ ² = 17,23, p = 0,0000). De um modo geral, estes resultados destacam um déficit na abilidade de ratos a um NVHL) adquirir a tarefa, e b) adquirir uma resposta baseada na memória de procedimento, em comparação com o grupo simulado. Este último achado reflete uma desorientação espacial nos ratos NVHL.

Doença de Huntington

Processual aprendizagem e memória também foram sondadas num modelo de rato transgénico da doença de Huntington (tgHD), utilizando um paradigma semelhante ao anteriormente descrito ^28. 40 ratos tgHD (25 homens; 5 homozigotos, 15 heterozigotos, 5 do tipo selvagem, e 15 mulheres; 4 homozigotos, heterozigotos 5, 5 do tipo selvagem) foram testados no labirinto duplo-H usando uma estratégia egocêntrica-learning aos 13 meses . Os animais foram treinados ao longo de 4 dias, com quatro ensaios por dia (dias 1-4; Figura 10a), seguido de um ensaio sonda única (Sonda 1, dia 5; Figura 10b). No dia 6, os animais foram submetidos a um 4 ensaios adicionais de formação, que foi então seguido por um julgamento segunda sonda no dia 7 (Probe 2; Figura 10C </ Strong>). Durante todo o período de treinamento todos os três grupos de ratos haviam apresentado uma melhora progressiva no desempenho de aquisição, embora não houve diferenças estatisticamente significativas entre os grupos (Figura 10D; Genótipo, F (2,43) = 2,9, p = 0,07). Apesar disso, há uma tendência clara para os ratos homozigotos para não executar, bem como os ratos heterozigotos e de tipo selvagem durante o primeiro julgamento de cada sessão de treinamento ou sonda, que talvez seja um indicativo de um défice recordação informações (Figura 10D , genótipo × Trials, F (38,646) = 2,6, p <0,001).

Durante ambas as primeira e segunda sonda de ensaios não houve diferenças significativas entre os grupos de ratos no que respeita à latência para alcançar a localização da plataforma (Figura 10E e F, Genótipo, F (2,34) = 1,6 e 0.1, ambas as ns), ou o tempo gasto no braço alvo (Figura 10G e H, Genotype, F (2,34) = 2,7 e 1.3, ambas as ns). No entanto, quando a quantidade de erros iniciais e repetitivos entre os grupos foram avaliadas, homozigotos ratos mostraram ter um aumento significativo do número de erros iniciais (Figura 10I: Genótipo, F (2,34) = 11,1, p <0,001; post hoc Newman-Keuls, homozigoto tgHD> de tipo selvagem, heterozigoto tgHD, p <0,05), e repetitivos erros (Figura 10J: Genótipo, F (2,34) = 12,1, p <0,001; post hoc de Newman-Keuls, homozigoto tgHD> de tipo selvagem, heterozigoto tgHD, p <0,05). Tomados em conjunto, estes dados são sugestivos de um défice de memória distinto nos ratos tgHD.

Alocêntrica aprendizagem e desempenho de memória após uma Bilateral Muscimol Inactivação do mPFC ou dHip

O papel dos reuniens e rombóide (ODHD) núcleos talâmicos relativas à regulamentação das interações córtico-hipocampal foi estudado em um parágrafo de ensino-alocêntricadigma usando o labirinto duplo-H e um muscimol bilateral (MSCI) inativação dessas regiões cerebrais ^29. Uma experiência neste estudo é descrita aqui, em que os ratos foram treinados durante 4 dias (4 ensaios / dia), com a plataforma de escape foi localizada na extremidade do braço de NE. Eles foram libertados a partir de N ou S, num braço sequência aleatória (por exemplo, S, N, N, S; ver §4.7 para explicação). Dois ensaios com sonda foi dada (1) 24 horas após os primeiros 2 dias de treino e (2) 24 horas após 2 dias adicionais de formação. Assim, os animais foram treinados nos dias 1, 2, 4 e 5; com ensaios de sonda tendo lugar nos dias 3 e 6. 30 min antes de cada ensaio de sonda, os ratos foram sujeitos a infusão com 0,26 ou 0,70 nmol em 1 ul de muscimol (MSCI) no córtex pré-frontal medial (mPFC) ou hipocampo dorsal (dHip). Os restantes animais foram sujeitos a infusão com um volume equivalente de solução salina tamponada com fosfato (PBS) como um controlo.

Durante as sessões de treinamento (Dias 1-2 e 4-5), umll grupos de ratos tinham mostrado um desempenho comparável sobre a nadado global distância no labirinto (Figura 11A-B). Embora a distância nadado tinha mostrado a encurtar ao longo do dia (F (3,159) = 59,3, p <0,0001), não houve efeito significativo da região cerebral (F (1,153) = 0,2, ns), inactivação (F (3,53) = 0,3, ns), e não houve interação significativa entre a estrutura ea inactivação (F (2,53) = 0,8, NS). Tomados em conjunto, isso mostra um padrão comparável de aprendizagem entre todos os grupos de ratos ao longo dos quatro sessões de treinamento, sem diferenças significativas entre eles.

Caminhos de natação representativos para as sessões de sonda e de formação são apresentados na Figura 11E. Em relação ao tempo gasto no braço lugar por cada um dos grupos de ratos (Figura 11C-D), o desempenho foi demonstrado ser significativamente acima do nível do acaso para os grupos mPFC dHip e pré-tratados com PBS no ensaio segunda sonda ( p <0,05), e acaso acimanível para o grupo mPFC-PBS durante a primeira sonda de ensaio (P <0,05). Quando MSCI foi introduzido ao mPFC, o tempo gasto pelos ratos no-braço lugar não diferiu da possibilidade de cada julgamento sonda, tanto para a concentração de 0,26 ou 0,70 nmol. Em contrapartida, o grupo dHip-MSCI tinha passado um tempo significativamente menor no braço processual-resposta (do que o acaso) para ambas as concentrações durante a primeira sonda ao julgamento, mas seu desempenho não diferiu do acaso durante o julgamento segunda sonda (ambas as concentrações, novamente). No segundo ensaio de sonda, a 2 x 2 x 2 ANOVA de o tempo gasto no local do braço (NE) mostrou estrutura significativa (F (1,53) = 11,2, p <0,01), a inactivação (F (2,53 = 17,4, p <0,001), eo julgamento sonda (F (1,53) = 9,0, p <0,01) efeitos. O que isto mostra é que a capacidade dos ratos de controle para encontrar o braço plataforma melhorou significativamente após 4 dias de treinamento ( em oposição a 2 dias) -. um efeito, que foi interrompido em ambos os grupos de inactivação mPFC e L dHipe uma forma geral, estas perturbações foram mais pronunciados nos grupos dHip, sobretudo tendo em conta que os déficits de desempenho foram observados tanto para o 0.26 e as concentrações de 0,70 nmol MSCI. Pelo contrário, os défices mPFC-inactivação foram mais pronunciados na maior concentração de MSCI.

Figura 1. Duplo-H labirinto esquemática. O duplo H labirinto ocupa um quadrado 1600 mm x 1.600 com uma área de superfície interna de cerca de 1.084 m ^2, e é constituído por painéis de parede, portas de guilhotina, barras transversais, e as tampas transparentes no final de cada braço (A). Um 100 mm de diâmetro, 140 mm de altura do cilindro é colocado na extremidade de um dos braços de meta para servir como uma plataforma de fuga (B). A espessura dos painéis da parede ao longo do labirinto é de 6 mm. Uma fotografia da Double-H Maze é mostrado (D;reproduzido a partir de ^24), com as bordas labirinto destacadas para clareza. Para mais informações sobre a construção labirinto, blueprints do labirinto estão disponíveis mediante solicitação. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Esquema de zonas para análise de erros opinião do Pássaro-olho do labirinto duplo-H, mostrando as zonas de erro (EZ1 - EZ4) para 2 posições diferentes de partida (do Sul - A; North - B).. As zonas de erro são realçadas em cinza, eo braço fechado (via porta de guilhotina) é destacada em preto. Zonas de erro são determinadas com base em quaisquer desvios possíveis rato poderia fazer do caminho mais curto entre o início e os braços de meta. Assim, ao ser liberado doS braço (A), uma curva à direita inicial resultaria no rato uma entrada na zona de erro 1 (EZ1), o que constitui um erro inicial. Erros repetitivos são contados quando isso acontece mais de uma vez, para cada zona. A linha a tracejado na B destaca um caminho aquático exemplo, que coloca o rato em todas as zonas 4 de erro antes de atingir o objetivo em NW, constituindo, assim, quatro erros iniciais (EZ1, EZ3, EZ2, e EZ4). Reproduzido de ^24. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Protocolo usado no treinamento estratégia alocêntrica Um paradigma formação alocêntrica ocorre mais de 3 -. 4 dias, e ratos são dadas até 4 ensaios por dia. Os ratos são libertadas a partir do N (A) e S ( B braço) em uma sequência aleatória (por exemplo, NSSN, NSNS, SSNN, etc), com o braço oposto bloqueado por uma porta de guilhotina transparente. A plataforma de fuga é corrigido no mesmo local (NW, neste caso). Para o ensaio de sonda, a plataforma foi removida e os ratos são liberadas a partir do braço S, e dado 60 seg a nadar no interior do labirinto. Reproduzido de ^24. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. Exemplos de faixas de natação de treinamento estratégia alocêntrica. Nade exemplos das faixas são representadas como linhas tracejadas durante um julgamento sonda, que foi dado depois de um atraso de 1 dia após 4 dias de treinamento (em 4 ensaios / dia). Os ratos foram libertados a partir do braço S e a plataforma foi removida do seu NW (traiposição ning). Em A, a faixa corresponde a um tempo de latência para alcançar a posição anterior de 6,62 seg plataforma, e o tempo gasto nesta braço era 25,16 seg (chance de 8,2 seg). Em B, a faixa corresponde a uma latência de 14,02 segundos, com um tempo gasto no interior do braço em 26,45 seg. Reproduzido de ^24. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. Protocolo Usado em Egocentric Formação Estratégia. Durante o treinamento (A), os ratos foram lançados do braço N do labirinto duplo-H (seta branca), com o braço S fechada por uma porta de guilhotina transparente. A plataforma de fuga foi localizado no braço NW, e os ratos foram treinados para localizar este braço ao longo de 4 dias consecutivos (em 4 ensaios/ Dia). Durante o teste sonda, a plataforma de escape foi removido, e os ratos foram libertados a partir de qualquer NE (B, seta branca), o braço ou S (C, seta branca), com os braços SE N ou fechado, respectivamente. O julgamento durou sonda 60 seg e ratos faria quer uma resposta egocêntrico usando a memória processual (nadar para N, para início NE; nadar até a SE, para início S), uma resposta local usando lugar de memória (nadar para NW), ou nenhum. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6. Desempenho durante o Probe Julgamento. Percentual de respostas feitas por cada um dos quatro grupos de ratos são mostrados para o julgamento da sonda. Independentemente de ratos sendo treinados a partir de qualquer N ou S braço, um deslocamento do braço início em 60cm para o lado esquerdo (Trans) resultou em respostas predominantemente processuais (resp; 92,3%). No entanto, os dois grupos de ratos que tiveram seu braço início girada 180 ° (Rot) exibido um montante mais elevado de respostas lugar (place). Isso indica que mudanças sutis na vista ambiental (nos grupos Trans) resultou em mais ratos de comutação para colocar-memória para encontrar a localização da plataforma. As respostas que não eram nem lugar nem respostas processuais foram designados como OUTRAS. Reproduzido de ^25. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7. Efeito de HFS sobre o desempenho no labirinto de memória duplo-H. Os ratos foram submetidos a uma sessão de sonda 20 seg seguinte de 3 dias de formação de um paradigma egocentric (4 ensaios / dia). Os dados são mostrados for a sessão sonda que teve lugar no próximo dia consecutivo, com a estimulação (STIM), sham-estimulação (sham) e controle (CONT) grupos de ratos. Não houve diferenças significativas observadas entre os três grupos de ratos em relação às médias de latência para alcançar a localização da plataforma de formação (A), e no tempo médio gasto no braço alvo (B). Em B, * representa uma diferença significativa no tempo gasto no braço alvo de nível do acaso (como indicado por uma linha eclodidos; p <0,05). Em relação ao número médio de erros cometidos por cada grupo durante os primeiros 20 segundos, foi observada uma diferença significativa entre os grupos STIM e CONT (p <0,05). A percentagem de processual, lugar e "outro" respostas para cada grupo é mostrado em (D), como barras brancas, cinzentas e negras, respectivamente. A diferença entre os ratos STIM e CONT sobre as respostas N e NW foi significativo (χ ² = 4,09, P <0,05), o que talvez destaca uma utilização alterado de estratégia processual no STIM durante a sessão de sonda. Reproduzido de ^26. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

. Déficits de memória processual Figura 8. NHVL-induzido durante cada um dos três dias de treinamento, os ratos com lesões no hipocampo ventral neonatais (NVHL) gastou uma quantidade significativamente maior de tempo de chegar à plataforma de destino do que os animais sham-operados (A; topo). Além disso, o grupo NVHL feita mais erros antes para localizar a plataforma alvo (A; parte inferior). A disposição do labirinto durante o teste sonda é mostrada em B (topo), com o braço de partida situado no interruptor, e cada um dos braços acessíveis destacadas com base emos ratos escolhido estratégia ao ser lançado para o labirinto: lugar de resposta (PLACE; NE), memória de procedimento (PROC; N) e nem (OUTRO; NW e SE). O braço S foi fechada com uma porta de guilhotina. Durante o julgamento de sonda ratos NVHL exibida uma predominância de outras respostas que representavam nem lugar nem memória de procedimento, em contraste com o grupo sham que teve todos exibidos respostas processuais (B; inferior). Em geral, o desempenho do treinamento prejudicada ea falta de estratégia clara durante a sessão de sonda nos ratos NVHL demonstrar déficits de aprendizagem e desorientação espacial, respectivamente. Reproduzido de ^27. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 9. faixas típicas de natação durante o treinamento e retenção. faixas de natação típicas são apresentadas para a operação simulada (sham) e lesão do hipocampo ventral neonatal grupos (NVHL), para o primeiro e quarto ensaios durante o primeiro dia de teste (superior e meio), e durante o julgamento de sonda ( inferior). Durante a fase de treinamento do braço N foi fechada com uma porta de guilhotina transparente, e os ratos foram lançados do braço S. Durante a sessão de sonda do braço início que foi usada durante o treinamento (S) foi fechada com uma porta de guilhotina transparente, e os ratos foram lançados do braço SW. Um "X" indica a localização onde os ratos foram retirados do labirinto após o período de teste de 60 seg tinha decorrido. A resposta processual memória foi contado quando o rato se moveu pela primeira vez no braço N. Reproduzido de ^27. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 10. Formação e retenção de desempenho em modelos de ratos da doença de Huntington. A formação formações do labirinto duplo-H aos 13 meses (A) e sonda (BC) são mostrados, incluindo os pontos de início (identificados por uma seta branca) e do closed-off braço (destacado em cinza). Durante a fase de treino, os ratos nadei do braço N para uma plataforma, a qual foi localizada na extremidade do braço NW. Durante as sessões de sonda a plataforma foi removido, e os ratos foram libertados forma, quer o braço NE (sonda 1; B) ou o braço S (sonda 2; C). Em ambos os casos uma linha chocado indica uma resposta baseada processual memória, enquanto que uma linha sólida indica uma resposta lugar memória. A latência para alcançar a plataforma durante o treino (D), a sonda 1 (E) e Sonda 2 (F) sessões são apresentados para os trêsgrupos de ratos. O tempo gasto em ratos que o braço alvo (localização plataforma anterior) durante o primeiro (L) e segunda (H) sessões de sondas também são mostradas, com a linha incubados representando o nível de probabilidade (8,25 segundos). A inicial (I) e (J) erros repetitivos durante cada uma das sessões de treino e de teste são mostrados para cada grupo. Todos os dados são apresentados como média ± SEM. Reproduzido de ^28. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

. Figura 11. Formação e desempenho de retenção em ratos com dHip ou mPFC Inactivação Todos os grupos de ratos foram treinados em dias 1-2 e 4-5 utilizando um paradigma de aprendizagem alocêntrica-(4 ensaios / dia), com a sonda de sessãos ocorrendo nos dias 3 e 6. Durante os ratos sessão de sonda foram libertados a partir do braço SW, com o braço NE fechada por uma porta de guilhotina transparente (E). Os ratos receberam uma infusão bilateral quer de 0,26 ou 0,70 nmol de MSCI, ou PBS, em tanto o córtex pré-frontal medial (CPFm) ou hipocampo dorsal (dHip) antes de cada sessão de sonda. A distância média nadado para mPFC (A) e dHip (B) os ratos antes de atingir a plataforma de escape são apresentados para cada um dos dias de treino, com nenhuma diferença significativa entre os grupos. Durante o julgamento de sonda, o tempo gasto no braço alvo lugar-resposta (NE) durante o período de 60 segundos são mostrados (CD). Caminhos de natação típicos são mostrados para cada um dos grupos de ratos durante a sessão de sonda (E). Todos os dados são apresentados como média ± SEM, com # indica uma diferença significativa em comparação com PBS (p <0,05), e * indica uma diferença significativa em comparação com o acaso (p <0,05; chancnível e mostrada como uma linha tracejada). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Comentários sobre Projeto e Análise de Estudo

Desde a sua concepção, o labirinto duplo-H tem sido utilizado em uma série de experimentos comportamentais em ratos, que coletivamente foram concebidos para estudar as respostas egocêntricos e / ou alocêntrica em ratos em condições normais e alterados ^{24,25 26-29} estados cerebrais. Os últimos estudos incluem estriatal estimulação cerebral profunda (DBS) ^26, modelos animais de doenças neurológicas ^27,28, bem como desactivações bilaterais de várias regiões do cérebro utilizando córtico-hipocampal muscimol ^29. Muitos dos estudos descritos utilizado tanto um allocentric- ou estratégia egocêntrica-learning, como resumido na §4.7 e §4.8, respectivamente; embora as variações sutis para o paradigma de núcleo (por exemplo, uma rotação de 180 ° no braço início durante um julgamento sonda enganosa ²⁵⁾ são feitas sempre que necessário para o estudo particular. A natureza específica do paradigma de formação dependems sobre o estudo, que está a ter lugar (por exemplo, ^24-29). Um erro inicial é contado sempre que o rato afasta-se o caminho de volta para corrigir meta ou o braço de partida ou em um novo segmento de labirinto, para a primeira vez. Um erro repetitivo é contado sempre que isso acontece mais de uma vez. O caminho correto meta é definida como o caminho mais curto entre a posição de partida e de plataforma / objetivo braço. Por exemplo, se a posição de partida é o braço em S, e a plataforma de escape é no braço NW, os resultantes quatro zonas de erro (EZ1 - EZ4) estão localizados nos braços SW, NE e SE, bem como a porção de leste a travessa central (Figura 2A). O rastreamento de exemplo mergulho na figura 2B representa 4 erros iniciais, como o rato tinha visitado cada uma das 4 zonas de erro uma vez. Os ratos são considerados apenas ter entrado em um segmento de braço / labirinto quando todas as quatro patas são dentro dela.

Análise Estatística

Dada a correla apertadoção entre a latência (entre a posição de início e plataforma) ea distância nadada, esta última variável é freqüentemente omitida. No entanto, em ratos que apresentam problemas motores óbvias, a distância ou o número de erros parecem uma variável mais fiável. Para os ratos, que foram treinados em um paradigma egocêntrico, sua primeira escolha nadar dentro do labirinto duplo-H durante o julgamento de sonda constitui ou uma "outra" resposta egocêntrico, alocêntrica ou, dependendo de onde eles nadam ao primeiro. Esta é analisada com uma estatística χ ^2. Em relação ao tempo de que os ratos gasto no braço alvo durante os ensaios com sonda, o nível do acaso foi calculada com base na proporção da área de superfície neste braço, em relação ao resto do labirinto (13,76%). Assim 13,76% x 60 seg = 8,25 seg.

Modificação de estratégias de formação para, por exemplo, testes de efeitos de drogas etc.

Numerosos adaptações para o aprendizado alocêntrica e egocêntrico padrãoprotocolos têm sido utilizados em vários estudos, que testaram ratos no labirinto duplo-H. A frequência ea duração das sessões de treinamento pode ser configurado de acordo com um protocolo particular. Por exemplo, Pol-Bodetto e colegas variar o número de dias de teste (2, 4 ou 6, bem como o número de ensaios por dia (3 ou 4) ^24. Além disso, enquanto a maioria dos estudos utiliza uma sonda de ensaio de 60 seg (por exemplo, ^{24,25,27-29),} Schumacher e colegas utilizaram 20 ²⁶ seg. Os animais podem ser tratados com medicamentos, quer antes da formação ^24, ou antes da sessão de sonda ^29. Finalmente, a localização da posição de partida, durante a sessão de sonda pode ser variados para dar aos animais uma semelhante (por exemplo, Schumacher, ²⁶ et al.) ou acentuadamente alterado (por exemplo, ^24,25) exibição inicial das pistas extra-labirinto.

Considerações Gerais

A tarefa do labirinto duplo-H provou queauto-se uma tarefa simples a memória, que podem ser rapidamente adquiridos por roedores, e não necessita de técnicas de reforço anterior, tais como a restrição alimentar. O seu princípio básico envolve ratos nadando para chegar a uma plataforma de fuga escondida, e subsequentemente a sua posição de aprendizagem, bem como o Morris Water Maze. Os ratos podem ser treinados para um desempenho estável em menos de dois dias (6 ensaios / dia), dando esta tarefa uma vantagem considerável no que diz respeito aos estudos de tempo-conscious tais como aplicações pré-clínicos e triagem de drogas. O protocolo de treinamento pode ser adaptado para atender um paradigma de aprendizagem alocêntrica ou egocêntrico, e os ensaios de sonda ocorreram durante todo pode fornecer uma visão sobre o equilíbrio dinâmico entre os dois sistemas de memória que governam estes comportamentos, incluindo a capacidade dos ratos para mudar de um sistema para o outro. Finalmente, numerosas adaptações para o protocolo padrão (por exemplo, um deslocamento lateral do braço de início, contra uma rotação) pode ser levada a cabo para reforçar the uso de uma estratégia particular em um ensaio sonda enganosa ^25.

Aquisição e rastreamento Duração

Em numerosos estudos usando o labirinto de duplo H, tanto o alocêntrica ^24,29 e ^24-28 egocentric paradigmas de formação levaram a traços de memória estáveis, mesmo na presença de drogas amnésicas, lesões e estimulação de alta frequência (ver abaixo). Notavelmente num protocolo alocêntrica (ver §4.7) ratos não são capazes de desenvolver uma rotina para a solução da tarefa, porque a posição de partida é ao acaso entre os ensaios (principalmente N ou S, mais pode ser utilizada para aumentar a exigência espacial da tarefa ). Desempenho ao longo da tarefa foi medido pela contagem dos erros iniciais e repetitivos (desvios longe do gol tarefa), bem como a medição da latência para alcançar a meta braço / plataforma. Medidas adicionais tomadas durante os ensaios com sonda enganosos incluem o tempo gasto no braço lugar-resposta, assim como o c inicialratos SCOLHA feitas em cima de ser liberado para o labirinto. Consistentemente, nos estudos que têm ocorrido até agora, estas variáveis ​​foram vistas a mudar gradualmente ao longo do período de formação relativamente curto de uma maneira estável, reflectindo assim uma melhoria de desempenho. Por exemplo, num protocolo alocêntrica-aprendizagem 6 dias, os ratos foram observados para reduzir o número de erros iniciais (~ 2 a partir de quase 0) e erros repetitivos (de ~ 0,5-0), bem como a sua latência para alcançar a plataforma de escape (a partir de ~ 35 ~ seg a 10 seg) ^24. Durante este estudo particular, tornou-se evidente nos ensaios de sonda que os ratos tinham aprendido e pode obter a localização da plataforma de escape, como revelado pela latência média para entrar no braço objectivo de ser inferior a 8 segundos (em oposição à média latência primeiro ensaio de 42,8 seg). Além disso, os ratos foram mostrados para manter a localização da plataforma de fuga, mesmo no mais longo atraso pós-aquisição (18 dias) entre o último dia de treino e a sonda ² sessão4. Além disso, nenhuma evidência estatística para a degradação do desempenho foi encontrada com os atrasos mais curtos (1 a 5 dias).

Mudar de lugar a memória de procedimento

Anteriormente, Packard e McGaugh ⁷ demonstraram a tendência para os ratos para mudar de um lugar para uma resposta processual, uma vez que havia adquirido uma tarefa repetitiva dentro de um labirinto cruz. Nesta experiência, os ratos foram consistentemente libertada a partir do mesmo ponto de partida, a fim de chegar a uma recompensa alimentar em outro ponto fixo. Ratos tratados com solução salina tinha demonstrado uma estratégia de resposta representando memória lugar após 8 dias de treinamento, e memória de procedimento após 16 dias de treinamento; em ensaios de sonda enganosas através do qual o braço começo foi movida para um local diferente. Esse fenômeno tem sido posteriormente demonstrado a seguir aprendizagem processual estendida no duplo-H ^24,25 labirinto, no qual ratos foram consistentemente liberada a partir do mesmo braço de partida (usando um st egocêntricorategy; ver §4.8). Em um dos primeiros estudos, que utilizaram o labirinto duplo-H, verificou-se que as alterações sutis na perspectiva ambiental em um julgamento sonda enganosa (um 60 cm lateral deslocar na posição inicial), levaram a respostas principalmente processuais em ratos, ao contrário de ratos que tinham sido submetidos a um 180 ° mudança no local de início e tinha posteriormente exibidos uma incidência muito maior de respostas de ²⁴ lugares. Este efeito foi atribuído aos ratos, utilizando uma estratégia processual com base em quando o seu ponto de vista ambiental foi semelhante o suficiente para que o observado durante as sessões de treinamento. Este foi mais explorado em um estudo posterior, que teve em conta a posição inicial (ratos divididos em N e S posição braço de partida), em que grupos de ratos treinados a partir de qualquer braço N ou S experiente ou um deslocamento lateral ou rotacional, este último dos quais marcadamente alterada a perspectiva ambiental inicial no labirinto ^25. Eles descobriram não apenas resultados semelhantes regarding a escolha da estratégia baseada na perspectiva ambiental inicial, mas também esta escolha foi relativamente invariante da posição em que os ratos foram inicialmente treinados no labirinto. Juntas, essas observações demonstram que os ajustes da posição de partida no labirinto duplo-H (durante os ensaios de sonda enganosas) podem facilitar ou uma resposta processual ou local, dependendo de como marcadamente diferente dos ratos inicial perspectiva sobre estímulos ambientais são. Para grandes diferenças, como pode ser visto em ratos que se iniciam a partir do braço oposto a partir do qual eles foram formados, eles recorrem principalmente para colocar a memória. Isso é interessante porque demonstra uma capacidade para ratos mudar para um lugar memória previamente aprendido sob demanda, quando a situação pede para ele, e também reforça descobertas anteriores que sugerem que os ratos aprendem uma resposta processual depois de adquirir a tarefa usando a memória local ^7. Isto pode ser benéfico em estudos futuros em que os experimenTer pode querer saber se um rato pode mudar de procedimento para colocar a memória após um tratamento particular.

Déficits de desempenho em modelos animais de memória Impairment

Desde a sua concepção, o labirinto duplo-H tem sido utilizada em vários estudos que avaliaram os efeitos da diminuição da memória em roedores, por meio de lesões no hipocampo selectivos ^27, inativação de regiões do cérebro córtico-hipocampal ^29, estriado estimulação cerebral profunda (DBS) ^26, bem como através do uso de várias drogas sistemicamente administrados ^24. Embora todos estes exemplos tinham apresentado diferenças de desempenho nos ensaios de sondagem pós-treinamento, o desempenho de ratos tratados e de controlo tinha normalizado no final das sessões de treinamento. Isto realça a simplicidade da tarefa na medida em que podem ser rapidamente adquiridos, mesmo na presença de fármacos que afectam a neurotransmissão glutamatérgica colinérgico ou ^24, para instance. Várias alterações no desempenho tinha sido observado nas sessões de sonda. DBS do estriado dorsal revelou uma distribuição significativamente alterada de lugar / processuais / outras respostas em ratos (vs. ratos controle) que empreendeu uma sonda seguinte ao julgamento enganosa, um paradigma de aprendizagem egocêntrico ^26. Isto foi proposto para resultar de uma modificação dos processos neuronais subjacentes a memória de procedimento, em que os ratos que tinham recebido DBS. Bilateral inativação muscimol de regiões do cérebro córtico-hipocampal (em 0,70 e 0,26 nmol) foi encontrado para induzir grandes déficits na estratégia de mudança quando os ratos foram testados em um ensaio sonda enganosa ^29. Neste estudo verificou-se que estes déficits também estiveram presentes através de inativação bilateral dos reuniens e rombóide (ODHD) núcleos talâmicos, que posteriormente realçados seu possível papel na estratégia de mudança em tarefas que exigem ambas as trocas de informações corticais e do hipocampo. Os déficits de memória emmodelos animais de doenças neurológicas também foram avaliados no duplo-H labirinto ^27,28. Os ratos com lesões do hipocampo ventral neonatais (NVHL) tinham exibido uma latência significativamente mais tempo para atingir a plataforma alvo (p = 0,00006), bem como um aumento do número de erros (p = 0,001), em comparação com ratos de controlo ^29. Além disso, os ratos NVHL tinha exibido principalmente respostas durante o teste sonda que tinha contabilizado nem lugar nem memória processual (por oposição aos ratos de controlo que tinha todas as respostas apresentadas processuais), que destacou uma desorganização espacial. Finalmente, modelos de ratos transgénicos da doença de Huntington tinha mostrado déficits de memória claras durante os ensaios de sondagem, seguindo um paradigma de aprendizagem processual ^28. Tomadas em conjunto, essas evidências destaca um papel intrigante para o labirinto duplo-H para ser utilizado em estudos que avaliam deficiências neurológicas (e opções de tratamento potenciais) em animais, uma vez que permite uma multa controlo sobre o tipo de estratégia de aprendizagem e que é necessário para a conclusão da tarefa.

Vantagens e desvantagens

Para resumir discussão anterior, o labirinto duplo-H é uma tarefa simples e rapidamente adquirida, o que pode levar a traços de memória estáveis. Além disso, pode permitir que o experimentador para direcionar o tipo de aprendizagem que está envolvido, ou seja, alocêntrica ou aprendizagem egocêntrico. As interacções dinâmicas entre estes dois sistemas de memória pode ser observada num ensaio de sonda, e avaliada de acordo com uma variedade de condições (por exemplo, lesões, drogas, DBS), como descrito anteriormente. Dado que o labirinto duplo-H é um labirinto de água, uma das suas principais desvantagens envolve stress agudo para os animais, quando colocado dentro da água, como com qualquer labirinto de água (por exemplo, ^30). Além disso, muitas das variáveis ​​dependentes na tarefa (por exemplo, a latência para o alvo plataforma) necessitem desempenho motor normal em ratos. Isto é importante porqueratos com deficiências motoras (por exemplo, os modelos da doença de Parkinson) são conhecidos por nadar de forma diferente aos animais controle, portanto, mais latências na tarefa podem ser incorretamente interpretado como perda de memória. Em tal caso, a distância pode ser usado como um último recurso. Dado que a água deve ser tornado opaco utilizando leite em pó desnatado, o labirinto deve ser esvaziado e reenchido cada dia, a fim de evitar que a água se torne rançosa, que em si é uma tarefa que consome tempo, dependendo da configuração do laboratório. O leite em pó, no entanto, poderia ser substituído por um corante sintético. Finalmente, ao contrário de outras tarefas de labirinto, a utilização da água impede o uso do EEG simultânea a gravação (usando um cabo ou uma corda sistema de gravação sem fios), a menos que a) um sistema implantável é utilizado (o que raramente têm o alcance de transmissão para cobrir o duplo H labirinto), ou b) é realizado esforços para impermeabilizar o sistema.

Melhorias futuras neste Método

Desde a sua conception, o labirinto duplo-H tem sido envolvido em diversos estudos, que têm cada feitas adaptações sutis com o protocolo padrão, conforme descrito nos resultados representativos. Numerosas outras variáveis ​​podem ser gravadas que são relevantes para os estudos futuros que terão lugar, tal como a segunda escolha Faça ratos na sequência de uma resposta processual durante uma sessão de sonda. Por exemplo, os ratos podem mudar para colocar a memória imediatamente depois de descobrir que a plataforma de escape está faltando (feedback negativo). Outras medidas comportamentais podem incluir uma análise da velocidade de natação, bem como as características dos caminhos de natação tomadas pelo rato. Como observado durante os estudos in-house, os ratos que nadam ao longo de um determinado lado de um braço duplo-H têm uma tendência a virar naquela direção particular, uma vez que atingem o seguinte cruzamento. Tais comportamentos podem ser gravados utilizando software de monitoramento de vídeo disponível no mercado. Finalmente, em relação ao protocolo alocêntrica-aprendizagem atual, não pode ser excluída a possibilidade deeste processo pode levar ao desenvolvimento de ratos de duas rotinas. Além disso, o ponto de partida para o teste sonda pode ser o mesmo como um dos pontos de formação de partida. Assim, um protocolo mais apropriado para treinar uma estratégia alocêntrica pode consistir de usar 4 braços início / dia a partir de onde o rato é libertado numa sequência imprevisível (por exemplo, N, NW, SE, S; S, N, NW, SE, etc. ). Um dos braços restantes seria onde a plataforma de escape está localizado durante as sessões de formação (por exemplo, NE), a outra sendo um fechado durante o treino, mas usado como o braço de partida para o ensaio da sonda (por exemplo, SW). Enquanto não há resultados publicados com este protocolo, as experiências em curso têm mostrado que este protocolo funciona perfeitamente com muito menos dúvidas sobre a natureza espacial do aprendizado.

Conclusão

O duplo-H é um teste de labirinto eficiente e fiável, o qual pode ser utilizado para avaliar a aprendizagem processual lugar e em ratos. As Suasrelativamente curtos tempos de aquisição torná-lo ideal para avaliações pré-clínicas rápidas de drogas candidatos, ea falta de degradação do desempenho ao longo de quase três semanas pós-aquisição destaca um papel na identificação da dinâmica espaço-temporais de memórias remotas no nível do sistema. Além disso, ele permite que os estudos baseados na interação dinâmica entre sistemas de memória processuais e declarativa.

Os autores não têm nada a revelar.

Este trabalho foi financiado pela Universidade de Estrasburgo e Neurex-Neuroscience superior Rede Reno (pós-doc comunhão para RP) e por BrainLinks-BrainTools Cluster de Excelência financiadas pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG, conceder número EXC 1086). Agradecemos Nadja Martini para assistência técnica especializada.