Morris Water Maze Experiment
24 september 2008
De Morris water maze is een goed geaccepteerd instrument dat wordt gebruikt om de betrokkenheid van de hippocampus in een gedrags-taak document.
In het Morris waterdoolhof worden dieren geplaatst in waterbakken waar zij naar een ontsnappingsplatform moeten zwemmen. Tijdens de training kan het platform ongeveer een inch boven het wateroppervlak worden geplaatst. Het dier moet leren naar het platform te zwemmen en daarop te blijven om uit de bak te worden gered.
Nadat het dier is getraind, wordt het waterniveau verhoogd en het water ondoorzichtig gemaakt met melk of niet-toxische verf. Hierdoor is het platform verborgen. Het dier moet vervolgens vertrouwen op zijn geheugen om het ontsnappingsplatform te vinden.
Hallo, mijn naam is Joseph Nunez. Ik ben docent in het neurowetenschappenprogramma aan de Michigan State University. Vandaag zal ik het Morris Water Maze demonstreren.
Ik ga u laten zien hoe u de watermaze opstelt, hoe u de dieren traint en hoe u de dieren test. Oké, laten we beginnen. Het belangrijkste onderdeel van de opstelling van de watermaze moet een ronde bak zijn, ongeveer zes voet in diameter en ongeveer drie voet diep.
Als u de taak met een videocamera opneemt, zorg er dan voor dat alle zijden van het doolhof binnen het gezichtsveld van de camera vallen. Vul het waterdoolhof met kraanwater, dat dicht bij 26 °C moet liggen. Dit kan enkele uren duren en moet daarom ruim van tevoren worden gedaan.
Controleer periodiek de watertemperatuur zodat deze ongeveer 26 °C is, met een marge van één graad. Plaats het ontsnappingsplatform in het midden van het bassin. Tijdens de training kan dit ongeveer één inch boven het wateroppervlak uitsteken.
Hiermee wordt de rat getraind. Er is een platform, en dat is de manier om uit het water te komen. We zijn nu klaar om te beginnen met de training van de dieren in het waterdoolhof.
Het waterdoolhof heeft vier startposities: noord, zuid, oost of west. Breng het dier naar een van deze posities. Laat het dier in het water zakken door het met de hand te ondersteunen en breng het voorzichtig met de staartzijde eerst in het water.
Zorg er allereerst voor dat het dier niet gestrest raakt door de kop in het water te dopen. Laat het dier maximaal 60 seconden rondzwemmen. In het begin kan het dier langs de randen van het bad zwemmen op zoek naar een uitgang.
Uiteindelijk zal het dier het platform bereiken en erop klimmen. Zodra het knaagdier het platform bereikt, stopt u de timer en noteert u de tijd. Indien het platform niet binnen 60 seconden wordt gevonden, noteert u de tijd van de trial.
Gedurende één minuut. Til het dier niet op. Als het dier het platform niet bereikt, leer het dan dat het naar het platform moet zwemmen.
Leid het dier voorzichtig met de hand naar het platform. Laat het dier 15 seconden zitten. Als het dier eraf valt of springt, leid het dan voorzichtig terug.
Hiermee wordt het dier getraind dat het op het platform moet blijven om uit het bassin te worden gered. Herhaal dezelfde procedure voor nog twee proeven, waarbij elke proef op een andere locatie begint. Zodra deze zijn voltooid, worden alle drie de proefdieren met een handdoek afgedroogd.
Herhaal het trainingsproces van drie proeven voor alle dieren. Houd de aanwijzingen voor alle dieren gelijk en noteer hun tijden. Nu de dieren getraind zijn, zijn ze klaar om de waterdoolhofproef uit te voeren.
Om te beginnen met de experimentele proeven met het water Mae, vul dan de tank verder tot hij vol is. Zorg dat het platform ongeveer één inch onder het wateroppervlak ligt. Gebruik magere melkpoeder of een niet-toxische witte tempera om het water ondoorzichtig te maken.
De verlichting en watertemperatuur moeten gelijk zijn aan die tijdens het trainingsproces. Elk dier ondergaat 12 trials, drie vanuit elke startrichting. Elke trial duurt 60 seconden.
Voordat u begint: Kies de volgorde van de startrichtingen. Gebruik niet twee keer achter elkaar dezelfde startrichting en herhaal bovendien niet dezelfde volgorde voor enige van de richtingen.
Volg het dier totdat het een platform bereikt en noteer de benodigde tijd. Als het dier het platform niet binnen 60 seconden bereikt, zal de verzorger het dier naar het platform leiden, zoals tijdens de training. Laat het dier in beide gevallen 10 seconden zitten en droog het vervolgens af.
Zet de procedure voort met elk dier voor alle 12 trials, waarbij de dierbegeleider steeds terugkeert naar dezelfde aangewezen plek. Maak tijdens elke trial de bak direct schoon, zorg dat het platform op zijn plaats zit en controleer of de watertemperatuur gelijk is. U kunt het slimme videotracking- softwaresysteem gebruiken om het gedrag tijdens de testtrials te detecteren en te analyseren. Dat is alles.
Ik zal u laten zien hoe u de dieren traint en test. Dit is een zeer goed gevestigd gedragsparadigma. Veel succes met de experimenten.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Het Morris waterdoolhof is een veelgebruikte experimentele opstelling om ruimtelijk leren en geheugen bij knaagdieren te beoordelen, met een specifieke focus op de hippocampus. Bij deze taak moeten dieren navigeren naar een verborgen ontsnappingsplatform in een bassin met ondoorzichtig water, waarbij ze voor succes vertrouwen op hun geheugen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragspsychologie
- Cognitiewetenschap
Achtergrond
- Het Morris waterdoolhof is ontworpen om het ruimtelijk geheugen te evalueren.
- Het is essentieel bij het bestuderen van de hippocampusfunctie.
- Dieren leren ruimtelijke aanwijzingen te associëren met de locatie van het ontsnappingsplatform.
- De taak bestaat uit zowel trainings- als testfasen.
Doel van de studie
- Het onderzoeken van de rol van de hippocampus bij geheugen en leren.
- Het beoordelen van de effecten van verschillende interventies op het ruimtelijk geheugen.
- Het bieden van inzicht in cognitieve processen bij knaagdieren.
Gebruikte methoden
- Plaatsing van dieren in een waterbad.
- Training met een zichtbaar ontsnappingsplatform.
- Testen met een ondergedompeld, verborgen platform.
- Gebruik van ondoorzichtig water om het platform tijdens het testen te maskeren.
Belangrijkste resultaten
- Dieren vertonen leervermogen door het ontsnappingsplatform in opeenvolgende pogingen sneller te vinden.
- De prestaties zijn indicatief voor de hippocampusfunctie.
- Variaties in de training kunnen het geheugenbehoud beïnvloeden.
- De resultaten dragen bij aan het begrip van ruimtelijke navigatie bij zoogdieren.
Conclusies
- De Morris waterdoolhof is effectief voor het bestuderen van geheugen en leren.
- Het benadrukt het belang van de hippocampus bij ruimtelijke taken.
- De bevindingen kunnen bijdragen aan onderzoek naar cognitieve stoornissen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
De Morris water maze biedt een robuust, kwantitatief platform voor het beoordelen van ruimtelijk leren en geheugen in preklinische knaagdiermodellen, wat direct bijdraagt aan targetvalidatie en mechanische risicoreductie bij de ontdekking van geneesmiddelen voor het centrale zenuwstelsel. De gestandaardiseerde resultaten maken voorspellend vertrouwen mogelijk bij beslissingen over portfolio's in een vroeg stadium, wat de translationele continuïteit ondersteunt van de ontdekkingsfase tot aan het preklinische onderzoek. Dit paradigma is fundamenteel voor het evalueren van cognitieve eindpunten en functionele uitkomsten die relevant zijn voor neurodegeneratieve en neuropsychiatrische pijplijnen.
Strategische Toepassingen in Biopharma R&D
Vroege Ontdekking & Target Validatie
- Maakt een rigoureuze analyse van mechanismen van het ruimtelijk geheugen en de hippocampale functie mogelijk.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door cognitieve fenotypes te isoleren die gekoppeld zijn aan moleculaire targets.
- Vergemakkelijkt voorspellend vertrouwen in target-engagement en functionele relevantie.
Screening & assayontwikkeling
- Biedt een gevalideerd gedragssysteem voor de kwantitatieve beoordeling van de cognitieve functie.
- Levert reproduceerbare 'time-to-platform'-metrieken voor compound-screening en dosis-responsstudies.
- Maakt assay-standaardisatie en vergelijkbaarheid tussen studies mogelijk voor CNS-portfolio's.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt preklinische cognitieve eindpunten uit met translationele biomarkerstrategieën.
- Ondersteunt de continuïteit van mechanistische ontdekking naar in vivo functionele validatie.
- Informeert de risico-gecorrigeerde voortgang van CNS-kandidaten op basis van gedragseffectiviteit.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het Morris waterdoolhof bevindt zich op het snijvlak van vroege ontdekking, lead-identificatie en preklinische validatie voor programma's gericht op het centrale zenuwstelsel (CNS).
- Ontdekkingsbiologie: Maakt hypothese-testen van ruimtelijke geheugenpaden en targetfuncties mogelijk.
- Screening: Levert kwantitatieve, reproduceerbare gedragsmatige resultaten voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytiek: Genereert metrieken voor de tijd tot het platform en prestaties per trial voor statistische vergelijking.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen preklinische bevindingen en klinische cognitieve eindpunten wanneer deze zijn afgestemd op biomarkerstrategieën.
- Bedrijfsbrede herbruikbaarheid: Dient als een herbruikbare gedragsassay voor meerdere ontdekkings- en ontwikkelingsprogramma's voor het CZS.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van CNS-doelwitten.
- Operationele waarde: Standaardiseert de gedragsbeoordeling en ondersteunt de reproduceerbaarheid tussen studies.
- Strategische waarde: Maakt geïnformeerde go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiënte prioritering van de portfolio mogelijk.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van CNS-activa.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in gedragsneurowetenschap en het hanteren van dieren.
- Vereist gecontroleerde omgevingsomstandigheden en een infrastructuur voor videotracking voor gegevensverzameling.
- Vereist standaardisatie van protocollen en data-analyse tussen teams.
- Aanpassingen kunnen nodig zijn voor verschillende knaagdierstammen of cognitieve domeinen.
- Praktische beperkingen omvatten stress bij de dieren en de noodzaak van een constante watertemperatuur en cue-plaatsing.
