Avaliando a insuficiência da memória espacial em um modelo de mouse de lesão cerebral traumática usando um labirinto de roda de água radial
17 de julho de 2017
Aqui apresentamos um protocolo para um teste de cognição específico do mouse que não requer natação. Este teste pode ser usado para distinguir com sucesso os camundongos de traumatismos cerebrais traumáticos induzidos pelo impacto cortical controlados dos controles simulados.
O objetivo geral deste protocolo Radial Water Tread Maze é testar a memória espacial em um modelo de camundongo de lesão cerebral traumática usando uma tarefa cognitiva centrada no camundongo que não requer natação. Este método pode ser especialmente útil para testar a cognição em modelos de camundongos, onde déficits motores e/ou falta de motivação tornam impraticáveis os protocolos de teste cognitivo baseados em natação, como o Morris Water Maze. Embora esse método possa fornecer informações sobre as diferenças de grupo e cognição em um modelo de impacto cortical controlado de lesão cerebral traumática em camundongos, também pode ser útil para medir a cognição em modelos de camundongos idosos e transgênicos que são conhecidos por ter um desempenho ruim em testes baseados em natação.
Em todos os dias de teste, execute as seguintes etapas preparatórias. Primeiro, permita que os ratos se aclimatem à sala de teste, enquanto estiverem em suas gaiolas domésticas por pelo menos 30 minutos. O labirinto redondo apresenta pistas visuais ao longo das paredes internas.
A caixa de escape móvel posicionada em um dos nove orifícios de saída diferentes. Enquanto os ratos se aclimatam, higienize as saídas e a caixa usando um spray de etanol a 70%. Em seguida, encha o labirinto com cerca de uma polegada de água fria.
Manter a temperatura da água consistente entre os ensaios é muito importante. Portanto, meça com precisão e ajuste conforme necessário. Agora, posicione a caixa de escape em um dos nove orifícios de saída.
Usando uma fonte de aquecimento para manter a caixa aquecida, de preferência usando uma almofada de aquecimento. Além disso, feche a caixa da luz. A caixa de fuga deve ser sempre escura, quente e relativamente inodora.
A fonte de luz também pode ser uma sugestão, portanto, não altere sua posição entre as tentativas. Remova o mouse de teste de sua gaiola suavemente pela cauda e coloque-o no centro do aparelho. Em seguida, comece imediatamente a cronometrar quanto tempo leva para o mouse encontrar a saída.
Se um rato entrar em um buraco de terminação e não entrar espontaneamente no labirinto após 20 segundos, não pare o teste. Em vez disso, guie o mouse de volta ao centro do labirinto com a mão e deixe o mouse completar o teste. Se após três minutos, o mouse não tiver saído do labirinto, marque a tentativa como uma falha e registre o tempo como três minutos.
Em seguida, guie cuidadosamente o animal com a mão pelo caminho mais reto até a saída. Uma vez na caixa de escape, deixe o mouse permanecer lá por um minuto. Em seguida, transfira-o de volta para sua gaiola inicial enquanto o labirinto é reiniciado.
Entre as tentativas, higienize completamente a caixa de fuga e as saídas com um spray de etanol a 70% para evitar que o mouse use dicas antigas de fábrica para localizar a rota de fuga correta. Isso pode ser feito muito rapidamente. Agora, repita o teste no mesmo mouse mais duas vezes para um total de três tentativas consecutivas.
Cada dia de teste consiste em três tentativas por camundongo. Nem mais, nem menos. Além de higienizar, drene o labirinto e refresque a água entre os testes de diferentes ratos.
Certifique-se de manter a temperatura da água entre 12 e 14 graus Celsius. Use recipientes com gelo ou água quente mais fria para ajustar a temperatura da água da torneira nessa faixa. Entre os dias de teste, é importante garantir que as dicas visuais no labirinto e no espaço ao redor do labirinto permaneçam consistentes.
Um regime de teste completo inclui cinco dias de teste consecutivos, todos executados da mesma maneira. O quinto dia é considerado a medida de retenção de memória. Desde que nenhum teste seja realizado entre o sexto e o 11º dia, um teste no dia 12 pode ser usado para medir a memória de longo prazo.
O labirinto de água radial foi usado para investigar déficits de memória espacial de dependência de lesões em camundongos que receberam lesão cerebral traumática induzida por impacto cortical controlado ou uma lesão simulada. A cirurgia de TCE é descrita em detalhes no protocolo de texto e em um artigo do JoVE de Romin, Gao e Chen de 2014. Resumidamente, a lesão foi gerada usando um impacto cortical acionado por solenóide com uma ponta convexa de três milímetros.
As simulações foram operadas, mas impactadas pelo dispositivo. 35 dias após a cirurgia, o regime de teste descrito foi realizado. Todos os ratos passaram no teste de critérios para o desejo de escapar do labirinto.
Portanto, todos foram incluídos na análise. Os resultados mostram uma clara diferença entre os camundongos com TCE e os controles simulados. A latência de escape foi significativamente maior para camundongos feridos no primeiro dia de treinamento e nos dois dias de teste de memória.
Assim, o TCE descrito afetou a capacidade de aprendizagem do animal. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar corretamente o teste de cognição usando um teste de cognição espacial específico para camundongos. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em menos de 15 minutos por animal, se for executada corretamente.
Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que o posicionamento das pistas visuais e a temperatura da água devem permanecer consistentes em todas as tentativas.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para um teste cognitivo específico em camundongos que não envolve natação, destinado a avaliar a memória espacial em modelos de camundongos de lesão cerebral traumática. O método é particularmente útil para avaliar a cognição em camundongos com déficits motores ou baixa motivação, nos quais testes tradicionais baseados em natação são inviáveis.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Testes Cognitivos
- Lesão Cerebral Traumática
Antecedentes
- Testes cognitivos tradicionais frequentemente exigem natação, o que pode não ser adequado para todos os modelos de camundongos.
- Este protocolo permite a avaliação da cognição sem a necessidade de natação.
- Pode ser aplicado a diversos modelos de camundongos, incluindo camundongos idosos e transgênicos.
- O método tem como objetivo fornecer informações sobre as diferenças cognitivas em modelos de lesão cerebral traumática.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um teste cognitivo centrado no camundongo e que não exija natação.
- Distinguir entre o desempenho cognitivo de camundongos com lesão cerebral traumática e controles simulados.
- Facilitar a avaliação cognitiva em modelos murinos com déficits motores.
Métodos Utilizados
- Adaptação dos camundongos em suas gaiolas de origem antes dos testes.
- Utilização de um labirinto circular com pistas visuais ao longo das paredes internas.
- Avaliação da memória espacial por meio de uma tarefa que não envolve natação.
- Comparação do desempenho entre diferentes grupos de camundongos.
Resultados Principais
- O protocolo diferencia com sucesso as habilidades cognitivas de camundongos lesionados e controles.
- Ele fornece uma medida confiável da memória espacial em diversos modelos de camundongos.
- O método é eficaz para camundongos que normalmente apresentam desempenho ruim em testes de natação.
- Os resultados indicam potencial para aplicações mais amplas na pesquisa cognitiva.
Conclusões
- Este teste cognitivo sem natação é uma ferramenta valiosa para a pesquisa em neurociência.
- Ele aumenta a capacidade de estudar a cognição em modelos murinos de lesão cerebral traumática.
- O protocolo pode ser adaptado para diversas condições experimentais e linhagens de camundongos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A avaliação da memória espacial em modelos murinos de lesão cerebral traumática é fundamental para a validação de alvos e a redução de riscos mecanicistas no desenvolvimento de neuroterapias. O labirinto aquático radial de nado permite um teste cognitivo específico para camundongos, sem necessidade de natação, possibilitando a detecção confiável de déficits cognitivos induzidos pela lesão, apoiando decisões precoces de descoberta. Esta abordagem melhora a confiança preditiva ao superar as limitações dos testes baseados em natação em modelos com comprometimentos motores ou baixa motivação.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas a vias da memória espacial em modelos de lesão cerebral traumática.
- Valor Operacional: Oferece uma alternativa viável aos testes validados em ratos, aumentando a produtividade em fluxos de trabalho de descoberta baseados em camundongos.
- Valor Preditivo: Apoia a redução de riscos biológicos ao detectar déficits cognitivos independentes de interferências motoras.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Prontidão do ensaio: Fornece medidas quantitativas de latência de escape que padronizam a triagem cognitiva entre coortes de camundongos.
- Reprodutibilidade: Exige sinais visuais consistentes e controle da temperatura da água, garantindo comparações confiáveis entre grupos.
- Escalabilidade: Período curto de aquisição (4 dias) e duração breve do teste (<15 minutos/animal) permitem a integração em pipelines de triagem de alto conteúdo.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância para a Doença: Distingue com sucesso camundongos com TCE induzido por impacto cortical controlado de controles simulados aos 35 dias após a lesão.
- Continuidade Tradutiva: Permite avaliação longitudinal com teste de retenção de memória no dia 5 e teste de memória de longo prazo no dia 12.
- Avanço Ajustado ao Risco: Identifica fenótipos de comprometimento cognitivo que orientam decisões de avançar/não avançar em programas pré-clínicos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O labirinto Radial Water Tread se insere no continuum de descoberta, desde a validação do alvo até os testes de eficácia pré-clínica, especialmente para programas de neurociência que visam pontos finais cognitivos no TCE.
- Biologia do Descobrimento: Apoia a verificação de hipóteses sobre déficits de memória espacial dependentes de lesão, utilizando aprendizado baseado em pistas visuais.
- Triagem: Gera medidas quantitativas de variáveis dependentes (latência de escape) que permitem comparações entre grupos e padronização de ensaios.
- Análises: Exige análise estatística das diferenças de latência ao longo dos dias de treinamento e testes de memória para detectar efeitos significativos entre grupos.
- Pesquisa Translacional: Facilita a continuidade desde a modelagem de lesão aguda até a avaliação cognitiva de longo prazo, alinhando-se aos cronogramas de validação pré-clínica.
- Reutilização Empresarial: Representa uma plataforma cognitiva reutilizável, aplicável a modelos envelhecidos, transgênicos e com lesão, nos quais testes baseados em natação falham.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista ao isolar o desempenho da memória espacial de confundidores motores ou motivacionais.
- Valor Operacional: Elimina a necessidade de natação, ampliando a aplicabilidade a modelos com déficits motores.
- Valor Estratégico: Melhora a confiança na decisão de ir/não-ir ao fornecer desfechos cognitivos transponíveis em modelos de TBI em camundongos.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos com base no potencial de resgate cognitivo em modelos pré-clínicos válidos.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em neurociência comportamental e na execução de ensaios cognitivos.
- Depende de instrumentação para controle preciso da temperatura da água (12–14 °C) e posicionamento consistente de estímulos visuais.
- Necessita padronização entre equipes no que se refere à sanitização do labirinto e preparação da caixa de escape, a fim de prevenir contaminação por pistas.
- Envolve considerações de adaptação ao transpor protocolos entre diferentes linhagens de camundongos ou coortes envelhecidas.
- Limita-se à avaliação da memória espacial; não mede outros domínios cognitivos, como função executiva ou comportamento afetivo.
