Оценка нарушения пространственной памяти в мышиной модели травматической травмы головного мозга с использованием лабиринта с радиальной водой
17 июля 2017 г.
Здесь мы представляем протокол для специфического для мыши теста познания, который не требует плавания. Этот тест можно использовать для успешного распознавания контролируемых кортикальных травмированных мышей с травмой головного мозга от ложных контролей.
Общая цель этого протокола Radial Water Tread Maze состоит в том, чтобы проверить пространственную память на мышиной модели черепно-мозговой травмы с использованием мышиной когнитивной задачи, не требующей плавания. Этот метод может быть особенно полезен для тестирования когнитивных способностей на мышиных моделях, где двигательный дефицит и/или отсутствие мотивации делают непрактичными протоколы когнитивного тестирования на основе плавания, такие как «Водный лабиринт Морриса». Хотя этот метод может дать представление о групповых различиях и когнитивных способностях в модели контролируемого кортикального воздействия черепно-мозговой травмы у мышей, он также может быть полезен для измерения когнитивных способностей у пожилых и трансгенных мышиных моделей, которые, как известно, плохо справляются с тестами на основе плавания.
Во все дни тестирования выполняйте следующие подготовительные действия. Во-первых, дайте мышам акклиматизироваться в тестовой комнате, находясь в домашних клетках не менее 30 минут. Круглый лабиринт имеет визуальные подсказки вдоль внутренних стен.
Подвижный спасательный ящик расположен в одном из девяти различных выходных отверстий. Пока мыши акклиматизируются, продезинфицируйте выходы и бокс с помощью спрея с 70% этанолом. Затем заполните лабиринт примерно одним дюймом холодной воды.
Очень важно поддерживать постоянную температуру воды между испытаниями. Поэтому измеряйте точно и корректируйте по мере необходимости. Теперь расположите спасательный ящик у одного из девяти выходных отверстий.
Использование источника тепла для поддержания тепла в коробке, в идеале использование грелки. Также запечатайте коробку от света. Спасательный бокс всегда должен быть темным, теплым и относительно без запаха.
Источник света также, скорее всего, будет сигналом, поэтому не меняйте его положение между испытаниями. Осторожно выньте тестовую мышь из клетки за хвост и поместите ее в центр устройства. Затем сразу же начните засекать, сколько времени требуется мыши, чтобы найти выход.
Если мышь забирается в завершающее отверстие и не возвращается в лабиринт по прошествии 20 секунд, не останавливайте испытание. Вместо этого направьте мышь обратно в центр лабиринта вручную и дайте ей завершить испытание. Если по прошествии трех минут мышь не вышла из лабиринта, оцените пробную версию как неудачную и запишите время в три минуты.
Затем вручную осторожно проведите животное по самой прямой тропе к выходу. Оказавшись в спасательном ящике, позвольте мыши оставаться там в течение одной минуты. Затем перенесите его обратно в домашнюю клетку, пока лабиринт сбрасывается.
Между испытаниями тщательно продезинфицируйте спасательный ящик и выходы с помощью спрея с содержанием этанола 70%, чтобы мышь не использовала старые заводские сигналы для определения правильного пути эвакуации. Сделать это можно довольно быстро. Теперь повторите испытание на той же мыши еще дважды, в общей сложности три последовательных испытания.
Каждый день тестирования состоит из трех испытаний на каждой мыши. Ни больше, ни меньше. В дополнение к дезинфекции, слейте воду из лабиринта и освежите воду между тестированием разных мышей.
Обязательно поддерживайте температуру воды в пределах от 12 до 14 градусов по Цельсию. Используйте емкости со льдом или более холодной горячей водой, чтобы отрегулировать температуру водопроводной воды в этом диапазоне. Между днями тестирования важно убедиться, что визуальные подсказки в лабиринте и в пространстве вокруг лабиринта остаются постоянными.
Полный режим тестирования включает в себя пять последовательных дней тестирования, которые проходят одинаково. Пятый день считается мерой удержания памяти. При условии, что между шестым и 11-м днем не проводятся тесты, тест на 12-й день может быть использован для измерения долговременной памяти.
Радиальный водный лабиринт был использован для исследования зависимости от травмы, дефицита пространственной памяти у мышей, получивших либо контролируемую кортикальную травму, вызванную черепно-мозговой травмой, либо фиктивную травму. Операция по лечению ЧМТ подробно описана в текстовом протоколе и в статье JoVE Ромина, Гао и Чена от 2014 года. Вкратце, травма была получена с помощью соленоидного кортикального удара с трехмиллиметровым выпуклым наконечником.
Через 35 дней после операции был проведен описанный режим тестирования. Все мыши прошли критерий на желание вырваться из лабиринта.
Так что все они были включены в анализ. Результаты показывают четкую разницу между мышами с ЧМТ и фиктивной контрольной группой. Задержка побега была значительно дольше у травмированных мышей в первый день обучения, а также в оба дня тестов на память.
Таким образом, описанная ЧМТ повлияла на способность животного к обучению. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как правильно проводить когнитивное тестирование с помощью мышиного теста на пространственное познание. После освоения этой техники ее можно выполнить менее чем за 15 минут на животное, если она выполнена правильно.
При выполнении этой процедуры важно помнить, что расположение визуальных сигналов и температура воды должны оставаться неизменными на протяжении всех испытаний.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен протокол специфического когнитивного теста для мышей, не предполагающего плавания, который предназначен для оценки пространственной памяти в мышиных моделях черепно-мозговой травмы. Этот метод особенно полезен для оценки когнитивных функций у мышей с двигательным дефицитом или низкой мотивацией, при которых традиционные тесты с плаванием непрактичны.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Когнитивное тестирование
- Черепно-мозговая травма
Теоретическая база
- Традиционные когнитивные тесты часто требуют плавания, что может быть неприемлемо для некоторых моделей мышей.
- Данный протокол позволяет оценивать когнитивные функции без необходимости плавания.
- Он может быть применен к различным моделям мышей, включая старых и трансгенных животных.
- Метод направлен на изучение когнитивных различий в моделях черепно-мозговой травмы.
Цель исследования
- Разработать когнитивный тест, ориентированный на мышей и не требующий плавания.
- Разграничить показатели когнитивных функций у мышей с черепно-мозговой травмой и в контрольной группе (ложнооперированные животные).
- Облегчить проведение когнитивной оценки в моделях мышей с двигательными нарушениями.
Используемые методы
- Акклиматизация мышей в домашних клетках перед проведением тестирования.
- Использование круглого лабиринта с визуальными ориентирами вдоль внутренних стенок.
- Оценка пространственной памяти с помощью задания без плавания.
- Сравнение показателей между различными группами мышей.
Основные результаты
- Данный протокол позволяет успешно дифференцировать когнитивные способности поврежденных мышей и мышей контрольной группы.
- Он обеспечивает надежную оценку пространственной памяти в различных моделях на мышах.
- Метод эффективен для мышей, которые обычно демонстрируют плохие результаты в тестах на плавание.
- Результаты указывают на потенциал для более широкого применения в исследованиях когнитивных функций.
Выводы
- Этот когнитивный тест, не требующий плавания, является ценным инструментом для нейробиологических исследований.
- Он расширяет возможности изучения когнитивных функций на моделях черепно-мозговой травмы у мышей.
- Данный протокол может быть адаптирован для различных экспериментальных условий и линий мышей.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Оценка пространственной памяти на мышиных моделях черепно-мозговой травмы имеет решающее значение для валидации мишеней и снижения механистических рисков при разработке нейротерапевтических средств. Лабиринт с радиальным бегом по воде представляет собой специфический для мышей когнитивный тест, не связанный с плаванием, который позволяет надежно выявлять когнитивный дефицит, вызванный травмой, что способствует принятию решений на ранних этапах исследований. Данный подход повышает прогностическую достоверность, преодолевая ограничения тестов, основанных на плавании, при работе с моделями с моторными нарушениями или низкой мотивацией.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы, связанные с путями пространственной памяти в моделях ЧМТ.
- Практическая ценность: представляет собой осуществимую альтернативу тестам, валидированным на крысах, что повышает пропускную способность рабочих процессов поиска новых препаратов на мышах.
- Прогностическая ценность: способствует снижению биологических рисков за счет выявления когнитивного дефицита независимо от моторных искажающих факторов.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: обеспечивает количественное измерение латентного периода выхода, что позволяет стандартизировать когнитивный скрининг в когортах мышей.
- Воспроизводимость: требует использования согласованных визуальных ориентиров и контроля температуры воды, что гарантирует надежность межгрупповых сравнений.
- Масштабируемость: короткий период обучения (4 дня) и небольшая продолжительность тестирования (<15 минут на животное) способствуют интеграции метода в конвейеры высокопроизводительного скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Клиническая значимость: Позволяет успешно отличить мышей с ЧМТ, индуцированной контролируемым кортикальным воздействием, от контрольной группы (ложнооперированных животных) через 35 дней после травмы.
- Трансляционная преемственность: Обеспечивает возможность лонгитюдной оценки с тестированием сохранения памяти на 5-й день и тестированием долгосрочной памяти на 12-й день.
- Оптимизация разработки с учетом рисков: Позволяет выявлять фенотипы когнитивных нарушений, которые служат основой для принятия решений о продолжении или прекращении (go/no-go) доклинических программ.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Лабиринт с радиальным плаванием (Radial Water Tread maze) вписывается в континуум исследований — от валидации мишени до доклинического тестирования эффективности, особенно в нейробиологических программах, направленных на изучение когнитивных показателей при ЧМТ.
- Фундаментальная биология: Позволяет проверить гипотезы о дефиците пространственной памяти, зависящем от полученной травмы, с помощью обучения на основе визуальных ориентиров.
- Скрининг: Обеспечивает получение количественных измерений зависимой переменной (латентный период выхода), что позволяет проводить сравнение групп и стандартизировать анализ.
- Аналитика: Требует статистического анализа различий в латентном периоде в дни обучения и тестирования памяти для выявления значимых групповых эффектов.
- Трансляционные исследования: Обеспечивает преемственность от моделирования острой травмы к долгосрочной когнитивной оценке, что соответствует срокам доклинической валидации.
- Прикладное использование: Представляет собой многократно используемую когнитивную платформу, применимую для моделей старения, трансгенных моделей и моделей травм в случаях, когда тесты, основанные на плавании, неэффективны.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность за счет отделения показателей пространственной памяти от моторных или мотивационных смешивающих факторов.
- Операционная ценность: Исключает необходимость плавания, что расширяет применимость метода для моделей с моторным дефицитом.
- Стратегическая ценность: Повышает достоверность принятия решения «идти/не идти» (go/no-go) за счет обеспечения интерпретируемых когнитивных конечных точек в моделях ЧМТ у мышей.
- Влияние на портфель: Позволяет осуществлять приоритезацию соединений с поправкой на риск на основе потенциала когнитивного восстановления в валидных доклинических моделях.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области поведенческой нейробиологии и проведения когнитивных тестов.
- Зависимость от оборудования для точного контроля температуры воды (12–14°C) и неизменного расположения визуальных ориентиров.
- Необходима межгрупповая стандартизация санитарной обработки лабиринта и подготовки бокса для выхода во избежание загрязнения ориентиров.
- Требуется адаптация протоколов при работе с различными линиями мышей или возрастными группами.
- Ограничен оценкой пространственной памяти; не позволяет измерить другие когнитивные области, такие как исполнительные функции или аффективное поведение.
