Diese Arbeit wurde von der Universität Straßburg und Neurex-Neuroscience Oberrhein Network (Post-Doc-Stipendium an RP) und durch BrainLinks-Braintools Exzellenzcluster durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Förderkennzeichen EXC 1086). Wir bedanken uns bei Nadja Martini für technische Unterstützung durch Experten.

1. Allgemeines Dieses Protokoll wird von der Animal Care und Verwenden Ausschuss der Universitätsklinik Freiburg (gleiche für Strasbourg) genehmigt. Die Sehschärfe ist für die Leistung in Tests der räumlichen Lernen notwendig. Nagetieren mit eingeschränkter Sichtsysteme sind daher nicht geeignet. Außerdem muss Beleuchtung ausreichend sein, damit die Ratten, die verschiedenen Hinweise auf den umgebenden Wänden sehen. Es ist nützlich, um grundlegende förmigen (Quadrat, Kreis, Dreieck), aber gut kontras Cues (zB schwarz lackierten Cues auf einem weiß-gemalten Hintergrund) zu nutzen. Ebenso schwere motorische Defizite sind Ausschlusskriterien, denn Schwimmen ist für diesen Test und Ertrinken auftreten erforderlich. Schließlich kann hyper ängstlich Nagetieren eine stark vorgespannt, Suchverhalten, die Auswirkungen auf die Leistung anzuzeigen. 2. Vorrichtung einrichten <ol><li> Konstruieren Sie einen Doppel-H-Labyrinth, bestehend aus einem 160 cm zentrale Gasse, die an beiden Enden und in der Mitte geschnitten wirddurch drei 160 cm parallel laufen Arme (siehe Abbildung 1). Stellen Sie sicher, dass die zentrale Gasse und ihre senkrechte Arme sind 20 cm breit und werden von 35 cm hohen transparenten Plexiglas Mauern umgeben. Dicke des Plexiglas ist 6 mm für alle Teile. </li><li> Sichern Sie sich die Wände in Position unter Verwendung von Klebstoff und Schrauben, und wasserdicht durch das Labyrinth mit Silikonfugen an allen Innenwinkel. Diese Verbindungen können leicht ersetzt werden sollten sie ihre Wasserdichtigkeit verlieren. Einen Auffang Auslass am äußersten Ende eines der Eckenschenkel (oder in der Mitte des Labyrinths) zum Entleeren. </li><li> Legen Sie das Labyrinth auf einem 80 cm hohen Tisch, mit ausreichend Platz um ihn herum für a) zu Fuß durch das Labyrinth, und b) Platzierung von gut kontras Cues. Bestimmen Sie jeden Arm im Labyrinth durch seine Position, das heißt, im Nordwesten (NW), Norden (N), im Nordosten (NE), Südwest (SW), Süden (S) und Südosten (SE). </li><li> Legen Sie eine Decke montierten Kamera über dem Labyrinth für Post-Test-Analyse des Verhaltens von Tieren, mit manueller oder automatic (Video-Tracking) Methoden (siehe § 5). </li></ol> 3. Allgemeine Bemerkungen <ol><li> Vor der Verwendung, füllen Sie das Labyrinth mit Wasser auf eine ungefähre Höhe von 18 cm (200 L). Dies ist hoch genug, um Ratten vom Berühren der Unterseite des Labyrinths mit den Füßen zu verhindern, aber flach genug, um ein Entweichen zu verhindern. </li><li> Nach vorbereitende Ausbildung, machen das Wasser undurchsichtig durch Mischen von 250 g Magermilchpulver. Wechseln Sie das Wasser auf einer täglichen Basis, um die Milch-Wasser ranzig zu verhindern. Pflegen Sie die Wassertemperatur zwischen 21 bis 23 ° C, um Anreiz für die Ratten, um das Entweichen-Plattform suchen. HINWEIS: Ratten, die mit der Position der Plattform beim Vortraining vertraut geworden ist, wird seine Position zu einer anderen Arm während des Trainings bewegt. </li><li> Vor der Verwendung eines eintauchen 17 cm hoch, 10 cm Plattformdurchmesser am äußersten Ende eines der Arme Ecke (NE, NW, SE oder SW). Achten Sie darauf, die Höhe zu untergetaucht ist 1 cm unter der Oberfläche der Wasseroberfläche. Trainieren Sie die Ratten zu erreichendie Zielplattform entweder mit einem allozentrischen oder egozentrisch Lernstrategie, die abhängig von der Art des Paradigma (siehe § 4) ist. </li></ol> 4. Basic Training Protokolle HINWEIS: Die Ratten werden in der Regel mit einer anfänglichen Tag vor dem Training, das sie, sich mit dem Labyrinth vertraut ermöglicht. <ol><li> Für vor dem Training lassen Sie die Ratte von dem Ende von einem der Arme Zentrum (zB S-Arm) und legen Sie die Ziel-Plattform am äußersten Ende eines der Arme Ecke (zB NE), dann geben Sie den Ratten 4 aufeinander folgenden 60 Sekunden Studien, in denen die Zielplattform zu erreichen. </li><li> Bei Erreichen der Fluchtplattform erlauben die Ratte dort für 15 sec zu warten, damit sie ruhen und deren Umgebung beobachten kann. Unabhängig von der Startposition, immer blockieren die gegenüberliegende Arm mit einem transparenten Falltür, die Einreise verhindert. HINWEIS: Während der Pre-Workout, lassen Sie das Wasser transparent, und stellen Sie die Plattform eright, dass er vorsteht 1 cm oberhalb der Oberfläche des Wassers, so dass es sichtbar der Ratte. </li><li> Verrichtungen des täglichen Training, bestehend aus bis zu 4 aufeinanderfolgenden Durchläufen durch eine 10 sec Spalt mindestens abgetrennt (diskrete Ausbildung, dh in Abständen von mehreren Minuten zwischen den Durchgängen ist eine Alternative). </li><li> Für die Ausbildung, den Standort der Plattform von seiner Position vor dem Training auf die gewählte Arm (zB NW), und tauchen Sie es an seinem Ende 1 cm unter der Wasseroberfläche. Jetzt machen das Wasser undurchsichtig durch Zugabe von Milchleistung und die folgenden Trainings (Abschnitt 4). </li><li> Für Ratten, die die Zielplattform nicht erreichen innerhalb von 60 sec, bringt sie in die Ausgangsposition, und sanft führen sie auf die Plattform vom Experimentator. </li><li> Messen Sie mehrere Variablen während der Trainingssitzungen und Sonde, wie Abstand schwamm, Latenzzeit, um das Tor zu arm / Plattform, Zeit in jedem Arm verbracht, als auch die Anzahl der Anfangs / Wiederholungsfehlern (siehe Abbildung2). Beachten Sie, dass Wartezeiten können durch den Motor schwer beeinflusst werden. Sollte der Fall eintreten, erscheinen Abstand und Fehler als zuverlässiger Variablen in Bezug auf die kognitive Leistung. </li><li> Allozentrischen Strategy Training: <ol><li> Tag 1 - Pre-Training: <ol><li> Sie Milchpulver für diesen Schritt nicht hinzufügen. Zeigen Fluchtplattform vorstehende 1 cm über der Wasseroberfläche in einem festen Standort. Zug Ratten in 4 aufeinander folgenden Studien die Plattform zu erreichen. </li></ol></li><li> Tage 2-5 - Training: <ol><li> In 250 g Magermilchpulver an das Wasser undurchsichtig zu machen. Bewegen Sie die Plattform auf eine andere Arm (zum Beispiel von NE nach NW) und Wasser hinzufügen, so dass die Plattform 1 cm unter der Wasseroberfläche. Release Ratten entweder von der N- oder S-Arm in unvorhersehbaren Folgen für jede Sitzung, so dass beide Arme sind doppelt so Testbeginn in einer Sitzung verwendet (4 Studien / Tag, zB SNNS, NSNS; siehe Abbildung 3). </li></ol></li><li>Tag 6 - Probe Session: <ol><li> Entfernen Plattform für die Sonde Studie. Lassen Sie Ratten von einem anderen Arm zu denen während der Ausbildung (zB SW) verwendet wird, und lassen Sie sie für 60 Sekunden zu schwimmen. Siehe Abbildung 4 für repräsentative Schwimmbahnen. Die Analyse der Zeit in der Ziel Arm (ehemaligen Standort der Plattform) verbracht gibt einen Hinweis darüber, ob Ratten mit einem Raumstrategie, eine andere Art von Strategie, eine sequenzielle Kombination verschiedener Strategien (siehe unten), oder eine desorganisierte Suchmuster. </li></ol></li></ol></li><li> Egozentrischen Strategy Training: <ol><li> Tag 1 - Pre-Training: <ol><li> Dies ist die gleiche wie in der ersten Stufe allozentrischen Strategie Training (Schritt 4.1). Sie Milchpulver für diesen Schritt nicht hinzufügen. Zeigen Fluchtplattform vorstehende 1 cm über der Wasseroberfläche in einem festen Standort. Zug Ratten in 4 aufeinander folgenden Studien die Plattform zu erreichen. </li></ol></li><li> Tage 2-5 - Training: <ol><li> 250 g desMagermilchpulver an das Wasser undurchsichtig zu machen. Bewegen Sie die Plattform auf eine andere Arm und Wasser hinzufügen, so dass die Plattform 1 cm unter der Wasseroberfläche. Release Ratten aus der gleichen Start Arm (S oder N; siehe Abbildung 5) für jeden Versuch (4 Studien / Tag). </li></ol></li><li> Tag 6 - Probe Session: <ol><li> Entfernen Plattform für die Sonde Studie. Ratten werden von einer anderen, von wo sie während des Trainings veröffentlicht wurden Arm freigegeben. Lassen Sie die Ratten, die für 60 Sekunden zu schwimmen. Blockieren Sie die gegenüberliegende Arm mit einem transparenten Falltür. HINWEIS: Ändern Sie die oben genannten Ausbildungsstrategien für die nach den Anforderungen des betreffenden Versuchs, zum Beispiel Drug Testing Effekte etc. </li></ol></li></ol></li><li> Trocknen Sie die Ratte mit saugfähige Handtücher nach jeder Sitzung im Wasser. </li></ol> 5. Analyse <ol><li> Führen Sie Messungen der Latenzzeiten, Aus- und sich wiederholenden Fehlern, erste Entscheidungen und Antworttyp manually durch Aufzeichnung diese Variablen aus den Videos aus dem Kopfkamera aufgenommen wurden. </li><li> Alternativ, falls verfügbar, verwenden im Handel erhältlichen Video-Tracking-Software und so konfiguriert, dass diese Variablen automatisch aufzuzeichnen. </li><li> Statistische Analyse: HINWEIS: Die konkrete Umsetzung der statistischen Analyse ist abhängig von der Studie, die stattfindet. <ol><li> Führen Sie ein einen, zwei oder Drei-Wege-ANOVA bezüglich der Anfangs / wiederholenden Fehlern, Latenzzeit, um das Tor zu arm / Plattform, und die Zeit in der Ziel Arm verbracht; mit Faktoren, die den Testtag und Behandlungsgruppe (n) enthalten. </li><li> Wo nötig, gehen Sie folgendermaßen ANOVAs mit Post-hoc-Newman-Keuls multiplen Vergleiche. Um die Leistung zu vergleichen, verwenden Sie einen Referenzwert (zB die Zeit in der Ziel Arm während einer Sonde Studie vs. die Chance Ebene ausgegeben), und führen Sie t-Test. </li><li> Falls erforderlich, verwenden Sie nicht parametrischen Statistik zusätzlich (zB χ², siehe unten) oder statt, wenn die Bedingungen für parametric diejenigen nicht erfüllt sind. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Kommentare zu den Studiendesign und Analyse Seit der Gründung hat sich die Doppel-H-Labyrinth in einer Reihe von Verhaltensexperimente in Ratten, die wurden gemeinsam unter normalen 24,25 konzipiert, egozentrisch und / oder allozentrischen Reaktionen bei Ratten untersucht und verändert 26-29 Gehirnzustände verwendet worden. Letztere Studien umfassen Striatum Tiefenhirnstimulation (DBS) 26. Tiermodellen neurologischer Erkrankungen 27,28, sowie bilat...

Bei Tieren wird das Lernen hauptsächlich von den hippocampal- und Striatum-basierte Speichersysteme 1,2, die eine zentrale Rolle in Bezug auf Platzierung und verfahrens-Speicher spielen bzw. vermittelt. Die Beziehung zwischen diesen beiden Systemen ist komplex, und sie bekannt sind, um miteinander in kooperativer oder Wettbewerbs Manieren 1,3 interagieren. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass der Einfluss eines dieser Speichersysteme auf das Verhalten der Tiere kann nach dem Fehlen oder die Beschädigung des anderen Systems 4-7 erhöhen. Beide Systeme sind an den präfrontalen Kortex über den Thalamus verbunden. Zahlreiche neurologische Störungen und neurodegenerative Erkrankungen können räumliche Kognition bei Menschen, die auf dem Zusammenspiel von prozeduralen und deklarativen Gedächtnisses Systeme stützen sich beeinflussen. Beispiele schließen die Parkinson-Krankheit (PD), Huntington-Krankheit (HD) 8-10, Alzheimer-Krankheit (AD) 11-14 sowieAmyotrophe Lateralsklerose (ALS) 15. Tiermodelle, die zu diesen Erkrankungen relevant sind, können durch verschiedene Medikamente, die bestimmte Rezeptoren 16 zu blockieren, sowie durch gezielte Läsionen induziert werden. Wenn diese Tiere mit räumlicher Speicheraufgaben verwendet, kann eine wertvolle Einsicht in die zugrundeliegenden Mechanismen auf diese Störungen, sowie verschiedene Behandlungsoptionen zusammen gewonnen werden. Es gibt viele verschiedene Typen von räumlichen Gedächtnisaufgaben bei Nagetieren, die gemeinsam sind für bestimmte Aspekte von Lernen und Gedächtnis sowie die Auswirkungen möglicher Behandlungen für verschiedene Erkrankungen 17,18 beurteilen. Diese Aufgaben können durch die Anzahl der Ziele und Wege, den Grad der Verhaltensflexibilität bei der Lösung der Aufgabe, die Speicherdauer oder Verzögerung, sowie die Wahl der Strategie bei der Lösung der Aufgabe verwendeten unterscheiden. Eine gute Leistung kann auf der Grundlage externer Signale oder Sehenswürdigkeiten, die verwendet werden, um zu orientieren erworben werdendas Tier auf das Ziel (eine allozentrischen oder Platz-Strategie). Alternativ kann ein Nagetier, eine Strategie, die auf körperliche Richtung und Hinweise in Bezug auf die Richtung zu bewegen, in (eine egozentrische oder Verfahrensstrategie), zum Beispiel basiert zu entwickeln, wenn eine Ratte, weiß, dass das Ziel ist, eine Linkskurve, gefolgt von einer Rechtskurve , dann gibt es wenig Bedarf an einem allozentrischen oder Ort Strategie. Maze Aufgaben unterscheiden sich oft von dem Grad der Flexibilität, um das Nagetier in ihrer Lösung angeboten basiert. Zum Beispiel in der Morris Wasser-Labyrinth, eine trockene Version des letzteren (zB 19) oder der Barnes Labyrinth (zB 20), gibt es potentiell unendlichen Strecken die Ratte ergreifen können, um das Ziel zu erreichen. In der Morris Wasser-Labyrinth zum Beispiel die Lage des Ziels basierend auf externe Landmarken oder Cues (allozentrischen Strategie) gelernt werden, oder indem Sie einfach schwimmen im Kreis in Richtung Zentrum, bis die Plattform gefunden (egozentrisch Strategie) 21. Bestimmte Aufgaben haben mehrere Zieleund ein hohes Maß an Flexibilität, wie der kegelVorgangsFeld 22 oder Olton radiale Labyrinth 23. Am anderen Ende der Skala sind Aufgaben, die in das Ziel zu erreichen, beispielsweise der Stein Labyrinth oder das alternierende Version des T-Labyrinth begrenzte Flexibilität. Diese Aufgaben stellen nur eine richtige Art, das Ziel zu erreichen und die Entstehung von kognitiven Routinen, die hauptsächlich durch das Striatum basierten Verfahrensspeichersystem geregelt sind zu erleichtern. Das Doppel-H-Labyrinth ist eine neuartige räumliche Speichertesteinrichtung, die entwickelt wurde, um es dem Experimentator, die Art der Strategie, die von Nagetieren in der Lösung dieser Aufgabe 24 gelernt ist direkt. Bestehend aus drei parallelen Armen Lauf durch einen senkrechten zentralen Durchgang geschnitten werden, ist die Doppel-H-Labyrinth ein wasserFlucht Aufgabe, bei Nagetieren lernen, ein Escape-Plattform, die in einer der Positionen Labyrinth eintaucht erreichen. Während des Trainings kann eine Verfahrensstrategie durch die Aufrechterhaltung t entwickelt werdener dieselbe Start- und Ziel Standorten. Alternativ kann ein allozentrischen Strategie durch Wechseln der Startposition in zufälliger Reihenfolge, und erfordern somit die Ratte den Ort des verborgenen Plattform basierend auf Umweltreize zu lernen, wie es in einem Wasserlabyrinth tun hat entwickelt werden. Dies überwindet ein in vielen unterschiedlichen Tasks vorhanden Labyrinth Hindernis in ein Experimentator nur wenig Kontrolle über die Art der Strategie, Nagetieren verwenden anderweitig. Dies ist wichtig, wenn man bedenkt, dass die Wirkungen bestimmter Kognition verstärkende Wirkstoffkandidaten verlassen sich auf die hippokampalen basierten Ortsspeichersystems, wodurch die Entstehung von kognitiven Routinen oder Prozeduren können die Interpretation der Verhaltensbeobachtungen verwechseln, wenn Tiere, zum Beispiel Umschalten von allozentrischen um prozedurale Gedächtnis im Laufe der Ausbildung. In ähnlicher Weise kann es wünschenswert sein, die Auswirkungen von Medikamenten und Behandlungen auf prozedurale Gedächtnis beurteilen zu können, ohne den Einfluss von allozentrischen Ort-basierte Speicher. Schließlich ist diese Vorrichtungkann genutzt werden, um die kooperative oder kompetitive Wechselwirkungen zwischen diesen Speichersystemen, und die Bedingungen für die Nagetiere können von einem System zum anderen wechseln zu studieren.

<table><tbody><tr><td>Rats or Mice</td><td>Charles River</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Towels for drying</td><td>University Hospital</td><td></td><td>1 / animal</td></tr><tr><td>Water</td><td></td><td></td><td>~200 L / day</td></tr><tr><td>Skim milk powder</td><td>Grocery store</td><td></td><td>250 g / 200 L water</td></tr><tr><td>Garden Hose</td><td>Hardware store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drying rack for towels</td><td>Hardware store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kinect camera</td><td>Kinect</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC computer</td><td>any</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Double H Maze, (plexiglass)&lt;/strong&gt; (Custom-Built)</td></tr><tr><td>External lateral walls, 1600 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>2</td></tr><tr><td>Internal lateral walls, 706 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>8</td></tr><tr><td>Central corridor panels, 500 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>4</td></tr><tr><td>Arm extremities, 188 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>6</td></tr><tr><td>Guillotine doors, 187 &amp;times; 350 &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>3</td></tr><tr><td>Extremity covers, 200 &amp;times; 250 mm</td><td></td><td></td><td>6</td></tr><tr><td>Crossbars, 200 &amp;times; 40 mm</td><td></td><td></td><td>6</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Double-H Maze Platform (to be ballasted)&lt;/strong&gt; (Custom-Built)</td></tr><tr><td>Metal platform, 100 mm diameter &amp;times; 150 mm</td><td></td><td></td><td>2</td></tr><tr><td>Platform cover, 100 mm diameter &amp;times; 6 mm</td><td></td><td></td><td>2</td></tr></tbody></table>

the double-h maze: a robust behavioral test for learning and memory in rodents

Raumwahrnehmung Forschung bei Nagern verwendet typischerweise die Verwendung von Labyrinth Aufgaben, deren Attribute variieren von einem Labyrinth zum nächsten. Diese Aufgaben sind je nach ihren Verhaltensflexibilität und erforderliche Speicherdauer, die Anzahl der Ziele und Wege, und auch der Gesamtaufgabenkomplexität. Eine verwirrende Funktion in viele dieser Aufgaben ist der Mangel an Kontrolle über die von den Nagetieren eingesetzt werden, um das Ziel, zum Beispiel allozentrischen (deklarative-like) oder egozentrisch (Verfahrens) basierte Strategien zu erreichen Strategie. Die Doppel-H-Labyrinth ist ein neuartiges wasser Flucht Speicher Aufgabe, die dieses Problem behebt, indem es dem Versuchsleiter, die Art der Strategie während der Ausbildung gelernt zu lenken. Das Doppel-H-Labyrinth ist eine transparente Vorrichtung, die aus einem Zentraldurchgang mit drei Armen an beiden Seiten vorstehen, zusammen mit einem Fluchtplattform am Ende eines dieser Arme taucht besteht. Ratten können mit Hilfe eines allozentrischen Strategie durch Wechseln der st trainiert werdenKunst Position im Labyrinth in unvorhersehbarer Weise (siehe Protokoll 1, § 4.7), wodurch ihnen zu verlangen, um die Position der Plattform auf der Grundlage der verfügbaren allothetic Cues erlernen. Alternativ kann eine egozentrische Lernstrategie (Protokoll 2; §4.8) kann durch Lösen der Ratten von der gleichen Position bei jedem Versuch verwendet werden, bis sie die Verfahrensmuster erforderlich ist, um das Ziel zu erreichen lernen. Diese Aufgabe ist nachgewiesen worden, für die Bildung von stabilen Erinnerungsspuren zu ermöglichen. Speicher nach der Ausbildungszeit in einer irreführenden Sonde Studie untersucht werden, in dem die Startposition für die Ratten Stellvertreter. Nach einer egozentrischen Lernparadigma, Ratten in der Regel greifen, um eine allozentrischen basiertes Strategiespiel, aber nur, wenn ihre anfängliche Blick auf die außer Labyrinth Cues unterscheidet sich deutlich von ihrer ursprünglichen Position. Diese Aufgabe ist ideal geeignet, um die Auswirkungen von Drogen / Störungen auf allozentrischen / egozentrisch Gedächtnisleistungen sowie die Interaktionen zwischen th erkundenese beiden Speichersystemen.

Egozentrischen Learning Strategy Eine Studie wurde durchgeführt, um festzustellen, ob die gewählte Speicherstrategie bei Ratten Veränderungen basierend auf Veränderungen ihrer Sicht der externen Umweltreize, als er einen egozentrischen-Lernparadigma 25. Die Ratten wurden über 4 Tage trainiert (4 Studien / Tag), ein Tor zu arm an NE befindet zu erreichen, und wurden anschließend am fünften Tag mit einer irreführenden Sonde Studie, bei der die Start Arm war entweder verschoben ...

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The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

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.

Die Doppel-H Maze: A Robust Verhaltenstest für Lernen und Gedächtnis in Nagetiere

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

the-double-h-maze-robust-behavioral-test-for-learning-memory

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

12.5K Aufrufe.  University Hospital Freiburg. 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.

Serie: The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

Low-stress Route Learning Using the Lashley III Maze in Mice

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other aversive stimuli to motivate task acquisition. As animals age, sensory modalities deteriorate. For example, many strains of mice develop hearing deficits or cataracts. Changes in the sensory systems required to guide mice during task acquisition present potential confounds in interpreting learning changes in aging animals. Moreover, the use of aversive stimuli to motivate animals to learn tasks is potentially confounding when comparing mice with differential sensitivities to stress. To minimize these types of confounding effects, we have implemented a modified version of the Lashley III maze. This maze relies on route learning, whereby mice learn to navigate a maze via repeated exposure under low stress conditions, e.g. dark phase, no food/water deprivation, until they navigate a path from the start location to a pseudo-home cage with 0 or 1 error(s) on two consecutive trials. We classify this as a low-stress behavior test because it does not rely on aversive stimuli to encourage exploration of the maze and learning of the task. The apparatus consists of a modular start box, a 4-arm maze body, and a goal box. At the end of the goal box is a pseudo-home cage that contains bedding similar to that found in the animal&#x2019;s home cage and is specific to each animal for the duration of maze testing. It has been demonstrated previously that this pseudo-home cage provides sufficient reward to motivate mice to learn to navigate the maze1. Here, we present the visualization of the Lashley III maze procedure in the context of evaluating age-related differences in learning and memory in mice along with a comparison of learning behavior in two different background strains of mice. We hope that other investigators interested in evaluating the effects of aging or stress vulnerability in mice will consider this maze an attractive alternative to behavioral tests that involve more stressful learning tasks and/or visual cues.

The Lashley III maze is a route-learning task that does not rely on aversive stimuli or visual cues. It is thus a highly attractive option for evaluating learning and memory, especially in aging mice or otherwise where stress is a consideration.

Low-Stress-Route Learning Mit dem Lashley III Maze in Mäuse

Many behavior tests designed to assess learning and memory in rodents, particularly mice, rely on visual cues, food and/or water deprivation, or other ...

Forschung

Neurowissenschaften

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land (Barnes) mazes. Improved performance over sessions or trials is thought to reflect learning and memory of the escape cage/platform location. Considered less stressful than water mazes, the Barnes maze is a relatively simple design of a circular platform top with several holes equally spaced around the perimeter edge. All but one of the holes are false-bottomed or blind-ending, while one leads to an escape cage. Mildly aversive stimuli (e.g.&#160;bright overhead lights) provide motivation to locate the escape cage. Latency to locate the escape cage can be measured during the session; however, additional endpoints typically require video recording. From those video recordings, use of automated tracking software can generate a variety of endpoints that are similar to those produced in water mazes (e.g.&#160;distance traveled, velocity/speed, time spent in the correct quadrant, time spent moving/resting, and confirmation of latency). Type of search strategy (i.e.&#160;random, serial, or direct) can be categorized as well. Barnes maze construction and testing methodologies can differ for small rodents, such as mice, and large rodents, such as rats. For example, while extra-maze cues are effective for rats, smaller wild rodents may require intra-maze cues with a visual barrier around the maze. Appropriate stimuli must be identified which motivate the rodent to locate the escape cage. Both Barnes and water mazes can be time consuming as 4-7 test trials are typically required to detect improved learning and memory performance (e.g.&#160;shorter latencies or path lengths to locate the escape platform or cage) and/or differences between experimental groups. Even so, the Barnes maze is a widely employed behavioral assessment measuring spatial navigational abilities and their potential disruption by genetic, neurobehavioral manipulations, or drug/ toxicant exposure.

The dry-land Barnes maze is widely used to measure spatial navigation ability in response to mildly aversive stimuli. Over consecutive days, performance (e.g.&#160;latency to locate escape cage) of control subjects improves, indicative of normal learning and memory. Differences between rats and mice necessitate apparatus and methodology changes that are detailed here.

Barnes Maze Teststrategien mit kleinen und großen Nager-Modelle

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

Verhalten

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in rodents. In our laboratory, we evaluated the two types of memory in more than 30 strains of genetically engineered mice using the automated version of this apparatus. Here, we present the modified T-maze apparatus operated by a computer with a video-tracking system and our protocols in a movie format. The T-maze apparatus consists of runways partitioned off by sliding doors that can automatically open downward, each with a start box, a T-shaped alley, two boxes with automatic pellet dispensers at one side of the box, and two L-shaped alleys. Each L-shaped alley is connected to the start box so that mice can return to the start box, which excludes the effects of experimenter handling on mouse behavior. This apparatus also has an advantage that in vivo microdialysis, in vivo electrophysiology, and optogenetics techniques can be performed during T-maze performance because the doors are designed to go down into the floor. In this movie article, we describe T-maze tasks using the automated apparatus and the T-maze performance of &alpha;-CaMKII+/- mice, which are reported to show working memory deficits in the eight-arm radial maze task. Our data indicated that &alpha;-CaMKII+/- mice showed a working memory deficit, but no impairment of reference memory, and are consistent with previous findings using the eight-arm radial maze task, which supports the validity of our protocol. In addition, our data indicate that mutants tended to exhibit reversal learning deficits, suggesting that &alpha;-CaMKII deficiency causes reduced behavioral flexibility. Thus, the T-maze test using the modified automatic apparatus is useful for assessing working and reference memory and behavioral flexibility in mice.

This article presents the protocol of T-maze tests using a modified automated apparatus for assessing the learning and memory functions in mice.

T-Labyrinth Erzwungener Wechsel und die Links-Rechts-Discrimination Aufgaben für die Beurteilung der Arbeitsbedingungen und Referenz-Gedächtnis bei Mäusen

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often stereotyped actions elicited in response to innately aversive sensory stimuli, but their success requires enough flexibility for adapting to different spatial environments, which can change rapidly. Here, we describe a behavioral assay to evaluate the influence of learned spatial knowledge on defensive behaviors in mice. We have adapted the widely used Barnes maze spatial memory assay to investigate how mice navigate to a shelter during escape responses to innately aversive sensory stimuli in a novel environment, and how they adapt to acute changes in the environment. This new assay is an ethological paradigm that does not require training and exploits the natural exploration patterns and navigation strategies in mice. We propose that the set of protocols described here are a powerful means of studying goal-directed behaviors and stimulus-triggered navigation, which should be of interest to both the fields of instinctive behaviors and spatial memory.

This protocol describes a behavioral assay, based on the Barnes maze test, to study how instinctive defensive actions are modified by the knowledge of spatial environment.

Ein Verhaltens-Assay für die Untersuchung der Rolle des räumlichen Gedächtnisses während der instinktiven Verteidigung bei Mäusen

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. The Barnes maze can also assess other mouse behaviors, such as general motivation to escape from the maze platform and exploratory behavior. The Barnes maze can measure whether a genetic mutation or environmental variable can impact the acquisition and retention of spatial memories, as well as provide information about the search strategy employed by the mice. Here we use the Barnes maze to detect a memory deficit in adult mice following a single developmental ethanol exposure event. The newly described Damsel-in-Distress paradigm exposes a male mouse to a female mouse trapped in a chamber in the open center field of the arena. It provides an opportunity for the mouse to socially respond to the trapped female and exhibit prosocial behavior. The Damsel-in-Distress paradigm can also be used to examine mouse behavior in a novel arena and measure locomotor activity. Both the Barnes Maze and the Damsel-in-Distress protocols require minimal financial investment and most aspects of the tests can be constructed from common lab supplies. These flexible and accessible tools can also be used to detect behavioral changes over the course of development.

This protocol measures spatial learning and memory using the Barnes maze. A novel Damsel-in-Distress paradigm is used to assess locomotor activity and prosocial behavior in mice.

Analyse der räumlichen Lernens und prosoziales Verhalten bei Mäusen mit dem Barnes Labyrinth und Damsel in Distress Paradigmen

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...

A Behavioral Test Battery for the Repeated Assessment of Motor Skills, Mood, and Cognition in Mice

Pharmacological and toxicological studies in neurodegeneration require comprehensive behavioral analysis in mice because motor dysfunctions and dysfunctions in mood and cognition are common and often shared symptoms in neurodegenerative diseases. Shown here is a behavioral test battery for motor, mood, and cognition, which can be repeatedly tested in a longitudinal study. This battery assesses the overall behavioral phenotype in mice by examining each domain of behavior with at least two independent well-accepted tests (i.e., open-field test and rotarod test for motor function, social interaction test, elevated plus maze test, and forced swim test for emotional function, and Morris water maze test and novel object recognition test for cognitive function). Therefore, this sensitive and comprehensive test battery is a powerful tool for the study of behavioral alternation in neurodegeneration.

A comprehensive behavioral test battery of motor skills, mood&#8212;including social interaction, depression, and anxiety&#8212;and cognition is designed for the repeated assessment of neurodegeneration-related behavioral changes in mice.

Eine Verhaltenstherapie Testbatterie für die wiederholte Beurteilung der Motorik, Stimmung und Kognition bei Mäusen

Pharmacological and toxicological studies in neurodegeneration require comprehensive behavioral analysis in mice because motor dysfunctions and ...

Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze shape, thus requiring several separate mazes in different configurations. The maze geometry cannot be reconfigured in a single environment to accommodate scalability and reproducibility. The reconfigurable maze is a unique approach to address the limitations, allowing quick and flexible configurations of maze pathways in a repeatable manner. It consists of interlocking pathways and includes feeders, treadmills, movable walls, and shut-off sensors. The current protocol describes how the reconfigurable maze can replicate existing mazes, including the T-shaped, plus-shaped, W-shaped, and figure-eight mazes. Initially, the T-shaped maze was constructed inside a single experimental room, followed by modifications. The rapid and scalable protocol outlined herein demonstrates the flexibility of the reconfigurable maze, achieved through the addition of components and behavioral training phases in a stepwise manner. The reconfigurable maze systematically and precisely assesses the performance of multiple aspects of spatial navigation behavior.

The present protocol describes a reconfigurable maze, a unique system for testing spatial navigation and behavioral phenotypes in rodents. The adaptability of this maze system enables the execution of various experiments in a single physical environment. The ease of structural rearrangement generates reliable and reproducible experimental results.

Verwendung eines rekonfigurierbaren Labyrinthsystems zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von räumlichen Navigationstests bei Nagetieren

Several maze shapes are used to test spatial navigation performance and behavioral phenotypes. Traditionally, each experiment requires a unique maze ...

Spatial Memory Testing Using Mazes

Spatial learning and memory are neurological functions that allow us to remember important details associated with our environment. Scientists test this phenomenon in rodents using different types of mazes like Morris water maze, Radial water maze, and Barnes maze. By investigating spatial memory in rodents, neurobehavioral scientists can gain valuable understanding of how these processes are altered following brain damage in humans.
Here, the neurobiology behind spatial memory is briefly reviewed and some general principles behind maze tests are discussed. Then, the video explains generalized protocols on how to conduct trials with specific types of mazes. Lastly, it will explain how behavioral researchers are using these tools to conduct some specific experiments.

Spatial Memory Tests Using Morris Water, Radial Water &amp; Barnes Mazes

Testen des räumlichen Gedächtnisses mit Hilfe von Irrgärten

Spatial learning and memory are neurological functions that allow us to remember important details associated with our environment. Scientists test this ...

Lehre

JoVE Science Education

Psychologie

Verhaltensforschung

The Morris Water Maze

The Morris water maze is one of the most widely used behavioral tests for studying spatial learning and memory. In the initial phases of this task, rodents must swim to a platform to escape from a pool of water. The platform is then hidden under the water&#8217;s surface, so that the animal is required to remember it&#8217;s location in order to escape.This simple yet powerful maze design can be used to assay cognitive function, study animal models of neurodegenerative disease, and test potential drug therapies.
This video provides an introduction to the Morris water maze and the principles surrounding its use, including a discussion of the different types of memory tested in the maze, important points to consider when designing and conducting this experiment, and the procedures for setup and running of the test. Several applications of the maze are examined, such as investigating how radiation treatment may lead to memory impairment. Finally, other types of water mazes, such as the 8-arm radial maze, are introduced to show how this paradigm can be adapted to engage different types of memory.

Das Morris-Wasserlabyrinth

The Morris water maze is one of the most widely used behavioral tests for studying spatial learning and memory. In the initial phases of this task, ...

Fortgeschrittene Biologie

Grundlagen der Neurowissenschaften

Barnes Maze: A Method For Assessing Spacial Learning and Memory in Lab Animals

Source: Ingersoll, J. et al. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/video/58008/analyzing-spatial-learning-prosocial-behavior-mice-using-barnes-maze">Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms</a>. J. Vis. Exp. (2018).
This video shows how to use the Barnes Maze with a mouse. The Barnes Maze testing procedure is used by researchers to assess spatial learning and memory in laboratory animals following repeated trials.

Barnes Maze: Eine Methode zur Bewertung des räumlichen Lernens und Gedächtnisses bei Labortieren

Source: Ingersoll, J. et al. Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms. J. Vis. ...