Задача водной навигации Морриса - Morris water navigation task

Тестирование животных
Wistar rat.jpg
Основные статьи
Тестирование на
вопросы
Случаи
Компании
Группы / кампании
Писатели / активисты
Категории
  • Тестирование животных
  • Права животных
  • Забота о животных

В Задача водной навигации Морриса, также известный как Водный лабиринт Морриса (не следует путать с водный лабиринт ) - поведенческая процедура, которая в основном используется с грызунами. Он широко используется в поведенческая нейробиология учиться пространственное обучение и память.[1] Он позволяет с большой точностью изучать обучение, память и пространственную работу, а также может использоваться для оценки повреждений определенных корковых областей мозга.[1][2] Он используется нейробиологами для измерения влияния нейрокогнитивных расстройств на пространственное обучение и возможные нейронные методы лечения, для проверки влияния повреждений мозга в областях, связанных с памятью, и для изучения того, как возраст влияет на когнитивные функции и пространственное обучение.[1][3] Задача также используется как инструмент для изучения злоупотребления наркотиками, нейронных систем, нейротрансмиттеров и развития мозга.[4][5]

Обзор

Схема теста водной навигации Морриса для крыс. Размер и маркер могут отличаться.
Схема теста водной навигации Морриса для крыс. Размер и маркер могут отличаться.
Крыса проходит тест на навигацию по моррису
Крыса проходит тест на навигацию по моррису

Основная процедура для задачи навигации по воде Морриса заключается в том, что крысу помещают в большой круглый бассейн, и от нее требуется найти невидимую или видимую платформу, которая позволяет ей покинуть воду с помощью различных сигналов.[3][6] На продуктивность крыс могут влиять многие факторы, включая их пол, среду, в которой они росли, воздействие наркотиков и т. Д.[4] У крыс есть три основных тактики выхода из лабиринта: практическая стратегия (запоминание движений, необходимых для достижения платформы), тактическая стратегия (крыса использует визуальные подсказки, чтобы добраться до места назначения) или пространственная стратегия (с использованием дистальных подсказок). как точки отсчета, чтобы найти себя).[7] Существует множество парадигм водного лабиринта, которые можно использовать для изучения различных когнитивных функций.[8] Особенно, когнитивная гибкость можно оценить с помощью парадигмы водного лабиринта, в которой скрытая платформа постоянно перемещается.[9]

История

Задача водной навигации Морриса была задумана Ричард Дж. Моррис (затем на Сент-Эндрюсский университет ) в 1981 г. как альтернатива радиальному лабиринту.[10] Тест был разработан для изучения пространственного обучения и его отличий от других форм обучения. ассоциативное обучение.[11] Первоначально крыс, теперь чаще мышей, помещали в открытый бассейн, и время ожидания побега измерялось до шести испытаний в день в течение 2–14 дней.[12] Для оценки продуктивности животного используются несколько переменных. Например, «пробное испытание» измеряет, сколько времени испытуемый проводит в «целевом квадранте» (квадранте со скрытой платформой).[12] Более сложные испытания изменяют местоположение скрытой платформы или измеряют расстояние, проведенное в бассейне до достижения платформы.[12] За прошедшие годы было выполнено множество различных версий этого теста с большим количеством переменных. Например, нейробиологи изучают влияние различий пола, веса, силы, уровня стресса, возраста и принадлежности к видам. Результаты сильно различаются, поэтому исследователи не могут делать выводы, если эти переменные не остаются постоянными.[1] На протяжении всей истории этой задачи использовалось множество пулов разного размера, но было показано, что это не оказывает значительного влияния на результаты теста.[13] В ранних версиях задачи исследователи измеряли время задержки только для побега, однако теперь устройства видеонаблюдения обычно используются для измерения пути к побегу, времени, проведенного в каждом квадранте, и пройденного расстояния в бассейне.[14]

Оригинальный эксперимент

В первом эксперименте Морриса устройство представляло собой большой круглый бассейн диаметром 1,30 м и высотой 0,60 м. Цель оригинального эксперимента состояла в том, чтобы показать, что пространственное обучение не требует наличия локальных сигналов, а это означает, что крысы могут научиться определять местонахождение объекта без каких-либо слуховых, визуальных или обонятельных сигналов.[15]

Анализ

Самая ранняя мера обучения - это избежать задержки, время, необходимое для поиска платформы. Однако этот показатель затрудняется скоростью плавания, не обязательно когнитивным фактором, а длина пути между исходной точкой и платформой является параметром, более тесно связанным с пространственным обучением.[16] Дополнительные параметры - это мера Галлахера,[17] среднее расстояние до платформы и тест коридора Уишоу,[18] который измеряет время и путь на полосе, ведущей непосредственно от места старта до платформы. Другие параметры измеряются во время испытаний зондов: платформа для эвакуации удаляется, и мышам или крысам разрешается искать ее в течение фиксированного времени (часто 60 секунд). Измеряемые переменные: время и длина пути в квадрантах, время около платформы и переходы платформ.

Сравнение с задачами лабиринта

Смотрите также: Лабиринт оазиса

Как и другие пространственные задачи, такие как Т-образный лабиринт и лучевой лабиринт, задача водной навигации Морриса должна измерять пространственную память, контроль движения и когнитивное картирование.[19][20] По сравнению с ними Т-образный лабиринт и лабиринт с радиальным рукавом гораздо более структурированы.[21] Например, Т-образный лабиринт требует, чтобы крыса или мышь только принимали бинарное решение, выбирая влево или вправо (или Восток или Запад). С другой стороны, в задаче навигации по воде Морриса животное должно постоянно решать, куда идти.[11] Еще одна причина, по которой эта задача стала популярной, заключается в том, что крысы (но не мыши)[19] прирожденные пловцы, но не любят более холодную воду (мыши просто не любят воду любой температуры), поэтому для выполнения этой задачи им не нужно мотивироваться голоданием или поражением электрическим током.[11] Мобильность платформы позволяет проводить эксперименты по обучению и повторному обучению.[14] Кроме того, установка и стоимость устройства относительно невысоки.[14]

Недостатки

Когда время поиска платформы в целевом квадранте сокращается в испытании зонда, это рассматривается как прямое доказательство того, что пространственная память мыши должна быть нарушена. Однако во многих случаях причина более длительного времени, затрачиваемого на поиск платформы, или отсутствия поиска в целевом квадранте не имеет ничего общего с влиянием на пространственную память мыши, а на самом деле связана с другими факторами. Большое исследование производительности на мышах пришло к выводу, что почти половина всех различий в показателях производительности связана с различиями в тигмотаксис, склонность животных держаться близко к стенкам бассейна. Около 20% изменчивости объясняется разной склонностью мышей пассивно плавать в воде до тех пор, пока экспериментатор не «спасет» их. Различия в пространственной памяти были лишь третьим фактором, объясняющим всего 13% различий между характеристиками животных.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d D'Hooge, R; Де Дейн, П.П. (август 2001 г.). «Применение водного лабиринта Морриса в изучении обучения и памяти». Исследование мозга. Обзоры исследований мозга. 36 (1): 60–90. Дои:10.1016 / S0165-0173 (01) 00067-4. PMID  11516773.
  2. ^ Моррис, Р.Г.; Гарруд, П.; Роулинз, Дж. Н.; О'Киф, Дж (24 июня 1982 г.). «Навигация по месту у крыс с поражением гиппокампа». Природа. 297 (5868): 681–3. Bibcode:1982Натура.297..681М. Дои:10.1038 / 297681a0. PMID  7088155.
  3. ^ а б Шарма, S; Ракоци, S; Brown-Borg, H (23 октября 2010 г.). «Оценка пространственной памяти у мышей». Науки о жизни. 87 (17–18): 521–36. Дои:10.1016 / j.lfs.2010.09.004. ЧВК  6457258. PMID  20837032.
  4. ^ а б Wongwitdecha, N; Марсден, Калифорния (9 апреля 1996 г.). «Влияние социальной изоляции на обучение в водном лабиринте Морриса». Исследование мозга. 715 (1–2): 119–24. Дои:10.1016/0006-8993(95)01578-7. PMID  8739630.
  5. ^ Mendez, IA; Монтгомери, Канзас; LaSarge, CL; Саймон, Северо-Запад; Бизон, JL; Сетлоу, Б. (февраль 2008 г.). «Долгосрочные эффекты предшествующего воздействия кокаина на работу водного лабиринта Морриса». Нейробиология обучения и памяти. 89 (2): 185–91. Дои:10.1016 / j.nlm.2007.08.005. ЧВК  2258220. PMID  17904876.
  6. ^ Vorhees, C; Уильямс, М. (27 июля 2006 г.). «Водный лабиринт Морриса: процедуры оценки пространственных и родственных форм обучения и памяти». Протоколы природы. 1 (2): 848–58. Дои:10.1038 / nprot.2006.116. ЧВК  2895266. PMID  17406317.
  7. ^ Брандейс, Р. Brandys, Y; Иегуда, С. (сентябрь 1989 г.). «Использование водного лабиринта Морриса в изучении памяти и обучения». Международный журнал неврологии. 48 (1–2): 29–69. Дои:10.3109/00207458909002151. PMID  2684886.
  8. ^ D'Hooge, R .; Де Дейн П.П. (август 2001 г.). «Применение водного лабиринта Морриса в изучении обучения и памяти». Исследование мозга. Обзоры исследований мозга. 36 (1): 60–90. Дои:10.1016 / S0165-0173 (01) 00067-4. PMID  11516773.
  9. ^ Сааб, Би Джей; Saab AMP; Родер Дж. К. (май 2011 г.). «Статистические и теоретические соображения по переносу платформы в водный лабиринт». Журнал методов неврологии. 198 (1): 44–52. Дои:10.1016 / j.jneumeth.2011.03.008. PMID  21419797.
  10. ^ Венк, Г.Л. (май 2004 г.). «Оценка пространственной памяти с использованием лабиринта с радиальным рукавом и водного лабиринта Морриса». В Жаклин Н. Кроули; и другие. (ред.). Текущие протоколы в неврологии. Текущие протоколы в неврологии. Глава 8. С. 8.5A.1–8.5A.12. Дои:10.1002 / 0471142301.ns0805as26. ISBN  978-0471142300. PMID  18428607.
  11. ^ а б c Моррис, Р. (май 1984 г.). «Разработка методики водного лабиринта для изучения пространственного обучения крысы». Журнал методов неврологии. 11 (1): 47–60. Дои:10.1016/0165-0270(84)90007-4. PMID  6471907.
  12. ^ а б c Morgan, D; Буккафуско, Дж. Дж. (2009). «Задачи водного лабиринта у мышей: особое упоминание о трансгенных мышах, вызывающих болезнь Альцгеймера». PMID  21204327. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ Ван Дам, Д; Кредиторы, G; Де Дейн, П.П. (март 2006 г.). «Влияние диаметра водного лабиринта Морриса на визуально-пространственное обучение у разных линий мышей». Нейробиология обучения и памяти. 85 (2): 164–72. Дои:10.1016 / j.nlm.2005.09.006. PMID  16290194.
  14. ^ а б c Терри А.В., младший; Буккафуско, Дж. Дж. (2009). «Задачи пространственной навигации (водный лабиринт)». PMID  21204326. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  15. ^ Моррис, Р.Г.М. (Май 1981 г.). «Пространственная локализация не требует наличия локальных реплик». Обучение и мотивация. 12 (2): 239–260. Дои:10.1016/0023-9690(81)90020-5.
  16. ^ а б Вулфер, Д.П .; Stagljar-Bozicevic, M; Эррингтон, М.Л .; Липп, HP (1998). «Пространственная память и обучение у трансгенных мышей: факт или артефакт?». Новости физиологических наук. 13: 118–123. PMID  11390774.
  17. ^ Maei HR, Заславский K, Тейшейра CM, Frankland PW (2009). «Какая самая точная мера эффективности теста с водяным лабиринтом?». Фронт Integr Neurosci. 3: 4. Дои:10.3389 / нейро.07.004.2009. ЧВК  2659169. PMID  19404412.
  18. ^ Уишоу, IQ (октябрь 1985 г.). «Блокада холинергических рецепторов у крыс нарушает локаль, но не стратегии таксона для навигации в плавательном бассейне». Поведенческая неврология. 99 (5): 979–1005. Дои:10.1037/0735-7044.99.5.979. PMID  3843314.
  19. ^ а б Уишоу, I.Q. (1995). «Сравнение крыс и мышей в задании на место в бассейне и задание на поиск места: некоторые удивительные различия». Физиология и поведение. 58 (4): 687–693. Дои:10.1016/0031-9384(95)00110-5. PMID  8559777.
  20. ^ Крузио, Вим (1999). «Методологические соображения для тестирования обучения на мышах». In Crusio, W.E .; Герлай, Р. (ред.). Справочник молекулярно-генетических методов исследования мозга и поведения (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир. С. 638–651. ISBN  978-0-444-50239-1.
  21. ^ Hodges, H (июнь 1996 г.). «Лабиринт: сравнение лучевого лабиринта и водного лабиринта». Исследование мозга. Когнитивные исследования мозга. 3 (3–4): 167–81. Дои:10.1016/0926-6410(96)00004-3. PMID  8806020.