stringtranslate.com

Задача Морриса по навигации в воде

Схематический рисунок теста Морриса на ориентирование в воде для крыс. Размер и маркер могут отличаться.

Задача навигации в воде Морриса , также известная как водный лабиринт Морриса (не путать с водным лабиринтом ), — это поведенческая процедура, в основном используемая с грызунами. Она широко используется в поведенческой нейробиологии для изучения пространственного обучения и памяти . [1] Она позволяет изучать обучение, память и пространственную работу с большой точностью, а также может использоваться для оценки повреждения определенных областей коры головного мозга. [1] [2] Она используется нейробиологами для измерения влияния нейрокогнитивных расстройств на пространственное обучение и возможные методы лечения нейронов, для проверки влияния поражений мозга в областях, связанных с памятью, и для изучения того, как возраст влияет на когнитивные функции и пространственное обучение. [1] [3] Задача также используется в качестве инструмента для изучения злоупотребления наркотиками, нейронных систем, нейротрансмиттеров и развития мозга. [4] [5]

Обзор

Крыса проходит тест Морриса на ориентирование в воде

Основная процедура для задачи навигации в воде Морриса заключается в том, что крысу помещают в большой круглый бассейн и требуют найти невидимую или видимую платформу, которая позволяет ей выбраться из воды, используя различные подсказки. [3] [6] На поведение крыс могут влиять многие факторы, включая их пол, среду, в которой они выросли, воздействие наркотиков и т. д. [4] Существует три основных тактики для крыс, чтобы выбраться из лабиринта: праксическая стратегия (запоминание движений, необходимых для того, чтобы добраться до платформы), тактическая стратегия (крыса использует визуальные подсказки, чтобы достичь своей цели) или пространственная стратегия (использование дистальных подсказок в качестве точек отсчета для определения своего местонахождения). [7] Существует множество парадигм для водного лабиринта, которые можно использовать для изучения различных когнитивных функций. [8] В частности, когнитивную гибкость можно оценить с помощью парадигмы водного лабиринта, в которой скрытая платформа постоянно перемещается. [9]

История

Задача Морриса по навигации в воде была задумана Ричардом Г. Моррисом (тогда работавшим в Университете Сент-Эндрюс ) в 1981 году как альтернатива радиальному лабиринту. [10] Тест был разработан для изучения пространственного обучения и того, как оно отличалось от других форм ассоциативного обучения . [11] Первоначально крыс, а теперь чаще мышей, помещали в открытый бассейн, и латентный период побега измерялся для шести испытаний в день в течение 2–14 дней. [12] Для оценки производительности животного используется несколько переменных. Например, «испытание с зондом» измеряет, как долго испытуемый проводит в «целевом квадранте» (квадранте со скрытой платформой). [12] Более сложные испытания изменяют местоположение скрытой платформы или измеряют расстояние, пройденное в бассейне до достижения платформы. [12] За эти годы было проведено много различных версий этого теста с большим количеством переменных. Например, нейробиологи изучают влияние различий пола, веса, силы, уровня стресса, возраста и штамма видов. Результаты сильно различаются, поэтому исследователи не могут делать выводы, если эти переменные не остаются постоянными. [1] За всю историю этой задачи использовалось много бассейнов разного размера, но было показано, что это не оказывает существенного влияния на результаты теста. [13] В ранних версиях задачи исследователи измеряли только время ожидания до побега, однако устройства видеонаблюдения теперь обычно используются для измерения пути к побегу, времени, проведенного в каждом квадранте, и расстояния, пройденного в бассейне. [14]

Оригинальный эксперимент

В первом эксперименте Морриса аппарат представлял собой большой круглый бассейн диаметром 1,30 м и высотой 0,60 м. Целью первоначального эксперимента было показать, что пространственное обучение не требует наличия локальных сигналов, то есть крысы могут научиться определять местоположение объекта без каких-либо слуховых, визуальных или обонятельных сигналов. [15]

Анализ

Самым ранним показателем обучения является латентность побега , то есть время, необходимое для нахождения платформы. Однако эта мера затрудняется скоростью плавания, не обязательно когнитивным фактором, а длина пути между точкой отправления и платформой является параметром, более тесно связанным с пространственным обучением. [16] Другими параметрами являются мера Галлахера, [17] среднее расстояние до платформы и тест коридора Уишоу, [18] который измеряет время и путь на полосе, непосредственно ведущей от начала заплыва к платформе. Другие параметры измеряются во время пробных испытаний: платформа для побега удаляется, и мышам или крысам разрешается искать ее в течение фиксированного времени (часто 60 секунд). Измеряемыми переменными являются время и длина пути в квадрантах, время возле платформы и пересечения платформы.

Сравнение с задачами лабиринта

Как и другие пространственные задачи, такие как T-образный лабиринт и радиальный лабиринт , задача навигации в воде Морриса должна измерять пространственную память, контроль движения и когнитивное картирование . [19] [20] T-образный лабиринт и радиальный лабиринт гораздо более структурированы по сравнению с ними. [21] Например, T-образный лабиринт требует от крысы или мыши только принятия бинарного решения, выбора влево или вправо (или восток или запад). С другой стороны, в задаче навигации в воде Морриса животному необходимо постоянно решать, куда идти. [11] Другая причина, по которой эта задача стала популярной, заключается в том, что крысы (но не мыши) [19] являются естественными пловцами, но не любят холодную воду (мыши просто не любят воду любой температуры), поэтому для выполнения задачи их не нужно мотивировать лишением пищи или электрическим током. [11] Мобильность платформы позволяет проводить эксперименты по обучению и переобучению. [14] Кроме того, настройка и стоимость аппарата относительно низкие. [14]

Слабые стороны

Когда время поиска платформы в целевом квадранте сокращается в пробном испытании, это рассматривается как прямое доказательство того, что пространственная память крысы должна быть нарушена. Однако во многих случаях причина более длительного времени, потраченного на поиск платформы, или отсутствия поиска в целевом квадранте, не имеет ничего общего с влиянием на пространственную память крысы, а на самом деле обусловлена ​​другими факторами. Большое исследование производительности у мышей пришло к выводу, что почти половина всех отклонений в результатах была вызвана различиями в тигмотаксисе , склонности животных оставаться близко к стенкам бассейна. Около 20% изменчивости объяснялось различной склонностью мышей пассивно плавать в воде, пока их не «спасет» экспериментатор. Различия в пространственной памяти были лишь третьим фактором, объясняющим всего 13% отклонений между показателями животных. [16]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd D'Hooge, R; De Deyn, PP (август 2001 г.). «Применение водного лабиринта Морриса в изучении обучения и памяти». Исследования мозга. Обзоры исследований мозга . 36 (1): 60–90. doi :10.1016/S0165-0173(01)00067-4. PMID  11516773. S2CID  2651456.
  2. ^ Моррис, РГ; Гарруд, П; Роулинс, Дж. Н.; О'Киф, Дж. (24 июня 1982 г.). «Нарушение навигации в пространстве у крыс с поражениями гиппокампа». Nature . 297 (5868): 681–3. Bibcode :1982Natur.297..681M. doi :10.1038/297681a0. PMID  7088155. S2CID  4242147.
  3. ^ ab Sharma, S; Rakoczy, S; Brown-Borg, H (23 октября 2010 г.). «Оценка пространственной памяти у мышей». Life Sciences . 87 (17–18): 521–36. doi :10.1016/j.lfs.2010.09.004. PMC 6457258 . PMID  20837032. 
  4. ^ ab Wongwitdecha, N; Marsden, CA (9 апреля 1996 г.). «Влияние социальной изоляции при воспитании на обучение в водном лабиринте Морриса». Brain Research . 715 (1–2): 119–24. doi :10.1016/0006-8993(95)01578-7. PMID  8739630. S2CID  12321749.
  5. ^ Mendez, IA; Montgomery, KS; LaSarge, CL; Simon, NW; Bizon, JL; Setlow, B (февраль 2008 г.). «Долгосрочные эффекты предшествующего воздействия кокаина на производительность водного лабиринта Морриса». Neurobiology of Learning and Memory . 89 (2): 185–91. doi :10.1016/j.nlm.2007.08.005. PMC 2258220. PMID  17904876 . 
  6. ^ Vorhees, C; Williams, M (27 июля 2006 г.). «Водный лабиринт Морриса: процедуры оценки пространственных и связанных с ними форм обучения и памяти». Nature Protocols . 1 (2): 848–58. doi :10.1038/nprot.2006.116. PMC 2895266 . PMID  17406317. 
  7. ^ Брандейс, Р.; Брандис, И.; Йехуда, С. (сентябрь 1989 г.). «Использование водного лабиринта Морриса в изучении памяти и обучения». Международный журнал нейронауки . 48 (1–2): 29–69. doi :10.3109/00207458909002151. PMID  2684886.
  8. ^ D'Hooge, R.; De Deyn PP (август 2001 г.). «Применение водного лабиринта Морриса в изучении обучения и памяти». Исследования мозга. Обзоры исследований мозга . 36 (1): 60–90. doi :10.1016/S0165-0173(01)00067-4. PMID  11516773. S2CID  2651456.
  9. ^ Saab, BJ; Saab AMP; Roder JC (май 2011). «Статистические и теоретические соображения относительно водного лабиринта с перемещением платформы». Journal of Neuroscience Methods . 198 (1): 44–52. doi :10.1016/j.jneumeth.2011.03.008. PMID  21419797. S2CID  33909927.
  10. ^ Wenk, GL (май 2004). Jacqueline N. Crawley ; et al. (ред.). Оценка пространственной памяти с использованием радиального лабиринта и водного лабиринта Морриса . Том. Глава 8. стр. 8.5A.1–8.5A.12. doi :10.1002/0471142301.ns0805as26. ISBN 978-0471142300. PMID  18428607. S2CID  205151857. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  11. ^ abc Моррис, Р. (май 1984 г.). «Разработки процедуры водного лабиринта для изучения пространственного обучения у крыс». Журнал методов нейронауки . 11 (1): 47–60. doi :10.1016/0165-0270(84)90007-4. PMID  6471907. S2CID  8292701.
  12. ^ abc Морган, Д.; Буккафуско, Дж. Дж. (2009). «Задачи водного лабиринта у мышей: специальный справочник по трансгенным мышам с болезнью Альцгеймера». PMID  21204327. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  13. ^ Ван Дам, Д.; Лендерс, Г.; 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. doi :10.1016/j.nlm.2005.09.006. PMID  16290194. S2CID  19824659.
  14. ^ abc Терри AV, Jr; Buccafusco, JJ (2009). «Задачи пространственной навигации (водный лабиринт)». PMID  21204326. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  15. ^ Моррис, RGM (май 1981). «Пространственная локализация не требует наличия локальных сигналов». Обучение и мотивация . 12 (2): 239–260. doi :10.1016/0023-9690(81)90020-5.
  16. ^ ab Wolfer, DP; Stagljar-Bozicevic, M; Errington, ML; Lipp, HP (1998). «Пространственная память и обучение у трансгенных мышей: факт или артефакт?». Новости в физиологических науках . 13 (3): 118–123. doi : 10.1152/physiologyonline.1998.13.3.118 . PMID  11390774. S2CID  10771826.
  17. ^ Maei HR, Zaslavsky K, Teixeira CM, Frankland PW (2009). «Каков наиболее чувствительный показатель эффективности теста зонда в водном лабиринте?». Front Integr Neurosci . 3 : 4. doi : 10.3389/neuro.07.004.2009 . PMC 2659169. PMID  19404412 . 
  18. ^ Whishaw, IQ (октябрь 1985 г.). «Блокада холинергических рецепторов у крыс ухудшает локальные, но не таксонные стратегии навигации в бассейне». Behavioral Neuroscience . 99 (5): 979–1005. doi :10.1037/0735-7044.99.5.979. PMID  3843314.
  19. ^ ab Whishaw, IQ (1995). «Сравнение крыс и мышей в задании на место в бассейне и задании на соответствие месту: некоторые удивительные различия». Physiology & Behavior . 58 (4): 687–693. doi :10.1016/0031-9384(95)00110-5. PMID  8559777. S2CID  11764808.
  20. ^ Crusio, Wim (1999). «Методологические соображения по тестированию обучения у мышей». В Crusio, WE; Gerlai, RT (ред.). Справочник по молекулярно-генетическим методам для исследования мозга и поведения (1-е изд.). Амстердам: Elsevier. С. 638–651. ISBN 978-0-444-50239-1.
  21. ^ Ходжес, Х (июнь 1996). «Процедуры лабиринта: сравнение радиально-рукавного и водного лабиринта». Исследования мозга. Когнитивные исследования мозга . 3 (3–4): 167–81. doi :10.1016/0926-6410(96)00004-3. PMID  8806020.