Проведение и автоматизация теста «водный лабиринт Морриса» в условиях SPF-вивария

«Водный лабиринт Морриса» является основным тестом для изучения пространственного обучения и памяти у лабораторных грызунов. Он входит в батарею тестов, обязательных для поведенческого фенотипирования мутантных и трансгенных мышей. В то же время проведение данного теста в условиях SPF-вивария весьма затруднено жесткими требованиями контроля патогенов. Другой проблемой при проведении теста является низкая контрастность белого животного на фоне забеленной поверхности воды, что делает невозможным его автоматическую трассировку. В Институте цитологии и генетики СО РАН и Институте автоматики и электрометрии СО РАН на базе EthoStudio была разработана уникальная установка, позволяющая автоматизировать трассировку мышей любого окраса в условиях SPF-вивария. Эта установка включала стенд для пластикового бака (110×40 см) для воды, цифровой видеокамеры и системы освещения. Воду для заполнения бака стерилизовали с помощью ультрафиолетового обеззараживателя Van Erp Blue Lagoon UV-C Tech 15000. Изображение животного покадрово обрабатывалось программой EthoStudio, и вычислялись такие параметры, как латентное время освобождения, пройденный путь, кумулятивное расстояние до платформы и время нахождения в секторах бака. С помощью созданной установки были изучены пространственное обучение и память у мышей линии C57BL/6 и созданной на ее базе линии C57BL/6/Kaiso с нокаутом гена, кодирующего метил-ДНК связывающий белок Kaiso. Было показано, что мыши этих линий способны обучаться находить платформу в водном лабиринте Морриса и помнят положение платформы, по крайней мере, в течение последующих четырех дней.

водный лабиринт Морриса, пространственная память, автоматизация измерений, нокаутные мыши

1. Коростина В.С., Куликов А.В. Поведенческое фенотипирование мышей с нокаутом гена Kaiso. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(4):399-403. DOI: 10.18699/VJ15.051

2. Куликов В.А., Киричук В.С., Тихонова М.А., Куликов А.В. Использование плотности вероятности для автоматизации измерения пространственного предпочтения в этологическом эксперименте. Докл. АН. 2007;417:279-283.

3. Хоцкин Н.В., Фурсенко Д.В., Базовкина Д.В., Куликов В.А., Куликов А.В. Автоматическое измерение характеристик пространственного обучения у мышей в тесте Водный Лабиринт Морриса с обращенным освещением. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2014;100:36-44.

4. Blaha G.R., Raghupathi R., Saatman K.E., McIntosh T.K. Brain-de-rived neurotrophic factor administration after traumatic brain injury in the rat does not protect against behavioral or histological deficits. Neuroscience. 2000;99:483-493.

5. Cirulli F., Berry A., Alleva E. Intracerebroventricular administration of brain-derived neurotrophic factor in adult rats affects analgesia and spontaneous behavior but not memory retention in a Morris water maze task. Neurosci. Lett. 2000;287:207-210.

6. Cirulli F., Berry A., Chairotti F., Alleva E. Intrahippocampal administration of BDNF in adult rats affects short-term behavioral plasticity in the Morris water maze and performance in the elevated plusmaze. Hippocampus. 2004;14:802-807.

7. Crawley J.N. Behavioral phenotyping strategies for mutant mice. Neuron. 2008;57:809-818.

8. D’Hoodge R., De Deyn P.P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res. 2001;36:60-90.

9. Dalm S., Grootendorst J., de Kloet E.R., Oitzl M.S. Quantification of swim patterns in the Morris water maze. Behav. Res. Meth. Instrum. Comput. 2000;32:134-139.

10. Dalm S., Schwabe L., Schachinger H., Oitzl M.S. Post-training self administration of sugar facilitates cognitive performance of male C57BL/6J mice in two spatial learning tasks. Behav. Brain Res. 2009;198:98-104.

11. Derdikman D., Moser E.I. A manifold of spatial maps in the brain. D.Derdikman, E.I.Moser. Trends Cogn. Sci. 2010;14:561-569.

12. Gallagher M., Burwell R., Burchinal M. Severity of spatial learning impairment in aging: development of a learning index for performance in the Morris water maze. Behav. Neurosci. 1993;107:618-626.

13. Kulikov A.V., Fursenko D.V., Khotskin N.V., Bazovkina D.V., Kulikov V.A., Naumenko V.S., Bazhenova E.Y., Popova N.K. Spatial learning in the Morris water maze in mice genetically different in the predisposition to catalepsy: the effect of intraventricular treatment with brain-derived neurotrophic factor. Pharmacol. Biochem. Behav. 2014;122:266-272.

14. Kulikov A.V., Tikhonova M.A., Kulikov V.A. Automated measurement of spatial preference in the open field test with transmitted lighting. J. Neurosci. Meth. 2008;170:345-351.

15. Moser E., Moser M.B. Mapping your every move. Cerebrum. 2014; 2014:4.

16. Moser M.B., Rowland D.C., Moser E.I. Place cells, grid cells, and memory. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2015;7(2).

17. Naumenko V.S., Kondaurova E.M., Bazovkina D.V., Tsybko A.S., Ilchibaeva T.V., Khotskin N.V., Semenova A.A., Popova N.K. Effect of GDNF on depressive-like behavior, spatial learning and key genes of the brain dopamine system in genetically predisposed to behavioral disorders mouse strains. Behav. Brain Res. 2014;274:1-9.

18. Noldus L.P.J.J, Spink A.J., Tegelenbosch R.A.J. EthoVision: a versatile video tracking system for automation of behavioral experiments. Behav. Res. Meth. Instr. Compt. 2001;33:398-414.

19. Spink A.J., Tegelenbosch R.A.J., Buma M.O.S., Noldus L.P.J.J. The EthoVision video tracking system – a tool for behavioral phenotyping of transgenic mice. Physiol. Behav. 2001;73:731-744.

20. Tandon P., Yang Y., Das K., Holmes G.L., Stafstrom C.E. Neuroprotective effects of brain-derived neurotrophic factor in seizures during development. Neuroscience. 1999;91(1):293-303.

21. Yoon H.G., Chan D.W., Reynolds A.B., Qin J., Wong J. N-CoR mediates DNA methylation-dependent repression through a methyl CpG binding protein Kaiso. Mol. Cell. 2003;12(3):723-734.