Водный лабиринт Цинциннати - Cincinnati Water Maze

Простая схема водного лабиринта Цинциннати. Испытуемый может перейти от A к B или от B к A.

В Водный лабиринт Цинциннати (CWM) - это разновидность водный лабиринт. Водные лабиринты - экспериментальное оборудование, используемое в лабораториях; это лабиринты, частично заполненные водой, и в них помещают грызунов, чтобы наблюдать за ними и рассчитывать время, пока они пробираются через лабиринт. Обычно через лабиринт пропускают две группы грызунов, одну из которых лечили, а другую нет, и сравнивают результаты. Экспериментатор использует этот тип лабиринта, чтобы узнать о познавательный или же эмоциональный процессы.[1][2]

Обзор

Водный лабиринт Цинциннати - это водный лабиринт, состоящий из девяти соединенных между собой Т-образные перекрестки. Крысы вынуждены находить путь от одного конца лабиринта к другому, перемещаясь через отверстия в стенах, а не в конце каждого прохода. Стены достаточно широкие, чтобы крыса не могла опереться о стену, а стены сделаны из Оргстекло, чтобы предотвратить нежелательное поведение субъектов, например перелезание через стену или поиск швов в стенах, за которые можно ухватиться. Эти лабиринты заполнены водой, потому что крысы, как правило, прирожденные пловцы, но крысы предпочитают не находиться в воде, поэтому это дает мотивацию для всех испытуемых, желающих пройти лабиринт.[2]

Этот тест также можно провести в темноте, если исследователь хочет больше сосредоточиться на предмете эгоцентрический навигационный способности, потому что, если крыса не может ссылаться на визуальные подсказки на расстоянии, она не может использовать другой тип ориентированной навигации, аллоцентрическая навигация. Оцениваются две части эгоцентрической навигации: навигация на основе маршрута, четко определенный путь через окружающую среду. Другая часть - это интегрированная навигация по пути, то есть возможность выбрать другой и более прямой путь к начальной точке, чем исходящий. Эгоцентрическая навигация оценивается путем наблюдения за субъектами и регистрации того, сколько раз субъект пересекает заданную линию на каждом Т-образном пересечении своей головой и передними лапами, указывая на то, что они движутся в неправильном направлении или, другими словами, они теряются.[2]

История

Предшественник водного лабиринта Цинциннати (CWM), Бильский водный лабиринт (BWM), был изобретен в 1940 году У. К. Билем для проверки эгоцентрических навигационных способностей крыс. Таким образом, BWM был заключен в контейнер, чтобы любые внешние стимулы, такие как свет, не помогали испытуемому в выполнении задачи. Это гарантирует, что память крысы от предыдущих испытаний является основным источником информации. Более того, первоначальная конструкция BWM имела стены размером чуть более пятой метра в высоту, оставляя примерно 20 см зазора между вершиной лабиринта и потолком контейнера. Конструкция BWM была сделана так, чтобы каждый перекресток образовывал Т-образный перекресток.[2]

Тем не менее, было несколько проблем с BWM, включая обилие T-образных перекрестков, которые побудили нововведение, которое привело к созданию CWM. В отличие от BWM, CWM обладает более широкими каналами, чтобы предотвратить подпирание более крупных крыс, и имеет дополнительное преимущество в виде асимметрии и дополнительных пересечений. Более того, стратегия, которая преимущественно наблюдалась в BWM, где крысы плавали по прямой линии, пока их не заставляли повернуться, была отменена присущей CWM асимметрией. Вместо этого, если бы крысы начали в точке-A, чтобы добраться до точки-B, им пришлось бы свернуть на полпути вниз по коридору, прежде чем они дойдут до тупика. И наоборот, начало от точки B к точке A позволяет использовать стандартный метод, упомянутый ранее.[2]

Использует

Запись ЭЭГ крысы в ​​общем водном лабиринте

Водный лабиринт Цинциннати чаще всего используется для измерения задержки побега, то есть времени, необходимого субъекту для выхода из лабиринта. Исследователи могут также измерить количество ошибок, совершаемых субъектом, которые подсчитываются, когда субъект заходит в тупик. Обычно животное помещают в один и тот же лабиринт для нескольких испытаний в день с целью оценить процедурное обучение крысы. Субъект должен изучить лабиринт, потому что он не может просто следовать случайным путем, как в стандартном лабиринте. Изучая латентность побега животного, исследователи получают стандартизированный тест на скорость обучения субъекта.[2] CWM особенно полезны, потому что они являются прямым тестом эгоцентрического обучения / навигации.[3] Без внешних визуальных сигналов мышь вынуждена запоминать свои движения в предыдущих попытках, чтобы убежать. Это полезно для определения влияния лекарств на краткосрочная память творчество, или эгоцентрическое обучение, как упоминалось ранее. Тест также полезен при картировании областей мозга, где пространственное обучение происходит путем записи областей мозговой активности во время теста. В одном варианте, добавляя свет или другие визуальные подсказки, исследователи могут измерить аллоцентрическое обучение / память. С помощью этой процедуры тест становится похожим на Водный лабиринт Морриса, где тестируется пространственное обучение. Кроме того, в этом варианте крыса может использовать как аллоцентрические, так и эгоцентрические сигналы, чтобы убежать. Это особенно полезно для изучения пространственной памяти, поскольку мышь может использовать оба типа навигационных сигналов.[4]

Анализ

Недостатки

Поскольку водные лабиринты использовались в основном с крысами и мышами, экстраполяция исследовательских данных этих экспериментов на другие организмы и людей ограничена. Водный лабиринт Цинциннати (CWM) представляет некоторые слабые места для экспериментаторов, поскольку он включает больше переменных, которые необходимо учитывать при выводе о когнитивном поведении крысы. Например, элемент воды вызывает другой стимул, чем тот, который присутствует в простых заземленных лабиринтах. Таким образом, базовая характеристика поведения крысы должна быть отмечена до проведения испытания в этом лабиринте, поскольку поведение крысы вне лабиринта будет отличаться от поведения, отображаемого, когда ее заставляют плавать внутри лабиринта. Кроме того, предыдущее исследование показало, что у CWM более крутая кривая обучения по сравнению с его аналогом Morris Water Maze; сделать собранные исходные данные менее полезными.[5][6]

Сравнение с другими лабиринтами

Т-образный лабиринт

  • Оригинальные Т-образные лабиринты - это очень простые заземленные (сухие) лабиринты, которые предоставляют крысе два варианта на выбор.
  • Позволяет экспериментатору делать выводы о когнитивных способностях крыс принимать решения, а также искать закономерности во влиянии одного решения на другое.
  • Множественные Т-образные лабиринты помогают экстраполировать результаты, связанные с принятием правильных и неправильных решений, поскольку для завершения такого лабиринта необходимо последовательно принять множество двух решений.[3]

Y-лабиринт

  • Очень похожий на Т-образный лабиринт, оригинальный Y-лабиринт представляет собой приземленный лабиринт, в котором нужно сделать простой выбор из двух вариантов.
  • Когнитивные способности принятия решений в центре внимания лабиринта, похожего на Т-образный лабиринт.
  • Y-образная форма лабиринта продемонстрировала большую склонность к обучению из-за более постепенных превращений в варианты выбора (Y-образная форма вместо T).[3]

Лабиринт с радиальным рукавом

  • Первоначально это был заземленный лабиринт, в котором крыса находится в центре лабиринта и окружена множеством путей, ведущих в тупик, но может содержать награду.
  • Кратковременная память - главный фактор, изучаемый при наблюдении за крысами. А также их реакция на получение вознаграждения путем выбора определенных путей.
  • Крыса может быть рассчитана на время, чтобы увидеть, сколько времени потребуется, чтобы посетить все пути; отмечая повторные посещения тропинок.[3]

Задача водной навигации Морриса

  • Крысу помещают в воду, крысы, как известно, очень хорошо плавают, поэтому могут оставаться в воде в течение длительного периода времени. Крыса должна пройти со стартовой платформы на вторую подводную платформу, случайно размещенную в бассейне.
  • Крысы не предпочитают воду, поэтому реакция крысы на пребывание в воде является важной переменной, которую следует учитывать при наблюдении за принятием решения крысами.
  • Крыса может свободно пройти этот лабиринт. Целостное поведение крысы из-за менее строго размещенных внешних сигналов легче исследовать.
  • Крысам можно давать лекарства для изучения поведения в воде и влияния на мотивацию.
  • Скрытая платформа заставляет крысу в большей степени полагаться на другие свои чувства в сочетании друг с другом. Использование которых может быть не так ярко выражено в более простых, заземленных лабиринтах.
  • Из этого лабиринта можно наблюдать, может ли крыса определить правильное местоположение другой платформы по рисунку водной ряби или другим внешним сигналам.[3][7]

Водный лабиринт Цинциннати (CWM) можно резюмировать как комбинацию лабиринтов, рассмотренных выше. По сравнению с обычным T- или Y-лабиринтом, мыши сталкиваются с совершенно другой проблемой из-за добавления большего количества пересечений и необходимости перемещаться по лабиринту во время плавания в воде. CWM может работать в темноте и может быть изменен во время каждого пробега крысы по лабиринту. Это способствует усилению у крысы ощущения срочности и позволяет экспериментатору лучше взглянуть на ограничения и применение чувств крысы, когда крыса попадает в экстремальные обстоятельства.[7]

Каждый из лабиринтов, посвященных когнитивным исследованиям, измеряется путем наблюдения за способностью субъекта маневрировать в лабиринте независимо от того, измеряется ли это по времени, по количеству проведенных испытаний, в которых субъект выбирает правильный путь, или по количеству достижений нежелательного результата по сравнению к «желаемому» за один проход. Последовательность от крысы к крысе в их способности решать задачу лабиринта важна и позволяет ученым затем искать, что может вызвать отклонения в производительности у определенной крысы или группы крыс.[7]

Рекомендации

  1. ^ Шенк, Франсуаза (11 января 2013 г.). «5: Водный лабиринт Морриса (это не лабиринт)». В Формане, Найджел; Джиллет, Рафаэль (ред.). Справочник парадигм и методологий пространственных исследований. Психология Press. ISBN  9781135816674.
  2. ^ а б c d е ж Vorhees, Чарльз V .; Уильямс, Майкл Т. (2016). «Водный лабиринт в Цинциннати: обзор развития, методов и доказательств в качестве теста на эгоцентрическое обучение и память». Нейротоксикология и тератология. 57: 1–19. Дои:10.1016 / j.ntt.2016.08.002. ЧВК  5056837. PMID  27545092.
  3. ^ а б c d е Браун, Аманда; Амос-Кроос, Робин; Гутьеррес, Арнольд; Сероги, Ким (февраль 2015 г.). «Истощение дофамина в дорсомедиальном или дорсолатеральном полосатом теле ухудшает эгоцентрические характеристики водного лабиринта Цинциннати, в то же время щадя обучение аллоцентрическому водному лабиринту Морриса». Нейробиология обучения и памяти. 118: 55–63. Дои:10.1016 / j.nlm.2014.10.009. ЧВК  4331240. PMID  25451306. ProQuest  1655707843.
  4. ^ Ариас, Наталья; Мендес, Марта; Ариас, Хорхе (2014). «Мозговые сети, лежащие в основе навигации в водном лабиринте Цинциннати с внешними и внутренними ориентирами». Письма о неврологии. 576: 68–72. Дои:10.1016 / j.neulet.2014.05.064. PMID  24915295. S2CID  207139483.
  5. ^ Vorhees, Чарльз V .; Уильямс, Майкл Т. (1 января 2014 г.). «Оценка пространственного обучения и памяти у грызунов». Журнал ILAR. 55 (2): 310–332. Дои:10.1093 / ilar / ilu013. ЧВК  4240437. PMID  25225309.
  6. ^ Ворхис, Чарльз (2016). «Водный лабиринт в Цинциннати: обзор развития, методов и доказательств в качестве теста на эгоцентрическое обучение и память». Нейротоксикология и тератология. 57: 1–19. Дои:10.1016 / j.ntt.2016.08.002. ЧВК  5056837. PMID  27545092.
  7. ^ а б c Хэнсон, Энн. «Крысы и лабиринты». www.ratbehavior.org. Хэнсон, Энн Ф. и Мануэль Бердой. 2010. Крысы. В: Валари В. Тайнс (ред.), Поведение экзотических домашних животных. С. 104 - 116. Оксфорд: Wiley-Blackwell. Получено 8 апреля 2017.