Новый мощный инструмент для изучения пространственной памяти был описан сегодня в журнале Nature как значительное улучшение по сравнению с текущим золотым стандартом, водным лабиринтом Морриса. Новый дизайн Honeycomb Maze позволяет систематически анализировать решения, которые принимает животное во время навигации.
Задачи пространственной навигации используются для изучения того, как животные определяют свое местоположение и направляются в благоприятные и из неблагоприятных мест в ответ на изменения в окружающей среде.
Профессор Джон О'Киф из Sainsbury Wellcome Center в UCL и лауреат Нобелевской премии 2014 года за открытие клеток места, класса нейронов, важных для пространственного восприятия, прокомментировал достижение:
"Ресурсы центра Sainsbury Wellcome Center и механической мастерской UCL Biosciences позволили нам разработать новый лабиринт, который находился в стадии планирования и разработки более десяти лет, в течение которых мы опробовали различные технологии и протестированы разные конфигурации."
Сотовый лабиринт был специально разработан для преодоления недостатков других тестов пространственной навигации и памяти, таких как Т-образный или Y-образный лабиринт, лабиринт с радиальными рукавами Олтона, лабиринт Барнса и водный лабиринт Морриса. Профессор О'Киф описывает новую задачу пространственной навигации:
Сотовый лабиринт состоит из 37 подвижных платформ, что позволяет удерживать животное в ограниченном пространстве в любом месте лабиринта и заставляет его выбирать между двумя альтернативными путями к цели. Выбирая путь с наименьшим отклонением от направления движения цели, животное показывает, что оно знает, где находится цель и как лучше всего добраться до нее».
Сотовый лабиринт повторяет все преимущества заслуженно известного водного лабиринта Морриса в том смысле, что заставляет животное подходить к скрытой цели с разных сторон, исключая стратегии, не зависящие от гиппокампа. животное выбирает между двумя альтернативами, он обеспечивает простую меру успеха в каждой точке лабиринта». Профессор О'Киф продолжил.
В документе сравниваются результаты контрольных животных и животных с поражением гиппокампа, выполняющих навигационную задачу в сотовом лабиринте, и факторы, влияющие на их производительность.
Во-первых, команда продемонстрировала как последовательность, так и воспроизводимость нового теста на трех контрольных группах самцов крыс Lister с капюшоном. Крысы из контрольной группы очень быстро учатся, и исследование выявило три основные переменные, влияющие на производительность:
- Угол между двумя выбранными платформами - производительность улучшается при больших углах
- Расстояние до цели - производительность ухудшается с увеличением расстояния
- Угол между правильной платформой и целью - производительность снижается с увеличением угла между платформой наилучшего выбора и целью
Исследователи описывают дальнейший эксперимент с животными с поражением гиппокампа и показывают, что животные были значительно хуже обучены задаче, а также им требовалось больше времени, чтобы сделать выбор.
Кроме того, Honeycomb Maze позволяет исследователям изучать взаимосвязь пространственной навигации с активностью клеток места в гиппокампе, где имеется карта местоположения животного в пространстве.
Говоря о важности сотового лабиринта, профессор О'Киф сказал: «Мы рассматриваем лабиринт как универсальный инструмент для тестирования поведения, который позволит нам изучать другие пространственные поведения, такие как следование за направлением, а также непространственные задачи, такие как приближение к движущемуся объекту."
Это захватывающее время для системной нейронауки. Недавние разработки в области электрофизиологических и оптических методов записи позволяют нам одновременно отслеживать активность большого количества отдельных единиц, открывая многочисленные возможности для корреляции паттернов нейронной активности с психическими явлениями, такими как как мысли, намерения и эмоции».
Параллельно развитие оптогенетических методов управления активностью клеток мозга сделало возможным продемонстрировать причинно-следственную связь между этими нейронными паттернами и связанной с ними умственной активностью. Дополнительное развитие произошло в области поведенческих Использование виртуальной реальности в мышах с фиксированной головой открыло возможность управления поведением в ограниченной области опыта, такой как навигация в виртуальном коридоре или выбор определенного визуального стимула».
Профессор О'Киф заключил:
"Ресурсы центра Sainsbury Wellcome Center и механической мастерской UCL Biosciences позволили нам приступить к реализации программы по разработке более натуралистичных, этологически важных задач, с помощью которых мы все еще можем отслеживать и контролировать поведение животных."