Nouveaux tests sur des modèles de souris améliorent la recherche cognitive
Des protocoles innovants améliorent la compréhension des fonctions cognitives chez les souris pour la santé humaine.
Aimee Bertolli, Oday Halhouli, Yiming Liu-Martínez, Brianna Blaine, Ramasamy Thangavel, Qiang Zhang, Eric Emmons, Nandakumar S. Narayanan, Serena B Gumusoglu, Joel C. Geerling, Georgina M Aldridge
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Table des matières
- Les Modèles de Souris
- Tester la Cognition chez les Souris
- Le Maze de Barnes
- Les Défis du Comportement des Souris
- Les Facteurs Confondants
- Modifier le Maze de Barnes
- Comment Ça Marche
- Évaluer les Fonctions Cognitives
- L'Importance des Mesures de Résultat
- Applications Réelles
- Les Défis à Venir
- Conclusion
- Source originale
La neurodégénérescence, c'est un terme compliqué pour parler de la perte progressive de neurones dans le cerveau, ce qui entraîne des conditions comme la démence. C'est pas une blague, parce qu'environ 55 millions de personnes dans le monde galèrent avec différentes formes de démence. C'est un peu comme un club où personne ne veut aller, mais malheureusement, ça prend de l'ampleur.
Les Modèles de Souris
Pour comprendre ce qui se passe mal dans nos cerveaux, les scientifiques utilisent souvent des modèles de souris. Pourquoi des souris, tu demandes ? Les souris ont des structures cérébrales assez similaires aux nôtres. En plus, elles sont petites, faciles à manipuler et il y a plein d'outils génétiques dispo pour expérimenter. Utiliser des souris permet aux chercheurs de tester de nouveaux traitements et de comprendre les mécanismes sous-jacents des problèmes de mémoire.
Mais voilà le hic : même si beaucoup de recherches se concentrent sur la mémoire, il y a des problèmes non mémoriels dans la démence qui sont souvent négligés. Par exemple, la dysfonction exécutive est un trait commun dans différents types de démence, y compris Alzheimer et d'autres. Pense à la dysfonction exécutive comme à la perte de ta capacité à planifier ta liste de courses. C'est chiant, non ?
Tester la Cognition chez les Souris
Les tests comportementaux chez les souris impliquent souvent des tâches qui vérifient leur mémoire et leurs compétences de navigation. Par exemple, les scientifiques utilisent des stratégies comme l'exploration de nouveautés et la recherche de chemins d'évasion. Des tests comme le Morris Water Maze ou les tâches de Reconnaissance d'Objets Nouveaux aident à mesurer à quel point les souris peuvent se souvenir des choses. Mais il y a un problème. Nombre de ces tests se concentrent principalement sur la mémoire à court terme, même quand les chercheurs veulent examiner d'autres aspects cognitifs. C'est comme entrer dans une boulangerie et ne se concentrer que sur les donuts, en ignorant les gâteaux de mariage.
Le Maze de Barnes
Un test populaire pour les souris est le Maze de Barnes. Ce design astucieux aide à évaluer la mémoire spatiale, qui est cruciale pour comprendre comment les animaux peuvent naviguer dans leur environnement. Imagine un manège où les souris sont mises au milieu d'une plateforme circulaire avec des trous tout autour. Un de ces trous mène à une boîte d'évasion douillette. Les souris, étant de petites aventurières, ont un instinct naturel pour trouver ce chemin de sortie.
Le Maze de Barnes a d'excellentes caractéristiques : il ressemble à une exploration nature, ne repose pas sur la nourriture ou l'eau pour la motivation, et est relativement peu stressant. Les scientifiques adorent qu'il puisse même être ajusté pour les souris ayant des problèmes moteurs, comme celles qui ne peuvent pas nager.
Les Défis du Comportement des Souris
Cependant, étudier le comportement des souris a ses défis. Les souris peuvent être difficiles ; elles sont très sensibles à leur environnement. Cette sensibilité peut entraîner des variations dans la façon dont différents groupes de souris se comportent pendant les tests, rendant l'interprétation des résultats compliquée. Parfois, un petit changement dans leur environnement peut dramatiquement changer leur comportement. C'est comme essayer d'organiser un dîner calme, mais ton chat décide que c'est le moment de jouer avec la nappe.
Les Facteurs Confondants
Les indices olfactifs (c'est une façon sophistiquée de dire "odeurs") peuvent brouiller les résultats. Si les souris peuvent sentir où se trouve le chemin de sortie, elles pourraient le trouver plus facilement, masquant leurs véritables compétences mémorielles. La plupart des labos s'en tiennent à une seule boîte d'évasion lors de tous les essais, ce qui pourrait faciliter la mémoire des souris grâce à l'odorat plutôt qu'à l'apprentissage spatial. Ça soulève des questions parce que les scientifiques veulent s'assurer qu'ils mesurent vraiment ce qu'ils pensent mesurer.
Modifier le Maze de Barnes
Face à ces défis, certains chercheurs ont décidé qu'il était temps de changer les choses. Ils ont pris une approche classique et ont amélioré le Maze de Barnes pour évaluer un éventail plus large de fonctions cognitives. Ils ont créé quelque chose appelé le protocole FIELD, qui signifie "Find the Invisible Exit to Locate the Domicile." C'est tout un art de rendre la boîte d'évasion un peu plus difficile à identifier par l'odorat et les indices visuels.
Comment Ça Marche
Dans le protocole FIELD, les chercheurs utilisent des boîtes d'évasion imprimées en 3D et adaptent la configuration originale pour s'assurer que les souris ne soient pas distraites par des odeurs familières. Imagine porter un bandeau sur les yeux en jouant à cache-cache ; ça rend les choses intéressantes, non ? Ils ont même conçu la configuration pour minimiser le nombre de fois où une seule boîte d'évasion est utilisée, pour briser les indices olfactifs.
Quand ils ont testé cette nouvelle version, ils ont découvert que les souris se souvenaient toujours où aller, mais cette fois, elles utilisaient vraiment leurs compétences d'apprentissage spatial au lieu de compter sur leur nez. C'est super, parce que ça donne aux chercheurs une idée plus claire de la façon dont ces petites bêtes apprennent.
Évaluer les Fonctions Cognitives
Les chercheurs ont aussi incorporé différentes étapes dans leurs tests. Par exemple, ils ont introduit le protocole STARR FIELD, qui signifie "Spatial Training and Rapid Reversal." Ce nouveau twist permet aux souris de montrer leur Flexibilité Cognitive. C'est un peu comme demander à un ami de naviguer sur un nouveau chemin pour aller à un resto. S'ils peuvent s'en sortir rapidement, ça montre qu'ils ont une bonne flexibilité cognitive.
L'Importance des Mesures de Résultat
Les mesures de résultat sont les critères que les chercheurs utilisent pour évaluer à quel point les souris terminent leurs tâches. Ils regardent des choses comme combien de temps il faut à une souris pour trouver le chemin de sortie (latence), la distance parcourue, et combien de fois elles visitent les mauvais trous. C'est comme juger une course : tu veux savoir qui a fini en premier et à quel point chaque concurrent a bien performé.
Mais les chercheurs doivent faire gaffe. S'ils se concentrent uniquement sur une mesure, ils risquent de passer à côté de détails importants. La meilleure approche est souvent une combinaison de divers résultats, ce qui peut leur donner un tableau complet de la performance cognitive de la souris.
Applications Réelles
Comprendre comment les souris apprennent et se souviennent peut avoir des implications significatives pour la santé humaine. Si les chercheurs peuvent mieux identifier les déficits cognitifs chez les souris, ils pourraient aussi découvrir des problèmes similaires chez les humains. Ces infos pourraient mener à des traitements et interventions améliorés pour les gens souffrant de maladies neurodégénératives.
Les Défis à Venir
Même si les protocoles FIELD et STARR FIELD sont prometteurs, il y a encore des limites. Les différences de motivation, de peur et d'exploration peuvent influencer les résultats. Par exemple, si une souris se sent un peu timide, elle pourrait explorer moins, affectant ainsi le résultat. Les chercheurs doivent continuer à affiner ces méthodes et explorer de nouvelles qui peuvent fournir des données plus fiables et cohérentes.
Conclusion
Dans la lutte contre la neurodégénérescence et la démence, les chercheurs cherchent constamment de meilleures façons d'évaluer les fonctions cognitives. En modifiant des tests existants comme le Maze de Barnes et en utilisant des méthodes innovantes comme les protocoles FIELD et STARR FIELD, ils ouvrent des voies à la découverte. Au final, comprendre comment les souris pensent et se comportent dans ces tests pourrait aider à ouvrir la voie à des percées dans les traitements pour le déclin cognitif humain.
Alors, levons notre verre à nos petits amis poilus qui font le gros du travail, ouvrant la voie à des solutions plus intelligentes dans le monde des neurosciences !
Titre: Renovating the Barnes maze for mouse models of Dementia with STARR FIELD: A 4-day protocol that probes learning rate, retention and cognitive flexibility.
Résumé: Land-based mazes that require spatial cues to identify the location of a hiding-place are a low-stress method to evaluate learning rate and memory retention in mice. One version, the Barnes maze, allows quantification of naturalistic exploratory behaviors not evident in water-based tasks. As the task relies on innate behaviors, it does not require overtraining, making it more feasible to examine early learning and non-memory executive functions that are characteristic of some non-amnestic dementias. However, because it is difficult to hide odor cues in the traditional version of the maze, learning rate during individual trials can be difficult to interpret. We designed and tested the use of 3D-printed escape shuttles that can be made in duplicate, as well as a docking tunnel that allows mice to self-exit the maze to improve reproducibility and limit experimenter influence. In combination with maze turning and escape tunnel caps, we show our shuttles mitigate the possibility of undesired cues. We then compare use of our 4-day protocol across several mouse models of cognitive impairment. We demonstrate an additional stage, the STARR protocol (Spatial Training and Rapid Reversal), to better challenge executive functions such as working memory and behavioral flexibility. We examine commonly used outcome measures across mice with and without access to spatial cues, as well as across mouse models of cognitive impairment to demonstrate the use of our 4-day protocol. Overall, this protocol provides detailed instructions to build and perform a robust spatial maze that can help expand the range of deficits identified. Our findings will aid in interpretation of traditional protocols, as well as provide an updated method to screen for both amnestic and non-amnestic cognitive changes.
Auteurs: Aimee Bertolli, Oday Halhouli, Yiming Liu-Martínez, Brianna Blaine, Ramasamy Thangavel, Qiang Zhang, Eric Emmons, Nandakumar S. Narayanan, Serena B Gumusoglu, Joel C. Geerling, Georgina M Aldridge
Dernière mise à jour: 2024-12-01 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.30.625516
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.30.625516.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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