Test di apprendimento e memoria

TEST DI APPRENDIMENTO
E MEMORIA
TIPI DI MEMORIA
i processi che sottendono la formazione della memoria possono coincidere
in alcuni punti, ma poi divergono sulla base del tipo di memoria che si forma
IMPORTANZA DELLO STUDIO DELLE FUNZIONI COGNITIVE
il declino cognitivo è una delle maggiori problematiche associate
all’invecchiamento, può essere di gravo variabile, da moderato a
grave, e può essere provocato da un vasto numero di condizioni
patologiche, tra cui la malattia di Alzheimer (la causa prevalente),
e le demenze vascolare, frontotemporale, o a corpi di Lewy
la presenza di alterazioni cognitive è riscontrabile in numerose
patologie neurologiche e psichiatriche (psicosi, depressione,
malattia di Parkinson)
IMPORTANZA DELLO STUDIO DELLE FUNZIONI COGNITIVE
le terapie farmacologiche disponibili per il trattamento dei deficit
cognitivi sono insoddisfacenti
la presenza di alterazioni cognitive è riscontrabile in numerose
patologie neurologiche e psichiatriche (psicosi, depressione,
malattia di Parkinson)
IMPORTANZA DELLO STUDIO DELLE FUNZIONI COGNITIVE
può avere effetti promnesici, e
quindi essere di potenziale
interesse
NUOVO FARMACO
può avere effetti amnesici, che ne
limitano le applicazioni
es: antagonisti dei recettori NMDA
PARAMETRI DA CONSIDERARE NEI TEST DI
APPRENDIMENTO E MEMORIA
ETA’
gli animali giovani e adulti hanno capacità mnemoniche superiori
di quelli anziani viene data preferenza a questi animali
tuttavia si possono impiegare animali anziani, sia per studi
longitudinali che per riprodurre una condizione sperimentale
simile a quella umana
PARAMETRI DA CONSIDERARE NEI TEST DI
APPRENDIMENTO E MEMORIA
COMPLESSITA’ DEL COMPITO
il test deve essere sempre basato sull’esecuzione di compiti che
l’animale è in grado di imparare e riprodurre in maniera efficiente
alcuni test sono adatti ad alcuni animali ma non ad altri
si deve inoltre sempre considerare la possibile presenza di
lateralizzazione e il suo impatto sui risultati
PARAMETRI DA CONSIDERARE NEI TEST DI
APPRENDIMENTO E MEMORIA
LESIONI E/O STIMOLAZIONI DI
AREE SPECIFICHE
sebbene la memoria sia un fenomeno estremamente complesso
che richiede un’integrazione tra le funzioni di numerose aree
cerebrali, la manipolazione di alcune aree (es: ippocampo,
corteccia prefrontale) ha effetti diretti e tangibili sulla memoria
questo tipo di approccio è utilizzato soprattutto negli studi che
valutano il meccanismo d’azione dei farmaci
PARAMETRI DA CONSIDERARE NEI TEST DI
APPRENDIMENTO E MEMORIA
TEMPO DI SOMMINISTRAZIONE
DEL FARMACO
può essere variato per studiare gli effetti dei farmaci sulla
acquisizione della memoria  il farmaco si somministra prima
che l’animale esegua il test, o sul consolidamento della memoria
 il farmaco si somministra dopo che l’animale ha eseguito il test
i vari farmaci possono essere somministrati sia acutamente che
cronicamente, a seconda del modello utilizzato
TEST DI APPRENDIMENTO E MEMORIA
alternanza spontanea in un labirinto a Y  funzione cognitiva generale
test del riconoscimento di oggetti  memoria a breve/medio termine
test della memoria sociale  memoria a breve/medio termine
test dell’alternanza in un labirinto a T memoria a breve/lungo termine
test del labirinto radiale memoria a breve/lungo termine
test del labirinto di Morris  memoria a breve/lungo termine
test del labirinto di Barnes memoria a breve/lungo termine
per alcuni di questi test sono possibili delle modifiche che ne
estendono la validità
TEST DELL’ALTERNANZA SPONTANEA
IN UN LABIRINTO A Y
C
B
si basa sulla tendenza naturale dei
roditori di esplorare un labirinto avente la
forma dai Y secondo un modo
caratteristico che prevede l’entrata
progressiva nei bracci, con preferenza
per quelli visitati meno di recente
A
è un test che misura la funzionalità
cognitiva generale dei roditori
i bracci del labirinto sono tutti uguali
TEST DELL’ALTERNANZA SPONTANEA
IN UN LABIRINTO A Y
C
B
A
in questa versione del test si può misurare solamente l’effetto dei
farmaci sulla funzione cognitiva, ma non sulla ritenzione della memoria
TEST DELLA MEMORIA SPAZIALE
IN UN LABIRINTO A Y: VERSIONE MODIFICATA
C
B
C
B
braccio diverso
porta a ghigliottina
A
trial 1
intervallo
A
trial 2
in questa versione, il test può essere usato per valutare la memoria
spaziale e l’effetto di farmaci su acquisizione e ritenzione della memoria
TEST DEL RICONOSCIMENTO DI OGGETTI NON
FAMILIARI (NOVEL OBJECT RECOGNITION)
1° Sessione
2° Sessione
intervallo
si basa sulla tendenza naturale dei roditori di esplorare oggetti non
familiari preferendo sempre quelli nuovi a quelli già esplorati in
precedenza
TEST DEL RICONOSCIMENTO DI OGGETTI NON
FAMILIARI (NOVEL OBJECT RECOGNITION)
il comportamento è soppresso dalla scopolamina e ripristinato da
farmaci come il donepezil o la caffeina
i parametri che vengono valutati in questo test sono il tempo di esplorazione dell’oggetto
familiare e di quello non familiare, che possono essere valutati sia in termini assoluti che
percentuali. è possibile anche valutare un parametro ulteriore, il NOI, che fa un computo
più complesso dei tempi di esplorazione
TEST DEL RICONOSCIMENTO DI OGGETTI NON
FAMILIARI (VERSIONE MODIFICATA)
oggetto che sarà
1° Sessione
2° Sessione
esplorato
intervallo
la versione modificata di questo test prevede che gli oggetti differiscano
non nel tipo, ma nella loro posizione all’interno della gabbia la
modifica consente la valutazione della memoria spaziale
entrambe le versioni possono essere usate per studi su acquisizione e
ritenzione della memoria
TEST DELLA MEMORIA SOCIALE
1° Sessione
2° Sessione
ratto adulto
intervallo
ratto giovane
il ratto adulto ha la tendenza ad annusare i ratti più giovani. il test si
basa sul fatto che un ratto adulto interagirà preferenzialmente con ratti
giovani con i quali non ha mai avuto alcun tipo di contatto in precedenza
TEST DELLA MEMORIA SOCIALE
1° esposizione
2° esposizione
quando lo stesso ratto giovane viene presentato ad un ratto adulto, il
tempo di esplorazione da parte di quest’ultimo diminuisce. questo effetto
si attenua nei ratti anziani ed è ripristinato dalla pilocarpina
TEST DELL’ALTERNANZA IN UN LABIRINTO A T
richiede deprivazione di cibo
addestramento dell’animale. valuta
capacità dell’animale di ricordare
quale braccio si trova la ricompensa
genere cibo)
e
la
in
(in
una versione semplificata prevede
l’utilizzo di questo test in maniera simile
al Y maze
TEST DELL’ALTERNANZA IN UN LABIRINTO A T
ricompensa
ambientamento animale al labirinto  deprivazione cibo
addestramento (lunghezza variabile)  valutazione della memoria

si può misurare sia quanto l’animale impiega a imparare in quale braccio
si trova la ricompensa, sia quanto stabile è la memoria, quando
l’animale sia valutato in assenza della ricompensa
questo test, così come gli altri test con i labirinti, ha anche una componente di apprendimento
TEST DELL’ALTERNANZA IN UN LABIRINTO A T
la yohimbina, che ha proprietà amnesiche, riduce la
performance nel labirinto a T
in questo test è possibile valutare gli effetti di farmaci sia sull’acquisizione che
sulla ritenzione della memoria
TEST DEL LABIRINTO RADIALE
TEST DEL LABIRINTO RADIALE
esempio di protocollo
1. Ambientare ratto nel labirinto (1-2 giorni). familiarizzare l’animale
2. Deprivazione del cibo
3. Disposizione del cibo in alcuni bracci del labirinto  il cibo non è visibile
4. Porre il ratto nell’ottagono centrale e aprire le porte di comunicazione con i
bracci. Collocare il ratto sempre nella stessa posizione
Ripetere fino a che la prova positiva è superiore all’85%  servono ~10 giorni
cosa si misura
memoria a lungo termine  ingressi in un braccio con cibo
memoria a breve termine  ingressi in un braccio con cibo
appena visitato
TEST DEL LABIRINTO RADIALE
Registrazione di:
•N° di entrate corrette nel braccio con cibo
•N° di entrate nel braccio senza cibo (memoria a lungo termine
acquisita prima del test)
•N° di rientri nel braccio con cibo (memoria a breve termine
acquisita durante il test)
•Tempo trascorso tra inizio sessione e ottenimento cibo
in questo test è possibile valutare gli effetti di farmaci sia sull’acquisizione che
sulla ritenzione della memoria
TEST DEL LABIRINTO RADIALE
ingresso in bracci
in cui non è mai
stato
presente
cibo
ingresso
in
bracci in cui
era
presente
cibo che sono
stati
appena
visitati
la dizocilpina (MK-801) è un antagonista NMDA con proprietà amnesiche
TEST DEL LABIRINTO RADIALE
questo test si può usare non solo per valutare trattamenti farmacologici, ma
anche per studiare i meccanismi del declino cognitivo associato
all’invecchiamento
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
il labirinto è circondato da riferimenti
spaziali che permettono all’animale di
orientarsi
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
esempio di protocollo
1. Ambientare il ratto al labirinto con acqua opaca (8-10 trials al giorno
per alcuni giorni). Riferimenti fissi ambientali.
2. Lasciare il ratto su piattaforma per 10-15”. Ripetere fino a che non
impiega circa 5” per raggiungere piattaforma.
3. Registrazione di:
•
Tempo impiegato a raggiungere la piattaforma
•
Percorso eseguito
cosa si misura
memoria di tipo spaziale e capacità di orientamento  si possono
fare studi sull’acquisizione e sul consolidamento
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
PARAMETRI DA CONSIDERARE PER L’ESECUZIONE DEL TEST
temperatura dell’acqua  non deve ostacolare il nuoto
opacità dell’acqua  deve occultare la piattaforma
dimensione contenitore  non deve essere eccessiva
dimensione ratto e forza muscolare  va considerata nell’analisi
vista  il ratto deve distinguere i riferimenti spaziali
il labirinto di Morris è un ottimo test per il ratto, ma è meno adatto
per il topo, dal momento che questo è molto più sensibile allo
stress provocato dall’immersione in acqua e dal nuoto
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
il percorso verso la piattaforma diventa progressivamente più
lineare man mano che il ratto impara il compito
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
analisi computerizzata del percorso verso la piattaforma in un labirinto di Morris
TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS
(LABIRINTO AD ACQUA)
negli animali trattati con scopolamina, a differenza degli animali di
controllo, non si ha una progressiva riduzione del tempo
necessario a localizzare la piattaforma
TEST DEL LABIRINTO DI BARNES
il labirinto è circondato da riferimenti
spaziali che permettono all’animale di
orientarsi
tramite questo labirinto è possibile
misurare la memoria spaziale anche
nei topi
TEST DEL LABIRINTO DI BARNES
esempio di protocollo
1. In genere l’animale non si fa ambientare. Ci si può servire di stimoli
(luci, rumori) che stimolino la fuga. Riferimenti fissi ambientali.
2. Lasciare il ratto su labirinto per 10-15” a sessione fino a che non
localizza la via di fuga. Ripetere fino a che non impiega circa 5” per
raggiungere la via di fuga
3. Registrazione di:
•
Tempo impiegato a raggiungere la via di fuga
•
Percorso eseguito
•
numero di errori  inserimento della testa in un buco diverso dalla
via di fuga o inserimento della testa nel buco connesso alla via di
fuga non seguito da ingresso
cosa si misura
memoria di tipo spaziale e capacità di orientamento  si possono
fare studi sull’acquisizione e sul consolidamento
TEST DEL LABIRINTO DI BARNES
analisi computerizzata del percorso verso la piattaforma in un labirinto di
Barnes
TEST DEL LABIRINTO DI BARNES
negli animali trattati con scopolamina, a differenza degli animali di
controllo, non si ha una progressiva attenuazione del tempo
necessario a localizzare la via di fuga e del numero di errori