TEST DI APPRENDIMENTO E MEMORIA

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1 TEST DI APPRENDIMENTO E MEMORIA

2 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

3 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)

4 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)

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 B TEST DELL ALTERNANZA SPONTANEA IN UN LABIRINTO A Y C 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

12 B TEST DELL ALTERNANZA SPONTANEA IN UN LABIRINTO A Y C A in questa versione del test si può misurare solamente l effetto dei farmaci sulla funzione cognitiva, ma non sulla ritenzione della memoria

13 TEST DELLA MEMORIA SPAZIALE IN UN LABIRINTO A Y: VERSIONE MODIFICATA B C B C braccio diverso A porta a ghigliottina A trial 1 intervallo 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

14 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

15 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

16 TEST DEL RICONOSCIMENTO DI OGGETTI NON FAMILIARI (VERSIONE MODIFICATA) 1 Sessione oggetto che sarà 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

17 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

18 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

19 TEST DELL ALTERNANZA IN UN LABIRINTO A T richiede deprivazione di cibo e addestramento dell animale. valuta la capacità dell animale di ricordare in quale braccio si trova la ricompensa (in genere cibo) una versione semplificata prevede l utilizzo di questo test in maniera simile al Y maze

20 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

21 TEST DELL ALTERNANZA IN UN LABIRINTO A T in questo test è possibile valutare gli effetti di farmaci sia sull acquisizione che sulla ritenzione della memoria la yohimbina, che ha proprietà amnesiche, riduce la performance nel labirinto a T

22 TEST DEL LABIRINTO RADIALE

23 TEST DEL LABIRINTO RADIALE 1. Ambientare ratto nel labirinto (1-2 giorni). familiarizzare l animale 2. Deprivazione del cibo esempio di protocollo 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

24 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

25 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

26 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

27 TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS (LABIRINTO AD ACQUA) il labirinto è circondato da riferimenti spaziali che permettono all animale di orientarsi

28 TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS (LABIRINTO AD ACQUA) 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 Ripetere fino a che non impiega circa 5 per raggiungere piattaforma. 3. Registrazione di: Tempo impiegato a raggiungere la piattaforma Percorso eseguito esempio di protocollo cosa si misura memoria di tipo spaziale e capacità di orientamento si possono fare studi sull acquisizione e sul consolidamento

29 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

30 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

31 TEST DEL LABIRINTO DI MORRIS (LABIRINTO AD ACQUA) analisi computerizzata del percorso verso la piattaforma in un labirinto di Morris

32 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

33 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

34 TEST DEL LABIRINTO DI BARNES 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 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 esempio di protocollo 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

35 TEST DEL LABIRINTO DI BARNES analisi computerizzata del percorso verso la piattaforma in un labirinto di Barnes

36 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