Varianten
Das Barnes-Labyrinth
Räumliches Gedächtnis, ganz ohne Schwimmen.
Carol Barnes stellte das kreisförmige Plattformlabyrinth 1979 in einer Studie zum Gedächtnis alternder Ratten vor. Das Tier lernt anhand von Hinweisreizen im Raum, welches der Löcher am Rand eines runden Tisches zu einer Fluchtbox führt. Es gibt kein Wasser, das Tier muss also nie schwimmen.
Das Barnes-Labyrinth in acht Schritten
Öffnen Sie das Barnes-Labyrinth, kalibrieren Sie Tisch und Löcher, stellen Sie Schwellenwert und Tiergröße ein, starten Sie und analysieren Sie dann mit den Barnes-Optionen.
- Reinigen Sie das Labyrinth, sodass kein Kot vorhanden ist, beleuchten Sie es gleichmäßig, damit es auf dem Bildschirm fast weiß aussieht, und schließen Sie zuerst die Kamera an.
- Klicken Sie auf ‘Barnes Maze’; das Kästchen ‘Barnes’ ist bereits für Sie angekreuzt.
- Klicken Sie auf ‘CALIBRATE’, geben Sie ‘Pool or Arena Diameter (cm)’ ein, klicken Sie den oberen, unteren, linken und rechten Rand der Labyrinthfläche an, kalibrieren Sie dann die Löcher (oder nutzen Sie ‘Suggested Hole Positions’) und klicken Sie auf ‘Save and Return’.
- Klicken Sie auf ‘CHECK LIGHTING’ und beseitigen Sie Schatten- und Spiegelungspunkte.
- Beginnen Sie mit dem Schwellenwert bei 100 und schieben Sie den Regler ‘Subject size’ nach rechts, bis das Fadenkreuz eine Fläche umschließt, die größer als jeder Kotballen, aber etwas kleiner als das Tier ist.
- Geben Sie ‘Max Seconds’ ein, wählen Sie eine Option für ‘Auto-end on escape hole’ und die ‘Hole Number’, klicken Sie dann auf ‘PREPARE’ und richten Sie das Ziel-Loch am Kreis auf dem Bildschirm aus.
- Klicken Sie auf ‘RUN’, wenn Sie das Tier loslassen. Sofern ‘Auto-end on escape hole’ nicht aktiv ist, klicken Sie auf ‘END’, sobald es vollständig in das Ziel-Loch eingetreten ist.
- Klicken Sie auf ‘ANALYZE’ und dann auf ‘Advanced’: Stellen Sie das Thigmotaxis-Band so ein, dass die Löcher darin liegen (z. B. 0,65), und die Zählergröße (z. B. 2,0), und erstellen Sie dann Ihre SUM- und CST-Dateien.
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Arbeiten Sie von der Südseite (unterer Bildschirmrand) aus; ein kleines Becherglas als Startbehälter sowie ein weißer Handschuh und Ärmel helfen, Schatten zu vermeiden. Geben Sie am Probe-Tag das gelernte Ziel-Loch ein, kreuzen Sie ‘Probe’ an und setzen Sie ‘Auto-end on escape hole’ auf ‘No’.
HVS Image zählt Annäherungen an Löcher automatisch, erfasst Pokes (Fehler) pro Loch und liefert Latenz und Weg zum Ziel-Loch sowie die Länge des Primärwegs. Barnes-Ergebnisse verwenden Barnes-Begriffe (Löcher, nicht Plattformen).
Barnes-Fehler, Lochbesuche und Primärweg
Barnes-Ergebnisse zeigen, wie viele falsche Löcher das Tier untersucht hat (Fehler), welche Löcher es besucht hat und wie schnell und direkt es das Fluchtloch erreicht hat.
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Zu den Messgrößen gehören automatisch gezählte Annäherungen an Löcher, Pokes (Fehler) pro Loch, Latenz und Weg zum Ziel-Loch und die Länge des Primärwegs (die Strecke vom Start bis zur ersten Annäherung an das Fluchtloch). Stellen Sie das Thigmotaxis-Band so ein, dass die Löcher darin liegen (z. B. 0,65), und die Zählergröße für die Lochuntersuchung (z. B. 2,0).
Kreuzen Sie für einen Probe-Tag ‘Probe’ unter Monitor im Run-Bildschirm des Barnes-Labyrinths an. Primärfehler sind die falschen Löcher, die vor der ersten Annäherung an das Fluchtloch untersucht werden.
Barnes-Labyrinth-Ergebnisse lesen
Betrachten Sie Fehler (Pokes) pro Loch, Latenz und Pfad zum Zielloch sowie die primäre Pfadlänge, und prüfen Sie vor der Interpretation, ob die Pfade sauber aussehen.
- Typisches Kontrollmuster
- Für diesen Test ist noch kein veröffentlichtes Muster bestätigt; vergleichen Sie also mit Ihrer eigenen Kontrollgruppe. HVS Image meldet automatisch gezählte Lochannäherungen, Pokes (Fehler) pro Loch, Latenz und Pfad zum Zielloch sowie die primäre Pfadlänge (der Weg vom Start bis zur ersten Annäherung an das Fluchtloch).
- Zeichen einer Beeinträchtigung
- In der ursprünglichen Plattformstudie zeigten seneszente Ratten ein schlechteres Gedächtnis für den belohnten Ort (Barnes, 1979).
- Zeichen eines starken Gedächtnisses
- Für diesen Test ist noch kein veröffentlichtes Muster bestätigt; vergleichen Sie also mit Ihrer eigenen Kontrollgruppe.
Aufbauprobleme, die wie Ergebnisse aussehen
- Der Pfad springt am Anfang: Ein kurzer Schatten (Ihre Hand oder der Startbehälter) zieht den Tracker an; nutzen Sie ein kleines Glasbecherglas, weißen Handschuh und Ärmel und arbeiten Sie vom Südende.
- Gerade Linien (kurze Tracking-Aussetzer): Licht gleichmäßig und diffus machen, schwarze Punkte (Schatten) in der Lichtprüfung beseitigen, rote Punkte (Blendung) vermeiden und andere Programme schließen.
- Der Durchgang endet nicht am Fluchtloch: Er endet von selbst nur, wenn ‘Auto-end on escape hole’ eingeschaltet ist; sonst klicken Sie auf ‘END’, sobald das Tier ganz im Loch ist.
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Pfade werden nicht künstlich geglättet; zackige Pfade spiegeln also ruckartige Bewegung. Ein Tier kann ein Loch untersuchen, ohne hineinzugehen; deshalb lassen viele Nutzer ‘Auto-end on escape hole’ auf ‘No’ und beenden den Durchgang selbst. Stellen Sie das Thigmotaxis-Band so ein, dass die Löcher darin liegen, bevor Sie Annäherungen und Fehler lesen.
Barnes (1979) testete Ratten auf einer Rundplattform, deren Lösung räumliche Hinweisreize begünstigte, und fand, dass das Ausmaß der synaptischen Verstärkung statistisch mit der Fähigkeit korrelierte, die Rundplattform-Aufgabe zu lösen.
Häufige Fragen
Wie kalibriere ich das Barnes-Labyrinth, und warum gibt es einen weißen Fleck oder sind die Löcher nicht maskiert?
Öffnen Sie das Barnes-Labyrinth, klicken Sie auf Calibrate, klicken Sie die Tischränder an (oben, unten, links, rechts) und dann jedes Loch. 1) Barnes-Labyrinth öffnen; das Kästchen Barnes ist bereits angekreuzt. 2) Auf Calibrate klicken und die Tischränder in der Reihenfolge oben, unten, links, rechts anklicken. 3) Jedes Loch wie eine Plattform anklicken oder als Polarpositionen eingeben. 4) Auf Save and Return klicken: Die Löcher sollten weiße Scheiben zeigen.
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Das Barnes-Labyrinth hat eine eigene Kalibrierung, getrennt vom Wasserlabyrinth: Barnes-Labyrinth öffnen, auf Calibrate klicken, die Tischränder und dann jedes Loch anklicken. Klicken Sie die Tischränder in der Reihenfolge N, S, W, O (oben, unten, links, rechts) an und dann jedes Loch wie eine Plattform; bei der Ausrichtungskalibrierung geben Sie die Löcher als Polarkoordinaten ein (Winkel = 360 / Anzahl der Löcher, z. B. 30° bei 12; Abstand vom Mittelpunkt als Anteil des Radius). Geben Sie die richtigen Labyrinth- und Lochdurchmesser ein. Nach Save and Return sind die Löcher mit weißen Scheiben maskiert (rosa, wenn das automatische Ende eingestellt ist). Sind die Löcher nicht maskiert, prüfen Sie, ob das Kästchen Barnes angekreuzt ist, was zeigt, dass Sie das Barnes-Labyrinth geöffnet haben; falls nicht, schließen Sie den Bildschirm und öffnen Sie das Barnes-Labyrinth.
Zum Vertiefen
Wird nur die obere Tischhälfte getrackt, sind dunkle Ränder im kalibrierten Bereich sichtbar: Positionieren Sie die Kamera direkt darüber, sodass der Tisch auf dem Bildschirm rund ist, und testen Sie mit einem Klick knapp innerhalb des Randes. Ein verschobenes Loch entsteht, wenn W vor S angeklickt wurde. Eine defekte Maus oder eine mit schwacher Batterie kann doppelt klicken. Bewahren Sie eine Sicherung einer funktionierenden Kalibrierungsdatei auf.
Warum endet der Barnes-Durchgang nicht automatisch, wenn das Tier das Fluchtloch erreicht?
Der Durchgang endet nur von selbst, wenn 'Auto-end on escape hole' eingeschaltet ist. 1) Setzen Sie im Run-Bildschirm des Barnes-Labyrinths 'Auto-end on escape hole' auf 'Yes' oder 'Delay in Secs'. 2) Oder wählen Sie 'No' und klicken Sie auf 'END' (oder die Fernbedienung), sobald das Tier vollständig im Loch ist. 3) Beobachten Sie das Tier: Es kann in ein Loch schauen, ohne hineinzugehen.
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Ein Barnes-Durchgang endet nur dann von selbst, wenn 'Auto-end on escape hole' im Run-Bildschirm des Barnes-Labyrinths eingeschaltet ist; wählen Sie 'Yes', 'No' oder 'Delay in Secs'. Das Barnes-Labyrinth erkennt, wenn das Tier in das Ziel-Loch eintritt. Viele Nutzer lassen es auf 'No' und klicken selbst auf 'END', weil ein Tier ein Loch untersuchen kann, ohne hineinzugehen, und der Tracker dunkle Objekte hinter den weißen Lochmasken ignoriert; manuelles Beenden verhindert also ein zu frühes Ende. Jeder USB- oder elektrisch betriebene aversive Reiz kann gestoppt werden, sobald sich das Tier dem Ziel-Loch nähert.
Zum Vertiefen
Eine Barnes-.txp-Zeile lautet Start, Ziel-Loch, Tier, Deskriptor, z. B. C,1,mouse1,groupA. Für einen Start aus der Mitte geben Sie 'Center' (oder C) in das Startfeld ein; es erscheint in den Ergebnissen.
Der Barnes-Pfad springt am Anfang oder zeigt gerade Linien. Wie behebe ich das?
Meist lockt ein vorübergehender Schatten (Ihre Hand oder der Startbehälter) den Tracker an; arbeiten Sie vom unteren Bildschirmrand aus und halten Sie Schatten fern. 1) Ein kleines Becherglas als Startbehälter verwenden. 2) Weißen Handschuh und Ärmel tragen. 3) Am 'südlichen' Ende (unterer Bildschirmrand) stehen. 4) Oder erst auf Start klicken, wenn Ihre Hand den Bereich verlassen hat.
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Der Tracker durchsucht das Bild von oben und hängt sich an das erste Objekt, das die Größen- und Dunkelheitskriterien erfüllt; Schatten vom Startbehälter oder von der Person, die den Versuch durchführt, verursachen daher Sprünge. Abhilfe: kleineres Becherglas, weißer Handschuh und Ärmel, Arbeiten vom Südende aus oder erst starten, wenn Hand oder Schatten den Bereich verlassen haben (dabei gehen etwa 0,5 s verloren). Pfade werden nicht künstlich geglättet, gezackte Pfade spiegeln also ruckartige Bewegungen wider. Kurze Tracking-Aussetzer (gerade Linien) entstehen durch ungleichmäßiges Licht oder Hintergrundprozesse: Sorgen Sie mit Deckenflutern rund um das Labyrinth auf oder unter Tischhöhe für gleichmäßiges, diffuses Licht, beseitigen Sie schwarze Punkte (Schatten) in der Beleuchtungsprüfung, vermeiden Sie rote Punkte (Spiegelungen) und schließen Sie andere Programme.
Zum Vertiefen
Kamera: Öffnen Sie die Blende ganz, sodass der Tisch fast so weiß wie die Masken aussieht, zoomen Sie, bis das Labyrinth das Fenster fast ausfüllt, und stellen Sie dann scharf. Stellen Sie den Größenregler so ein, dass das kleine grüne Kästchen breiter als der Schwanz ist, aber in den Körper passt. HVS kann Aufbauten anhand von Roh-.hvs-Dateien prüfen. Um den Bildschirm beim Üben zu zeigen, starten Sie das Snipping Tool vor HVS und nutzen die Videoaufnahme (bei echten Durchgängen sollte nur HVS laufen) oder ein Smartphone-Video.
Wie analysiere ich Barnes-Durchgänge (Fehler, Lochbesuche, Primärweg)?
Eine Barnes-Analyse misst, wie schnell und genau das Tier das Fluchtloch findet: Fehler (Pokes in falsche Löcher), Lochbesuche, Latenz und Primärweg. Nutzen Sie 'Barnes Maze' > 'ANALYZE' mit Zählern um die Löcher und dem Thigmotaxis-Band. 1) Unter Advanced das Thigmotaxis-Band so einstellen, dass die Löcher darin liegen (z. B. 0,65), und die Zählergröße für die Lochuntersuchung (z. B. 2,0). 2) Doppelklick auf einen Durchgang für den Plot, 'OK' für die Übersicht. 3) Für viele Durchgänge erst eine SUM-, dann eine CST-Datei erstellen; reine Wasserlabyrinth-Messgrößen ignorieren.
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Der Primärweg ist die Strecke vom Start bis zur ersten Annäherung an das Fluchtloch, und Primärfehler sind die falschen Löcher, die vor dieser ersten Annäherung untersucht werden; zusammen mit der Latenz zeigen sie, wie genau das Tier das Ziel gefunden hat. HVS Image zählt Annäherungen an Löcher automatisch, erfasst Pokes (Fehler) pro Loch und liefert Latenz und Weg zum Ziel-Loch sowie die Länge des Primärwegs. Stellen Sie das Thigmotaxis-Band (hier der Ring mit den Löchern) und die Zählergröße unter Advanced ein. Barnes-Ergebnisse verwenden Barnes-Begriffe (Löcher, nicht Plattformen). Kreuzen Sie für einen Probe-Tag Probe unter Monitor im Run-Bildschirm des Barnes-Labyrinths an.
Zum Vertiefen
Um Pfade zu überlagern, markieren Sie eine Datei, klicken auf Multi Paths, fügen Durchgänge zu Selected Plots hinzu und klicken auf Plot und Export Image.
Welche Kamera und Beleuchtung brauche ich für ein Barnes-Labyrinth?
Das hängt von Durchmesser und Höhe des Labyrinths und von der Raumhöhe ab; senden Sie HVS daher diese Maße. Zur Beleuchtung: 1) Mit Deckenflutern rund um das Labyrinth gleichmäßig ausleuchten. 2) Schatten (schwarze Punkte) und Spiegelungen (rote Punkte) in Check Lighting beseitigen. 3) Ziel ist ein Tisch, der auf dem Bildschirm fast weiß aussieht.
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Der Kameratyp hängt vom Labyrinthdurchmesser, der Labyrinthhöhe und dem Abstand von der Decke zur Labyrinthfläche ab. Rote Punkte in Check Lighting sind Spiegelungen: Ändern Sie den Lichtwinkel, stellen Sie die Lampen weiter weg oder verwenden Sie kleinere Leuchtmittel; dunkle Tiere auf einem weißen Tisch lassen sich trotzdem oft gut tracken, also testen Sie. Verwenden Sie vier niedrige Deckenfluter gleichmäßig rund um das Labyrinth in etwa 2 m Abstand, unterhalb der Tischfläche, falls sie Licht nach unten streuen, damit der Tisch fast weiß erscheint.
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Der Run-Bildschirm zeigt das gesamte Kamerabild, eine hochauflösende Kamera liefert daher eine schärfere Ansicht des Tisches. Der Barnes-Tracker ignoriert die Löcher sowie Kotballen mit Schatten.
Wie nutze ich die Schaltfläche Auditory für Töne in einem trockenen Labyrinth?
Die Schaltfläche Auditory spielt Töne in einem trockenen Wasserlabyrinth mit 'Auto-end on platform' ab. 1) Linksklicken, bis 'Auditory Off' angezeigt wird, um den Ton auszuschalten. 2) Rechtsklicken, um den Ton während des Durchgangs ('Tone on Swim') und beim Erreichen der Plattform ('Tone on End') zu wählen. 3) Der Ton endet von selbst am Ende jedes Durchgangs und beim Schließen des Run-Bildschirms.
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Die Schaltfläche Auditory ist für das trockene Wasserlabyrinth mit 'Auto-end on platform' gedacht. Linksklick schaltet weiter bis 'Auditory Off'. Per Rechtsklick wählen Sie die Datei, die während des Durchgangs ('Tone on Swim') und beim Erreichen der Plattform ('Tone on End') abgespielt wird. Der Ton endet von selbst am Ende jedes Durchgangs und wenn der Run-Bildschirm geschlossen wird.
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Um einen Pfad langsamer anzusehen: Nutzen Sie Zeitabschnitte (z. B. 0-10 s, 10-20 s), die Plots und Analysen pro Abschnitt speichern, oder kreuzen Sie 'Real time plot' an, um erst Punkte und dann eine Linie zu zeichnen.
Wie sollte ich ein Barnes-Labyrinth aufbauen?
Verwenden Sie einen runden, erhöhten Tisch mit Löchern am Rand und einer Fluchtbox. Beleuchten Sie ihn hell und halten Sie die Hinweisreize fest an den Wänden. Drehen und wischen Sie den Tisch zwischen den Tieren. Ihre örtliche Ethikkommission, Ihre Genehmigungsauflagen und die Tierärztin oder der Tierarzt haben immer Vorrang.
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Ein Barnes-Labyrinth ist ein erhöhter runder Tisch mit Löchern am Rand, von denen eines zu einer Fluchtbox führt; bemessen Sie ihn für Ihre Spezies und reinigen Sie ihn zwischen den Tieren. Ratten: Tische mit 100-122 cm, 18-20 Löcher, 80-90 cm hoch; Mäuse: 65-92 cm [Gawel 2019]; das Original: 122 cm, 18 Löcher [Barnes 1979]. Drehen und wischen, um Geruch zu entfernen [Gawel 2019].
Zum Vertiefen
Größere Tische begünstigen räumliche Strategien; Wände begünstigen die serielle Suche [Gawel 2019].
Wie stelle ich die Tiergröße für ein Barnes- oder anderes trockenes Labyrinth ein?
Stellen Sie Subject Size so ein, dass das Tracking-Kästchen größer als jeder Kotballen, aber kleiner als das Tier ist. 1) Ohne Kot auf dem Labyrinth beginnen. 2) Den Regler nach rechts schieben, bis das Kreuz erscheint. 3) Weiterschieben, bis das Fadenkreuz größer als jeder Kotballen und etwas kleiner als das Tier ist.
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Schieben Sie ohne Kot auf dem Labyrinth den Regler Subject Size nach rechts, bis das grüne Tracking-Kreuz erscheint, und dann weiter, bis das Fadenkreuz eine Fläche umschließt, die in alle Richtungen größer als jeder zu erwartende Kotballen und etwas kleiner als das Tier ist. Erscheint bei Schwellenwert 100 kein Kreuz, setzen Sie den Regler eine Stufe von links und erhöhen Sie den Schwellenwert, bis es erscheint. Sobald Kot auftritt, prüfen Sie, ob er zuverlässig ignoriert wird, und erhöhen Sie bei Bedarf die Tiergröße.
Zum Vertiefen
Zentrieren Sie das Kreuz über den Schwellenwert: niedriger für dunkle Tiere auf hellem Hintergrund, höher für weiße Tiere auf dunklem Hintergrund.
Zum Tracking und zur Analyse des Tests siehe HVS Image für das Barnes-Labyrinth.
Quellen
- Barnes (1979). Memory deficits associated with senescence: A neurophysiological and behavioral study in the rat. Journal of Comparative and Physiological Psychology 93(1):74-104. doi:10.1037/h0077579
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