A modification of EPM test for evaluation of behavioral activity and memory of rats
Authors: Семенов Д.Г. , Беляков А.В. 
Published: December 2020

Поведенческое тестирование лабораторных грызунов в приподнятом крестообразном лабиринте широко применяется в доклиническом тестировании препаратов, в психоневрологических исследованиях, при разработке профилактических и терапевтических мер коррекции неврологических расстройств. Цель исследования - разработка и испытание модифицированного протокола тестирования в приподнятом крестообразном лабиринте, повышающего возможность оценки индивидуальных поведенческих характеристик и уровня долговременной памяти крыс. Методика. На крысах Вистар применено двойное тестирование в приподнятом крестообразном лабиринте для определения изменений индивидуальных индексов тревожности и характеристик локомоторной и исследовательской активности в повторном тесте. Параллельно определялся индивидуальный индекс долговременной памяти методом «transfer latency». Первичное тестирование в приподнятом крестообразном лабиринте показало нормальное распределение индекса тревожности для большинства из 130 тестируемых животных. Животные с предельно высоким индексом тревожности и крайне низкой активностью (12%) были исключены из последующего анализа. Основная группа была разделена на 4 подгруппы, в которых крысы повторно тестировались в крестообразном лабиринте через 24 ч (1-я и 2-я подгруппы) и через 72 ч (3-я и 4-я подгруппы). Результаты. В контроле (1-я и 3-я подгруппы) повторный тест снижал исследовательскую и локомоторную активность, что «имитирует» повышение тревожности. При этом значение индекса долговременной памяти в контроле при трехсуточном интервале (3-я подгруппа) было несколько ниже, чем при суточном (1-я подгруппа). Животные экспериментальных подгрупп между тестами были подвергнуты двум вариантам гипоксии (тяжелая гипоксия для 2-й подгруппы и три сеанса умеренной гипоксии для 4-й подгруппы). Тяжелая гипоксия нивелировала характерный для контроля тормозный паттерн поведения и снижала индекс долговременной памяти. Умеренная гипоксия не давала подобных эффектов, что позволило видеть причину тормозного феномена двойного тестирования в приподнятом крестообразном лабиринте скорее в развитии габитуации, основанной на долговременной памяти, чем в повышении тревожности. Заключение. Предлагаемый протокол имеет ряд достоинств в сравнении с однократным тестированием в приподнятом крестообразном лабиринте. Он допускает изначальное поведенческое фенотипирование животных, что позволяет: 1) скорректировать протоколы последующих воздействий; 2) учитывать индивидуальные реакции животных на экспериментальное воздействие с возможностью исключения артефакта двойного тестирования; и 3) включить оценку долговременной памяти.
Behavioral testing of laboratory rodents in the elevated plus maze (EPM) is widely used in preclinical pharmacology and psycho-neurology to develop preventive and therapeutic approaches for correction of neurological disorders. The aim of the work was to develop and test a modified EPM protocol to enhance evaluation of individual behavioral characteristics and the long-term memory in rats. A double EPM test was used in Wistar rats to study changes in individual anxiety indexes (AI) and locomotor and exploratory activities in the second test. Also, individual Long-term Memory Indexes (LMI) were determined using the «transfer latency» method. The primary EPM test showed a normal distribution of AI for a majority of 130 rats except for 12% of animals with extremely high AI and low activity; these animals were excluded from the analysis. The main group was divided into 4 subgroups, which were subjected to the repeated test either in 24 hours (subgroups 1 and 2) or in 72 hours (subgroups 3 and 4). In the control subgroups (1 and 3), the second EPM test showed a decrease in exploratory and locomotor activities, which «mimicked» increased anxiety. The LMI value in subgroup 3 was somewhat lower than in subgroup 1. The experimental subgroups were exposed to different hypoxic impacts between the tests (severe hypoxia or three sessions of moderate hypoxia in subgroups 2 and 4, respectively). Severe hypoxia abolished the inhibitory pattern of behavior characteristic in the control group and reduced LMI. Moderate hypoxia did not exert such effects. This suggested that habituation based on long-term memory rather then anxiety was a cause for the inhibitory phenomenon of double EPM. The proposed protocol has advantages over a single EPM. This protocol allows a for initial phenotyping of animals 1) to adjust protocols of subsequent exposures; 2) to take into account individual responses of animals to experimental impacts, which makes it possible to exclude the artifact of double testing; and 3) to include an assessment of long-term memory.