Investigating of scopolamine-induced cognitive impairment in a complex cognitive test battery in rats

Abstract

Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.A escopolamina, um composto anticolinérgico, é frequentemente aplicada como modelo farmacológico para debilitar funções cognitivas. É usado principalmente em dose única e em animais jovens. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do tratamento crónico com escopolamina em várias funções cognitivas em ratos experientes. Também foi testado até que ponto o donepezil pode melhorar o deficite cognitivo. Ratos da espécie Long-Evans de 8,5 meses de idade foram treinados regularmente em paradigmas como 5CSRTT (medindo a atenção), MWM (aprendizado espacial), Pot jumping (aprendizado da função motora), discriminação em tela sensível ao toque de caixa (TS) (aprendizagem visual) e uma tarefa de cooperação (aprendizagem social). Após as medições iniciais, os ratos foram distribuídos aleatoriamente em três grupos de tratamento: solução salina, escopolamina (0,3 mg/kg) e escopolamina+donepezil (3 mg/kg). Os grupos de salina e escopolamina receberam tratamento via ip por 20 dias, o grupo escopolamina+donepezil foi injetado com escopolamina por 10 dias e então escopolamina e donepezil durante os 10 dias seguintes. A escopolamina prejudicou significativamente o desempenho em 5CSRTT, COOP e PJ: em 5CSRTT, os animais de controlo acertaram mais e produziram menos omissões do que os animais tratados. Os ratos tratados com escopolamina realizaram ensaios fracos em testes de cooperação, quando comparado com os de controlo. No entanto, o desempenho melhorou gradualmente durante o período de tratamento. Em PJ, o grupo de controlo pôde saltar distâncias significativamente maiores do que o grupo tratado com escopolamina, e a magnitude do efeito da escopolamina aumentou com tratamentos repetidos. A escopolamina exerceu um efeito fraco em TS e não mostrou efeitos significativos em MWM. Donepezil não melhorou o deficite de desempenho de aprendizagem em nenhum dos testes. Todos os grupos apresentaram desempenho semelhante aos níveis iniciais logo dois dias após a descontinuação dos tratamentos. Com base nos nossos resultados, o tratamento repetido com escopolamina não induziu mudanças duradouras no funcionamento das redes neurais cognitivas, portanto, provavelmente não será um modelo adequado para testar medicamentos de tratamento para demência especialmente em animais jovens.Scopolamine, an anticholinergic compound is frequently applied as a pharmacological model of cognitive impairment. It is mainly used in single dose and in naïve animals. The aim of this study was to investigate the effects of repeated scopolamine treatment on several cognitive functions in experienced rats. It was also assessed to what extent donepezil could improve the induced impairment. 8.5 months old Long-Evans rats had been trained regularly in 5-choice serial reaction time task (5CSRTT, measuring attention), Morris water maze (MWM, spatial learning), pot jumping test (PJ, motor learning), pairwise discrimination in touchscreen box (TS, visual learning) and a cooperation task (social learning). After baseline measurements rats were randomly assigned into three treatment groups: saline, scopolamine (0.3 mg/kg) and scopolamine+donepezil (3 mg/kg). Saline and scopolamine groups received ip. treatment for 20 days, the scopolamine+donepezil group was injected scopolamine for 10 days then scopolamine and donepezil during the following 10 days. Scopolamine significantly impaired performance in 5CSRTT, COOP and PJ: in 5CSRTT, control animals gave more correct answers and produced less omissions than treated animals. The scopolamine-treated rats yielded less successful trials in cooperation tests, than the control. However, these impairments gradually decreased during the treatment period. In PJ, the control group could jump significantly longer distances than the scopolamine-treated, and the magnitude of the scopolamine-effect increased by repeated treatments. Scopolamine exerted a weak effect in TS and did not show significant effects in MWM. Donepezil did not ameliorate the learning performance deficit in any of the tests. All groups showed similar performance to their baseline levels already two days after discontinuation of the treatments. Based on our results, repeated scopolamine treatment could not induce lasting changes in the functioning of cognitive neural networks. Therefore, it may not be an appropriate model for testing potential antidementia drugs, especially in young animals.Semmelweis University, Cognitive Translational Behavioral Pharmacology Group

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