الآلي، التحليل السلوكي طويلة الأجل للوظائف المعرفية في عدة نماذج الوراثية لمرض الزهايمر، باستخدام إينتيليكاجي
أغسطس 4, 2018
وتصف هذه الورقة وضع بروتوكول للتقييم المعرفي للنماذج الوراثية مرض الزهايمر باستخدام نظام إينتيليكاجي، ونظام مراقبة سلوكية عالية إنتاجية الآلي مع تكييف هواء فعال.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علم الأعصاب ، مثل النماذج الحيوانية للعجز المعرفي ، أو الأمراض النفسية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن الحصول على بيانات قابلة للتكرار بدرجة كبيرة لمجموعة متنوعة من المهام المعرفية مع انخفاض القوى العاملة. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن النظام يحتاج إلى العديد من الخطوات للعمل الدقيق.
برنامج المصمم هو المكان الذي يتم فيه إنتاج الملف التجريبي الذي يحتوي على تعريفات تجريبية رئيسية. يتم استخدام الملفات التجريبية لتشغيل اختبارات محددة ، مثل تفضيل السعر ، حيث لا يمكن الوصول إلى واحدة فقط من الزوايا الأربع خلال نافذة زمنية محددة. ابدأ بإنشاء قائمة.
حدد الشروط وقم بتعيين المعلمات لعدد الفئران الموضوعة ، وعدد الخطوط الجينية ، وجنس ، وعدد القفص المراد استخدامه. ثم حدد نوع جهاز الإرسال والاستقبال المناسب ، DataMars أو Trovan في شريط الأدوات المركزي. بعد ذلك ، في لوحة المجموعات ، قم بإضافة أو إزالة المجموعات التجريبية بالضغط على زر علامة الجمع الخضراء أو الصليب الأحمر في نافذة المجموعات على التوالي.
استخدم الدالة نظام المجموعة لتشغيل المجموعات الفرعية بالتساوي عن طريق تحديد الزوايا والجوانب الصحيحة وغير الصحيحة والمحايدة. ثم متغيرات الموقع بما في ذلك الاسم والعلامة والجنس والمجموعة والمجموعة. احفظ قائمة والصقها عن طريق تحديد تصدير.
واستيراد في شريط القائمة ملف لنسخ قوائم لتجربة أخرى. بعد ذلك ، قم بإعداد جميع الأنظمة باستخدام أرقام المعرف المقابلة لها في علامة التبويب الإعداد. مطابقة عدد العناوين في قسم المصمم مع العدد الفعلي للعناوين.
بعد ذلك، قم بإنشاء البروتوكولات التجريبية في علامة التبويب Intellicage، باستخدام علامات تبويب الوحدة النمطية والخيار التالية. صمم الهياكل التجريبية في مساحة الوحدة النمطية بالنقر فوق علامة التبويب الوحدة النمطية. لإضافة وحدات جديدة، اضغط على إضافة، واسحب الوحدات الموضحة في جزء الوحدات إلى مساحة الوحدة.
لإنشاء نموذج تكيف Nosepoke، اسحب وحدة الباب من قسم المهام والبوابة ووحدات المؤقت من قسم Utils، ووحدات الزيارة وNosepoke من قسم الأحداث إلى مساحة الوحدة النمطية. اربط أي على الإنترنت لوحدة Nosepoke ب In in in the gate unit. اربط الخروج للإغلاق في وحدة البوابة.
قم بالتوصيل في البوابة لفتحها في وحدة الباب. قم بالتوصيل في البوابة للتنشيط في وحدة المؤقت. قم بالتوصيل في وحدة المؤقت لإغلاقها في وحدة الباب.
اضبط الفترة على أنها 5,000 مللي ثانية في قسم المؤقت. حدد الحالة الأولية للأبواب والأقفاص في علامة التبويب خيارات. حدد جميع الأبواب المراد إغلاقها في جلسة عدم الشرب كحالة أولية نموذجية لمهام PP أو PPR.
بعد ذلك، قم بتعيين الجداول الزمنية في علامة التبويب خيارات مع المراسلات مع الارتباط الموجود في قسم الوحدات النمطية. بعد تحديد المعلمات ، احفظ الملف التجريبي بالنقر فوق حفظ باسم زر. أخيرا ، قم بتحميل الملف التجريبي ، واضغط على زر البدء في وحدة التحكم ، وراقب وتصور الحالة الحالية للنظام والفئران.
لزرع أجهزة الإرسال والاستقبال لتحديد الترددات الراديوية ، ابدأ بالضغط على الجلد ورفعه حول الجزء الخلفي من لوح الكتف لإنشاء جيب. بعد ذلك ، اغمر موقع الحقن بنسبة 70٪ من الإيثانول لتقليل دخول الشعر إلى الفضاء تحت الجلد. ثم أدخل إبرة الحقن في الجلد الموازي للعمود الفقري.
أخرج الرقاقة تحت الجلد واضغط على الرقاقة عبر الجلد لإبقائها في الفضاء بين الكتف. اسحب الإبرة ببطء ، واستمر في الضغط على المنطقة لبضع ثوان لتوفير التوازن. أخيرا ، أعد الفأر إلى قفص المنزل بمجرد أن يصبح متنقلا بالكامل.
كانت الموضوعات المستخدمة هنا عبارة عن نماذج متعددة لمرض الزهايمر ، بما في ذلك NLF ، والنموذج الخفيف ، ونموذج NLGF Severer ، ومجموعتين تحكميتين. أشارت النتائج إلى أن أداء نماذج AD في انعكاس تفضيل المكان ، كان ضعيفا بشكل طفيف لدى الشباب. ومع ذلك ، كان الأداء في الأشخاص الأكبر سنا ضعيفا بشكل كبير وتدريجي.
فيما يتعلق بالوظيفة التنفيذية ، يفتقر نموذج Severer AD إلى الدقة في المراحل الأخيرة من اختبار وقت التفاعل التسلسلي. لوحظ القهر الميسر لدى الشباب وكبار السن من الفئران NLGF. ومن المثير للاهتمام ، أنه على الرغم من وجود زيادة في إكرارية الفئران NLF التي كانت من الشباب ، إلا أنها في سن الشيخوخة أصبحت قابلة للمقارنة مع الفئران البرية.
أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر الاستمرار في فحص النظام يوميا ، مع إيلاء اهتمام خاص لحالة التي تتحملها داخل الأقفاص. خلال هذا الإجراء ، يمكن إجراء العلاج بالعقاقير مثل المعدن من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل طرح الاستراتيجيات العلاجية. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجالات علم الأعصاب لاستكشاف التنميط الظاهري السلوكي ، أو التباين في نماذج التخليق الحيوي.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تصف هذه الورقة بروتوكولًا لتقييمات الإدراك لنماذج وراثية لمرض الزهايمر باستخدام نظام IntelliCage. يسمح نظام المراقبة السلوكية الآلي عالي الإنتاجية بالترميز الفعال ويوفر بيانات قابلة للتكرار في المهام المعرفية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- المراقبة السلوكية
- التقييم المعرفي
الخلفية
- نماذج الحيوانات ضرورية لدراسة العجز المعرفي.
- يمكن نمذجة الأمراض النفسية لفهم الآليات الكامنة.
- يوفر نظام IntelliCage نهجًا جديدًا للدراسات السلوكية.
- التكرار في جمع البيانات هو ميزة مهمة.
غرض الدراسة
- لوضع بروتوكول لتقييمات الإدراك في نماذج الزهايمر.
- لاستخدام نظام IntelliCage لجمع البيانات بكفاءة.
- لتسهيل البحث في العجز المعرفي والأمراض النفسية.
الأساليب المستخدمة
- تنفيذ نظام IntelliCage للمراقبة السلوكية.
- إنشاء ملفات تجريبية لمهام معرفية معينة.
- إجراء اختبارات مثل تقييمات تفضيل الأسعار.
- إدارة قوائم الحيوانات لضمان اتساق التجربة.
النتائج الرئيسية
- البيانات التي تم الحصول عليها من نظام IntelliCage قابلة للتكرار بشكل كبير.
- الطريقة تقلل من العمالة مع الحفاظ على سلامة البيانات.
- التنفيذ الناجح لمهام معرفية مختلفة.
- رؤى حول العجز المعرفي في النماذج الوراثية لمرض الزهايمر.
الاستنتاجات
- يعتبر نظام IntelliCage أداة قيمة لتقييمات الإدراك.
- يعزز الفهم لآليات مرض الزهايمر.
- يمكن للبحوث المستقبلية الاستفادة من هذا النهج الآلي.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
Automated long-term behavioral phenotyping addresses the challenge of detecting subtle, age-dependent cognitive deficits in Alzheimer's disease models, enabling early target validation and mechanistic de-risking. The IntelliCage system provides reproducible, quantitative readouts of spatial learning and executive function, supporting predictive confidence in preclinical decision-making. This approach reduces variability and manpower burden while enhancing translational continuity from discovery through lead identification.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying cognitive decline across genetic Alzheimer's models.
- Operational Value: Supports biological de-risking through longitudinal, high-throughput assessment of place preference reversal and serial reaction time performance.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage by identifying transient versus permanent gene effects on cognitive domains.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers standardized, reproducible behavioral endpoints for compound screening in disease-relevant systems.
- Operational Value: Eliminates daily handling, reducing operator bias and increasing throughput for longitudinal studies.
- Assay Readiness: Generates quantitative data on nosepoke accuracy, compulsivity, and learning curves suitable for hit-to-lead progression.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects early cognitive phenotypes to downstream preclinical validation via age-stratified, genetically defined models.
- Mechanistic De-risking: Clarifies pathway-specific contributions to executive function deficits, informing target selection.
- Predictive Confidence: Enables risk-adjusted advancement decisions by tracking progressive impairment in older subjects.
Pipeline & Workflow Integration
The IntelliCage system fits within the discovery continuum from target validation through lead identification, providing mechanistically relevant behavioral data that informs go/no-go criteria.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by measuring spatial learning and executive function across multiple Alzheimer's models.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible outputs for evaluating compound effects on cognitive performance.
- Analytics: Generates quantitative dependent variables such as nosepoke accuracy, visit frequency, and reversal learning metrics.
- Translational Research: Enables continuity from discovery to preclinical work by modeling age-dependent cognitive decline in genetic systems.
- Enterprise Reuse: Functions as a scalable platform for longitudinal phenotyping across therapeutic areas beyond Alzheimer's.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation through mechanistically interpretable cognitive endpoints.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability by automating long-term behavioral monitoring.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing false positives via objective, longitudinal phenotyping.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying models with progressive, age-dependent cognitive impairment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and operant conditioning paradigms.
- Depends on RFID transponder implantation and IntelliCage hardware infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of animal handling, grouping, and protocol design.
- Involves adaptation considerations when applying to different genetic backgrounds or behavioral endpoints.
- Limited by the need for daily system monitoring to ensure animal welfare and data integrity.
