استخدام نظام متاهة قابل لإعادة التكوين لتعزيز قابلية استنساخ اختبارات الملاحة المكانية في القوارض
ديسمبر 2, 2022
يصف البروتوكول الحالي متاهة قابلة لإعادة التشكيل ، وهو نظام فريد لاختبار الملاحة المكانية والأنماط الظاهرية السلوكية في القوارض. تتيح القدرة على التكيف لنظام المتاهة هذا تنفيذ تجارب مختلفة في بيئة مادية واحدة. سهولة إعادة الترتيب الهيكلي تولد نتائج تجريبية موثوقة وقابلة للتكرار.
يوفر هذا البروتوكول بيئة تجربة متاهة مرنة ويسمح للمجرب بأداء مهام متاهة متعددة في مساحة واحدة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تكوين شكل المتاهة المطلوب على الفور من خلال الجمع بين الأجزاء القياسية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تفكيك هذا النظام واستنساخه بسهولة وتساهم هذه الطريقة في دراسة الآليات السلوكية والفسيولوجية للملاحة.
من المفيد أيضا في هيئة الاختبار فحص التشوهات السلوكية في الحيوانات المعدلة وراثيا والضربة القاضية. للبدء ، أدخل الأبراج ذات الألواح الأساسية في لوحة التثقيب لتشكيل إطار على شكل حرف T للمتاهة. قم بتوصيل المسارات بالجزء العلوي من الأبراج ، واستبدل المسار في المنطقة المتأخرة بجهاز مشي.
قم بتوصيل مغذيات بكل حافة من المتاهة ، ثم قم بتوصيل الجدران المتحركة بالفرعين الأيسر والأيمن. لتنفيذ المهمة ، قم بتشغيل وتوصيل صندوق التحكم والمتحكم الدقيق والكمبيوتر. اكتب برنامجا لإعداد جدول المهام وتلقي المعلمات اللازمة للتجربة على وحدة التحكم الدقيقة ، ثم قم بتنفيذ مهمة. بناء شكل المتاهة المطلوب ، ونقل الفئران من أقفاص المنزل ، ووضعها في الوضع التعسفي للمتاهة.
اسمح للفئران باستكشاف المتاهة المشيدة بحرية لمدة 10 دقائق لتصبح معتادة. قم بإعداد برنامج لأداء مهمة التناوب المتأخر مع جهاز المشي وتغيير شكل المتاهة إذا لزم الأمر. ضع الفئران في وضع تعسفي في المتاهة وقم بتنفيذ التدريب أو اختبار مهمة التناوب المتأخرة.
أعد الفئران إلى قفص المنزل بعد كل مهمة وامسح المتاهة جيدا باستخدام 70٪ إيثانول بعد كل فأر. انتظر لمدة 5 دقائق على الأقل قبل استخدام المتاهة مرة أخرى. بالنسبة لمسار الحيوان ، سجل سلوك الحيوان أثناء مهمة التناوب المتأخرة باستخدام كاميرا فيديو رقمية مثبتة في السقف.
أخيرا ، تتبع مسارات الجري باستخدام برنامج تقدير الوضع بدون علامات بناء على الصور الملتقطة بمعدل 50 إطارا في الثانية. يتم عرض صور اختبار المتاهة القابل لإعادة التكوين للفئران في هذا الشكل. تمت إعادة تكوين أجزاء المسار في عدة أشكال في بيئة واحدة.
تمثل الصور المعروضة هنا اختبار المتاهة القابل لإعادة التكوين للفئران. تم وضع هذه المتاهات مع مغذيات وجدران متحركة في أي مكان. يتغير شكل المتاهة تدريجيا خلال مراحل القطار والاختبار لمهمة التناوب المتأخرة.
يشار إلى نوع وحدة التغذية المستخدمة في المهمة بواسطة مربع ملون. تظهر مسارات الجري لفأر تمثيلي هنا. تمثل هذه الصور الرسومية الأداء السلوكي للفئران لمدة 4 أيام ، من بداية التدريب إلى نهاية الاختبار.
يتم عرض وقت إكمال المهمة لكل مرحلة تدريب واليوم الأول من مرحلة الاختبار هنا. يتم عرض النسب المئوية لاستجابات الاختيار الصحيح في اختبار التناوب المتأخر في هذا الشكل. تشير الخطوط المنقطة إلى مستويات الفرصة.
يتم عرض وقت تجميع المتاهة القابل لإعادة التكوين في هذا الشكل. تم تعديل المسار الخطي إلى متاهة على شكل حرف T مع إضافة مسارات ومغذيات وجهاز مشي. أجرى خمسة مجربين ثلاث تجارب لكل منهم ، وتم إجراء جميع التجارب في نفس اليوم.
من المهم وضع أجزاء المتاهة بشكل صحيح على الأرض مع وجود ثقوب. باستخدام الصفيحة الأساسية لتحديد التخطيط ، يمكن إجراء تجربة المتاهة بقابلية عالية للتكرار.
نظرة عامة
يصف هذا البروتوكول نظام متاهة قابلاً لإعادة التشكيل، صُمم لاختبار الملاحة المكانية والأنماط الظاهرية السلوكية في القوارض. وتسمح مرونة هذا النظام بإجراء تجارب متنوعة ضمن بيئة واحدة، مما يضمن الحصول على نتائج موثوقة وقابلة للتكرار.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- التحليل السلوكي
- نماذج القوارض
خلفية علمية
- يمكن إعادة تهيئة نظام المتاهة بسرعة باستخدام أجزاء قياسية.
- يُعد هذا النظام مفيداً لدراسة آليات الملاحة والاضطرابات السلوكية.
- يتيح البروتوكول سهولة تفكيك الجهاز وإعادة تكرار التجارب.
- يتم تحسين تتبع السلوك من خلال تسجيل الفيديو الرقمي والتحليل البرمجي.
الغرض من الدراسة
- لاستقصاء الملاحة المكانية لدى القوارض.
- لتقييم الأنماط الظاهرية السلوكية في الحيوانات المعدلة جينياً والمحذوفة جينياً.
- لتوفير إعداد تجريبي مرن لمهام المتاهة المختلفة.
الطرق المستخدمة
- بناء متاهة على شكل حرف T باستخدام أبراج وممرات.
- دمج جهاز سير كهربائي في المتاهة لمهام التناوب المؤجل.
- تسجيل سلوك الحيوان باستخدام كاميرا مثبتة في السقف.
- تحليل مسارات الجري باستخدام برنامج لتقدير الوضعية بدون علامات.
النتائج الرئيسية
- إعادة تكوين ناجحة لأشكال المتاهة خلال مرحلتي التدريب والاختبار.
- تتبع الأداء السلوكي على مدار عدة أيام.
- بيانات كمية حول أوقات إكمال المهام واستجابات الخيارات الصحيحة.
- إثبات قابلية تكرار عالية في تجميع المتاهة وتنفيذ التجارب.
الاستنتاجات
- تُعد المتاهة القابلة لإعادة التشكيل أداة متعددة الاستخدامات لأبحاث السلوك.
- تسهل هذه المتاهة دراسة الملاحة والأنماط الظاهرية السلوكية في القوارض.
- تعزز هذه الطريقة من موثوقية النتائج التجريبية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تعد قابلية التكرار وقابلية التوسع في التنميط الظاهري السلوكي أمرين بالغين الأهمية للتحقق القوي من الأهداف والأبحاث الانتقالية في علم الأدوية العصبي. يتيح نظام المتاهة القابل لإعادة التشكيل إجراء اختبارات ملاحة مكانية معيارية وقابلة للتكرار في القوارض، مما يعزز الثقة التنبؤية وإمكانية المقارنة بين الدراسات. تعالج هذه المنصة نقطة تحول رئيسية في مراحل الاكتشاف المبكرة من خلال تمكين الفحص السلوكي عالي الإنتاجية والفعال ضمن بيئة تجريبية واحدة.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية البيولوجية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح الاستقصاء المنهجي للملاحة المكانية والوظيفة المعرفية في نماذج القوارض ذات الصلة بالأمراض.
- يدعم تقليل المخاطر البيولوجية من خلال السماح بالتكرار السريع لنماذج متاهات متعددة للتحقق من صحة الأهداف الوظيفية.
- يسهل عملية فرز المحفظة البحثية عن طريق توليد بيانات سلوكية قابلة للتكرار عبر السلالات المعدلة وراثياً وسلالات التعطيل الجيني (knockout).
الفحص وتطوير المقايسة
- يجهز أنظمة سلوكية تم التحقق من صحتها لعمليات فحص المركبات والمقايسات المظهرية اللاحقة.
- يوحد ظروف المقايسة ومخرجاتها من خلال هندسة متاهة نمطية قابلة لإعادة التشكيل.
- يتيح الحصول على قراءات سلوكية كمية وقابلة للتكرار والتوسع لتقييم موثوق للمركبات.
الأبحاث الانتقالية والقبل سريرية
- يربط المخرجات السلوكية للقوارض بنقاط النهاية الترجمية ذات الصلة بالاضطرابات المعرفية والنفسية العصبية.
- يوفر الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف المبكر وصولاً إلى التحقق قبل السريري من خلال دعم مقاييس سلوكية متسقة.
- يقلل من الغموض الميكانيكي من خلال تمكين التقييم الدقيق والقابل للتكرار للأنماط الظاهرية للملاحة والتعلم.
تكامل مسار العمل وسير العمل
يُدمج نظام المتاهة القابل لإعادة التشكيل ضمن سلسلة العمليات الممتدة من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة ما قبل السريرية، وذلك من خلال تمكين الاختبار السريع للفرضيات، وتوحيد المقايسات، وضمان إمكانية تكرار الدراسات في مجال العلوم العصبية السلوكية.
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم الاختبار القائم على الفرضيات لمسارات الملاحة والذاكرة في القوارض المعدلة وراثياً.
- الفحص: يقدم مخرجات سلوكية كمية وقابلة للتكرار مناسبة للفحص عالي الإنتاجية والدراسات المقارنة.
- التحليلات: يوفر تتبعاً للمسارات ومقاييس للأداء من أجل تحليل إحصائي قوي للنقاط النهائية السلوكية.
- الأبحاث الانتقالية: يربط بين الاكتشاف المبكر والتحقق قبل السريري من خلال مواءمة البيانات السلوكية للقوارض مع النتائج ذات الصلة بالمرض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يوفر منصة نموذجية قابلة لإعادة الاستخدام تتكيف مع احتياجات البحث المتطورة والتصميمات التجريبية المتنوعة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من المخاطر البيولوجية من خلال اختبارات سلوكية معيارية وقابلة للتكرار.
- القيمة التشغيلية: تبسط إعداد التجارب، وتقلل من متطلبات الموارد، وتعزز من معدل الإنتاجية.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن من عملية اتخاذ قرارات المضي قدماً أو التوقف وتخصيص رأس المال من خلال توفير بيانات موثوقة وقابلة للمقارنة المرجعية.
- التأثير على المحفظة: تتيح تحديد أولويات الأهداف والنماذج وفقاً للمخاطر المعدلة بناءً على توصيف ظاهري سلوكي قوي.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في العلوم العصبية السلوكية للقوارض وتصميم المقايسات.
- يستلزم وجود أجهزة لالتقاط الفيديو الرقمي وتحليلات تقدير الوضعية.
- يتطلب توحيداً قياسياً بين الفرق في تجميع المتاهة وبروتوكولات جمع البيانات.
- قابل للتكيف عبر نماذج متعددة من القوارض ونماذج سلوكية مختلفة بفضل المكونات النمطية.
- يعتمد على الدقة في الوضع والتجميع لضمان أفضل مستويات تكرار النتائج وسلامة البيانات.
الأسئلة الشائعة حول المستحضرات الصيدلانية الحيوية
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Evaluation of Spacial Navigation of Rodents in the Reconfigurable Maze
1:47
Behavioral Experiment, Performance, and Data Analysis
2:48
Results: Maze Shapes in a Single Environment, Maze Expansion and Trajectories of a Rat, and the Performance of Maze Experiments
4:08
Conclusion
