2016年8月20日
高级别的限制性重复行为(RRBs)会扰乱患者的生活。这些行为在啮齿类动物中难以建模,使得针对RRBs潜在治疗或干预措施的基础生物医学研究变得困难。本文介绍了一种新的物体探索方法,可作为检测小鼠高级别RRBs的潜在实验手段。
本行为学实验的总体目标是鉴定小鼠是否存在高级重复性行为。该实验可用于验证潜在的小鼠模型及类似自闭症的行为,例如近交系 C58/J 小鼠品系。该技术的主要优势在于无需对小鼠进行任何训练,且不会显著引发焦虑反应。
首先准备测试区域,即一个透明的塑料矩形笼子,底部铺有约半英寸厚的玉米芯垫料。选择四个在形状和颜色上各不相同的新型物体。
例如,一个粉红色的玩具积木、一只红色的猴子、一块带有蓝色文字的白色瓷砖以及一个标准的白色骰子。确保这些物体大小相近,并由高密度塑料制成,以便于清洁且耐啃咬。在矩形实验区域中,将这些物体随机且交叉平衡地放置于距离各个角落三厘米的位置,在整个测试过程中保持该布局。
将每个物体的位置分别记录为1至4的不同编号。最后,将摄像机置于测试区域正上方,确保在适应期和休息期间完整记录整个测试区域。在光照周期开始时,于荧光灯照明强度约为100勒克斯的房间内开始测试。
确保测试区域的光照均匀,以在视频录制过程中保持外观一致。然后,将一张已知尺寸的卡片放置在测试区域底部,供后续用作校准标准。接着,按下摄像机的录制按钮。
接下来,将一只测试小鼠放入空的测试区域中,适应10分钟,并持续记录。适应期结束后,将小鼠留在测试区域内,迅速向区域内添加四个新物体。在随后的测试阶段,继续记录小鼠行为10分钟。
最后,在测试期结束后,将测试小鼠放回其原居住笼具中。使用无香味的洗洁精和水清洁并擦干新物体以及测试区域。首先在行为记录软件中设置项目编码方案。
在项目设置框中,将数据采集设置为离线、离线观察。在行为编码框中,将拼字游戏、挖掘、直立、理毛以及嗅探物体一、物体二、物体三和物体四编程为状态事件。将跳跃编程为点事件。
要对辅助键盘进行编程,请打开键盘软件,点击屏幕上显示的辅助键盘按钮,输入相应的按键组合,然后点击确定。辅助键盘编程完成后,关闭软件并让程序在计算机后台运行。在软件中设置好项目后,准备记录以下每种重复性行为的次数和持续时间。
后肢站立、挖掘、自我理毛和跳跃。要对视频进行评分,请点击文件、打开项目、观察、观测和新建。为新文件命名,然后选择要评分的视频媒体文件。
通过点击“开始观察”按钮,开始对重复性行为进行评分。所有状态事件均使用两次按键记录:一次表示行为的开始,另一次表示行为的结束。
对于点事件,仅使用一次按键操作。接下来,使用软件记录小鼠嗅探每个物体的次数以及持续时间,其中嗅探定义为小鼠将鼻部移动至距离物体0.5厘米范围内的任何情况。每次小鼠嗅探物体时,记录该物体对应的编号,并手动连续记录物体编号序列,直至10分钟测试期结束。
如果小鼠嗅探一个物体,然后移开视线,再次嗅探同一物体,则该位置应计为两次。对10分钟测试视频完成嗅探计数后,点击“分析”、“行为分析”和“新建”以可视化数据。随后,当数据出现在屏幕上时,将其导出至单独的电子表格中。
接下来,记录小鼠在测试期间于旷场中移动的总距离。为此,使用卡片通过软件的校准界面进行视频校准:在校准界面中,沿卡片每一端设置一条校准线,并输入相应的长度值。绘制完线条后,输入与每条线相对应的卡片已知长度和宽度。
接下来,在 arena 设置中,选择整个 arena。在 trail control 设置中,选择 10 分钟的持续时间。在 detection 设置中,选择亮背景上的深色物体。
设置完成后,单击“acquisition”并打开“acquisition”以开始视频评分。在采集控制框中,单击“new trial”,然后启动试验。
10 分钟后,停止程序并观察数据。最后,点击分析并计算统计值。数据出现在屏幕上后,导出至单独的电子表格中。
在三种不同的近交系小鼠中,观察了出现频率最高的三种模式序列重复次数所占的百分比。C58雌性小鼠在圆形竞技场中表现出对其偏好模式的高度遵循,但在矩形竞技场中则未表现出此特征。而雄性小鼠在两种竞技场中均未表现出彼此之间的差异。
此外,雄性和雌性 C58 小鼠在圆形竞技场中对其最偏好的物体表现出比其他两个品系更强的偏好,而在矩形竞技场中未显示出物体偏好的差异。该技术一旦掌握,可在一小时之内完成,其中数据采集需要 15 分钟,行为评分需要 20 分钟。
在进行该操作时,重要的是要记住,小鼠对外界环境的变化非常敏感。请确保在整个实验过程中测试环境保持一致。在完成该操作后,可采用其他方法(如巴恩斯迷宫或团队迷宫)进一步验证高级重复性行为的存在。
观看本视频后,您应能充分理解如何利用新物体探索实验来识别小鼠是否存在高级重复性行为。
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本文介绍了一种行为检测方法,旨在识别小鼠中的高级重复性行为(RRBs)。该检测方法旨在促进用于研究类自闭症行为的小鼠模型的验证,且无需预先训练。
在自闭症谱系障碍(ASD)药物研发中,临床前系统对高级重复性行为(RRBs)的建模仍存在关键性空白,限制了机制层面的风险评估和靶点验证工作。新型物体探索实验通过实现对小鼠模式化探索行为的定量评估,填补了这一空白,为评估靶向高级RRBs的治疗候选药物提供了一种具有转化价值的工具。该方法通过提高表型筛选和临床前模型选择的预测可信度,支持早期药物发现流程。
该检测适用于从靶点验证到先导化合物鉴定再到临床前评价的整个发现过程,特别能够对与自闭症谱系障碍(ASD)相关研究中的高级重复性行为(RRBs)进行客观测量,将其作为表型终点指标。