Quantifizierung Social Motivation in Mäuse mit Operante Konditionierung

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die soziale Motivation bei Labor-Mäusen zu quantifizieren. Dies wird erreicht, indem zunächst jede Testmaus trainiert wird, einen Hebelzug mit einer sozialen Belohnung zu assoziieren. Der zweite Schritt besteht darin, jede Maus in einer Reihe von Sitzungen zu testen, bei denen der Aufwand, der erforderlich ist, um die soziale Belohnung zu erhalten, im Verlauf der Versuche zunimmt.

Anschließend wird jede Testmaus darauf trainiert, zwischen zwei Hebel- und Belohnungskontingenzen zu unterscheiden. Der letzte Schritt besteht darin, jede Maus in einer Reihe von Sitzungen zu testen, in denen sie zwischen diesen Kontingenzen wählen kann, die entweder zu einer sozialen oder einer fütterungsbezogenen Belohnung führen. Letztendlich ermöglichen diese operanten Sozialmotivationsparadigmen den Forschern, die Sozialmotivation zu quantifizieren und dieses Niveau mit dem einer Futterbelohnung zu vergleichen.

Der Hauptvorteil dieser Technik im Vergleich zu bestehenden Methoden liegt darin, dass dieses Paradigma progressiv mehr Aufwand erfordert, um eine soziale Belohnung zu erhalten, als dies bei anderen Aufgaben der Fall ist. Die Durchführung der Prozedur wird von Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson und Maryanne Slamma, studentischen Forscherinnen in meinem Labor, demonstriert. Um zu beginnen, richten Sie zentrale modulare Shuttle-Boxen für die Untersuchung sozialen Verhaltens ein, montieren ein Drahtgitter an der Vorderseite einer programmierbaren Trenntür, um die Kammern zu trennen und begrenzten sozialen Kontakt zwischen ihnen zu ermöglichen.

Die Tür teilt die Box in zwei Kammern, wobei eine Kammer als Testkammer und die andere als Zielkammer an der Wand gegenüber der Tür bezeichnet wird. Platzieren Sie einen flüssigen Dipper-Futterspender zwischen den beiden Maushebeln-Programmen. Die Maushebel dienen entweder zum Öffnen der Schiebetür oder zur Präsentation einer flüssigen Futtersubstanz.

Je nach Testanforderungen programmieren Sie einen Handknopf so, dass er die Tür beim Drücken öffnet. Überwachen Sie während des Formungsverfahrens die Aktivität der Versuchsmäuse mithilfe einer digitalen Videokamera, die über der Testkammer montiert ist. Die gesamte Vorrichtung ist in einer schallgedämpften Zelle untergebracht.

Beginnen Sie damit, die Versuchmaus in die Testkammer und eine alters- und geschlechtsgleiche Stimulusmaus in die Zielkammer zu setzen. Beobachten Sie die Versuchmaus in der Testkammer mit Hilfe der montierten Videokamera. Sobald die Versuchmaus die Kammer erkundet, öffnen Sie manuell die Falltür.

Wenn der Hebel angegangen wird, sollte die Guillotinetür 15 Sekunden lang als Verstärkung offen bleiben. Jede Maus täglich 30 Minuten lang trainieren, bis sie in drei von fünf aufeinanderfolgenden Testdurchgängen mindestens 10 operative Reaktionen zeigt. Mäuse aus der Studie ausschließen, wenn sie nach 30 täglichen Trainingssitzungen dieses Kriterium nicht erreichen.

Wechseln Sie die Stimulusmäuse während der Formung ab, sodass täglich eine andere Maus verwendet wird. Reinigen Sie die Shuttle-Boxen zwischen jedem Trainingsschritt mit 70 %igem Ethylalkohol. Zusätzlich sollten sämtliche Geräte am Ende des Testtages mit einem desinfizierenden Reinigungsmittel gereinigt werden.

Verwenden Sie während der Tests eine ausreichend große Gruppe neuartiger Stimulus-Mäuse, sodass diese während 10 täglichen Testdurchgängen nicht wiederholt eingesetzt werden. Beginnen Sie damit, eine trainierte Testmaus in die Testkammer und eine Stimulus-Maus in die Zielkammer zu stellen. Programmieren Sie die Tür so, dass die Anzahl der Hebelbetätigungen, die erforderlich sind, um die soziale Belohnung zu erhalten, bei jedem Versuch um einen festen Betrag von drei steigt.

Beenden Sie die Sitzung, wenn die Versuchsmaus mit dem Hebelbetätigen für fünf aufeinanderfolgende Minuten aufhört. Notieren Sie das zuletzt verstärkte Verhältnis als Bruchpunkt.

Testen Sie jedes Mäuschen für 20 aufeinanderfolgende tägliche Sitzungen oder für mindestens 10 Testsitzungen. Nachdem asymptotische Leistungsniveaus beobachtet wurden, reinigen Sie die Shuttle-Boxen zwischen jeder Testsitzung wie zuvor gezeigt. Nach der Durchführung im sozialen Motivationsparadigma werden dieselben Mäuse in einer Aufgabe trainiert, die eine Belohnung mit Futter beinhaltet.

Stellen Sie Kondensmilch her, die mit 0,2 % Saccharose gesüßt ist, um sie als flüssige Belohnung zu verwenden. Programmieren Sie anschließend einen Hebel so, dass er die Tür öffnet, und den anderen Hebel, um die flüssige Futterbelohnung auszugeben. Wechseln Sie abwechselnd die Darbietung der Belohnung.

Um eine Hebelverzerrung bei den Testmäusen zu vermeiden, beginnen Sie damit, die Mäuse in die jeweiligen Kammern zu setzen. Während jeder Sitzung sollte jeweils nur ein Hebel und die Belohnungspräsentation aktiv sein. Das Training besteht aus sechs einstündigen Sitzungen, die jeden Tag während des Testprogramms zwischen den Kontingenzbedingungen wechseln, wobei der Verstärkungsplan nach einem festen Verhältnis von drei zu eins festgelegt ist, sodass jede dritte Hebelbetätigung auf jeder Seite belohnt wird.

Setzen Sie die Tests 20 Tage lang täglich 60 Minuten fort oder führen Sie mindestens 10 tägliche Sitzungen durch, nachdem asymptotische Leistungsniveaus beobachtet wurden. Reinigen Sie die Shuttle-Boxen, wie zuvor gezeigt. Die durchschnittliche Breakpoint-Leistung von einzeln gehaltenen B6-Mäusen war vergleichbar mit der von gruppengehaltenen B6-Mäusen, während gruppengehaltene BTBR-Mäuse eine signifikant niedrigere Breakpoint-Leistung zeigten.

BTBR-Mäuse erhielten signifikant weniger Futterbelohnungen im Vergleich zu B6-Mäusen. Beide Gruppen erhielten jedoch mehr Futterbelohnungen als soziale Belohnungen. Diese Ergebnisse zeigen den Unterschied in der Leistungsfähigkeit zwischen den Genotypen einer transgenen Mauslinie.

Eine zusätzliche Studie unter Verwendung einer anderen transgenen Mauslinie zeigt, dass heterozygote Mäuse im Vergleich zu ihren wildtypischen Geschwistern einen höheren Breakpoint aufweisen, wenn diese Methode angewendet wird. Weitere Methoden, wie beispielsweise die Videoüberwachung der Test- und Stimulusmäuse, können eingesetzt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, etwa welche spezifischen sozialen Verhaltensweisen während der Präsentation der sozialen Belohnung gezeigt werden. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die operante Konditionierung verwendet, um die soziale Motivation bei Laborratten zu quantifizieren.

Dieses Verfahren kann besonders nützlich sein, um Mausmodelle von Autismus und anderen Störungen des sozialen Verhaltens zu charakterisieren.