6. Juni 2025
Dieses Papier beschreibt das Design, die Montage und das Protokoll für ein automatisiertes Fütterungssystem zusammen mit einer alternativen Deckel- und Käfigmodifikation, die mit minimalen Modifikationen für angebundene optogenetische oder faserphotometrische Experimente in Standard-Nagetierkäfigen implementiert werden kann. Das Fütterungssystem bietet ein kostengünstiges Werkzeug für die zeitgesteuerte Fütterung und/oder Kalorienrestriktion.
Wir interessieren uns für die Modellierung von Diätparadigmen und Ernährungsunsicherheit bei Mäusen. Unsere Forschung zielt darauf ab, die Kalorienzufuhr zu titrieren, um eine nachhaltige Gewichtsabnahme zu induzieren. Unser Ziel ist es zu verstehen, wie das Gehirn auf unterschiedlich starken Gewichtsverlust reagiert, um die Fortpflanzungsphysiologie und das Sozialverhalten zu beeinflussen. Akutes Fasten reicht aus, um die Hungersignalisierung im Gehirn zu aktivieren. Wir und andere haben kürzlich gezeigt, dass die Hungersignalisierung nicht nur die Nahrungssuche auslöst, sondern auch andere adaptive Verhaltensweisen hervorruft, die das Überleben während des Hungers fördern. Unser Labor hat daran gearbeitet, zu verstehen, wie Hunger die Fortpflanzungsphysiologie und das Sozialverhalten über bestimmte Neuronen, Schaltkreise im Gehirn, beeinflussen kann. Für die Zukunft wollten wir ein besseres Mittel zur Kalorienrestriktion etablieren, das Diätmuster oder Modelle von Problemen der Ernährungsunsicherheit besser darstellt.
Unser modulares Fütterungssystem ist kostengünstig, leicht verfügbar und an Standardkäfige anpassbar, die in Vivarien verwendet werden. Es ist auch vorteilhaft, weil es eine Heimkäfigeinstellung für angebundene, optogenetische und faserphotometrische Experimente bietet. Unser Fütterungssystem bietet die Möglichkeit, die Futterlieferung phasenweise anzupassen und die Futterzuteilungen über die gewünschten Intervalle zu verteilen. Es ist sehr üblich, dass Kalorienrestriktionsprotokolle einmal am Tag Nahrung verabreichen, was die menschliche Ernährung oder Ernährungsunsicherheit schlecht nachahmt.
[Erzähler] Schneiden Sie zunächst mit einem rotierenden Werkzeug mit einer 1,5-Zoll-Trennscheibe ein 20 x 25 Millimeter großes Quadrat in den Käfigdeckel des Mikroisolators aus. Positionieren Sie die Öffnung 2,75 Zentimeter vom Rand des Deckels entfernt und stellen Sie sicher, dass sie mittig über dem Gitterrost steht. Drucken Sie mit einem 3D-Drucker eine Halterung, um den automatischen Anleger an den Käfigdeckel zu koppeln. Lassen Sie die Halterung auf das erstellte Loch einrasten. Schieben Sie dann den automatischen Feeder auf die gesicherte Halterung. Legen Sie bei zeitgesteuerten Experimenten zuerst die Fütterungszeiten fest. Stellen Sie sicher, dass die automatische Zuführung vollständig aufgeladen ist. Halten Sie dann die Einstellungstaste gedrückt, bis die Stundeneinstellung auf dem Bildschirm zu blinken beginnt. Wählen Sie anschließend mit den Pfeilen nach oben und unten die erste gewünschte geplante Fütterungsperiode aus und legen Sie die Anzahl der Zuteilungen für diesen Zeitpunkt fest. Bestücken Sie die Futterkammern mit den gewünschten Futterkontingenten und stellen Sie sicher, dass jede Kammer nicht mehr als 1,5 Gramm Standard-Nagetierfutter enthält. Beschriften Sie eine Kammer mit Klebeband oder Farbe, um die Drehung der Kammer zu überwachen und die Lebensmittellieferung zu bestätigen. Um das Käfigsystem für angebundene Tiere zu modifizieren, schneiden Sie ein drei Millimeter dickes, klares Acrylstück mit dem Laser aus. Der Einsatz ist mit Laschen versehen, die in die Käfigoberseite einrasten, und verfügt über einen Mittelschlitz für den Durchgang von Patchkabeln. Das 20x25 Millimeter große Loch ist für die automatische Zuführhalterung vorgesehen, und 20 Belüftungslöcher ermöglichen die Luftzirkulation. Hebeln Sie mit einem Schlitzschraubendreher oder einem Keilwerkzeug die perforierte obere Abdeckung des Standard-Mikroisolatordeckels ab. Lösen Sie die Laschen vorsichtig aus den Laschenschlitzen und entfernen Sie sowohl den perforierten Einsatz als auch das Filterpapier. Entfernen Sie mit einem rotierenden Werkzeug mit einer 1,5-Zoll-Trennscheibe das innere Rippenstützgitter unter der perforierten Oberseite und filtern Sie das Papier. Verwenden Sie nach dem Schneiden eine Feile, um die Schnittkanten zu glätten. Schnappen Sie dann die Ersatz-Acrylplatte in die Käfigoberseite ein. Beginnen Sie damit, die Plattenlaschen entlang der kurzen Kanten in die Laschenschlitze zu schieben, gefolgt von einer der langen Kanten. Drücken Sie vorsichtig, bis die Platte einrastet. Um den Käfig für eine externe Wasserflasche zu modifizieren, bohren Sie ein Loch mit einem Durchmesser von 11 Millimetern, das an der kurzen Kante des Käfigs 50 Millimeter über dem Boden zentriert ist. Bohren Sie auf beiden Seiten des Mittellochs zwei weitere Löcher mit einem Durchmesser von sechs Millimetern. Drucken Sie nun eine externe Wasserflaschenhalterung in 3D. Montieren Sie die Halterung mit Schlossschrauben am Käfigboden. Setzen Sie abschließend ein konisches 50-Milliliter-Rohr mit einer Sipper- oder Stopfenbaugruppe in die externe Halterung ein.
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Diese Studie stellt ein automatisiertes Fütterungssystem für Nagetierexperimente vor, das insbesondere auf zeitgesteuerte Fütterung und Kalorienrestriktion ausgerichtet ist. Ziel ist es, bessere Modelle für Diät-Paradigmen und Nahrungsmittelunsicherheit zu schaffen und damit das Verständnis der Gehirnreaktionen auf Kalorienänderungen hinsichtlich reproduktiven und sozialen Verhaltens zu verbessern.
Die präzise Kontrolle der Kalorienzufuhr und der Fütterungszeiten bei Nagetiermodellen ist entscheidend für translationsorientierte Forschung zur metabolischen Regulation, zum Altern und zur Verhaltensneurowissenschaft. Dieses automatisierte, mit dem Heimkäfig kompatible Fütterungssystem ermöglicht skalierbare und reproduzierbare Studien zur zeitlich beschränkten Fütterung und Kalorienrestriktion und unterstützt so die Aufklärung von Wirkmechanismen sowie eine höhere Vorhersagesicherheit in frühen Entdeckungsphasen. Die Anpassbarkeit für Experimente mit verankerten optogenetischen und Faser-Photometrie-Anordnungen erhöht zusätzlich den Wert für interdisziplinäre F&E-Teams, die neuroverhaltensbezogene Endpunkte untersuchen.
Dieses System integriert sich in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Forschung, indem es hypothesengetriebene Studien zur Kalorienrestriktion, zum Verhaltensadaption und zur metabolischen Regulation in standardmäßigen Nagetiermodellen ermöglicht.