Method Article

Desarrollo de una caja conductual para evaluar la inhibición previa al pulso y la actividad neuronal en modelos animales psiquiátricos

DOI:

10.3791/67005

July 22nd, 2025

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este protocolo presenta una caja de comportamiento basada en un microcontrolador para evaluar la inhibición de prepulso (PPI) mediante la recopilación de datos de aceleración de un sensor debajo de la caja. Estos datos evalúan los déficits de activación sensorial en ratas socialmente aisladas, con un método adicional para sincronizar los datos con la actividad neuronal para avanzar en los estudios de neurofisiología sobre los trastornos del comportamiento.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La angustia en los primeros años de vida se reconoce como un precursor potencial de los trastornos del neurodesarrollo. Un enfoque para investigar esta condición en modelos animales es el aislamiento social posterior al destete. Se ha demostrado que esta angustia temprana en los roedores conduce a cambios neuronales similares a los observados en pacientes con esquizofrenia, incluida la disminución del volumen de la corteza prefrontal, la disminución de la densidad de la espina dendrítica y el aumento de la actividad dopaminérgica en el área tegmental ventral. El paradigma de inhibición prepulso (PPI) es un método establecido para evaluar los déficits de activación sensorial tanto en modelos humanos como animales. PPI se refiere a la supresión del reflejo de sobresalto a un estímulo acústico más fuerte (por ejemplo, pulso de 120 dB) cuando está precedido por un preestímulo acústico más débil (por ejemplo, pulso de 65 dB). Este fenómeno a menudo se reduce en pacientes psiquiátricos y modelos animales de trastornos psiquiátricos. Este artículo presenta un protocolo para construir una caja de comportamiento para estudios de IBP, permitiendo el uso de un modelo animal de esquizofrenia accesible y rentable y la sincronización de la caja de comportamiento con las grabaciones neuronales del modelo (por ejemplo, grabaciones electrofisiológicas). Esta caja de comportamiento personalizada detectó eficazmente las respuestas de sobresalto y facilitó la evaluación de PPI con registro neuronal simultáneo en roedores que se comportaban libremente y que se sometieron a aislamiento posterior al destete.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Las personas diagnosticadas con esquizofrenia (SCZ) a menudo presentan déficits sensoriomotores. La disminución de la respuesta a la estimulación sensorial y la dificultad para discernir información relevante a partir de diversas entradas sensoriales se reportan a menudo en esos pacientes 1,2. Para los individuos sanos, la entrega de un estímulo más débil antes que uno más fuerte disminuye el reflejo de sobresalto habitual hacia el estímulo másfuerte. Este fenómeno se conoce como inhibición prepulso (IBP) y se ha utilizado para investigar los déficits de activación sensorial en pacientes con SCZ y modelos animales de SCZ4.

En una tarea de PPI acústico, una respuesta de sobresalto a un solo pulso acústico fuerte (por ejemplo, ~120 dB) se compara con la respuesta de sobresalto cuando el mismo estímulo es precedido en un intervalo corto (30 a 500) por un estímulo más débil (por ejemplo, ~65 dB)3,4. En individuos sanos, la respuesta de sobresalto al pulso disminuye cuando se presenta el prepulso más débil (en comparación con la respuesta de sobresalto al único pulso fuerte solo). Este fenómeno se interrumpe en los individuos con SCZ, que exhiben menos supresión de la respuesta de sobresalto incluso cuando se presenta el prepulso más débil que precede al pulso fuerte 1,5,6,7,8.

Al igual que los pacientes con SCZ, las ratas con hiperactividad de dopamina mesolímbica también presentan una disminución del IBPacústico 9, lo que convierte a este paradigma en una herramienta útil para investigar las alteraciones conductuales y fisiológicas en modelos animales de esquizofrenia. Generalmente, el aparato comercial para PPI consiste en una cámara acústica que contiene sensores, altavoces y software para configurar los parámetros experimentales (por ejemplo, el intervalo entre pulsos y la intensidad de los estímulos), registrar la respuesta de sobresalto de los roedores y procesar los datos. Sin embargo, los sistemas comerciales a menudo ofrecen opciones de personalización limitadas y son costosos. Los enfoques de "hágalo usted mismo" para construir aparatos de investigación flexibles están aumentando el acceso a equipos y transfiriendo conocimientos10. Las soluciones de bricolaje para estudiar los mecanismos de activación sensoriomotora, como los PPI, deben tener en cuenta varios factores clave para garantizar su eficacia y fiabilidad. Algunas consideraciones esenciales incluyen especificaciones de diseño, control ambiental y de luz, atenuación del sonido, sistemas de entrega de estímulos, sensores de medición del comportamiento y adquisición y análisis de datos.

Se han desarrollado soluciones de bricolaje para cajas de comportamiento para diferentes funciones, como los experimentos de lamido operante11, las tareas de discriminación auditiva12 y la función de las extremidades anteriores13. Aunque varios enfoques DIY se centran en el seguimiento de vídeo14, este tipo de datos requiere altos recursos computacionales para ser analizados. Se puede utilizar una plataforma de hardware y software de código abierto para construir una caja de comportamiento PPI de bajo costo con la flexibilidad para probar experimentos personalizados 15,16,17 y sincronizar grabaciones neuronales de animales que se comportan libremente.

Este artículo presenta un método para desarrollar una caja de comportamiento para evaluar PPI con una plataforma de bajo costo para investigar el modelo de rata de aislamiento post-destete, un estrés temprano que contribuye al desarrollo de síntomas similares a SCZ, que también se puede usar con registros cerebrales electrofisiológicos simultáneos.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La experimentación con animales se llevó a cabo de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. Este proyecto fue aprobado por el Comité de Ética del Instituto CEUA Santos Dumont (número de aprobación 04/2016). Para la prueba de IBP, se evaluaron individualmente 35 ratas Wistar (3 meses de edad, 290-490 g; 19 machos y 16 hembras) en la caja de PPI. Las 35 ratas se sometieron a un protocolo de aislamiento post-destete, donde se alojaron individualmente bajo un ciclo de luz de 12/12 h a una temperatura de 23 °C y 70% de humedad en una instalación controlada con acceso ad libitum a alimentos y agua. Los detalles de los reactivos y equipos utilizados en el estudio se proporcionan en la Tabla de Materiales.

1. Caja de PPI

  1. Haz una caja transparente acrílica de 25 cm de largo, 20 cm de ancho y 25 cm de alto para mantener a una rata que se comporta libremente con un escenario de cabeza con cable. Esta altura es importante para evitar que las ratas se escapen y para mantener la cabecera libre y segura para las grabaciones neuronales.
    1. Use almohadillas de goma autoadhesivas para aislar la caja acrílica de la vibración mecánica externa (p. ej., mesa de laboratorio con otro equipo) y para mantener el acelerómetro conectado debajo de la caja sin contacto físico con otras partes (p. ej., mesa o cables).
      NOTA: Ajuste el tamaño de la caja de acrílico transparente de acuerdo con los requisitos de la tarea (por ejemplo, ratón, rata, tití).
  2. Suelde un cable plano (26 AWG) directamente a los cuatro orificios de una placa de acelerómetro: VCC (voltaje), GND (tierra), SCL (reloj serie) y SDA (datos serie). Limpie el centro del acrílico y la placa frontal plana del acelerómetro. Usa pegamento de cianoacrilato o resina epoxi para sujetar el acelerómetro firmemente debajo de la caja acrílica.
    1. Espere hasta que esté completamente curado (Figura 1). Conecte el otro lado del cable plano al microcontrolador de la siguiente manera: VCC a 3,3 V, GND a GND, SCL a SCL (I2C SCL) y SDA a SDA (I2C SDA). Mantenga el acelerómetro conectado debajo de la caja sin contacto físico con otras partes (por ejemplo, banco o cables).
      NOTA: Hay varias marcas de acelerómetros y microcontroladores DYI. El tamaño y el tipo de microcontrolador y acelerómetro dependen del uso previsto y de las dimensiones/especificaciones de la caja. Tenga en cuenta los procedimientos de limpieza después de cada sesión de prueba y, si es necesario, aplique una capa de barniz electrónico sobre las uniones y circuitos de soldadura para aislar y proteger contra salpicaduras accidentales en las piezas metálicas del acelerómetro. A modo de comparación, el acelerómetro DYI y el acelerómetro comercial se colocaron uno al lado del otro debajo de la caja.
  3. Realice una cámara insonorizada con puerta frontal y bordes de 80 cm utilizando tableros de fibra (MDF) de densidad media de 15 mm de espesor. Cubra el interior de la caja con espuma acústica. Coloque un altavoz a 20 cm por encima de la caja acrílica de manera que el escenario y el cable se muevan libremente.
    1. Conecte la salida de audio de la computadora a la placa del microcontrolador (entrada analógica y GND) y al altavoz a través de un detector de audio comercial, que recibe estímulos acústicos del altavoz y genera marcadores de eventos TTL (lógica de transistor-transistor) para sincronizar los datos de comportamiento y neuronales (Figura 2).
      NOTA: Construya una cámara acústica de acuerdo con los requisitos experimentales (por ejemplo, considere la necesidad de cámaras, luz adicional y altavoces). Utilice un divisor de resistencias (por ejemplo, resistencias de 10 kΩ y 10 kΩ) para mantener el audio de la computadora fuera del rango de entrada analógica del microcontrolador de 0-5 V. Un dispositivo detector de audio comercial recibe una entrada de audio y envía TTL (Transistor-Transistor-Logic) como marca de inicio de estímulo para cada estimulación acústica enviada por la computadora (0-0.4 V se considera como estado bajo y 2.8-5 V como estado alto). Generalmente, los sistemas de electrofisiología tienen puertos de entrada BNC hembra para recibir señales TTL o analógicas (por ejemplo, estímulos audiológicos).
  4. Conecte la placa del microcontrolador a la computadora con un cable USB. Abra el software del entorno de desarrollo integrado para la placa del microcontrolador.
    1. Seleccione la placa del microcontrolador, el puerto COM y la velocidad de transmisión correspondientes. Abra el boceto del archivo, compile y cargue el código en la placa del microcontrolador. Haga clic en el puerto serie del monitor para verificar los datos entrantes. Cierre el software del entorno de desarrollo.
      NOTA: Al conectar la placa del microcontrolador a una computadora a través de USB, se le asigna un puerto COM. Abra el administrador de dispositivos en el panel de control de Windows y haga clic en Puertos (COM y LPT) para ver el puerto COM asignado al microcontrolador (número COM). El número COM debe coincidir con la configuración del puerto COM del software de desarrollo. Un ejemplo de un boceto está disponible en https://github.com/neurodeveloperISD.
  5. Coloque un medidor de palanca de sonido digital en el mismo lugar donde estará el animal en la caja. Compruebe el ruido de fondo en la cámara con la puerta cerrada. Reproduzca los estímulos acústicos y ajuste el rango de detección del sonómetro (30-80 dB o 80-130 dB) para calibrar los niveles de estímulos acústicos enviados por el ordenador.
    NOTA: De acuerdo con el protocolo experimental, se pueden crear diferentes secuencias de estímulos utilizando un lenguaje de código abierto preferido (por ejemplo, Python). Para este estudio, se presentó ruido blanco de 68 dB durante 7 min con combinaciones aleatorias de prepulso y pulso. Exporte el archivo como un archivo de onda y la secuencia de la tabla de la combinación de prepulso/pulso para el análisis fuera de línea.
  6. Abra un programa de software de código abierto preferido para adquirir y guardar datos de puerto serie. Configure el puerto COM, la placa del microcontrolador y la velocidad de transmisión. Haga clic en conectar para leer los datos sin procesar o el gráfico. Haga clic en guardar para comenzar a registrar los datos del experimento.
    NOTA: Existe software de código abierto para registrar puertos serie (por ejemplo, CoolTerm, Python) y disponible comercialmente (por ejemplo, Matlab).
  7. Antes de colocar un animal, asegúrese de que cada componente (entrega de estímulos, detección de respuestas) funcione correctamente. Verificar el momento y la secuencia de los estímulos (de acuerdo con el protocolo PPI elegido). Compruebe la precisión de la detección y el registro de las respuestas del acelerómetro.
  8. Recopilar y analizar los datos de respuesta para evaluar el efecto del PPI (paso 5). Utilizar herramientas estadísticas para interpretar los resultados y evaluar los déficits sensorio-motores de la compuerta.

figure-protocol-1
Figura 1: Acelerómetro firmemente colocado debajo de la caja de comportamiento. La figura muestra una placa de acelerómetro de bajo costo (izquierda) y un acelerómetro comercial de alta gama (derecha) para fines de comparación de datos. El acelerómetro debe estar firmemente conectado a la caja de acrílico, y el cable plano debe estar conectado al acrílico para evitar que se rompa debido a los procedimientos de limpieza y los cambios de animales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figure-protocol-2
Figura 2: Caja de comportamiento integrada basada en microcontrolador. Esquema que muestra una rata en la caja de acrílico con una cabecera cableada conectada a un sistema de registro de electrofisiología cerebral. Un acelerómetro debajo de la caja conectada al microcontrolador envía datos del acelerómetro triaxial a la computadora y obtiene marcas de activación de estímulos para el procesamiento de datos fuera de línea. Un altavoz reproduce el ruido de fondo y los pulsos de sonido, que activan marcadores para los datos del acelerómetro. Un micrófono adquiere estímulos acústicos para sincronizarse con los datos electrofisiológicos (por ejemplo, adquirir comportamiento de vocalización durante las tareas). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

2. Procedimiento de aislamiento post-destete en ratas

  1. Aísle las crías de las ratas en jaulas individuales inmediatamente después del destete (del17º al 21º día después del nacimiento) y manténgalas aisladas durante un mínimo de 90 días postnatales.
  2. Realizar el implante de array de microelectrodos neuroquirúrgicos después de 90 días postnatales utilizando los protocolos establecidos18,19.
  3. Realice la tarea de IBP después de 7-10 días después de la cirugía (ver paso 4).

3. Procedimiento quirúrgico para la implantación cerebral de una guía de electrodos

  1. Un mazo de microelectrodos debe ser previamente esterilizado (en este estudio se utilizaron 32 hilos de tungsteno de 50 μm de diámetro, Figura 3A). Colocar al animal en una caja aislada con anestesia con isoflurano (5% en 0,5 L/minO2, siguiendo protocolos aprobados institucionalmente).
  2. Retirar el animal de la caja y mantenerlo bajo anestesia con isoflurano con un cono nasal de anestesia (1% en 0,5 L/minØ2). Administrar atropina por vía intramuscular en dosis de 0,05 mg/kg. Afeitar la cabeza del animal con una lámina utilizando un líquido antiséptico. Transcurridos 5 min, administrar ketamina por vía intraperitoneal a 70 mg/kg y xilacina por vía intramuscular a 3 mg/kg.
  3. Colocar al animal sobre una almohadilla térmica a 37 ± 0,2 °C en el dispositivo estereotáxico multiaxial bajo isoflurano inhalable (1%-5% en 0,5 L/minØ2). Inserte un sensor rectal para controlar la almohadilla térmica junto con un sensor rectal para monitorear la saturación de PO2 y la frecuencia cardíaca. Asegúrese de que la saturación de oxígeno esté por encima del 95% y que la frecuencia cardíaca esté entre 200 y 300 lpm.
    NOTA: Observe estos parámetros durante todo el procedimiento quirúrgico y, si es necesario, ajuste la concentración de isoflurano.
  4. Aplique lubricante oftálmico estéril en los ojos del animal y cúbralo con un paño quirúrgico estéril.
    NOTA: Realizar todos los siguientes procedimientos quirúrgicos en condiciones asépticas.
  5. Abrir el campo quirúrgico en la región de la cabeza del animal y fijarlo con la piel mediante suturas (4-0). Aplicar lidocaína al 20% por vía subcutánea en el cráneo del animal y realizar una incisión longitudinal (~1,5 cm) de la piel de la cabeza, seguida de la extirpación del periostio de la pantorrilla. Limpie la superficie ósea con peróxido de hidrógeno.
  6. Alinee bregma y lambda en el mismo plano horizontal para una mejor precisión de la craneotomía, especialmente si se registra desde múltiples áreas del cerebro (este estudio registró desde el área tegmental ventral, la amígdala, el núcleo accumbens, el hipocampo y la corteza prefrontal, Figura 3B).
  7. Marque las posiciones de los orificios de rebaba con un taladro robótico e inserte de 3 a 4 tornillos en ubicaciones distribuidas en la ubicación distante del cráneo de la craneotomía sin perforar la duramadre (Figura 3C, D).
  8. Realizar una craniectomía manual19, perforando el perímetro de la craneotomía con un taladro dental a máxima velocidad para los objetivos cerebrales (Figura 3E).
  9. Retire el hueso, mantenga la duramadre con solución salina estéril y retire la duramadre.
    NOTA: Preste atención a todo el proceso de extracción de la duramadre para evitar lesiones cerebrales, lo que podría poner en peligro la precisión de la profundidad.
  10. Coloque los electrodos de la matriz en las posiciones de craniectomía y desplácese hacia abajo hasta que los electrodos de posición más profunda toquen ligeramente el tejido cerebral. Use un cable para la conexión a tierra eléctrica de los electrodos, colocado en la superficie del cráneo, dispuesto alrededor de los cuatro tornillos (Figura 3F).
    NOTA: Ver el entrenamiento para el implante de neurocirugía en el modelo animal19 utilizando un sujeto alternativo.
  11. Inserte los electrodos cada 100 μm hasta la ubicación objetivo y fíjelo con cemento dental para mantener el conector firmemente sujeto al cráneo y fuera de la piel.
    NOTA: Tenga cuidado de evitar dejar caer cemento dental en el tejido cerebral o en los orificios de las clavijas del conector.

figure-protocol-3
Figura 3: Implante de matriz de microelectrodos. (A) Guía de microelectrodos con 32 hilos de tungsteno de 50 mmm para el PFC PRELÍMBICO E INFRALÍMBICO, VTA, AMY, NAcc y hipc. (B) Cráneo de rata que muestra los objetivos cerebrales, bregma y lambda. (C) Posiciones de perforación para craniectomía y tornillos. (D) Tornillos para soportar el implante de la guía de microelectrodos y el dibujo de la craniectomía. (E) Aberturas del cráneo sin duramadre. (F) Microelectrodos que penetran en el cerebro. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

4. PPI y registros neuronales

  1. Conecte la etapa de la cabeza al implante conector en el cráneo de la rata con mucho cuidado.
    NOTA: Este paso es crucial para evitar romper los micro pines del conector macho de la cabecera o dañar el acrílico dental en el cráneo. El animal se puede colocar en una caja con anestesia con isoflurano (5% en 0,5 L/minØ2) para ayudar a conectarlo si es necesario. Cuando use anestesia para conectar el estadio de la cabeza, espere a que el isoflurano se lave para que no afecte el comportamiento del IBP y la actividad cerebral.
  2. Encienda el sistema de adquisición de datos neuronales y asegúrese de que reciba datos de los estímulos acústicos a través del microcontrolador o un generador TTL conectado al detector de audio o al micrófono. Encienda la grabadora de código abierto del puerto serie previamente verificada en el paso 1.6.
    NOTA: Dependiendo de la instalación del laboratorio, estos procedimientos de sincronización pueden diferir.
  3. Comience a adquirir datos electrofisiológicos (pico y potencial de campo local) y acelerómetros con el software de adquisición de electrofisiología.
    NOTA: Verifique los datos entrantes y ajuste la configuración de ganancia para evitar recortar la señal o no detectar las formas de onda de pico y el umbral de detección de pico. Dependiendo del sistema de grabación y de los datos registrados, sólo se puede ajustar la ganancia y el umbral en el modo online. Asegúrese de que la configuración del filtro para las señales de baja frecuencia (LFP), generalmente de 0,5 Hz a 100 Hz, alta frecuencia (picos), generalmente de 300 Hz a 5000 Hz, y ruido de baja frecuencia, generalmente 50/60 Hz, estén correctamente especificadas para permitir un análisis fuera de línea.
  4. Exponga al animal a ruido blanco de fondo (~68 dB) durante 7 minutos con presentación aleatoria de todo tipo de pulsos, 10 veces cada tipo (Figura 4). La Fig. 4 ejemplifica cinco tipos de impulsos utilizados en este protocolo: pulso 1 (preimpulso de 75 dB, intervalo de 30 ms y pulso de 120 dB), pulso 2 (preimpulso de 85 dB, intervalo de 30 ms y pulso de 120 dB), pulso 3 (preimpulso de 75 dB, intervalo de 100 ms e impulso de 120 dB), pulso 4 (preimpulso de 85 dB, intervalo de 100 ms y pulso de 120 dB), y pulso 5 (pulso único de 120 dB).
  5. Al final de la sesión de grabación, apague el software de adquisición y desconecte el conector de la etapa principal.

figure-protocol-4
Figura 4: Tipos de estímulos auditivos. Se presentó aleatoriamente una sesión ilustrada de 7 min de ruido blanco con 5 tipos de combinaciones de prepulso + pulso. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

5. Análisis electrofisiológico y conductual

  1. Importe los datos sin procesar que contienen datos cerebrales, aceleración y estímulos acústicos en una plataforma de procesamiento de señales. Extraer épocas centradas en cada estímulo acústico.
  2. Normalice las medias en consecuencia para comparar los valores entre animales. Utilice el pulso único (pulso 5 en este protocolo) como respuesta máxima y normalice el reflejo a otros pulsos hasta este valor.
  3. Considere la amplitud de sobresalto para el pulso 5 como 100% y los otros pulsos como una función del pulso 5.
    NOTA: Las amplitudes se extraen utilizando la raíz cuadrada media (RMS) de los tres ejes del acelerómetro (Figura 5A) para expresar la magnitud del sobresalto (Figura 5B) en un conjunto de n valores. El RMS es una fórmula matemática20, donde:
    figure-protocol-5
    ax = eje x del acelerómetro, ay = eje y del acelerómetro, az = eje z del acelerómetro
    t = inicio del estímulo acústico más 200 ms
    n = valores de colección
    Para calcular el porcentaje de sobresalto RMS de los pulsos 1 a 4 relacionados con el pulso 5:
    figure-protocol-6
    Pulso RMS = RMSsobresalto para el pulso 1, 2, 3, 4
    RMSpulse5 = RMSstartle para el pulso 5
  4. Utilice los TTL enviados al sistema de adquisición de datos neuronales para analizar los datos cerebrales que rodean los estímulos acústicos y las respuestas reflejas en consecuencia.

figure-protocol-7
Figura 5: Datos del acelerómetro triaxial y RMS. (A) Se registraron datos ilustrativos del acelerómetro triaxial (eje x, y, z (g)) durante 6 minutos de estimulación basal y aleatoria de ruido blanco de 80 PPI. (B) Cálculo de Startle RMS a partir de los tres ejes del acelerómetro (x, y, z columna gris resaltada, expandida en B). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La inhibición prepulso no mostró diferencia para el pulso 1 y 3 en comparación con el pulso 5 (solo 120 dB), pero mostró una diferencia estadística para el pulso 2 y 4 (p < 0,05) (Figura 6).

figure-results-1
Figura 6: Amplitudes medias de respuesta al estímulo auditivo en los cinco tipos ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este protocolo presentó una caja de comportamiento DIY para estudiar las tareas de inhibición previa al pulso en ratas Wistar que se comportan libremente mientras registran datos cerebrales (en este ejemplo, potencial de campo local y actividad de pico). La caja se puede construir y personalizar con componentes que se encuentran comúnmente en los laboratorios de neurociencia, por lo que es accesible y barata. Estas soluciones de bricolaje también permiten una mayor flexibilidad en el dis...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A Edith Granados, Cinvestav Guadalajara, por apoyar amablemente este proyecto con scripts PPI y sincronización de datos. Este trabajo fue financiado por el Instituto Santos Dumont, Ministerio de Educación, CNPq, CAPES y FINEP.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Caja acrílicaHecho a medidaLámina acrílica de 5 mm de espesor, 20 cm x 25 cm x 25 cm
Almohadillas adhesivas de goma para parachoquesArena de gorilaMPU6050 Diámetro 0.8" y altura 0.38". Almohadillas de goma para estabilizar la caja acrílica y aislar de las vibraciones externas. La altura debe ser superior a 5 mm debido a MPU6050 debajo de la caja.
Arduino UnoArduinoATmega328P Placa de microcontrolador Arduino basada en el ATmega328P con 14 pines de entrada/salida digital, 6 entradas analógicas y velocidad de reloj de 16 MHz.
Rastreador de estimulantes Cedrus (detector de audio)Cedrushttps://cedrus.com/stimtracker/index.htmEl rastreador de estimulación Cedrus detecta estímulos acústicos y envía marcadores TTL a los datos del acelerómetro.
Sistema de investigación CineplexPlexónhttps://plexon.com/plexon-systems/cineplex-behavioral-research-system/Grabación de video del animal sincronizado con datos electrofisiológicos.
Pegamento de cianoacrilatoMPU6050Súper pegamento para sujetar firmemente el MPU6050 debajo de la caja.
Medidor de palanca de sonido digitalMedidor de decibelios para calibrar los estímulos establecidos antes del experimento.
IBM SPSSSPSS (Paquete estadístico para las ciencias sociales, EE. UU.)Plataforma de software IBM SPSS Statistics.
MatlabMathWorkshttps://www.mathworks.com/products/matlab.htmlPlataforma de MATLAB para análisis de datos, desarrollo de algoritmos y creación de modelos.
Micro tornillo de acero inoxidableTornillos para gafas con 1,2 mm de diámetro y 4 mm de longitud.
Matriz de microelectrodosHecho a medidaUtiliza conectores omnéticos y cables de tungsteno de 50 micras recubiertos con parileno de alambre fino de California.
MicrófonoMicrófono para adquirir estimulación acústica sincronizada con datos electrofisiológicos.
MPU-6050InvenSensehttps://invensense.tdk.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050/MPU-6050 es un giroscopio de 3 ejes y un acelerómetro de 3 ejes 
Procesador de adquisición multicanal PlexónSPIKE/LFPMAP Plexon para adquirir datos electrofisiológicos neuronales SPIKE/LFP y canales auxiliares (micrófono, marcadores TTL, acelerómetro).
NeuroexploradorNex https://www.neuroexplorer.com/Programa de análisis de datos NeuroExplorer de señales y marcas de tiempo registradas continuamente (trenes de picos, eventos de comportamiento)
NeuroexploradorNex Technolgiehttps://www.neuroexplorer.com/Software para el análisis de datos neurofisiológicos SPIKE y LFP.
Clasificador sin conexiónPlexónhttps://plexon.com/products/offline-sorter/#38957t34842Software para la clasificación de picos fuera de línea.
Clasificador fuera de líneaClasificador sin conexiónhttps://plexon.com/products/offline-sorter/Offline Sorter es un software de clasificación de picos fuera de línea
Sensor de SpO2 veterinario rectalKTMEDFS-03Sensor de SpO2 para animales pequeños
Cable planoCable plano delgado para conectar MPU6050 a Arduino.
Taladro robotiNeuroestrellahttps://robot-stereotaxic.com/drill-injection-robot/Taladro robótico utilizado con Neurostar estereotaxic. Se puede reemplazar por taladro manual.
OradorEl altavoz tiene un rango de 100 a 40 kHz y una intensidad de hasta 150 dB.
Aparato estereotáxicoNeuroestrellaEstereotáxico utilizado para neurocirugía en roedores

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Braff, D. L., et al. Impact of prepulse characteristics on the detection of sensorimotor gating deficits in schizophrenia. Schizophr Res. 49 (1-2), 171-178 (2001).
  2. Jahshan, C., et al. Automatic sensory information processing abnormalities across the illness course of schizophrenia. Psychol Med. 42 (1), 85-97 (2012).
  3. Oranje, B., Geyer, M. A., Bocker, K. B., Kenemans, J. L., Verbaten, M. N. Prepulse inhibition and P50 suppression: Commonalities and dissociations. Psychiatry Res. 143 (2-3), 147-158 (2006).
  4. Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. Measurement of startle response, prepulse inhibition, and habituation. Curr Protoc Neurosci. 3 (1), 8.7(1998).
  5. Braff, D. L., Grillon, C., Geyer, M. A. Gating and habituation of the startle reflex in schizophrenic patients. Arch Gen Psychiatry. 49 (3), 206-215 (1992).
  6. Grillon, C., Ameli, R., Charney, D. S., Krystal, J., Braff, D. L. Startle gating deficits occur across prepulse intensities in schizophrenic patients. Biol Psychiatry. 32 (10), 939-943 (1992).
  7. Kumari, V., Soni, W., Sharma, T. Normalization of information processing deficits in schizophrenia with clozapine. Am J Psychiatry. 156 (7), 1046-1051 (1999).
  8. Weike, A. I., Bauer, U., Hamm, A. O. Effective neuroleptic medication removes prepulse inhibition deficits in schizophrenia patients. Biol Psychiatry. 47 (1), 61-70 (2000).
  9. Swerdlow, N. R., Braff, D. L., Geyer, M. A., Koob, G. F. Central dopamine hyperactivity in rats mimics abnormal acoustic startle response in schizophrenics. Biol Psychiatry. 21 (1), 23-33 (1986).
  10. Wenzel, T. Open hardware: From DIY trend to global transformation in access to laboratory equipment. PLoS Biol. 21 (1), e3001931(2023).
  11. Longley, M., Willis, E. L., Tay, C. X., Chen, H. An open-source device for operant licking in rats. Peer J. 5, e2981(2017).
  12. Ribeiro, M. W., et al. OBAT: An open-source and low-cost operant box for auditory discriminative tasks. Behav Res Methods. 50 (2), 816-825 (2018).
  13. Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. An automated behavioral box to assess forelimb function in rats. J Neurosci Methods. 246, 30-37 (2015).
  14. White, S. R., Amarante, L. M., Kravitz, A. V., Laubach, M. The future is open: Open-source tools for behavioral neuroscience research. eNeuro. 6 (4), (2019).
  15. Bridge, E. S., et al. An Arduino-based RFID platform for animal research. Front Ecol Evol. 7, 257(2019).
  16. Chen, X., Li, H. ArControl: An Arduino-based comprehensive behavioral platform with real-time performance. Front Behav Neurosci. 11, 244(2017).
  17. Oliveira Silva, J. W., Lima, R. A., Morya, E., Brasil, F. L., Gonçalves, L. M. G. Improved behavioral box and sensing techniques for analysis of tactile discrimination tasks in rodents. Sensors. 23 (1), 288(2022).
  18. Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. J Vis Exp. (60), e3565(2012).
  19. Andreoli, L., Simplício, H., Morya, E. Egg model training protocol for stereotaxic neurosurgery and microelectrode implantation. World Neurosurg. 111, 243-250 (2018).
  20. Althobaiti, T., Katsigiannis, S., Ramzan, N. Triaxial accelerometer-based falls and activities of daily life detection using machine learning. Sensors (Basel). 13, 3777(2020).
  21. Heidbreder, C., et al. Behavioral, neurochemical, and endocrinological characterization of the early social isolation syndrome. Neuroscience. 100 (4), 749-768 (2000).
  22. Weiss, I. C., Iorio, L. D., Feldon, J., Domeney, A. M. Strain differences in the isolation-induced effects on prepulse inhibition of the acoustic startle response and on locomotor activity. Behav Neurosci. 114 (2), 364(2000).
  23. Cromwell, H. C., Klein, A., Mears, R. P. Single unit and population responses during inhibitory gating of striatal activity in freely moving rats. Neuroscience. 146, 69-85 (2007).
  24. Kosobud, A. E., Harris, G. C., Chapin, J. K. Behavioral associations of neuronal activity in the ventral tegmental area of the rat. J Neurosci. 14, 7117-7129 (1994).
  25. Carcea, I., Insanally, M. N., Froemke, R. C. Dynamics of auditory cortical activity during behavioural engagement and auditory perception. Nat Commun. 8, 14412(2017).
  26. Rosa, M., et al. Routine post-weaning handling of rats prevents isolation rearing-induced deficit in prepulse inhibition. Braz J Med Biol Res. 38 (11), 1691-1696 (2005).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Prepulse InhibitionBehavioral BoxPsychiatric Animal ModelsSensory GatingStartle ResponseElectrophysiological RecordingSocial Isolation RodentsNeural ActivityAccelerometer DataLocal Field Potential

Related Articles