Traza el condicionamiento del miedo en ratones
20 de marzo de 2014
En el siguiente experimento se describe un protocolo para rastrear el miedo acondicionado en ratones. Este tipo de memoria asociativa incluye un período de seguimiento que separa el estímulo neutro y el estímulo no condicionado.
El objetivo general del siguiente experimento consiste en evaluar el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo en ratones mediante el uso de condicionamiento con esfera de traza. Esto se logra primero entrenando al animal para asociar un tono auditivo con un estímulo aversivo. Al día siguiente, se coloca al animal en un contexto novedoso y se registra su comportamiento de inmovilización en respuesta al tono.
Al tercer día, se devuelve al animal al contexto original y se registra el comportamiento de inmovilidad. Los resultados muestran que los ratones entrenados con la asociación del tono y la descarga eléctrica exhiben más comportamiento de inmovilidad que aquellos que no recibieron la descarga. Este método puede utilizarse para obtener información sobre el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo en ratones, y es especialmente útil cuando se emplea en el estudio de animales transgénicos y knockout.
El siguiente procedimiento se realiza en una cámara de condicionamiento de miedo ubicada dentro de una cámara atenuadora de sonido más grande. Con la puerta de la cámara cerrada, coloque las luces para alcanzar el nivel deseado de iluminación; si están correctamente colocadas, la luz indicadora de nivel de iluminación debe estar apagada. Utilice un medidor de sonido para confirmar un nivel constante de ruido de fondo dentro de cada cámara.
A continuación, calibre el tono utilizado durante el entrenamiento. Utilice un dispositivo externo de calibración para ajustar el nivel de descarga eléctrica. Coloque un electrodo en una barra y otro tres o cuatro barras más allá.
Utilice el generador de descargas para administrar el estímulo eléctrico y calibrar hasta alcanzar el nivel correcto. Repita este paso para cada cámara de condicionamiento de miedo. Una vez que el equipo esté preparado, traslade los sujetos a una sala de espera separada del cuarto de pruebas para reducir el manejo excesivo.
Antes de la prueba, etiquete las colas al menos 30 minutos antes de la prueba o el día anterior. Cuando esté listo para comenzar, transfiera el ratón de prueba a una jaula limpia y etiquetada para transportarlo a la cámara de condicionamiento de miedo. Coloque el ratón en la cámara, cierre la puerta e inicie el programa de software.
El primer día de entrenamiento, se permite que los ratones exploren la cámara durante tres minutos. A continuación, el software presenta un tono de 22 segundos, seguido por un intervalo de trazo de 22 segundos que finaliza con una descarga eléctrica leve en los pies. Observe al sujeto para confirmar que recibió los estímulos aversivos.
Un intervalo interensayo de 202 segundos separa cinco ensayos de condicionamiento. Después de los ensayos, permita que el animal permanezca en la cámara de pruebas durante un minuto antes de retirarlo; luego, devuelva al animal a la jaula de transferencia y llévelo de regreso a la sala de alojamiento. Si hay ratones adicionales por probar individualmente en sus jaulas de origen, aloje al ratón hasta que todos los ratones hayan completado la prueba.
Limpie la cámara de prueba con isopropanol al 30 % como preparación para el siguiente animal. Repita estos pasos hasta que todos los ratones hayan sido entrenados. Devuelva todos los ratones a su sala de cría.
Después de que se haya probado al último ratón de la cohorte al día siguiente, se prueban los animales para la memoria de miedo de retardo. En este día, reemplace el enriquecimiento de las jaulas de transferencia con papel picado para cambiar su contexto.
El contexto de la cámara también se modifica. Coloque una hoja de espuma debajo de una inserción de acrílico transparente en el suelo para alterar su textura y apariencia. Coloque un divisor de acrílico dentro del área de prueba.
Cambie el olor colocando extracto de vainilla en un bote de suero debajo del suelo. Realice este procedimiento el mismo día y limpie la cámara con etanol al 70% en lugar de isopropanol al 30% entre cada ratón. Cuando esté listo, coloque al ratón en la cámara de prueba e inicie el programa.
La sesión comienza con un período de línea base de dos minutos, seguido de tres presentaciones de un tono de 22 segundos. Hay un intervalo interensayo de 222 segundos entre cada presentación del tono. Una vez finalizada la sesión, devuelva los ratones a su jaula de origen y continúe hasta que todos los animales hayan sido probados, en preparación para la prueba del día siguiente.
Restaure el mismo contexto utilizado el primer día. Limpie la cámara con isopropanol al 30%. La condicionamiento contextual se realiza el tercer día.
Utilizando las mismas jaulas de transferencia del día uno, retire el ratón de prueba de la sala de alojamiento. Coloque el ratón en la cámara de prueba y luego inicie el programa para evaluar la memoria contextual. Ejecute un programa para registrar el comportamiento de inmovilización durante ocho minutos.
Después de este tiempo, devuelva al ratón a su jaula de alojamiento y continúe con la prueba como se mostró anteriormente; los resultados representativos muestran un aumento en el comportamiento de inmovilización en los animales que recibieron la asociación entre el tono y la descarga eléctrica a lo largo de la sesión de entrenamiento. En un contexto nuevo, los ratones que recibieron el estímulo aversivo de descarga eléctrica presentaron mayor inmovilización en comparación con los ratones que no recibieron la descarga durante el trazo del tono basal y el intervalo entre ensayos. Cuando se devolvieron al contexto original, los animales que recibieron el estímulo aversivo de descarga eléctrica mostraron un comportamiento de inmovilización consistentemente más alto durante el período de ocho minutos.
Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar el condicionamiento de miedo por rastreo para comprender el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo en ratones.
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Resumen
Este experimento describe un protocolo para el condicionamiento de miedo en trazos en ratones, que evalúa el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo. El protocolo consiste en asociar un tono auditivo con un estímulo aversivo y medir el comportamiento de inmovilización de los ratones en diferentes contextos.
Componentes Clave del Estudio
Área de la Ciencia
- Neurociencia
- Psicología del comportamiento
- Aprendizaje y memoria
Antecedentes
- El condicionamiento auditivo con trazas es un método utilizado para estudiar la memoria asociativa.
- El hipocampo desempeña un papel crucial en los procesos de aprendizaje y memoria.
- Este protocolo puede aplicarse tanto a ratones de tipo silvestre como a ratones modificados genéticamente.
- El comportamiento de inmovilización es una medida común de la respuesta de miedo en roedores.
Objetivo del estudio
- Evaluar el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo en ratones.
- Investigar los efectos de las señales auditivas emparejadas con estímulos aversivos.
- Proporcionar información sobre los mecanismos de la memoria asociativa.
Métodos Utilizados
- Entrenar a los ratones para asociar un tono auditivo con un estímulo aversivo.
- Registrar el comportamiento de inmovilización en un contexto novedoso después del entrenamiento.
- Devolver a los ratones al contexto original para medir nuevamente el comportamiento de inmovilización.
- Comparar el comportamiento entre ratones entrenados y no entrenados.
Resultados principales
- Los ratones entrenados con la asociación entre el tono y la descarga eléctrica exhibieron un aumento en el comportamiento de inmovilidad.
- El comportamiento de inmovilidad fue significativamente mayor en el contexto original en comparación con el contexto novedoso.
- Los resultados confirman la eficacia del condicionamiento de miedo de trazo para evaluar la memoria.
- Este método es útil para estudiar ratones transgénicos y ratones knock-out.
Conclusiones
- El condicionamiento auditivo con traza es un método confiable para estudiar la función del hipocampo.
- El protocolo puede ayudar a esclarecer los mecanismos que subyacen a la memoria asociativa.
- Los hallazgos contribuyen a la comprensión del aprendizaje y la memoria en ratones.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El condicionamiento auditivo de trazas en ratones proporciona una plataforma robusta para evaluar el aprendizaje y la memoria dependientes del hipocampo, apoyando la validación temprana de dianas en la investigación de trastornos neuropsiquiátricos y cognitivos. La sensibilidad del protocolo ante déficits o mejoras sutiles permite una confianza predictiva en la selección de modelos preclínicos y la reducción de riesgos mecanicistas en carteras de descubrimiento de fármacos para el sistema nervioso central.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar la participación del hipocampo y la corteza prefrontal en la formación de la memoria asociativa.
- Apoya la validación funcional de objetivos al distinguir entre vías de aprendizaje dependientes e independientes de la amígdala.
- Facilita la reducción de riesgos mecanicistas para objetivos candidatos implicados en la función cognitiva.
- Proporciona una lectura conductual cuantitativa para la selección de carteras en programas del sistema nervioso central.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Establece puntos finales conductuales validados para la selección de compuestos posteriores en ratones modificados genéticamente.
- Proporciona mediciones cuantitativas reproducibles del comportamiento de inmovilización para la estandarización de ensayos.
- Permite la evaluación escalable de fenotipos de aprendizaje y memoria en diferentes cohortes.
- Facilita la evaluación confiable de intervenciones farmacológicas o genéticas sobre los procesos de memoria.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Relaciona los resultados conductuales preclínicos con puntos finales cognitivos relevantes para la enfermedad.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento inicial hasta la validación preclínica en modelos de trastornos psiquiátricos y neurodegeneración.
- Permite tomar decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en fenotipos de memoria relevantes para la traslación.
- Facilita la alineación de biomarcadores al vincular los resultados conductuales con la circuitría neuronal.
Integración de la Línea de Producción y Flujo de Trabajo
El condicionamiento de miedo de traza se sitúa en la intersección entre el descubrimiento inicial y la validación preclínica, actuando como puente entre estudios mecanicistas e investigación traslacional en el desarrollo de fármacos para el sistema nervioso central.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la comprobación de hipótesis sobre la función de los circuitos hipocampales y prefrontales en la formación de la memoria.
- Selección: Proporciona ensayos conductuales cuantitativos y estandarizados para la selección de compuestos y genes.
- Análisis: Genera datos reproductibles de inmovilidad que permiten comparaciones estadísticas entre grupos experimentales.
- Investigación Traducional: Conecta fenotipos conductuales preclínicos con puntos finales cognitivos clínicos cuando existe respaldo por la relevancia del modelo.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma conductual reutilizable para investigaciones diversas sobre dianas y vías del SNC.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva en la validación de objetivos y reduce la ambigüedad mecanicista en la investigación del SNC.
- Valor operativo: Proporciona ensayos conductuales estandarizados, reproducibles y escalables para la comparación entre estudios.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al permitir la detección temprana de déficits cognitivos.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de activos del SNC basándose en evidencia preclínica sólida.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurociencia del comportamiento y manejo de animales.
- Exige instrumentación calibrada para la administración de estímulos y el registro del comportamiento.
- Necesita estandarización entre equipos de los protocolos y del análisis de datos.
- Puede requerir adaptación para diferentes cepas de ratones o fondos genéticos.
- La interpretación debe considerar mecanismos independientes de la amígdala y la especificidad del contexto.
