La cuantificación de la motivación social en ratones utilizando Condicionamiento operante
8 de agosto de 2015
Este artículo describe un nuevo protocolo para la medición cuantitativa de la motivación social en ratones utilizando el condicionamiento operante para una recompensa social. El protocolo es útil para la medición de la motivación social en modelos de ratón de autismo y otros trastornos del comportamiento social.
El objetivo general de este procedimiento es cuantificar la motivación social y los ratones de laboratorio. Esto se logra entrenando primero a cada ratón de prueba para que asocie la presión de palanca con una recompensa social. El segundo paso es probar cada ratón en una serie de sesiones en las que la cantidad de esfuerzo requerido para obtener la recompensa social aumenta a lo largo de las pruebas.
A continuación, cada ratón de prueba se entrena para discriminar entre dos contingencias de palanca y recompensa. El paso final es probar a cada ratón en una serie de sesiones en las que pueden elegir entre estas contingencias, lo que resulta en una recompensa social o de comida. En última instancia, estos paradigmas de motivación social de ópera permiten a los investigadores cuantificar la motivación social y comparar este nivel con el de una recompensa alimentaria.
La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes es que este paradigma requiere progresivamente más esfuerzo para obtener una recompensa social que las tareas. Simplemente midiendo el tiempo que se pasa en proximidad con un compañero social Para demostrar el procedimiento, Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson y Maryanne Slamma serán estudiantes de pregrado investigadores en mi laboratorio. Para comenzar a configurar las cajas de lanzadera modulares del canal central para su uso en la prueba del comportamiento social, monte una rejilla de alambre en la cara de una puerta de guillotina programable para separar las cámaras y permitir un contacto social limitado entre ellas.
La puerta divide la caja en dos cámaras, designando una cámara como cámara de prueba y la otra como cámara objetivo en la pared opuesta a la puerta. Coloque un recipiente de comida con cucharón líquido entre los dos programas de palancas de ratones. El ratón hace palancas para abrir la puerta de la guillotina o presentar una recompensa de comida líquida.
Dependiendo de los requisitos de la prueba, programe un botón de mano para abrir la puerta cuando se presione. Durante el procedimiento de conformado, controle la actividad de los ratones de prueba utilizando una cámara de video digital montada sobre la cámara de prueba. Todo el aparato está encerrado en un cubículo atenuador de sonido.
Comience colocando el ratón de prueba en la cámara de prueba y un ratón de estímulo de coincidencia de edad y sexo en la cámara objetivo objetivo. Observe el ratón de prueba en la cámara de prueba utilizando la cámara de vídeo montada. A medida que el ratón de prueba explora la cámara, activa manualmente la puerta de la guillotina para que se abra.
Cuando se acerque a la palanca, deje que la puerta de la guillotina permanezca abierta durante 15 segundos de refuerzo. Entrene a cada ratón durante 30 minutos al día hasta que demuestre al menos 10 respuestas operantes en tres de las cinco sesiones de prueba consecutivas. Retire a los ratones del estudio si no alcanzan este criterio después de 30 sesiones de entrenamiento diarias.
Alterne los ratones de estímulo utilizados durante el modelado para que se use un ratón diferente cada día. Limpie las cajas de transporte entre cada sesión de entrenamiento con alcohol etílico al 70%. Además, limpie todo el equipo con un detergente desinfectante al final del día de prueba.
Durante las pruebas, use un grupo de ratones de estímulo novedoso lo suficientemente grande como para que no se repitan durante 10 sesiones de prueba diarias. Para comenzar, coloque un ratón de prueba entrenado en la cámara de prueba y un ratón de estímulo en la cámara objetivo. Programe la puerta para que se abra de tal manera que el número de pulsaciones de palanca necesarias para obtener la recompensa social aumente en una tasa fija de tres en cada intento.
Finalice la sesión cuando se detenga el mouse de prueba. Presión de la palanca durante cinco minutos consecutivos. Registre la última relación reforzada como punto de interrupción.
Pruebe cada ratón durante 20 sesiones diarias consecutivas o durante al menos 10 sesiones de prueba. Después se observan los niveles de rendimiento asintóticos. Limpie las cajas de lanzadera entre cada sesión de prueba, como se demostró anteriormente, después de la prueba en el paradigma de motivación social, los mismos ratones son entrenados en una tarea que incluye una recompensa de comida.
Prepare leche evaporada endulzada con 0.2% de sacarosa para usar como alimento líquido de recompensa. Siguiente programa, una palanca para abrir la puerta y la otra para presentar la recompensa de comida líquida. Alterna la presentación de la recompensa.
Para evitar introducir un sesgo de palanca en los ratones de prueba, comience colocando los ratones en las cámaras respectivas. Solo una presentación de palanca y recompensa debe estar activa durante cada sesión. El entrenamiento consiste en seis sesiones de una hora que alternan entre contingencias cada día durante el programa de pruebas, el programa de refuerzo en una proporción fija de tres a uno, de modo que cada tres presiones de palanca en cada lado se refuerzan.
Continúe realizando pruebas durante 60 minutos al día durante 20 días, o al menos 10 sesiones diarias después de la observación de los niveles de rendimiento asintóticos. Limpie las cajas de lanzadera como se muestra anteriormente. El punto de ruptura medio de los ratones B seis alojados individualmente fue similar al de los ratones B seis alojados en el grupo, mientras que los ratones BTBR alojados en grupo mostraron un punto de ruptura significativamente más bajo.
Los ratones BTBR adquirieron significativamente menos recompensas alimentarias en comparación con los ratones B six. Mientras que ambos grupos obtuvieron más recompensas alimentarias que sociales. Estos resultados muestran la diferencia en el rendimiento entre los genotipos de una línea de ratones transgénicos.
Un estudio adicional con una línea diferente de ratones transgénicos muestra que los ratones heterocigotos tienen un punto de ruptura más alto en comparación con los hermanos de tipo salvaje junto con este procedimiento. Se pueden emplear otros métodos, como el monitoreo por video de la prueba y los ratones de estímulo, para responder preguntas adicionales, como qué comportamientos sociales específicos se exhiben durante la presentación de la recompensa social. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar el condicionamiento operante para cuantificar la motivación social en ratones de laboratorio.
Este procedimiento puede ser especialmente útil para el fenotipado de modelos de ratón de autismo y otros trastornos del comportamiento social.
Visión general
Este artículo describe un protocolo para cuantificar la motivación social en ratones a través del condicionamiento operante para una recompensa social. Este método es particularmente útil para estudiar modelos de ratón de autismo y otros trastornos del comportamiento social.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Psicología conductual
- Modelos animales
Antecedentes
- La motivación social es crítica para entender los comportamientos sociales en varios trastornos.
- El condicionamiento operante proporciona un marco para medir la motivación a través de sistemas de recompensa.
- Los modelos de ratón se utilizan comúnmente para estudiar el comportamiento social y trastornos relacionados.
- Los métodos existentes pueden no cuantificar adecuadamente la motivación social en comparación con las recompensas alimentarias.
Propósito del estudio
- Desarrollar un protocolo confiable para medir la motivación social en ratones de laboratorio.
- Comparar los niveles de motivación social con recompensas alimentarias.
- Mejorar la comprensión del comportamiento social en modelos de ratón de autismo.
Métodos utilizados
- Entrenar ratones para asociar la presión de una palanca con recompensas sociales.
- Probar el esfuerzo requerido para obtener recompensas sociales a lo largo de los ensayos.
- Usar un montaje de caja de transporte modular para condiciones de prueba controladas.
- Emplear monitoreo por video para observar las interacciones sociales durante las pruebas.
Resultados principales
- Se observaron diferencias en los niveles de punto de quiebre entre varios genotipos de ratones.
- Los ratones BTBR mostraron puntos de quiebre más bajos en comparación con los ratones B6, indicando una motivación social reducida.
- Las recompensas alimentarias se obtuvieron con más frecuencia que las recompensas sociales en ambos genotipos.
- Los ratones heterocigotos exhibieron puntos de quiebre más altos que los hermanos del tipo salvaje.
Conclusiones
- El protocolo desarrollado cuantifica efectivamente la motivación social en ratones.
- Este método puede aplicarse para investigar más a fondo el comportamiento social en modelos de autismo.
- Estudios futuros pueden explorar comportamientos sociales específicos durante las presentaciones de recompensas.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of social motivation in mouse models is critical for de-risking early-stage neuropsychiatric target validation and phenotypic screening. Operant conditioning paradigms that compare effort-based social and food rewards enable robust, reproducible measurement of motivational phenotypes relevant to autism and social behavior disorders. This approach supports predictive confidence in translational research and informs portfolio triage for neurobehavioral therapeutic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of social motivation pathways in genetically engineered mouse models.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying effort-based reward seeking for social interaction.
- Facilitates comparative analysis across genotypes to prioritize targets with translational relevance.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative behavioral endpoints for assay development in neurobehavioral research.
- Enables reproducible measurement of motivational breakpoints for cross-study comparison.
- Supports screening of pharmacological or genetic interventions affecting social motivation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism and social disorders.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by quantifying motivational shifts.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on robust behavioral metrics.
Pipeline & Workflow Integration
This operant conditioning paradigm integrates into the discovery-to-preclinical continuum for neuropsychiatric drug development.
- Discovery Biology: Quantifies hypothesis-driven differences in social motivation across genetic backgrounds.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative breakpoints for assay standardization and compound evaluation.
- Analytics: Provides measurable outputs (breakpoint, reward ratios) for statistical comparison of experimental groups.
- Translational Research: Bridges behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable behavioral assay platform for diverse neurobehavioral studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and phenotypic screening for social motivation.
- Operational Value: Standardizes behavioral testing and enables reproducible, scalable data collection.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage risk in neuropsychiatric portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of targets and models for advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and operant conditioning protocols.
- Needs modular shuttle boxes, programmable levers, and video monitoring infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of training and testing procedures.
- Adaptable to various mouse strains and genetic backgrounds for broad applicability.
- Dependent on consistent stimulus rotation and apparatus cleaning to minimize confounds.
