Utilización de un sistema de laberinto reconfigurable para mejorar la reproducibilidad de las pruebas de navegación espacial en roedores
2 de diciembre de 2022
El presente protocolo describe un laberinto reconfigurable, un sistema único para probar la navegación espacial y los fenotipos de comportamiento en roedores. La adaptabilidad de este sistema de laberinto permite la ejecución de varios experimentos en un solo entorno físico. La facilidad de reordenamiento estructural genera resultados experimentales fiables y reproducibles.
Este protocolo proporciona un entorno de experimento de laberinto flexible y permite al experimentador realizar múltiples tareas de laberinto en un solo espacio. La principal ventaja de esta técnica es que la forma de laberinto deseada se puede configurar instantáneamente combinando piezas estandarizadas. Además, ese sistema puede ser fácilmente desmontado y reproducido para y Este método contribuye al estudio de los mecanismos conductuales y fisiológicos de la navegación.
También es útil en un cuerpo de prueba para detectar anomalías de comportamiento en animales transgénicos y knockout. Para comenzar, inserte torres con placas base en el tablero de perforación para formar un marco en forma de T del laberinto. Conecte caminos a la parte superior de las torres y reemplace el camino en el área retrasada con una cinta de correr.
Conecte alimentadores a cada borde del laberinto y luego conecte paredes móviles a las ramas izquierda y derecha. Para la ejecución de la tarea, inicie y conecte la caja de control, el microcontrolador y la PC. Escriba un programa para configurar la programación de tareas y recibir los parámetros necesarios para el experimento en el microcontrolador y, a continuación, ejecute una tarea. Construye la forma de laberinto deseada, mueve las ratas de las jaulas de la casa y colócalas en la posición arbitraria del laberinto.
Permita que las ratas exploren libremente el laberinto construido durante 10 minutos para habituarse. Configure un programa para realizar la tarea de alternancia retardada con la cinta de correr y cambie la forma del laberinto si es necesario. Coloque las ratas en una posición arbitraria en el laberinto y ejecute el entrenamiento o la prueba de la tarea de alternancia retrasada.
Devuelva las ratas a la jaula de la casa después de cada tarea y limpie el laberinto a fondo con etanol al 70% después de cada rata. Espere al menos 5 minutos antes de volver a usar el laberinto. Para la trayectoria del animal, registre el comportamiento del animal durante la tarea de alternancia retardada con una cámara de video digital montada en el techo.
Finalmente, realice un seguimiento de las trayectorias de carrera utilizando un software de estimación de pose sin marcadores basado en imágenes capturadas a 50 fotogramas por segundo. Las imágenes de la prueba de laberinto reconfigurable para ratas se muestran en esta figura. Las partes de la vía se reconfiguraron en varias formas en un solo entorno.
Las imágenes que se muestran aquí representan la prueba de laberinto reconfigurable para ratones. Estos laberintos se colocaron con comederos y paredes móviles en cualquier lugar. La forma del laberinto cambia gradualmente durante las fases de tren y prueba de la tarea de alternancia retrasada.
El tipo de alimentador utilizado en la tarea se indica mediante un cuadro de color. Las trayectorias de carrera de una rata representativa se muestran aquí. Estas imágenes gráficas representan el rendimiento conductual de las ratas durante 4 días, desde el inicio del entrenamiento hasta el final de la prueba.
Aquí se muestra el tiempo de finalización de la tarea para cada fase de entrenamiento y el primer día de la fase de prueba. Los porcentajes de respuestas correctas en la prueba de alternancia retardada se presentan en esta figura. Las líneas punteadas indican los niveles de oportunidad.
El tiempo de ensamblaje del laberinto reconfigurable se presenta en esta figura. La pista lineal se modificó en un laberinto en forma de T con la adición de caminos, alimentadores y una cinta de correr. Cinco experimentadores realizaron tres ensayos cada uno, y todos los ensayos se realizaron el mismo día.
Es importante colocar las partes del laberinto correctamente en el piso con agujeros. Al usar la placa base para determinar el diseño, el experimento de laberinto se puede realizar con alta reproducibilidad.
Descripción general
Este protocolo describe un sistema de laberinto reconfigurable diseñado para evaluar la navegación espacial y los fenotipos conductuales en roedores. Su adaptabilidad permite realizar diversos experimentos dentro de un único entorno, asegurando resultados confiables y reproducibles.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Análisis del comportamiento
- Modelos en roedores
Antecedentes
- El sistema de laberinto puede reconfigurarse rápidamente utilizando piezas estandarizadas.
- Es útil para estudiar mecanismos de navegación y anomalías conductuales.
- El protocolo permite desmontar fácilmente y reproducir los experimentos.
- El seguimiento conductual se mejora mediante grabación de video digital y análisis con software.
Objetivo del estudio
- Investigar la navegación espacial en roedores.
- Evaluar fenotipos conductuales en animales transgénicos y con genes eliminados.
- Proporcionar un diseño experimental flexible para diversas tareas en laberintos.
Métodos Utilizados
- Construcción de un laberinto en forma de T utilizando torres y pasillos.
- Implementación de una cinta rodante en el laberinto para tareas de alternancia diferida.
- Grabación del comportamiento animal mediante una cámara montada en el techo.
- Análisis de las trayectorias de carrera utilizando software de estimación de postura sin marcadores.
Resultados principales
- Reconfiguración exitosa de las formas del laberinto durante las fases de entrenamiento y prueba.
- Seguimiento del rendimiento conductual durante varios días.
- Datos cuantitativos sobre los tiempos de finalización de la tarea y las respuestas correctas.
- Demuestra una alta reproducibilidad en el ensamblaje del laberinto y la ejecución experimental.
Conclusiones
- El laberinto reconfigurable es una herramienta versátil para la investigación conductual.
- Facilita el estudio de la navegación y los fenotipos conductuales en roedores.
- El método mejora la fiabilidad de los resultados experimentales.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La reproducibilidad y escalabilidad en la fenotipificación conductual son fundamentales para una validación robusta de dianas y para la investigación traslacional en neurofarmacología. El sistema de laberinto reconfigurable permite ensayos estandarizados y repetibles de navegación espacial en roedores, lo que favorece la confianza predictiva y la comparabilidad entre estudios. Esta plataforma aborda un punto crítico clave en la fase inicial del descubrimiento al permitir un cribado conductual eficiente y de alto rendimiento dentro de un único entorno experimental.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biofármacos
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la interrogación sistemática de la navegación espacial y la función cognitiva en modelos de roedores relevantes para la enfermedad.
- Apoya la desestimación biológica al permitir la rápida replicación de múltiples paradigmas de laberinto para la validación funcional de dianas.
- Facilita la selección de carteras mediante la generación de datos conductuales reproducibles en líneas transgénicas y con genes eliminados.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Prepara sistemas conductuales validados para cribado de compuestos y ensayos fenotípicos posteriores.
- Normaliza las condiciones y resultados del ensayo mediante una geometría de laberinto modular y reconfigurable.
- Permite obtener lecturas conductuales cuantitativas, escalables y reproducibles para una evaluación confiable de compuestos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Relaciona los resultados conductuales de roedores con puntos finales traslacionales relevantes para trastornos cognitivos y neuropsiquiátricos.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento inicial hasta la validación preclínica al apoyar métricas conductuales consistentes.
- Reduce la ambigüedad mecanicista al permitir una evaluación precisa y repetible de los fenotipos de navegación y aprendizaje.
Integración de la Línea de Proceso y Flujo de Trabajo
El sistema de laberinto reconfigurable se integra en el continuo de descubrimiento a preclínico al permitir pruebas rápidas de hipótesis, estandarización de ensayos y reproducibilidad entre estudios en neurociencia del comportamiento.
- Biología del Descubrimiento: Apoya pruebas basadas en hipótesis de vías de navegación y memoria en roedores modificados genéticamente.
- Selección: Proporciona resultados conductuales cuantitativos y reproducibles adecuados para estudios comparativos y selección de alto rendimiento.
- Análisis: Ofrece seguimiento de trayectorias y métricas de rendimiento para un análisis estadístico riguroso de los puntos finales conductuales.
- Investigación Traducional: Conecta el descubrimiento inicial con la validación preclínica al alinear datos conductuales de roedores con resultados relevantes para enfermedades.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma modular y reutilizable adaptable a necesidades de investigación cambiantes y diseños experimentales diversos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce el riesgo biológico mediante ensayos conductuales estandarizados y reproducibles.
- Valor operativo: Optimiza la configuración experimental, reduce los requisitos de recursos y mejora el rendimiento.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de avance o interrupción y la asignación de capital al proporcionar datos fiables y comparables entre sí.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de dianas y modelos basada en fenotipado conductual robusto.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurociencia conductual de roedores y diseño de ensayos.
- Necesita instrumentación para captura digital de video y análisis de estimación de postura.
- Exige estandarización entre equipos en el ensamblaje del laberinto y los protocolos de recopilación de datos.
- Adaptable a múltiples modelos de roedores y paradigmas conductuales mediante componentes modulares.
- Depende de la colocación y el ensamblaje precisos para lograr una reproducibilidad óptima y la integridad de los datos.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Evaluation of Spacial Navigation of Rodents in the Reconfigurable Maze
1:47
Behavioral Experiment, Performance, and Data Analysis
2:48
Results: Maze Shapes in a Single Environment, Maze Expansion and Trajectories of a Rat, and the Performance of Maze Experiments
4:08
Conclusion
