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

Este protocolo describe un método sencillo para evaluar modelos animales de esquizofrenia diseñado para investigadores del comportamiento sin experiencia en programación o electrónica. Creamos una caja de comportamiento rentable para evaluar la inhibición previa al pulso en ratas afectadas por problemas de desarrollo neurológico derivados de la angustia en los primeros años de vida. Los avances recientes en modelos animales psiquiátricos que utilizan la prueba de inhibición previa al pulso se centran en comprender los déficits de activación sensorial observados en trastornos como la esquizofrenia.

Esto incluye modificaciones genéticas, neuroimágenes e intervenciones farmacológicas para investigar las interrupciones de la inhibición previa al pulso, mejorando en última instancia los diagnósticos y las terapias. Esperamos que nuestro protocolo popularice el estudio de la inhibición del prepulso en modelos animales de esquizofrenia, y los laboratorios que estudian los aspectos moleculares, conductuales y fisiológicos de la enfermedad puedan usarlo para contribuir a la comprensión de este complejo trastorno psiquiátrico. Para comenzar, haga una caja transparente acrílica para acomodar a una rata que se comporte libremente equipada con un cabezal con cable.

Use almohadillas de goma autoadhesivas para aislar la caja acrílica de las vibraciones y asegure el acelerómetro debajo sin contacto con otras partes. Con un soldador, suelde un cable plano directamente a los cuatro orificios de la placa del acelerómetro. VCC, GND, SCL y SDA.

Limpie el centro del acrílico y la placa plana del acelerómetro. Luego, conecte el extremo opuesto del cable plano al microcontrolador conectando VCC a 3.3 voltios, GND a GND, SCL a SCL y SDA a SDA. A continuación, construya una cámara insonorizada con una puerta frontal utilizando bordes de 80 centímetros de tablero de fibra de densidad media de 15 milímetros de espesor.

Coloque un altavoz a 20 centímetros por encima de la caja acrílica, asegurándose de que el cabezal y el cable tengan un rango completo de movimiento. Conecte la salida de audio de la computadora a la placa del microcontrolador. Con un cable de bus serie universal, conecte la placa del microcontrolador a la computadora.

A continuación, abra el software del entorno de desarrollo integrado para la placa del microcontrolador en el equipo. Después de seleccionar la placa del microcontrolador, el puerto COM y la velocidad en baudios 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.

A continuación, cierre el software del entorno de desarrollo. Ahora, coloque un sonómetro digital dentro de la caja acrílica donde se colocará el animal. Reproduzca los estímulos acústicos y ajuste el rango de detección en el sonómetro para calibrar los niveles de estímulo enviados por la computadora.

Luego, abra el software de código abierto preferido para adquirir y guardar datos del puerto serie. Configure los ajustes del software, incluido el puerto COM, la placa del microcontrolador y la velocidad en baudios. Haga clic en Conectar para leer los datos sin procesar o la vista de gráfico.

A continuación, haga clic en Guardar para empezar a registrar los datos de los experimentos. Después de implantar la matriz de electrodos en el cerebro de la rata, conecte con cuidado el cabezal al implante conector en el cráneo de la rata. Luego, encienda el sistema de adquisición de datos neuronales y confirme que recibe datos de los estímulos acústicos a través del microcontrolador o un generador TTL conectado al detector de audio o micrófono.

Encienda la grabadora de puerto serie de código abierto configurada anteriormente. Ahora, use el software de adquisición de electrofisiología para recopilar datos electrofisiológicos y acelerómetros. Exponga al animal a un ruido de fondo blanco durante siete minutos, con presentación aleatoria de todos los tipos de pulsos, repitiendo cada tipo de pulso 10 veces.

Al final de la sesión de grabación, apague el software de adquisición. Luego, desconecte con cuidado el conector de la cabeza del implante en el cráneo del animal. Para realizar análisis electrofisiológicos y de comportamiento, importe los datos sin procesar que contienen actividad cerebral, aceleración y estímulos acústicos a una plataforma de procesamiento de señales.

Extraer EPICS centrado en cada estímulo acústico. Luego, normalice los medios para permitir la comparación entre animales. Establezca la respuesta en un solo pulso como respuesta máxima y normalice las respuestas reflejas a otros pulsos en relación con este valor.

Finalmente, defina la amplitud de sobresalto para el pulso 5 como 100% y represente las respuestas a otros pulsos en función de la amplitud del pulso 5. El análisis del potencial de campo local no indicó una modulación de potencia significativa en las cortezas prelímbica e infralímbica después de la estimulación, mientras que áreas como el área tegmental ventral, la amígdala, el núcleo accumbens y el hipocampo mostraron una densidad de espectro de potencia disminuida en las bandas delta, theta y alfa, con una notable modulación beta. Tanto los acelerómetros comerciales como los de bricolaje demostraron datos consistentes basados en la amplitud y el tiempo, con lecturas de referencia y amplitudes de respuesta de sobresalto que muestran una estrecha alineación entre los dispositivos.