Développement d’une boîte comportementale pour évaluer l’inhibition prépulsive et l’activité neuronale dans des modèles animaux psychiatriques

Ce protocole décrit une méthode simple d’évaluation des modèles animaux de schizophrénie conçue pour les chercheurs en comportement sans expertise en programmation ou en électronique. Nous avons créé une boîte comportementale rentable pour évaluer l’inhibition pré-impulsionnelle chez les rats affectés par des problèmes neurodéveloppementaux résultant d’une détresse au début de la vie. Les progrès récents dans les modèles animaux psychiatriques utilisant le test d’inhibition pré-impulsion se concentrent sur la compréhension des déficits sensoriels observés dans des troubles comme la schizophrénie.

Cela comprend des modifications génétiques, la neuroimagerie et des interventions pharmacologiques pour étudier les perturbations de l’inhibition pré-impulsionnelle, améliorant ainsi les diagnostics et les thérapies. Nous espérons que notre protocole popularisera l’étude de l’inhibition pré-impulsionnelle dans des modèles animaux de schizophrénie, et que les laboratoires qui étudient les aspects moléculaires, comportementaux et physiologiques de la maladie pourront l’utiliser pour contribuer à la compréhension de ce trouble psychiatrique complexe. Pour commencer, fabriquez une boîte transparente en acrylique pour accueillir un rat au comportement libre équipé d’un headstage filaire.

Utilisez des tampons en caoutchouc autocollants pour isoler le boîtier en acrylique des vibrations et fixez l’accéléromètre en dessous sans contact avec d’autres pièces. À l’aide d’un fer à souder, soudez une nappe directement aux quatre trous d’épingle de la carte accéléromètre. VCC, GND, SCL et SDA.

Nettoyez le centre de l’acrylique et la planche frontale plate de l’accéléromètre. Ensuite, connectez l’extrémité opposée du câble plat au microcontrôleur en connectant VCC à 3,3 volts, GND à GND, SCL à SCL et SDA à SDA. Ensuite, construisez une chambre insonorisée avec une porte frontale en utilisant des bords de 80 centimètres de panneaux de fibres de densité moyenne de 15 millimètres d’épaisseur.

Placez un haut-parleur à 20 centimètres au-dessus du boîtier en acrylique, en vous assurant que la tête et le câble ont une amplitude de mouvement complète. Connectez la sortie audio de l’ordinateur à la carte du microcontrôleur. À l’aide d’un câble de bus série universel, connectez la carte du microcontrôleur à l’ordinateur.

Ensuite, ouvrez le logiciel de l’environnement de développement intégré pour la carte de microcontrôleur sur l’ordinateur. Après avoir sélectionné la carte de microcontrôleur, le port COM et la vitesse de transmission correspondants, ouvrez l’esquisse du fichier, compilez et téléchargez le code sur la carte de microcontrôleur. Cliquez sur le port série du moniteur pour vérifier les données entrantes.

Ensuite, fermez le logiciel de l’environnement de développement. Maintenant, placez un sonomètre numérique dans la boîte en acrylique où l’animal sera placé. Jouez les stimuli acoustiques et ajustez la plage de détection sur le sonomètre pour calibrer les niveaux de stimulus envoyés par l’ordinateur.

Ensuite, ouvrez le logiciel open source préféré pour l’acquisition et l’enregistrement de données à partir du port série. Configurez les paramètres du logiciel, y compris le port COM, la carte du microcontrôleur et la vitesse de transmission. Cliquez sur Connecter pour lire les données brutes ou la vue graphique.

Cliquez ensuite sur Enregistrer pour commencer à enregistrer les données des tests. Après avoir implanté le réseau d’électrodes dans le cerveau du rat, connectez soigneusement la tête à l’implant de connecteur sur le crâne du rat. Ensuite, allumez le système d’acquisition de données neuronales et confirmez qu’il reçoit les données des stimuli acoustiques via le microcontrôleur ou un générateur TTL connecté au détecteur audio ou au microphone.

Allumez l’enregistreur de port série open source configuré précédemment. Maintenant, utilisez un logiciel d’acquisition d’électrophysiologie pour collecter des données électrophysiologiques et d’accéléromètre. Exposez l’animal à un bruit de fond blanc pendant sept minutes, avec une présentation aléatoire de tous les types d’impulsions, en répétant chaque type d’impulsion 10 fois.

À la fin de la session d’enregistrement, éteignez le logiciel d’acquisition. Ensuite, débranchez soigneusement le connecteur de la tête de l’implant sur le crâne de l’animal. Pour effectuer une analyse électrophysiologique et comportementale, importez les données brutes contenant l’activité cérébrale, l’accélération et les stimuli acoustiques dans une plateforme de traitement du signal.

Extraire des EPICS centrés sur chaque stimulus acoustique. Ensuite, normalisez les moyens pour permettre la comparaison entre les animaux. Réglez la réponse à une seule impulsion comme réponse maximale et normalisez les réponses réflexes à d’autres impulsions par rapport à cette valeur.

Enfin, définissez l’amplitude de sursaut pour l’impulsion 5 comme étant de 100 % et représentez les réponses à d’autres impulsions en fonction de l’amplitude de l’impulsion 5. L’analyse du potentiel de champ local n’a indiqué aucune modulation de puissance significative dans les cortex prélimbique et infralimbique après la stimulation, tandis que des zones telles que l’aire tegmentale ventrale, l’amygdale, le noyau accumbens et l’hippocampe ont montré une diminution de la densité du spectre de puissance dans les bandes delta, thêta et alpha, avec une modulation bêta notable. Les accéléromètres commerciaux et de bricolage ont démontré des données d’amplitude et de temps cohérentes, avec des lectures de base et des amplitudes de réponse de sursaut montrant un alignement étroit entre les appareils.