כימות מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות תניה אופרנטית
8 באוגוסט 2015
מאמר זה מתאר פרוטוקול חדש למדידה כמותית של מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות התניה אופרנטית לתגמול חברתי. הפרוטוקול שימושי למדידת מוטיבציה חברתית במודלים של עכברים של אוטיזם והפרעות אחרות של התנהגות חברתית.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לכמת מוטיבציה חברתית ועכברי מעבדה. זה מושג על ידי אימון ראשון של כל עכבר בדיקה לשייך לחיצת מנוף לתגמול חברתי. השלב השני הוא לבחון כל עכבר בסדרה של מפגשים שבהם כמות המאמץ הנדרשת כדי להשיג את התגמול החברתי גדלה במהלך הניסויים.
לאחר מכן, כל עכבר בדיקה מאומן להבחין בין שני מצבי מנוף ותגמול. השלב האחרון הוא לבחון כל עכבר בסדרה של מפגשים שבהם הם יכולים לבחור בין מקרים אלה וכתוצאה מכך תגמול חברתי או מזון. בסופו של דבר, פרדיגמות המוטיבציה החברתית של האופרה מאפשרות לחוקרים לכמת את המוטיבציה החברתית ולהשוות את הרמה הזו לזו של תגמול מזון.
היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני השיטות הקיימות הוא שפרדיגמה זו דורשת מאמץ רב יותר כדי להשיג תגמול חברתי מאשר משימות. פשוט מדידת זמן שהייה בקרבת בן זוג חברתי ידגימו את ההליך בריאנה לום, מייגן ריימונד, איימי פטרסון ומריאן סלמה חוקרות סטודנטיות לתואר ראשון במעבדה שלי. כדי להתחיל בהקמת תיבות הסעות מודולריות של ערוץ מרכזי לשימוש בבדיקת התנהגות חברתית, התקן רשת תיל על פני דלת גיליוטינה ניתנת לתכנות כדי להפריד בין התאים ולאפשר מגע חברתי מוגבל ביניהם.
הדלת מחלקת את הקופסה לשני תאים, מייעדת חדר אחד כתא בדיקה, והשני כתא מטרה על הקיר שממול לדלת. הנח מיכל מזון מטבל נוזלי בין תוכנית שני מנופי העכברים. העכבר מפעיל ידיות כדי לפתוח את דלת הגיליוטינה או להציג פרס מזון נוזלי.
בהתאם לדרישות הבדיקה, תכנת כפתור כף יד לפתיחת הדלת בלחיצה. במהלך הליך העיצוב, עקוב אחר פעילות עכברי הבדיקה באמצעות מצלמת וידאו דיגיטלית המותקנת מעל תא הבדיקה. המנגנון כולו סגור בתא מחליש קול.
התחל בהצבת עכבר הבדיקה בתא הבדיקה ועכבר גירוי התאמת גיל ומין בתא היעד. התבונן בעכבר הבדיקה בתא הבדיקה באמצעות מצלמת הווידאו המותקנת. כאשר עכבר הבדיקה חוקר את החדר, הפעל ידנית את דלת הגיליוטינה להיפתח.
כאשר מתקרבים למנוף, אפשר לדלת הגיליוטינה להישאר פתוחה למשך 15 שניות של חיזוק. אמן כל עכבר במשך 30 דקות ביום עד שהוא מפגין לפחות 10 תגובות אופרנטיות בשלושה מתוך חמישה מפגשי בדיקה רצופים. הסר עכברים מהמחקר אם הם לא מגיעים לקריטריון זה לאחר 30 אימונים יומיים.
החלף את עכברי הגירוי המשמשים במהלך העיצוב כך שמשתמשים בעכבר אחר בכל יום. נקו את קופסאות ההסעות בין כל אימון באמצעות 70% אלכוהול אתילי. בנוסף, נקו את כל הציוד באמצעות חומר ניקוי חיטוי בסוף יום הבדיקה.
במהלך הבדיקה, השתמש במאגר של עכברי גירוי חדשים גדול מספיק כדי שלא יחזרו על עצמם במהלך 10 מפגשי בדיקה יומיים. כדי להתחיל, הנח עכבר ניסוי מאומן בתא הבדיקה ועכבר גירוי בתא המטרה. תכנת את הדלת כך שתיפתח כך שמספר לחיצות המנוף הדרושות להשגת התגמול החברתי יגדל בשיעור קבוע של שלוש בכל ניסיון.
סיים את ההפעלה כאשר עכבר הבדיקה מפסיק. לחיצה על מנוף במשך חמש דקות רצופות. רשום את היחס המחוזק האחרון כנקודת השבירה.
בדוק כל עכבר במשך 20 מפגשים יומיים רצופים או לפחות 10 מפגשי בדיקה. לאחר שנצפו רמות ביצועים אסימפטוטיות. נגב את קופסאות ההסעה בין כל מפגש בדיקה כפי שהודגם קודם לכן לאחר בדיקה בפרדיגמת המוטיבציה החברתית, אותם עכברים מאומנים במשימה הכוללת תגמול מזון.
הכינו חלב אידוי ממותק ב-0.2% סוכרוז לשימוש כפרס מזון נוזלי. התוכנית הבאה, מנוף אחד לפתיחת הדלת והשני להצגת תגמול המזון הנוזלי. החלף את מצגת התגמול.
כדי להימנע מהכנסת הטיית מנוף בעכברי הבדיקה, התחל בהצבת עכברים בתאים המתאימים. רק מנוף אחד ומצגת תגמול אחת צריכים להיות פעילים במהלך כל מפגש. האימון מורכב משישה מפגשים של שעה המתחלפים בין מצבים בכל יום במהלך תוכנית הבדיקה, לוח הזמנים של החיזוק ביחס קבוע של שלושה לאחד, כך שכל לחיצות מנוף שלישיות מכל צד מחוזקות.
המשך בבדיקה במשך 60 דקות ביום במשך 20 יום, או לפחות 10 מפגשים יומיים לאחר תצפית על רמות ביצועים אסימפטוטיות. נקה את קופסאות המעבורת כפי שהוצג קודם לכן. נקודת השבירה הממוצעת של שישה עכברים B ששוכנו בנפרד הייתה דומה לזו של קבוצה B, שישה עכברים, בעוד שעכברי BTBR ששוכנו בקבוצה הראו נקודת שבירה נמוכה משמעותית.
עכברי BTBR השיגו פחות תגמולי מזון באופן משמעותי בהשוואה לשישה עכברי B. בעוד ששתי הקבוצות קיבלו יותר תגמולים על מזון מאשר תגמולים חברתיים. תוצאות אלה מראות את ההבדל בביצועים בין הגנוטיפים של קו עכברים טרנסגניים.
מחקר נוסף שכלל קו עכבר טרנסגני אחר מראה שלעכברים הטרוזיגוטיים יש נקודת שבירה גבוהה יותר בהשוואה לאחים מסוג בר בשילוב עם הליך זה. ניתן להשתמש בשיטות אחרות כגון ניטור וידאו של המבחן ועכברי גירוי על מנת לענות על שאלות נוספות כגון אילו התנהגויות חברתיות ספציפיות מוצגות במהלך הצגת התגמול החברתי. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להבין היטב כיצד להשתמש בהתניה אופרנטית כדי לכמת מוטיבציה חברתית בעכברי מעבדה.
הליך זה יכול להיות שימושי במיוחד עבור פנוטיפ של מודלים עכבריים של אוטיזם והפרעות אחרות של התנהגות חברתית.
סקירה כללית
מאמר זה מתאר פרוטוקול לכימות מוטיבציה חברתית בעכברים באמצעות התנייה אופרנטית עבור תגמול חברתי. שיטה זו מועילה במיוחד לחקר מודלים של עכברים לאוטיזם ולהפרעות התנהגות חברתית אחרות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- פסיכולוגיה התנהגותית
- מודלים של בעלי חיים
רקע
- מוטיבציה חברתית היא קריטית להבנת התנהגויות חברתיות בהפרעות שונות.
- התנייה אופרנטית מספקת מסגרת למדידת מוטיבציה באמצעות מערכות תגמול.
- מודלים של עכברים משמשים נפוצה למחקר של התנהגות חברתית והפרעות קשורות.
- שיטות קיימות עשויות שלא לכמת באופן מספק מוטיבציה חברתית בהשוואה לתגמולי מזון.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול מהימן למדידת מוטיבציה חברתית בעכברי מעבדה.
- השוואת רמות המוטיבציה החברתית מול תגמולים של מזון.
- העמקת ההבנה של התנהגות חברתית במודלי עכברים לאוטיזם.
שיטות בשימוש
- אימון עכברים לקשר בין לחיצה על ממסר לבין תגמולים חברתיים.
- בדיקת המאמץ הנדרש להשגת תגמולים חברתיים לאורך סדרת ניסויים.
- שימוש במערך תיבת מעבורת מודולרית ליצירת תנאי בדיקה מבוקרים.
- שימוש בניטור וידאו לצפייה באינטראקציות חברתיות במהלך הבדיקות.
תוצאות עיקריות
- נצפו הבדלים ברמות נקודת השבירה (breakpoint) בין גנוטיפים שונים של עכברים.
- עכברי BTBR הראו נקודות שבירה נמוכות יותר בהשוואה לעכברי B6, מה שמעיד על מוטיבציה חברתית מופחתת.
- גמול של מזון הושג בתדירות גבוהה יותר מאשר גמול חברתי בשני הגנוטיפים.
- עכברים הטרוזיגוטים הראו נקודות שבירה גבוהות יותר מאשר אחיהם מסוג הפרא (wild-type).
מסקנות
- הפרוטוקול שפותח מכמת ביעילות מוטיבציה חברתית בעכברים.
- ניתן ליישם שיטה זו כדי לחקור לעומק התנהגות חברתית במודלים של אוטיזם.
- מחקרים עתידיים עשויים לבחון התנהגויות חברתיות ספציפיות במהלך הצגת גמול.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג הניהולי
הערכה כמותית של מוטיבציה חברתית במודלים של עכברים היא קריטית להפחתת סיכונים בשלבים מוקדמים של תיקוף מטרות נוירופסיכיאטריות ובסריקה פנוטיפית. פאראדיגמות של התניה אופרנטית המשוות בין תגמולים חברתיים לתגמולי מזון המבוססים על מאמץ, מאפשרות מדידה חסונה וניתנת לשחזור של פנוטיפים מוטיבציוניים הרלוונטיים לאוטיזם ולהפרעות בהתנהגות חברתית. גישה זו תומכת בביטחון ניבוי במחקר תרגומי ומסייעת בתעדוף פורטפוליו של תוכניות טיפוליות נוירו-התנהגותיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של מסלולי מוטיבציה חברתית במודלים של עכברים מהונדסים גנטית.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטית על ידי כימות חיפוש תגמול מבוסס מאמץ עבור אינטראקציה חברתית.
- מקל על ביצוע ניתוח השוואתי בין גנוטיפים כדי לתעדף מטרות בעלות רלוונטיות תרגומית.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק נקודות קצה התנהגותיות כמותיות וסטנדרטיות לפיתוח בדיקות במחקר נוירו-התנהגותי.
- מאפשר מדידה הדירה של נקודות שבירה (breakpoints) מוטיבציוניות לצורך השוואה בין מחקרים.
- תומך בסריקה של התערבויות פרמקולוגיות או גנטיות המשפיעות על מוטיבציה חברתית.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה פנוטיפיקה התנהגותית פרה-קלינית עם נקודות סיום רלוונטיות למחלה עבור אוטיזם והפרעות חברתיות.
- מאפשר רצף משלב הגילוי ועד לאישור פרה-קליני, באמצעות כימות של שינויים מוטיבציוניים.
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון המבוססות על מדדים התנהגותיים חסונים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
פרודיגמת התניה אופרנטית זו משתלבת ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני של פיתוח תרופות נוירו-פסיכיאטריות.
- ביולוגיה של גילוי: מכמת הבדלים מונחי-השערה במוטיבציה חברתית על פני רקעים גנטיים שונים.
- סריקה: מספקת נקודות שבירה (breakpoints) כמותיות וניתנות לשחזור לצורך סטנדרטיזציה של הבדיקה והערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מספקת פלטים מדידים (נקודת שבירה, יחסי תגמול) להשוואה סטטיסטית של קבוצות ניסוי.
- מחקר תרגומי: מקשר בין פנוטיפיקה התנהגותית לנקודות סיום רלוונטיות למחלה עבור מודלים של אוטיזם.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה של בדיקה התנהגותית הניתנת לשימוש חוזר עבור מחקרים נוירו-התנהגותיים מגוונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזויי בתיקוף מטרות ובסריקה פנוטיפית של מוטיבציה חברתית.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה לבדיקות התנהגותיות ומאפשר איסוף נתונים הניתן לשכפול ובעל יכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס לקבלת החלטות של המשך או הפסקה (go/no-go) ומפחית סיכונים בשלבים מאוחרים בתיקי פיתוח נוירו-פסיכיאטריים.
- השפעה על פורטפוליו: תומך בתעדוף מטרות ומודלים לקידום, מותאם לסיכון.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים ובפרוטוקולי התניה אופרנטית.
- נדרשים תיבות מעבר (shuttle boxes) מודולריות, מנופים ניתנים לתכנות ותשתית למעקב וידאו.
- מחייב סטנדרטיזציה קפדנית של נהלי האימון והבדיקה בין צוותים שונים.
- ניתן להתאמה לזני עכברים שונים ורקעים גנטיים מגוונים לצורך יישום רחב.
- תלוי ברוטציה עקבית של הגירויים ובניקוי המכשור כדי למזער משתנים מתערבים.
