Articolo metodologico

Utilizzo di un sistema di labirinto riconfigurabile per migliorare la riproducibilità dei test di navigazione spaziale nei roditori

DOI:

10.3791/64754

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2 dicembre 2022

 ,  ,  ,  , 
1Laboratory of Cognitive and Behavioral Neuroscience, Graduate School of Brain Science, Doshisha University

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il presente protocollo descrive un labirinto riconfigurabile, un sistema unico per testare la navigazione spaziale e i fenotipi comportamentali nei roditori. L'adattabilità di questo sistema di labirinto consente l'esecuzione di vari esperimenti in un unico ambiente fisico. La facilità di riarrangiamento strutturale genera risultati sperimentali affidabili e riproducibili.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diverse forme di labirinto vengono utilizzate per testare le prestazioni di navigazione spaziale e i fenotipi comportamentali. Tradizionalmente, ogni esperimento richiede una forma di labirinto unica, richiedendo quindi diversi labirinti separati in diverse configurazioni. La geometria del labirinto non può essere riconfigurata in un singolo ambiente per adattarsi alla scalabilità e alla riproducibilità. Il labirinto riconfigurabile è un approccio unico per affrontare le limitazioni, consentendo configurazioni rapide e flessibili dei percorsi del labirinto in modo ripetibile. Consiste in percorsi ad incastro e include alimentatori, tapis roulant, pareti mobili e sensori di intercettazione. Il protocollo corrente descrive come il labirinto riconfigurabile può replicare i labirinti esistenti, inclusi i labirinti a forma di T, a forma di più, a forma di W e a forma di otto. Inizialmente, il labirinto a forma di T è stato costruito all'interno di un'unica stanza sperimentale, seguita da modifiche. Il protocollo rapido e scalabile qui delineato dimostra la flessibilità del labirinto riconfigurabile, ottenuta attraverso l'aggiunta di componenti e fasi di addestramento comportamentale in modo graduale. Il labirinto riconfigurabile valuta sistematicamente e con precisione le prestazioni di molteplici aspetti del comportamento di navigazione spaziale.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La navigazione spaziale è una capacità fondamentale di un animale di identificare un percorso adatto a un obiettivo mirato. Vari processi cognitivi, come il processo decisionale, l'apprendimento e la memoria, sono necessari durante la navigazione. L'utilizzo di questi processi consente l'apprendimento esperienziale quando si determina il percorso più breve per raggiungere un obiettivo. I test del labirinto sono utilizzati per studiare i meccanismi comportamentali e fisiologici della navigazione spaziale1. Ad esempio, il labirinto a forma di T2,3, il labirinto a forma di più4, il labirinto a braccio radiale 5,6 e il labirinto a otto figure7 valutano il comportamento di navigazione spaziale, comprese le variabili cognitive come il processo decisionale8 e l'ansia9.

Ogni forma di labirinto presenta vantaggi e svantaggi, richiedendo esperimenti sfaccettati utilizzando più attività di labirinto per valutare l'apprendimento e la memoria specifici10,11. Ad esempio, il compito di alternanza spontanea, in cui un animale seleziona tra il braccio sinistro e destro senza richiedere l'apprendimento, è un tipico compito di memoria di lavoro spaziale che può essere valutato con i labirinti a forma di T e a forma di Y12. I labirinti del braccio a forma di più e radiali, che utilizzano la direzione della testa e segnali esterni, vengono utilizzati per determinare la capacità di navigazione orientata all'obiettivo13. I labirinti a forma di T e a forma di T modificati, che separano i percorsi di selezione e ritorno, vengono utilizzati per valutare i compiti della memoria di lavoro spaziale analizzando la funzione di navigazione per traiettoria14,15.

Può essere difficile mantenere la coerenza tra i labirinti quando si utilizzano diversi labirinti in un esperimento. Si pensa che i roditori usino segnali visivi per la navigazione16,17,18; Le modalità olfattive19,20 e somatosensoriali 21 possono anche essere utilizzate per la cognizione spaziale e possono contribuire alla capacità di navigazione. Se una serie di esperimenti di labirinto sono condotti utilizzando spazi, layout, dimensioni e materiali diversi, queste variabili possono influenzare la strategia di navigazione dei roditori. Gli studi di navigazione spaziale richiedono il controllo più rigoroso possibile di queste variabili; Tuttavia, mantenere un apparato di labirinto standardizzato per varie forme o ricostruire il labirinto per ogni esperimento può essere costoso. Queste difficoltà impediscono un modo sistematico di condurre una serie di esperimenti all'interno dello stesso laboratorio.

Per combattere le limitazioni configurate in strutture di labirinto precedentemente stabilite, un sistema di labirinto che può essere configurato in varie forme in un singolo ambiente fisico22 è descritto qui. Il "labirinto riconfigurabile" combina parti standardizzate, fornendo un ambiente di test altamente ripetibile, riproducibile, flessibile e scalabile. Questo articolo descrive la capacità di un labirinto riconfigurabile di valutare la navigazione spaziale nei roditori.

Protocollo

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Tutte le procedure sono state approvate dai comitati istituzionali per la cura e l'uso degli animali della Doshisha University. Per il presente studio sono stati utilizzati tre ratti maschi di Long-Evans, di età compresa tra 24 e 28 settimane (all'inizio dell'allenamento comportamentale), con un peso corporeo di 300-350 g. I ratti sono stati alloggiati individualmente in gabbie domestiche (20 cm x 25 cm x 23 cm) su un programma di 12 ore di luce / 12 ore di buio, con il periodo di luce a partire dalle 08:00. Gli animali sono stati ottenuti da una fonte commerciale (vedi Tabella dei materiali).

1. Componenti del sistema Maze

NOTA: Il sistema di labirinto (compresi tutti i componenti, passaggi 1.1-1.5) (vedi Tabella dei materiali) deve essere montato in una stanza schermata coperta con rete di rame (4 m x 5 m per i ratti e 1,8 m × 3,0 m per i topi) per l'uso simultaneo della registrazione dell'attività neurale elettrofisiologica. Il labirinto deve essere elevato ad un'altezza fissa dal pavimento (55 cm per i ratti e 34 cm per i topi).

  1. Tagliere da punzonatura
    1. Posizionare il punzonatore in alluminio sul pavimento della stanza dello scudo (dimensioni del tagliere: 360 cm x 480 cm x 1,2 cm per i ratti; 160 cm x 160 cm x 1,2 cm per i topi) (Figura 1F,G).
      NOTA: Lo sperimentatore può stare sulla lavagna.
    2. Dotare il tagliere di perforazione di una griglia di fori equidistanti (sia per ratti che per topi, distanza tra i fori di 25 mm e diametro del foro di 6 mm) (Figura 2C).
      NOTA: questi fori consentono il posizionamento di labirinti altamente ripetibili (Figura 2D).
  2. Torre con piastra di base
    1. Sviluppare una torre con una piastra di base in alluminio per formare percorsi di altezza fissa (le dimensioni della parte dello stelo della torre sono 55 cm × 6 cm × 2 cm per i ratti e 34 cm × 1,3 cm × 1,3 cm per i topi) (Figura 1A).
    2. Utilizzare la piastra di base per fissare la posizione delle parti del labirinto (le dimensioni della piastra di base sono 18 cm × 11 cm × 0,5 cm per i ratti e 12 cm × 7 cm × 0,3 cm per i topi).
    3. Equipaggiare la piastra di base con sporgenze per collegare una griglia di fori equidistanti nel punzonatore (il diametro della sporgenza è di 6 mm) (Figura 2B).
    4. Utilizzare i fori per collegare componenti come alimentatori, pareti mobili e tapis roulant (vedi Tabella dei materiali) dotati di torri con piastre di base.
      NOTA: Per i ratti, la piastra di base aveva quattro sporgenze (lunghezza di 8 mm) (Figura 1F) inserite nei fori del tagliere. Per i topi, la piastra di base era troppo leggera per sostenere il percorso, quindi i bulloni sono stati inseriti nei fori (le lunghezze dei bulloni erano 14 mm) (Figura 1G).
  3. Percorso del labirinto
    NOTA: Il percorso disponibile in commercio (49 cm × 10 cm per i ratti e 39 cm × 5 cm per i topi) era costituito da cloruro di polivinile (spessore di 5 mm per i ratti e 3 mm per i topi) (vedi tabella dei materiali).
    1. Costruisci la parte più piccola del labirinto posizionando il percorso nella parte superiore della torre (Figura 1B).
    2. Progettare la parte superiore della torre per conformare le dimensioni del lato inferiore del percorso (le dimensioni della parte superiore della torre sono 48 cm × 8 cm × 1 cm per i ratti e 21,9 cm × 3,9 cm × 0,3 cm per i topi). Per fissare il percorso verso la torre, posizionalo in cima.
    3. Fornire barriere laterali in cloruro di polivinile per evitare che gli animali cadano (45 mm per i ratti e 30 mm per i topi).
      NOTA: sono disponibili diversi modelli per collegare i percorsi in vari modi, ad esempio parti con una sola barriera laterale rimossa. Sono disponibili modelli 3D delle parti del percorso (https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeParts) e possono essere stampati utilizzando una stampante 3D (vedi Tabella dei materiali).
  4. Parti di accompagnamento
    NOTA: Le parti richieste per gli esperimenti comportamentali possono essere implementate collegando una piastra di base comune con il percorso.
    1. Posizionare gli alimentatori sul lato di qualsiasi percorso per cambiare il sito della ricompensa (Figura 1C).
      NOTA: Gli animali che colpiscono le mangiatoie vengono rilevati dai sensori di intercettazione (vedere Tabella dei materiali).
    2. Posizionare pareti mobili negli spazi tra i percorsi per costringere gli animali a guidare la direzione del movimento (Figura 1D).
      NOTA: Per i ratti, quando il muro mobile è sollevato, l'altezza del muro è di 90 cm dal pavimento e 29,5 cm dalle barriere laterali del percorso. Quando la parete mobile viene abbassata, l'altezza del muro è di 54 cm dal pavimento e -5,5 cm dalle barriere laterali del percorso. Per i topi, quando il muro mobile è sollevato, l'altezza del muro è di 55 cm dal pavimento e 17 cm dalle barriere laterali del percorso. Quando la parete mobile viene abbassata, l'altezza della parete è di 35 cm dal pavimento e -3 cm dalle barriere laterali del percorso.
    3. Posizionare tapis roulant con percorsi per forzare i ritardi di corsa in posizioni fisse (Figura 1E).
  5. Scatola di controllo
    NOTA: controllare automaticamente ogni parte tramite la casella di controllo (Figura 1H) (vedere Tabella dei materiali).
    1. Utilizzare un microcontrollore per ricevere segnali dai tapis roulant e dagli alimentatori tramite la scatola di controllo.
      NOTA: è possibile rilevare il sensore di spegnimento sull'alimentatore e il numero di rotazioni del tapis roulant.
    2. Utilizzare un microcontrollore per inviare segnali di attivazione ai tapis roulant, agli alimentatori e agli attuatori a parete mobile in base a un programma di attività impostato tramite la scatola di controllo. Controllare individualmente l'erogazione e lo scarto del pellet e l'innalzamento e l'abbassamento della parete mobile.

2. Valutazione della navigazione speciale dei roditori nel labirinto riconfigurabile

NOTA: Un esperimento sul comportamento animale è stato condotto utilizzando il labirinto riconfigurabile (sviluppato nel passaggio 1).

  1. Esempio di costruzione di un labirinto
    NOTA: un esempio di come assemblare un labirinto a forma di T per i ratti utilizzato nell'esperimento dell'attività di alternanza ritardata è fornito nella Figura 3.
    1. Inserire torri con piastre di base nel punzonatore per formare una struttura a forma di T (Figura 3A).
    2. Collegare percorsi alla parte superiore delle torri (Figura 3B).
    3. Sostituire il percorso nell'area ritardata con un tapis roulant (Figura 3C).
      NOTA: Il tapis roulant può essere sostituito da un percorso della stessa altezza e lunghezza.
    4. Attaccare gli alimentatori a ciascun bordo del labirinto (Figura 3D).
    5. Attaccare pareti mobili ai rami sinistro e destro (Figura 3E).
      NOTA: assicurarsi che la zampa e la coda dell'animale non rimangano intrappolate negli spazi tra le sezioni.
       
  2. Animali
    1. Assicurarsi che il peso corporeo dei ratti rimanga tra 300 e 350 g e condurre tutti gli esperimenti comportamentali durante il giorno.
  3. Esecuzione delle attività
    1. Avviare e collegare la scatola di controllo, il microcontroller e il PC.
    2. Scrivi un programma per impostare la pianificazione delle attività e ricevere i parametri necessari per l'esperimento.
    3. Scrivere il programma sul microcontrollore ed eseguire un'attività.
      NOTA: l'esempio di una pianificazione delle attività impostata scritta in C utilizzando una scheda microcontroller è disponibile in un repository pubblico (https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeExample).
  4. Esperimento comportamentale
    1. Costruire la forma del labirinto desiderata (passaggio 2.1).
    2. Sposta i ratti dalle gabbie domestiche e mettili nella posizione arbitraria del labirinto.
    3. Consenti ai ratti di esplorare liberamente il labirinto costruito per 10 minuti per abituarsi.
    4. Impostare un programma per eseguire l'attività di alternanza ritardata con il tapis roulant23,24.
      NOTA: I parametri richiesti per l'esperimento possono essere ottenuti automaticamente dalle impostazioni del programma (ad esempio, numero di tempi di colpo, durata dell'esperimento, velocità del tapis roulant, ecc.).
    5. Modificare la forma del labirinto, se necessario.
    6. Posiziona i ratti nella posizione arbitraria nel labirinto ed esegui l'addestramento o il test del compito di alternanza ritardato.
      NOTA: Nel presente studio, le sessioni di formazione sono state condotte con un tempo di ritardo gradualmente crescente e sessioni di test (con un tempo di ritardo di 5 s).
    7. Riporta i ratti nella gabbia di casa dopo ogni compito.
    8. Pulire accuratamente il labirinto con etanolo al 70% dopo ogni ratto e attendere almeno 5 minuti prima di utilizzare nuovamente il labirinto.
      NOTA: Le parti del percorso possono essere staccate dalla torre in modo che possano essere accuratamente pulite da odori e sporcizia.

3. Performance comportamentali e analisi dei dati

  1. Traiettoria animale
    1. Registrare il comportamento degli animali durante l'attività di alternanza ritardata con una videocamera digitale montata a soffitto (vedere Tabella dei materiali).
      NOTA: Posizionando la telecamera sul soffitto, lo sperimentatore può registrare costantemente i movimenti degli animali mentre corrono intorno al labirinto durante l'attività.
    2. Traccia le traiettorie di corsa utilizzando il software di stima della posa senza marker25 (vedi Tabella dei materiali) basato su immagini acquisite a 50 fotogrammi / s.

Risultati

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Alcune parti del labirinto riconfigurabile utilizzavano costruzioni di labirinto standard descritte negli studi precedenti 3,4,7,26,27. Qui, la traccia lineare, a forma di T, a forma di W e a figura otto labirinti sono stati riconfigurati nello stesso ambiente fisico (Figura 4A-D). Per dimostrare che il labirinto riconfigurabile potrebbe implementare senza problemi il test comportamentale desiderato mediante una scalabilità graduale e rapida, il protocollo utilizzato per i risultati rappresentativi includeva quattro fasi di addestramento (Figura 5A).

Nelle fasi I e II, le ricompense sono state ricevute colpendo l'alimentatore R dopo aver colpito l'alimentatore A. Nelle fasi III e IV, la ricompensa è stata ricevuta colpendo l'alimentatore R dopo aver colpito gli alimentatori A e B, in quest'ordine. Nella fase IV, il colpoing dell'alimentatore A ha innescato la rotazione del tapis roulant e l'alimentatore B è stato accessibile solo dopo 5 secondi di corsa forzata. Nella fase di test (compito di alternanza ritardata), la procedura era simile a quella della fase IV, ma l'alimentatore R era nelle braccia ai bordi del labirinto a forma di T e i ratti venivano ricompensati colpendo l'alimentatore opposto alla fase precedente. I ratti sono stati in grado di muoversi in risposta alla lunghezza e alla forma del percorso di estensione e al cambiamento dei siti di alimentazione (Figura 5B). Tutte le fasi sono state eseguite in 30 prove, con ogni prova definita come un'istanza del ratto che raggiunge Feeder R. La durata del compito trascorso dai tre ratti che hanno completato 30 prove in ciascuna fase è mostrata nella Figura 6A. Misure ripetute ANOVA ha confermato che il tempo di completamento del compito dei ratti differiva tra le fasi (F (4, 8) = 16,98, p < 0,05, Greenhouse-Geisser corretto28). I ratti sono stati in grado di adattarsi in modo flessibile ai cambiamenti nella lunghezza del percorso e nelle condizioni di ricompensa. Nella fase di test, che è stata condotta il giorno seguente, tutti i ratti si sono avvicinati asintoticamente alle alte percentuali di risposte di scelta corretta entro 3 giorni (Figura 6B).

Diversi sperimentatori hanno costruito i labirinti per confermare che una tale espansione graduale del labirinto poteva essere eseguita rapidamente (Figura 6C). In questo articolo, il tempo delle parti di accompagnamento (tapis roulant, alimentatori) è stato aggiunto al tempo di morphing del percorso nel precedente rapporto22 al fine di misurare praticamente il tempo di costruzione del labirinto. Utilizzando la procedura per l'attività di alternanza ritardata (Figura 5A), cinque sperimentatori hanno cambiato il labirinto dalla forma della fase II alla forma della fase di test. Il tempo convergeva a 67,80 ± 3,03 s (media ± SE) nella terza prova. Il test includeva sperimentatori che avevano usato questo sistema di labirinto per diversi anni e quelli che lo avevano usato raramente.

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Figura 1: Elementi del labirinto riconfigurabile. (A-E) Torre con piastra di base e parti corrispondenti per ratti. (F,G) Il metodo di fissaggio della piastra di base è diverso per ratti e topi. Le frecce indicano sporgenze (bianco) e bulloni (blu). (H) Ingresso/uscita del segnale tramite il controller per attività completamente automatizzate. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

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Figura 2: Collegamento del pannello di punzonatura con la piastra di base. (A) Vista laterale della piastra di base, del tagliere e una foto ravvicinata di una sporgenza. (B) Vista dall'alto della piastra di base e del tagliere e una foto ravvicinata dei fori. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

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Figura 3: Processo di assemblaggio di labirinto a forma di T per l'attività di alternanza ritardata. (A-E) Immagini del labirinto riconfigurabile scattate dall'alto. Le immagini del processo di assemblaggio sono in ordine da sinistra a destra. Le frecce rosse indicano le posizioni del tapis roulant appena assemblato (C), degli alimentatori (D) e delle pareti mobili (E). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

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Figura 4: Diverse forme di labirinto in un unico ambiente. Immagini del labirinto riconfigurabile. (A-D) Test del labirinto riconfigurabile per i ratti. Le parti del tracciato sono state riconfigurate in più forme in un unico ambiente, con riferimento alla posizione delle parti del tracciato racchiuse in rosso in (A). (E-F) Test del labirinto riconfigurabile per topi. Questi labirinti sono stati posizionati con alimentatori (frecce rosse) e pareti mobili (frecce verdi) in qualsiasi posizione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

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Figura 5: Espansione del labirinto e traiettorie di un ratto . (A) La forma del labirinto cambia gradualmente durante le fasi di treno e di prova del compito di alternanza ritardato. Il tipo di alimentatore utilizzato nell'attività è indicato da una scatola colorata. (B) Traiettorie di corsa di un ratto rappresentativo. Ogni traiettoria corrisponde alla fase in (A). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

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Figura 6: Prestazioni degli esperimenti sui labirinti. (A-B) La performance comportamentale per 4 giorni, dall'inizio dell'allenamento alla fine del test. (A) Tempo di completamento dell'attività per ogni fase di addestramento e il primo giorno della fase di prova (n = 3). (B) Le percentuali di risposte di scelta corretta (media ± SE) nella prova di alternanza ritardata. Le linee tratteggiate indicano i livelli di possibilità. SE: errore standard della media. (C) Tempo di assemblaggio del labirinto riconfigurabile. La traccia lineare è stata modificata in un labirinto a forma di T (in alto). La modifica includeva l'aggiunta di percorsi (quadrato bianco), alimentatori (quadrato nero) e un tapis roulant (quadrato verde). Cinque sperimentatori hanno eseguito tre prove ciascuno (in basso). Prima del test, l'utente esperto (Sperimentatore 1) ha eseguito una prova come esempio. Tutte le prove sono state eseguite lo stesso giorno. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Discussione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Il labirinto riconfigurabile ci ha permesso di eseguire una varietà di attività di labirinto in un unico ambiente. Fori sul pavimento equidistanziati e un sistema ad incastro coordinato da torri con piastre di base garantivano un elevato grado di ripetibilità e riproducibilità. Inoltre, la struttura potrebbe essere facilmente attaccata e staccata e la forma del labirinto desiderata potrebbe essere configurata istantaneamente, funzionando come un sistema efficiente, flessibile e scalabile.

Il labirinto riconfigurabile ha permesso agli animali di imparare rapidamente. Negli ambienti sperimentali convenzionali di labirinti, può essere difficile riconfigurare la lunghezza e la forma del percorso e condurre test che combinano più labirinti richiede molto tempo. Come dimostrato in questo studio, il labirinto riconfigurabile consente l'estensione del labirinto in modo graduale, in cui l'addestramento post-modifica di test comportamentali complessi viene condotto in modo efficiente in un solo giorno (Figura 6A,B). Inoltre, è facile per lo sperimentatore apportare modifiche. In questo studio, il tempo di assemblaggio del labirinto è stato misurato in più prove e gli sperimentatori hanno completato costantemente le ricostruzioni in circa 1 o 2 minuti (Figura 6A).

Uno dei principali vantaggi di questo sistema di labirinto è che consente di mettere a punto la forma del labirinto. Poiché il pavimento è pieno di fori per punzonatori, è possibile eseguire esperimenti di labirinto flessibili che sarebbero difficili da ottenere con i sistemi di labirinto convenzionali. Nel compito di alternanza ritardata eseguito in questo studio, i ratti hanno iniziato il ritardo e sono usciti dall'area di ritardo colpendo (Figura 5A). Posizionare due alimentatori nelle vicinanze, come abbiamo fatto qui, è difficile in un sistema di labirinto convenzionale con una geometria fissa. Inoltre, questo sistema di labirinto consente modifiche controbilanciate; ad esempio, la posizione dell'alimentatore B può essere facilmente sostituita sul lato opposto (Figura 5A). Questo vantaggio consente anche la replica delle configurazioni dei labirinti tra i laboratori. Diversi labirinti sono usati per il compito di alternanza ritardata, tra cui il labirinto a otto figure, il labirinto Y e il labirinto W26,29,30. Anche la zona di ricompensa, l'area di ritardo e il metodo di ritardo differiscono da studio a studio23,31. Con il labirinto riconfigurabile, tutti questi diversi labirinti possono essere creati in un unico ambiente fisico e riprodotti in diversi laboratori. Se questo sistema si diffonde, potrebbe portare alla standardizzazione delle attività di labirinto tra i laboratori.

Il labirinto riconfigurabile supporta registrazioni elettrofisiologiche multiunità, che esaminano i correlati neurali che supportano la navigazione spaziale22. Nella formazione dell'ippocampo, che è considerata svolgere un ruolo essenziale nella navigazione spaziale, sono stati segnalati diversi tipi di cellule per codificare informazioni spaziali, come le cellule che si attivano quando passano una posizione specifica32 o quando si avvicinano al confine dell'ambiente esterno33. Questi tipi di cellule cambiano la loro attività di accensione in base alle alterazioni in punti di riferimento distanti16,17,18. Questo sistema è ideale per registrare l'attività neurale durante gli esperimenti di navigazione spaziale perché il labirinto riconfigurabile può cambiare solo la forma del labirinto mantenendo lo stesso ambiente. Il labirinto riconfigurabile mantiene un rigoroso controllo dell'ambiente esterno, una specifica pertinente alla sperimentazione dell'attività neurale.

Il labirinto riconfigurabile fornisce un ambiente ottimale per gli esperimenti sui labirinto, con alcune avvertenze. In primo luogo, il labirinto viene costruito inserendo parti in fori in un pannello di perforazione, in modo che gli angoli non possano essere modificati in modo flessibile. Il labirinto circolare (Figura 4E) supera questo problema in una certa misura, ma ci sono limitazioni nell'aggiungere curve e angoli al percorso garantendo al contempo la stabilità del labirinto. Inoltre, alcuni labirinti classici, come il labirinto d'acqua Morris 34 e il labirinto di Barnes 35, e labirinti sviluppati negli ultimi anni come il labirinto a nido d'ape36,37, sono difficili da costruire combinando parti dei labirinti riconfigurabili. Gli sforzi futuri dovrebbero concentrarsi sull'esplorazione di metodologie per fondere questi tipi di labirinto con il labirinto riconfigurabile per aumentare l'adattabilità e coprire più sperimentazione cognitiva.

Dichiarazioni

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

S.T. è un inventore di una pubblicazione di domanda di brevetto giapponese esaminata (n. P7137179, richiedente: Doshisha University) relativa al labirinto riconfigurabile. F.S., K.I., H.A. e Y.T. non dichiarano conflitti di interesse.

Ringraziamenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Società giapponese per la promozione della scienza, Kakenhi concede 16H06543 e 21H05296 a S.T.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
stampante 3DStratasys Ltd.uPrint
Arduino Mega 2560 R3ElegooJP-EL-CB-002
TelecameraBasleracA640-750uc
Scatola di controlloO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.Laboratorio FMM-IF
DeepLabCutMathis presso il Politecnico Federale di LosannaN/A
Unità di alimentazioneO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FM-PD
Sistema di labirinto gratuito per topiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FM-M1
Sistema di labirinto libero per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FM-R1
per ratti Shimizu a lungo Evans, Co. LTD.N/A
MATLAB MathWorksMatlab2020b
Parete mobile per topiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMM-DM
Parete mobile per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMR-DM
Percorso e torre per topiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMM-SS
Percorso e torre per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMR-SS
Distributore di pelletO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.PD-020D/PD-010D
Unità fotocellula per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMR-PS
Pannello di punzonatura per mouseO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMM-ST
Tavola di punzonatura per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMR-ST
Tapis roulant per rattiO' Hara & Co., LTD. / Amuza Inc.FMR-TM
Forniture da laboratorio

Riferimenti

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