Method Article

Sviluppo di una scatola comportamentale per la valutazione dell'inibizione del preimpulso e dell'attività neurale in modelli animali psichiatrici

DOI:

10.3791/67005

July 22nd, 2025

In This Article

Summary

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

Questo protocollo presenta una scatola comportamentale basata su microcontrollore per valutare l'inibizione del preimpulso (PPI) raccogliendo dati di accelerazione da un sensore sotto la scatola. Questi dati valutano i deficit di gating sensoriale nei ratti socialmente isolati, con un metodo aggiuntivo per sincronizzare i dati con l'attività neuronale per far avanzare gli studi di neurofisiologia sui disturbi comportamentali.

Abstract

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

Il disagio precoce è riconosciuto come un potenziale precursore dei disturbi dello sviluppo neurologico. Un approccio per studiare questa condizione nei modelli animali è l'isolamento sociale post-svezzamento. È stato dimostrato che questo disagio precoce nei roditori porta a cambiamenti neurali simili a quelli osservati nei pazienti con schizofrenia, tra cui la diminuzione del volume della corteccia prefrontale, la diminuzione della densità della spina dendritica e l'aumento dell'attività dopaminergica nell'area tegmentale ventrale. Il paradigma dell'inibizione del preimpulso (PPI) è un metodo consolidato per valutare i deficit di gating sensoriale sia in modelli umani che animali. PPI si riferisce alla soppressione del riflesso di trasalimento in uno stimolo acustico più forte (ad esempio, impulso da 120 dB) quando è preceduto da un pre-stimolo acustico più debole (ad esempio, impulso da 65 dB). Questo fenomeno è spesso ridotto nei pazienti psichiatrici e nei modelli animali di disturbi psichiatrici. Questo articolo introduce un protocollo per costruire una scatola comportamentale per gli studi PPI, consentendo l'uso di un modello animale accessibile ed economico di schizofrenia e la sincronizzazione della scatola comportamentale con le registrazioni neuronali del modello (ad esempio, registrazioni elettrofisiologiche). Questa scatola comportamentale personalizzata ha rilevato efficacemente le risposte di sorpresa e ha facilitato la valutazione PPI con registrazione neuronale simultanea in roditori che si comportano liberamente e sottoposti a isolamento post-svezzamento.

Introduction

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Gli individui con diagnosi di schizofrenia (SCZ) presentano spesso deficit sensomotori. In questi pazienti è spesso riportata una diminuzione della risposta alla stimolazione sensoriale e difficoltà nel discernere informazioni rilevanti da diversi input sensoriali 1,2. Per gli individui sani, fornire uno stimolo più debole prima di uno più forte diminuisce il consueto riflesso di trasalimento allo stimolo più forte3. Questo fenomeno è noto come inibizione prepulsata (PPI) ed è stato utilizzato per studiare i deficit di gating sensoriale in pazienti con SCZ e modelli animali di SCZ4.

In un'attività PPI acustica, una risposta di sorpresa a un singolo impulso acustico forte (ad esempio, ~120 dB) viene confrontata con la risposta di trasalimento quando lo stesso stimolo è preceduto in un breve intervallo (da 30 a 500) da uno stimolo più debole (ad esempio, ~65 dB)3,4. Negli individui sani, la risposta di spavento al polso è diminuita quando viene presentato il preimpulso più debole (rispetto alla risposta di spavento al singolo impulso forte da solo). Questo fenomeno è interrotto negli individui con SCZ, che mostrano una minore soppressione della risposta di spavento anche quando il preimpulso più debole è presentato prima del polso forte 1,5,6,7,8.

Analogamente ai pazienti con SCZ, i ratti con iperattività mesolimbica della dopamina presentano anche una diminuita PPI9 acustica, rendendo questo paradigma uno strumento utile per studiare le alterazioni comportamentali e fisiologiche in modelli animali di schizofrenia. Generalmente, l'apparato commerciale per PPI è costituito da una camera acustica contenente sensori, altoparlanti e software per impostare i parametri sperimentali (ad esempio, l'intervallo tra gli impulsi e l'intensità degli stimoli), registrare la risposta di sorpresa dei roditori ed elaborare i dati. Tuttavia, i sistemi commerciali offrono spesso opzioni di personalizzazione limitate e sono costosi. Gli approcci fai-da-te (DIY) alla creazione di apparati di ricerca flessibili stanno aumentando l'accesso alle attrezzature e il trasferimento delle conoscenze10. Le soluzioni fai-da-te per studiare i meccanismi di gating sensomotorio come il PPI devono considerare diversi fattori chiave per garantire l'efficacia e l'affidabilità. Alcune considerazioni essenziali includono le specifiche di progettazione, il controllo dell'ambiente e della luce, l'attenuazione del suono, i sistemi di erogazione degli stimoli, i sensori di misurazione comportamentale e l'acquisizione e l'analisi dei dati.

Sono state sviluppate soluzioni fai-da-te per scatole comportamentali per diverse funzioni, come gli esperimenti di leccamento operante11, le attività di discriminazione uditiva12 e la funzione degli arti anteriori13. Sebbene diversi approcci fai-da-te si concentrino sul tracciamento video14, questo tipo di dati richiede elevate risorse computazionali per essere analizzato. Una piattaforma hardware e software open source può essere utilizzata per costruire una scatola comportamentale PPI a basso costo con la flessibilità di testare esperimenti personalizzati 15,16,17 e sincronizzare registrazioni neuronali di animali che si comportano liberamente.

Questo articolo introduce un metodo per lo sviluppo di una scatola comportamentale per valutare la PPI con una piattaforma a basso costo per studiare il modello di ratto di isolamento post-svezzamento, uno stress precoce che contribuisce allo sviluppo di sintomi simili a SCZ, che può essere utilizzato anche con registrazioni cerebrali elettrofisiologiche simultanee.

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Protocol

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I test sugli animali sono stati condotti in conformità con la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Questo progetto è stato approvato dal Comitato Etico dell'Istituto CEUA Santos Dumont (numero di approvazione 04/2016). Per il test PPI, 35 ratti Wistar (3 mesi di età, 290-490 g; 19 maschi e 16 femmine) sono stati valutati individualmente nella scatola PPI. Tutti i 35 ratti sono stati sottoposti a un protocollo di isolamento post-svezzamento, in cui sono stati alloggiati individualmente sotto un ciclo di luce di 12/12 ore a una temperatura di 23 °C e 70% di umidità in una struttura controllata con accesso ad libitum a cibo e acqua. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate nello studio sono forniti nella tabella dei materiali.

1. Scatola PPI

  1. Crea una scatola trasparente in acrilico con 25 cm di lunghezza, 20 cm di larghezza e 25 cm di altezza per mantenere un topo che si comporta liberamente con un headstage cablato. Questa altezza è importante per impedire ai ratti di scappare e per mantenere l'headstage libero e sicuro per le registrazioni neuronali.
    1. Utilizzare cuscinetti in gomma autoadesivi per isolare la scatola in acrilico dalle vibrazioni meccaniche esterne (ad esempio, banco da laboratorio con altre apparecchiature) e per mantenere l'accelerometro attaccato sotto la scatola senza contatto fisico con altre parti (ad esempio, banco o cavi).
      NOTA: Regolare le dimensioni della scatola acrilica trasparente in base ai requisiti dell'attività (ad es. topo, ratto, uistitì).
  2. Saldare un cavo a nastro (26 AWG) direttamente ai quattro fori dei pin di una scheda accelerometrica: VCC (tensione), GND (massa), SCL (clock seriale) e SDA (dati seriali). Pulisci il centro dell'acrilico e il frontalino piatto dell'accelerometro. Utilizzare colla cianoacrilica o resina epossidica per fissare saldamente l'accelerometro sotto la scatola acrilica.
    1. Attendere che sia completamente indurito (Figura 1). Collegare l'altro lato del cavo a nastro al microcontrollore come segue: VCC a 3,3 V, GND a GND, SCL a SCL (I2C SCL) e SDA a SDA (I2C SDA). Tenere l'accelerometro attaccato sotto la scatola senza contatto fisico con altre parti (ad es. banco o cavi).
      NOTA: Esistono diverse marche di accelerometri e microcontrollori DYI. Le dimensioni e il tipo di microcontrollore e accelerometro dipendono dall'uso previsto e dalle dimensioni/specifiche della scatola. Considerare le procedure di pulizia dopo ogni sessione di test e, se necessario, applicare uno strato di vernice elettronica sui giunti di saldatura e sui circuiti per isolare e proteggere dagli schizzi accidentali sulle parti metalliche dell'accelerometro. A scopo di confronto, l'accelerometro DYI e l'accelerometro commerciale sono stati fissati fianco a fianco sotto la scatola.
  3. Realizzare una camera insonorizzata con una porta frontale e bordi di 80 cm utilizzando un pannello di fibra a media densità (MDF) di 15 mm di spessore. Rivestire l'interno della scatola con schiuma acustica. Posiziona un altoparlante a 20 cm sopra la scatola in acrilico in modo da consentire all'headstage e al cavo di muoversi liberamente.
    1. Collegare l'uscita audio del computer alla scheda del microcontrollore (ingresso analogico e GND) e all'altoparlante tramite un rilevatore audio commerciale, che riceve stimoli acustici dall'altoparlante e genera marcatori di eventi TTL (transistor-transistor logic) per sincronizzare i dati comportamentali e neuronali (Figura 2).
      NOTA: Costruire una camera acustica in base ai requisiti sperimentali (ad esempio, considerare la necessità di telecamere, luce aggiuntiva e altoparlanti). Utilizzare un divisore di resistori (ad esempio, resistori da 10 kΩ e 10 kΩ) per mantenere l'audio del computer nell'intervallo di ingresso analogico del microcontrollore di 0-5 V. Un rivelatore audio commerciale riceve l'input audio e invia TTL (Transistor-Transistor-Logic) come segno di insorgenza dello stimolo per ogni stimolazione acustica inviata dal computer (0-0,4 V è considerato come stato basso e 2,8-5 V come stato alto). Generalmente, i sistemi di elettrofisiologia dispongono di porte di ingresso BNC femmina per ricevere segnali TTL o analogici (ad esempio, stimoli audiologici).
  4. Collegare la scheda del microcontrollore al computer con un cavo USB. Aprire il software dell'ambiente di sviluppo integrato per la scheda del microcontrollore.
    1. Selezionare la scheda del microcontrollore, la porta COM e la velocità di trasmissione corrispondenti. Apri lo schizzo del file, compila e carica il codice sulla scheda del microcontrollore. Fare clic sulla porta seriale del monitor per controllare i dati in entrata. Chiudere il software dell'ambiente di sviluppo.
      NOTA: Quando si collega la scheda del microcontrollore a un computer tramite USB, le viene assegnata una porta COM. Apri Gestione dispositivi nel pannello di controllo di Windows e fai clic su Porte (COM e LPT) per vedere la porta COM assegnata al microcontrollore (numero COM). Il numero COM deve corrispondere all'impostazione della porta COM del software di sviluppo. Un esempio di schizzo è disponibile all'indirizzo https://github.com/neurodeveloperISD.
  5. Posiziona un misuratore digitale a leva sonora nello stesso punto in cui si troverà l'animale nella scatola. Controllare il rumore di fondo nella camera con la porta chiusa. Riproduci gli stimoli acustici e regola il campo di rilevamento del fonometro (30-80 dB o 80-130 dB) per calibrare i livelli di stimolo acustico inviati dal computer.
    NOTA: Secondo il protocollo sperimentale, diverse sequenze di stimoli possono essere create utilizzando un linguaggio open source preferito (ad esempio, Python). Per questo studio, è stato presentato un rumore bianco di 68 dB per 7 minuti con combinazioni casuali di preimpulso e impulso. Esportare il file come file d'onda e la sequenza tabellare della combinazione preimpulso/impulso per l'analisi offline.
  6. Apri un programma software open source preferito per acquisire e salvare i dati della porta seriale. Configura la porta COM, la scheda del microcontroller e la velocità di trasmissione. Fare clic su Connetti per leggere i dati grezzi o il grafico. Fare clic su Salva per avviare la registrazione dei dati dell'esperimento.
    NOTA: Esiste un software open source per registrare le porte seriali (ad esempio, CoolTerm, Python) e disponibili in commercio (ad esempio, Matlab).
  7. Prima di posizionare un animale, assicurarsi che ogni componente (erogazione dello stimolo, rilevamento della risposta) funzioni correttamente. Verificare i tempi e la sequenza degli stimoli (secondo il protocollo PPI scelto). Verificare il rilevamento e la registrazione accurati delle risposte dell'accelerometro.
  8. Raccogliere e analizzare i dati di risposta per valutare l'effetto PPI (passaggio 5). Utilizzare strumenti statistici per interpretare i risultati e valutare i deficit di gating senso-motori.

figure-protocol-1
Figura 1: Accelerometro saldamente fissato sotto la scatola comportamentale. La figura mostra una scheda accelerometrica a basso costo (a sinistra) e un accelerometro commerciale di fascia alta (a destra) a scopo di confronto dei dati. L'accelerometro deve essere fissato saldamente alla scatola acrilica e il cavo piatto deve essere collegato all'acrilico per evitare di romperlo a causa delle procedure di pulizia e dei cambi di animali. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 2: Scatola comportamentale integrata basata su microcontrollore. Schema che mostra un ratto nella scatola acrilica con un headstage cablato collegato a un sistema di registrazione di elettrofisiologia cerebrale. Un accelerometro sotto la scatola collegata al microcontrollore invia i dati dell'accelerometro triassiale al computer e ottiene i segni di attivazione degli stimoli per l'elaborazione dei dati offline. Un altoparlante riproduce il rumore di fondo e gli impulsi sonori, che attivano i marcatori per i dati dell'accelerometro. Un microfono acquisisce stimoli acustici per sincronizzarsi con i dati elettrofisiologici (ad esempio, l'acquisizione del comportamento di vocalizzazione durante le attività). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

2. Procedura di isolamento post-svezzamento nei ratti

  1. Isolare i cuccioli dei ratti in gabbie individuali subito dopo lo svezzamento(dal 17° al 21° giorno dopo la nascita) e tenerli isolati per un minimo di 90 giorni dopo la nascita.
  2. Eseguire l'impianto di array di microelettrodi neurochirurgici dopo 90 giorni postnatali utilizzando i protocolli stabiliti 18,19.
  3. Eseguire l'attività PPI dopo 7-10 giorni dall'intervento (vedere passaggio 4).

3. Procedura chirurgica per l'impianto di elettrodi cerebrali

  1. Un array di microelettrodi deve essere precedentemente sterilizzato (questo studio ha utilizzato 32 fili di tungsteno di 50 μm di diametro, Figura 3A). Porre l'animale in una scatola isolata con anestesia con isoflurano (5% in 0,5 L/min O2, seguendo protocolli istituzionalmente approvati).
  2. Estrarre l'animale dalla scatola e tenerlo in anestesia con isoflurano con un cono nasale per anestesia (1% in 0,5 L/min O2). Somministrare atropina per via intramuscolare alla dose di 0,05 mg/kg. Radere la testa dell'animale con una lamina usando un liquido antisettico. Dopo 5 minuti, somministrare ketamina per via intraperitoneale a 70 mg/kg e xilazina per via intramuscolare a 3 mg/kg.
  3. Posizionare l'animale su un termoforo a 37 ± 0,2 °C nel dispositivo stereotassico multiassiale sotto isoflurano inalabile (1%-5% in 0,5 L/min O2). Inserire un sensore rettale per controllare il termoforo insieme a un sensore rettale per monitorare la saturazione di PO2 e la frequenza cardiaca. Assicurarsi che la saturazione di ossigeno sia superiore al 95% e che la frequenza cardiaca sia compresa tra 200 e 300 bpm.
    NOTA: Osservare questi parametri durante tutta la procedura chirurgica e, se necessario, regolare la concentrazione di isoflurano.
  4. Applicare lubrificante oftalmico sterile sugli occhi dell'animale e coprire l'animale con un telo chirurgico sterile.
    NOTA: Eseguire tutte le seguenti procedure chirurgiche in condizioni asettiche.
  5. Aprire il campo chirurgico nella regione della testa dell'animale e fissarlo con la pelle utilizzando punti di sutura (4-0). Applicare lidocaina al 20% per via sottocutanea sul cranio dell'animale ed eseguire un'incisione longitudinale (~1,5 cm) della pelle della testa, seguita dalla rimozione del periostio calvariare. Pulire la superficie ossea con acqua ossigenata.
  6. Allineare bregma e lambda sullo stesso piano orizzontale per una migliore precisione della craniotomia, soprattutto se si registra da più aree cerebrali (questo studio ha registrato dall'area tegmentale ventrale, dall'amigdala, dal nucleo accumbens, dall'ippocampo e dalla corteccia prefrontale, Figura 3B).
  7. Contrassegnare le posizioni dei fori di fresatura con un trapano robotico e inserire da 3 a 4 viti in posizioni distribuite sulla posizione distante del cranio dalla craniotomia senza perforare la dura madre (Figura 3C, D).
  8. Eseguire una craniectomia manuale19, perforando il perimetro della craniotomia utilizzando un trapano dentale alla massima velocità per i bersagli cerebrali (Figura 3E).
  9. Rimuovere l'osso, conservare la dura madre con soluzione fisiologica sterile e rimuovere la dura madre.
    NOTA: Prestare attenzione all'intero processo di estrazione della dura madre per evitare lesioni cerebrali, che potrebbero compromettere la precisione della profondità.
  10. Posizionare gli elettrodi dell'array nelle posizioni della craniectomia e spostarsi lungo l'array di elettrodi fino a quando gli elettrodi della posizione più profonda toccano leggermente il tessuto cerebrale. Utilizzare un filo per la messa a terra elettrica degli elettrodi, posizionato sulla superficie del cranio, disposto attorno alle quattro viti (Figura 3F).
    NOTA: Vedere la formazione per l'impianto di neurochirurgia nel modello animale19 utilizzando un soggetto alternativo.
  11. Inserire gli elettrodi ogni 100 μm fino alla posizione target e fissarlo con cemento dentale per mantenere il connettore saldamente fissato al cranio e fuori dalla pelle.
    NOTA: Fare attenzione a evitare di far cadere il cemento dentale sul tessuto cerebrale o nei fori dei pin del connettore.

figure-protocol-3
Figura 3: Impianto di array di microelettrodi. (A) Array di microelettrodi con 32 fili di tungsteno da 50 um per PFC, VTA, AMY, NAcc e hipc prelimbici e infralimbici. (B) Cranio di ratto che mostra i bersagli cerebrali, bregma e lambda. (C) Posizioni di foratura per craniectomia e viti. (D) Viti per sostenere l'impianto dell'array di microelettrodi e il disegno della craniectomia. (E) Aperture del cranio senza dura madre. (F) Microelettrodi che penetrano nel cervello. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

4. PPI e registrazioni neuronali

  1. Collegare l'headstage all'impianto del connettore sul cranio di ratto con molta attenzione.
    NOTA: Questo passaggio è fondamentale per evitare di rompere i micro pin del connettore maschio dell'headstage o di danneggiare l'acrilico dentale sul cranio. L'animale può essere posto in una scatola con anestesia isoflurana (5% in 0,5 L/min O2) per aiutare a connettersi, se necessario. Quando si utilizza l'anestesia per collegare l'headstage, attendere che l'isoflurano venga lavato via in modo che non influisca sul comportamento PPI e sull'attività cerebrale.
  2. Accendi il sistema di acquisizione dati neuronale e assicurati che riceva i dati dagli stimoli acustici attraverso il microcontrollore o un generatore TTL collegato al rilevatore audio o al microfono. Accendere il registratore open source della porta seriale precedentemente verificato nel passaggio 1.6.
    NOTA: A seconda della struttura del laboratorio, queste procedure di sincronizzazione possono differire.
  3. Inizia ad acquisire dati elettrofisiologici (picco e potenziale di campo locale) e accelerometrici con il software di acquisizione elettrofisiologica.
    NOTA: Controllare i dati in ingresso e regolare l'impostazione del guadagno per evitare di tagliare il segnale o di non rilevare le forme d'onda dei picchi e la soglia di rilevamento dei picchi. A seconda del sistema di registrazione e dei dati registrati, è possibile regolare il guadagno e la soglia solo in modalità online. Assicurarsi che l'impostazione del filtro per i segnali a bassa frequenza (LFP), solitamente da 0,5 Hz a 100 Hz, ad alta frequenza (picchi), solitamente da 300 Hz a 5000 Hz, e il rumore a bassa frequenza, solitamente 50/60 Hz, siano specificati correttamente per consentire un'analisi offline.
  4. Esporre l'animale a un rumore di fondo bianco (~68 dB) per 7 minuti con presentazione casuale di tutti i tipi di impulsi, per 10 volte ogni tipo (Figura 4). La Figura 4 esemplifica cinque tipi di impulsi utilizzati in questo protocollo: impulso 1 (75 dB di preimpulso, intervallo di 30 ms e 120 dB di impulso), impulso 2 (85 dB di preimpulso, 30 ms di intervallo e 120 dB di impulso), 3 (75 dB di preimpulso, 100 ms di intervallo e 120 dB di impulso), impulso 4 (85 dB di preimpulso, 100 ms di intervallo e 120 dB di impulso), e impulso 5 (120 dB impulso singolo).
  5. Al termine della sessione di registrazione, spegnere il software di acquisizione e scollegare il connettore dell'headstage.

figure-protocol-4
Figura 4: Tipi di stimoli uditivi. Una sessione illustrata di 7 minuti di rumore bianco con 5 tipi di combinazioni preimpulso + impulso è stata presentata in modo casuale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

5. Analisi elettrofisiologica e comportamentale

  1. Importa i dati grezzi contenenti dati cerebrali, accelerazione e stimoli acustici in una piattaforma di elaborazione del segnale. Estrai le epoche centrate su ogni stimolo acustico.
  2. Normalizzare i mezzi di conseguenza per confrontare i valori tra gli animali. Utilizzare il singolo impulso (impulso 5 in questo protocollo) come risposta massima e normalizzare il riflesso ad altri impulsi fino a questo valore.
  3. Considerare l'ampiezza di sorpresa per l'impulso 5 come 100% e gli altri impulsi in funzione dell'impulso 5.
    NOTA: Le ampiezze vengono estratte utilizzando la radice quadratica media (RMS) dei tre assi dell'accelerometro (Figura 5A) per esprimere l'entità dello startle (Figura 5B) in un insieme di n valori. L'RMS è una formula matematica20, dove:
    figure-protocol-5
    ax = asse x dell'accelerometro, ay = asse y dell'accelerometro, az = asse z dell'accelerometro
    t = inizio dello stimolo acustico più 200 ms
    n = valori di raccolta
    Per calcolare la percentuale di sussulto RMS degli impulsi da 1 a 4 relativa all'impulso 5:
    figure-protocol-6
    Impulso RMS = Scatto RMS per l'impulso 1, 2, 3, 4
    RMSpulse5 = RMSstartle per il Pulse 5
  4. Utilizzare i TTL inviati al sistema di acquisizione dati neuronale per analizzare di conseguenza i dati cerebrali che circondano gli stimoli acustici e le risposte riflesse.

figure-protocol-7
Figura 5: Dati dell'accelerometro triassiale e RMS. (A) I dati illustrativi dell'accelerometro triassiale (asse x, y, z (g)) sono stati registrati durante 6 minuti di stimolazione basale e di rumore bianco casuale a 80 PPI. (B) Calcolo dell'RMS di sorpresa dai tre assi dell'accelerometro (x, y, z evidenziata in colonna grigia, espansa in B). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Results

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L'inibizione pre-impulso non ha mostrato differenze per l'impulso 1 e 3 rispetto all'impulso 5 (solo 120 dB), ma ha mostrato una differenza statistica per l'impulso 2 e 4 (p < 0,05) (Figura 6).

figure-results-1
Figura 6: Ampiezze medie di risposta allo stimolo uditivo nei cinque tipi di i...

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Discussion

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Questo protocollo ha presentato una scatola comportamentale fai-da-te per studiare i compiti di inibizione del preimpulso nei ratti Wistar che si comportano liberamente durante la registrazione di dati cerebrali (in questo esempio, il potenziale di campo locale e l'attività di picking). La scatola può essere costruita e personalizzata con componenti che si trovano comunemente nei laboratori di neuroscienze, risultando così accessibile ed economica. Tali soluzioni fai-da-te consentono anc...

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Disclosures

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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Acknowledgements

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Edith Granados, Cinvestav Guadalajara, per aver gentilmente supportato questo progetto con script PPI e sincronizzazione dei dati. Questo lavoro è stato finanziato dall'Istituto Santos Dumont, dal Ministero dell'Istruzione, dal CNPq, dal CAPES e dal FINEP.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Scatola in acrilicoSu misuraLastra acrilica spessa 5 mm, 20 cm x 25 cm x 25 cm
Cuscinetti paraurti in gomma adesivaGraniglia di gorillaMPU6050 Diametro 0,8" e altezza 0,38". Cuscinetti in gomma per stabilizzare la scatola in acrilico e isolare dalle vibrazioni esterne. L'altezza dovrebbe essere superiore a 5 mm a causa del MPU6050 sotto la scatola.
Arduino UnoArduinoATmega328P Scheda microcontrollore Arduino basata sull'ATmega328P con 14 pin di ingresso/uscita digitali, 6 ingressi analogici e velocità di clock di 16 MHz.
Cedrus stim tracker (rilevatore audio)Cedrushttps://cedrus.com/stimtracker/index.htmIl tracciatore di stimoli Cedrus rileva gli stimoli acustici e invia i marcatori TTL ai dati dell'accelerometro.
Sistema di ricerca CineplexPlexonhttps://plexon.com/plexon-systems/cineplex-behavioral-research-system/Registrazione video dell'animale sincronizzato con dati elettrofisiologici.
Colla cianoacrilataMPU6050Super colla per fissare saldamente il MPU6050 sotto la scatola.
Misuratore digitale a leva sonoraMisuratore di decibel per calibrare gli stimoli impostati prima dell'esperimento.
IBM SPSSSPSS (Pacchetto statistico per le scienze sociali, USA)Piattaforma software IBM SPSS Statistics.
MatlabMathWorkshttps://www.mathworks.com/products/matlab.htmlPiattaforma MATLAB per l'analisi dei dati, lo sviluppo di algoritmi e la creazione di modelli.
Micro vite in acciaio inoxViti per occhiali con diametro di 1,2 mm e lunghezza di 4 mm.
Array di microelettrodiFatto su misura in casaUtilizza un connettore omnetics e fili di tungsteno da 50 micron rivestiti con parylene di California Fine Wire.
MicrofonoMicrofono per acquisire la stimolazione acustica sincronizzata con i dati elettrofisiologici.
Codice MPU-6050InvenSensehttps://invensense.tdk.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050/MPU-6050 è un giroscopio a 3 assi e un accelerometro a 3 assi.
Processore di acquisizione multicanale PlexonSPIKE/LFPMAP Plexon per l'acquisizione di dati elettrofisiologici neuronali SPIKE/LFP e canali ausiliari (microfono, marcatori TTL, accelerometro).
NeuroesploratoreNex https://www.neuroexplorer.com/Programma di analisi dei dati NeuroExplorer di segnali e timestamp registrati in continuo (spike trains, eventi comportamentali)
NeuroesploratoreTecnologia Nexhttps://www.neuroexplorer.com/Software per l'analisi di dati neurofisiologici SPIKE e LFP.
Smistatore offlinePlexonhttps://plexon.com/products/offline-sorter/#38957t34842Software per lo smistamento dei picchi offline.
OffLineSorterSmistatore offlinehttps://plexon.com/products/offline-sorter/Offline Sorter è un software di smistamento dei picchi offline
Sensore SpO2 veterinario rettaleKTMEDFS-03Sensore SpO2 per piccoli animali
Cavo a nastroCavo a nastro sottile per collegare MPU6050 ad Arduino.
Trapano robotiNeurostarhttps://robot-stereotaxic.com/drill-injection-robot/Trapano robotico utilizzato con Neurostar stereotaxico. Può essere sostituito da un trapano manuale.
AltoparlanteL'altoparlante ha una gamma da 100 a 40 kHz e un'intensità fino a 150 dB.
Apparato stereotassicoNeurostarStereotassici utilizzati per la neurochirurgia nei roditori

References

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  1. Braff, D. L., et al. Impact of prepulse characteristics on the detection of sensorimotor gating deficits in schizophrenia. Schizophr Res. 49 (1-2), 171-178 (2001).
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