Seppellimento del marmo e triturazione di nidi d'annido come test di comportamenti ripetitivi e compulsivi nei topi
December 24th, 2013
Malattie, lesioni alla testa, modificazioni genetiche e trattamento dei topi con farmaci possono avere effetti profondi sul comportamento. Utilizzando approcci ben caratterizzati e convalidati come l'interramento del marmo e la triturazione dei nidi, i comportamenti compulsivi possono essere documentati accuratamente nei topi come modelli del disturbo ossessivo-compulsivo umano e del disturbo dello spettro autistico.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di mostrare la semplicità dell'interramento del marmo e della triturazione del nido come paradigmi affidabili per valutare e dimostrare comportamenti ripetitivi e compulsivi. Nei roditori per la prova di interramento delle biglie, viene preparata una gabbia con 20 biglie distanziate uniformemente sulla superficie della lettiera. Il topo viene quindi introdotto nella gabbia e lasciato indisturbato con le biglie per 30 minuti.
Trascorso questo tempo, il topo viene rimosso e le biglie sepolte vengono contate per il test Nestlé. Un Nestlé intatto viene posizionato nella gabbia prima che il topo venga introdotto. Dopo 30 minuti, il mouse viene rimosso e il Nestlé viene lasciato asciugare per una notte prima di calcolare la percentuale di Nestlé triturata.
In definitiva, le differenze nel comportamento di triturazione del marmo, dell'interramento e della triturazione Nestlé possono essere mostrate tra i topi knockout e wild-type. A dimostrare le procedure saranno Denise Briggs, una studentessa laureata, Mariana Ango Perez, un postdoc e Dean di Francescutti, un ricercatore associato del mio laboratorio. Tutti gli animali sono mantenuti in un ciclo di luce-buio di 12 ore con libero accesso a cibo e acqua.
Per ottenere i migliori risultati. Maneggiare delicatamente ogni mouse una volta al giorno per tre o cinque giorni prima del test. Quando gli animali sono pronti per essere testati, trasportare le gabbie nella sala prove 60 minuti prima di iniziare il primo test.
Per il test dei cuscinetti in marmo, utilizzare gabbie per ratti standard in policarbonato con parti superiori del filtro montate. Aggiungi materiale fresco e non profumato per lettiera per topi a ciascuna gabbia a una profondità di cinque centimetri e livella la superficie della lettiera inserendo un'altra gabbia della stessa dimensione. Questo ha l'ulteriore vantaggio di imprimere un modello di linee parallele sulla superficie della lettiera.
Le biglie giocattolo di vetro standard in un detergente da laboratorio delicato risciacquano accuratamente e distillano l'acqua ionizzata e si asciugano prima di ogni utilizzo. Quando è pronto, premere delicatamente le biglie sulla superficie della lettiera. In cinque file di quattro biglie ciascuna si preparano cronometri o timer per cronometrare le sessioni.
Per iniziare il test, rivolgi il mouse verso l'angolo della gabbia il più lontano possibile dalle biglie. Posiziona la parte superiore del filtro sulla gabbia e lascia il mouse indisturbato con le biglie per 30 minuti. Al termine del periodo di prova, rimuovere il topo e rimetterlo nella sua gabbia di casa.
Prestare la massima attenzione a non spostare o spostare le biglie durante il processo di rimozione del soggetto dalla gabbia. Due o tre ricercatori che sono ciechi alle condizioni di trattamento dovrebbero quindi valutare il numero di biglie sepolte. Una biglia è segnata come sepolta.
Se due terzi della sua superficie sono coperti da lettiera, fare la media dei punteggi per il numero di biglie sepolte per ogni topo. Infine, recupera tutte le 20 biglie e smaltisci la lettiera. Utilizzare gabbie per mouse standard in policarbonato con parte superiore del filtro montata.
Per il test di triturazione Nestlé, aggiungi materiale fresco e non profumato per lettiera per topi a ciascuna gabbia a una profondità di 0,5 centimetri e imballa la lettiera come mostrato in precedenza. Quindi, pesa i nidi di fibra di cotone disponibili in commercio e posiziona un Nestlé sopra la lettiera. In ogni gabbia di prova, prepara cronometri o timer per cronometrare la sessione.
Quando sei pronto, posiziona un topo in un angolo della gabbia rivolto verso il muro. Posiziona la parte superiore del filtro sulla gabbia e lascia il mouse indisturbato con il Nestlé per 30 minuti. Trascorso questo tempo, rimuovi il mouse e rimettilo nella sua gabbia di casa.
Rimuovere il materiale rimasto intatto illuminato dal nido dalla gabbia e lasciarlo asciugare per una notte. Il giorno seguente. Pesare il nido non triturato acceso e dividere questo peso per il peso iniziale per calcolare la percentuale di triturazione del nido illuminato.
Infine, scartare il materiale e la lettiera del nido triturati rimanenti. Qui sono mostrate le gabbie rappresentative prima e dopo il test di interramento del marmo. Poche biglie sono state sepolte o spostate dalla loro posizione iniziale durante i test sui topi di tipo selvatico.
Tuttavia, il topo TPH two knockout ha sepolto 17 delle 20 biglie. I marmi insepolti rimanenti sono indicati con frecce. Questa vista laterale mostra i cambiamenti nella superficie di allettamento.
Dopo il test, confrontare la superficie relativamente indisturbata delle gabbie di tipo selvatico con la superficie irregolare contenente grandi avvallamenti e picchi di animali knockout. Le prestazioni tipiche del test di interramento del marmo sono riassunte qui. TPH due topi knockout hanno seppellito significativamente più biglie rispetto ai topi di tipo selvatico.
Queste fotografie mostrano nidi rappresentativi dopo la triturazione. Qui i nidi di topi selvatici mostrano quantità minori di triturazione rispetto ai nidi delle gabbie dei topi knockout TPH two. Questo grafico mostra le prestazioni tipiche dei topi wild type e TPH two knockout nel test di triturazione Nestlé.
I topi TPH two knockout distruggono significativamente più materiale Nestlé rispetto ai topi wild type. Una volta padroneggiate, queste tecniche possono essere eseguite in due ore se eseguite correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di essere coerenti con i criteri per definire una biglia sepolta e di rimuovere i pezzi triturati di Nestlé dal resto essiccato e non triturato.
Seguendo questa procedura, ai topi possono essere iniettati farmaci usati per trattare i disturbi ossessivo compulsivi nell'uomo, come gli SSRI, al fine di determinare se questi farmaci riducono i comportamenti compulsivi nei topi.
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Panoramica
Questo articolo dimostra l'uso del seppellimento di marmi e della distruzione di nestlet come paradigmi affidabili per valutare comportamenti simili a compulsioni nei topi. Questi comportamenti sono modelli rilevanti per comprendere il disturbo ossessivo-compulsivo e il disturbo dello spettro autistico nell'uomo.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Neuroscienza
- Scienza comportamentale
- Modelli animali
Sfondo
- Le malattie e le modifiche genetiche possono influenzare il comportamento.
- Le lesioni alla testa e i trattamenti farmacologici nei topi sono studiati per i cambiamenti comportamentali.
- I comportamenti simili a compulsioni sono importanti per modellare le condizioni psichiatriche umane.
- Gli approcci validati sono essenziali per una documentazione accurata di questi comportamenti.
Obiettivo dello studio
- Illustrare la semplicità dei test di seppellimento di marmi e distruzione di nestlet.
- Fornire metodi affidabili per valutare i comportamenti ripetitivi nei roditori.
- Contribuire alla comprensione dei comportamenti compulsivi in relazione ai disturbi umani.
Metodi utilizzati
- Preparazione di una gabbia con marmi per il test di seppellimento di marmi.
- Osservazione dell'interazione del topo con i marmi per 30 minuti.
- Conteggio del numero di marmi sepolti dopo il test.
- Utilizzo di un nestlet per valutare il comportamento di distruzione dopo un periodo di osservazione simile.
Principali risultati
- Il numero di marmi sepolti fornisce una misura quantitativa del comportamento compulsivo.
- La percentuale di nestlet distrutto indica il livello di comportamento ripetitivo.
- Entrambi i test sono efficaci nel dimostrare comportamenti simili a compulsioni nei topi.
- I risultati possono essere utilizzati per modellare condizioni psichiatriche umane.
Conclusioni
- Il seppellimento di marmi e la distruzione di nestlet sono metodi validati per valutare i comportamenti compulsivi.
- Questi paradigmi possono aiutare a comprendere i meccanismi sottostanti dei disturbi umani.
- Ulteriori ricerche possono ampliare questi risultati per esplorare gli effetti del trattamento.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Marble burying and nestlet shredding tests provide quantitative, ethologically relevant readouts for compulsive-like behaviors in mice, supporting target validation in neuropsychiatric drug discovery. These assays enable mechanistic de-risking by linking genetic or pharmacological manipulations to measurable changes in repetitive behavior, informing go/no-go decisions in early discovery. Their simplicity, reproducibility, and sensitivity to small behavioral shifts make them valuable tools for portfolio triage and translational continuity from target identification to preclinical validation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogate therapeutic hypotheses by quantifying compulsive-like behaviors as a readout of target engagement in genetic or disease models.
- Operational Value: Enable biological de-risking through sensitive detection of behavioral changes resulting from target modulation, supporting target confidence assessment.
- Predictive Value: Support predictive confidence and portfolio triage by providing translatable phenotypic readouts relevant to OCD and ASD pathophysiology.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepare validated behavioral systems for downstream screening by establishing baseline and compound-responsive phenotypes in compulsive-like behavior assays.
- Operational Value: Address assay standardization and reproducibility through blinded scoring, fixed duration trials, and clear operational definitions (e.g., two-thirds marble burial threshold).
- Predictive Value: Highlight screening readiness and scalability due to minimal equipment needs, short test duration, and high-throughput compatibility across laboratories.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Discuss disease relevance by modeling compulsive symptomatology seen in OCD and ASD, enabling translational biomarker alignment through behavioral quantification.
- Operational Value: Describe continuity from discovery through preclinical validation by using the same assay to evaluate target modulation across genetic, environmental, and pharmacological interventions.
- Predictive Value: Address risk-adjusted advancement decisions by linking changes in marble burying or nestlet shredding to target mechanism, supporting go/no-go criteria based on behavioral de-risking.
Pipeline & Workflow Integration
The marble burying and nestlet shredding tests function as discovery-stage phenotypic assays that support hypothesis testing, pathway clarification, and biological de-risking in early neuroscience research, with direct utility in lead identification and preclinical evaluation of target modulators.
- Discovery Biology: Explain how the method supports hypothesis testing, pathway clarification, or biological de-risking by quantifying compulsive-like behaviors as a functional readout of serotonergic, dopaminergic, or glutamatergic target activity in genetic models.
- Screening: Describe assay readiness, reproducibility, or quantitative outputs when supported by the article through standardized 30-minute trials, blinded scoring, and percentage-based nestlet shredding or marble burial counts.
- Analytics: Highlight measurements, readouts, or statistical outputs that help teams compare conditions, including marble burial frequency and nestlet shredding percentage as continuous variables for group comparisons.
- Translational Research: Connect the method to preclinical continuity or biomarker alignment only when the source supports it by demonstrating how assay results reflect symptom-relevant phenotypes in models of OCD and ASD, supporting cross-species validity.
- Enterprise Reuse: Frame the method as a reusable capability rather than a single-use technique due to low cost, minimal training requirements, and applicability across compound screens, target validation studies, and mechanism-of-action studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity in neuropsychiatric target engagement.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability across sites and studies through fixed protocols and blinded endpoint assessment.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk by identifying ineffective target modulators early in discovery.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on target-mediated changes in compulsive-like behavior phenotypes.
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in rodent handling, behavioral observation, and blinded scoring to minimize bias and ensure data integrity.
- Instrumentation and analytical infrastructure needs include standard cages, bedding, marbles or nestlets, timers, and weighing equipment for nestlet assays.
- Cross-team standardization requirements involve consistent definition of marble burial (two-thirds surface coverage), blinded scoring by multiple observers, and environmental controls (light/dark cycle, acclimation).
- Adaptation considerations across model systems include validating baseline behavior in different strains and ensuring bedding depth and marble/nestlet presentation are standardized.
- Practical limitations supported by source material include the need for habituation handling, potential variability in spontaneous behavior, and the requirement for overnight drying of nestlets prior to weighing.
