Quantificare motivazione sociale nei topi mediante condizionamento operante

L'obiettivo generale di questa procedura è quantificare la motivazione sociale nei topi da laboratorio. Questo viene raggiunto addestrando innanzitutto ogni topo sottoposto a test ad associare la pressione di una leva a una ricompensa sociale. Il secondo passaggio consiste nel sottoporre ogni topo a una serie di sessioni in cui la quantità di sforzo richiesta per ottenere la ricompensa sociale aumenta progressivamente nelle diverse prove.

Successivamente, ogni topo sottoposto a test viene addestrato a discriminare tra due leve associate a diverse conseguenze in termini di ricompensa. L'ultima fase consiste nel sottoporre ogni topo a una serie di sessioni in cui può scegliere tra queste conseguenze, che portano a una ricompensa sociale o alimentare. In definitiva, questi paradigmi operanti sulla motivazione sociale permettono ai ricercatori di quantificare la motivazione sociale e di confrontare questo livello con quello della ricompensa alimentare.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti è che questo paradigma richiede uno sforzo progressivamente maggiore per ottenere una ricompensa sociale rispetto ai compiti. Misurare semplicemente il tempo trascorso in prossimità di un partner sociale. A dimostrare la procedura saranno Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson e Maryanne Slamma, studenti ricercatrici del mio laboratorio. Per iniziare, preparare le gabbie modulari a canale centrale da utilizzare per i test del comportamento sociale, montando una griglia metallica sulla faccia di una porta a saracinesca programmabile per separare le camere e consentire un contatto sociale limitato tra esse.

La porta divide la scatola in due camere; designare una camera come camera di prova e l'altra come camera bersaglio sulla parete opposta alla porta. Posizionare un contenitore per alimenti liquidi tra i due leve per topi programmati. Le leve per topi servono per aprire la porta a saracinesca o per presentare una ricompensa alimentare liquida.

A seconda dei requisiti di prova, programmare un pulsante portatile per aprire la porta quando viene premuto. Durante la procedura di modellamento, monitorare l'attività dei topi in prova utilizzando una videocamera digitale montata sopra la camera di prova. L'intero apparato è racchiuso in un cubicolo fonoassorbente.

Posizionare innanzitutto il topo sottoposto a test nella camera di prova e un topo stimolo di controllo, abbinato per età e sesso, nella camera bersaglio. Osservare il topo sottoposto a test nella camera di prova utilizzando la videocamera montata. Mentre il topo sottoposto a test esplora la camera, azionare manualmente la porta a saracinesca per aprirla.

Quando il topo si avvicina alla leva, lasciare la porta a ghigliottina aperta per 15 secondi di rinforzo. Allenare ogni topo per 30 minuti al giorno fino a quando non dimostra almeno 10 risposte operanti in tre sessioni di prova consecutive su cinque. Rimuovere i topi dallo studio se non raggiungono questo criterio dopo 30 sessioni giornaliere di allenamento.

Alterna i topi stimolo utilizzati durante la fase di shaping, in modo da usare un topo diverso ogni giorno. Pulisci le scatole di transito tra ogni sessione di addestramento utilizzando alcol etilico al 70%. Inoltre, pulisci tutta l'apparecchiatura utilizzando un detergente disinfettante alla fine della giornata di prova.

Durante il test, utilizzare un gruppo di topi stimolo nuovi sufficientemente ampio da non doverli ripetere nelle 10 sessioni di test giornaliere. Per iniziare, posizionare un topo test addestrato nella camera di test e un topo stimolo nella camera bersaglio. Impostare la programmazione della porta in modo che il numero di pressioni della leva necessarie per ottenere la ricompensa sociale aumenti di un tasso fisso di tre ad ogni prova.

Terminare la sessione quando il topo in prova smette di premere la leva per cinque minuti consecutivi. Registrare l'ultimo rapporto rinforzato come punto di interruzione.

Testare ogni topo per 20 sessioni giornaliere consecutive o per almeno 10 sessioni di prova. Dopo aver osservato livelli di prestazione asintotici, pulire le scatole di transito tra ogni sessione di test come dimostrato in precedenza. Dopo il test nel paradigma della motivazione sociale, gli stessi topi vengono addestrati in un compito che prevede una ricompensa alimentare.

Preparare latte evaporato addolcito con saccarosio allo 0,2% da utilizzare come ricompensa alimentare liquida. Successivamente, programmare una leva per aprire la porta e l'altra per somministrare la ricompensa alimentare liquida. Alternare la presentazione della ricompensa.

Per evitare di introdurre un bias relativo alla leva, iniziare posizionando i topi nelle rispettive camere. Durante ogni sessione deve essere attiva solo una leva e la relativa somministrazione di ricompensa. L'addestramento prevede sei sessioni di un'ora ciascuna, che alternano ogni giorno le contingenze; nel programma di prova, impostare lo schema di rinforzo secondo un rapporto fisso di tre a uno, in modo che ogni terza pressione della leva su ciascun lato venga rinforzata.

Continuare i test per 60 minuti al giorno per 20 giorni, oppure effettuare almeno 10 sessioni giornaliere dopo aver osservato livelli di prestazione asintotici. Pulire le scatole di transito come mostrato in precedenza. Il breakpoint medio di topi B6 allevati singolarmente era simile a quello di topi B6 allevati in gruppo, mentre i topi BTBR allevati in gruppo mostravano un breakpoint significativamente più basso.

I topi BTBR hanno ottenuto un numero significativamente inferiore di ricompense alimentari rispetto ai topi B6. Entrambi i gruppi hanno ottenuto più ricompense alimentari rispetto a quelle sociali. Questi risultati mostrano la differenza nelle prestazioni tra i diversi genotipi di una linea di topi transgenici.

Un ulteriore studio che coinvolge una diversa linea di topi transgenici mostra che i topi eterozigoti presentano un numero maggiore di interruzioni rispetto ai fratelli di tipo selvaggio in combinazione con questa procedura. Altri metodi, come il monitoraggio video dei topi sottoposti al test e dei topi stimolo, possono essere impiegati per rispondere ad altre domande, ad esempio quali specifici comportamenti sociali vengono esibiti durante la presentazione della ricompensa sociale. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come utilizzare il condizionamento operante per quantificare la motivazione sociale nei topi da laboratorio.

Questa procedura può essere particolarmente utile per il fenotipaggio di modelli murini dell'autismo e di altri disturbi del comportamento sociale.