Un t-labirinto automatizzato basato apparato e protocollo per l'analisi basate su ritardo e sforzo decisionale nei roditori in movimento libero

Il tradizionale labirinto a T può essere utilizzato per testare sia il processo decisionale basato sul ritardo che quello basato sullo sforzo. Nel lavoro attuale, abbiamo inventato un apparato T-maze con consegna automatizzata del cibo, gestione delle porte e registrazioni della scelta del braccio. Il nostro protocollo può far risparmiare tempo e lavoro ai ricercatori durante l'analisi della capacità decisionale dei roditori.

Questo protocollo può aiutare a rispondere alle domande chiave nei campi decisionali, come ad esempio quali sono i circuiti neurali chiave e le molecole alla base del processo decisionale, e quali sono le cause neuropatologiche alla base dei deficit decisionali nelle malattie psichiatriche? Le implicazioni di questo protocollo si estendono alla terapia della malattia neuropsichiatrica perché molti pazienti dimostrano difficoltà o deficit nel processo decisionale. Abitua i topi al labirinto per 10 minuti al giorno e totalmente per cinque giorni.

Tenere aperte tutte le porte del labirinto durante l'assuefazione. Il primo giorno, spargi i pellet di cibo in tutto il labirinto. Quindi, posiziona i topi nella scatola di partenza del labirinto a T in gruppi di quattro e lascia che i topi esplorino il labirinto per 10 minuti.

Il secondo e il terzo giorno, spargi i pallini lungo i due bracci della porta. Lascia che i topi esplorino il labirinto per 10 minuti. Infine, il quarto e il quinto giorno di assuefazione, mettete i pellet solo molto vicino e ai distributori di cibo nelle due scatole delle porte.

Lascia che i topi esplorino il labirinto per 10 minuti. Per la fase di ingresso forzato del braccio, iniziare impostando i parametri del software di controllo. Imposta la durata su 900 secondi.

Impostare il tempo di ritardo all'avvio predefinito su tre secondi, il numero di pellet su uno per LRA e quattro per HRA e impostare il tempo di ritardo su zero secondi. Registrare l'ID di ogni singolo mouse nel software e la posizione dell'HRA per ogni singolo mouse, sul lato sinistro o sul lato destro. Quindi, accedi alla finestra dell'interfaccia dell'esperimento, posiziona il mouse nella casella di avvio e avvia l'addestramento premendo il pulsante di avvio sul telecomando.

Nota che durante ogni prova, solo le porte che conducono a un braccio saranno aperte, mentre le porte sul braccio opposto non saranno aperte, e le porte si apriranno o si chiuderanno automaticamente in base alla posizione dell'animale. Qui, il topo è stato costretto ad entrare nell'HRA del lato sinistro nella prima prova e a mangiare i quattro pallini e ad entrare nel braccio del lato destro nella seconda prova per mangiare l'unico pallino. Questa fase permette al mouse di apprendere la posizione di HRA e LRA.

Per la fase di ingresso a braccio libero, impostare i parametri utilizzando lo stesso metodo utilizzato nella fase di ingresso forzato. Posiziona il mouse nella casella di avvio, premi il pulsante di avvio, quindi consenti al mouse di scegliere liberamente un braccio, HRA o LRA. Iniziare impostando il tempo di ritardo dell'HRA rispettivamente su cinque secondi, 10 secondi e 15 secondi il primo, il secondo e il terzo giorno.

Impostare il numero di fase. Impostare tutti gli altri parametri allo stesso modo della fase di inserimento forzato. Consenti al mouse di scegliere liberamente un braccio, HRA o LRA.

Nelle due prove mostrate qui, il topo ha scelto l'LRA nella prima prova e ha scelto l'HRA nella seconda prova. Successivamente, per il test decisionale basato sullo sforzo, introdurre la barriera all'HRA. Consenti ai topi di scegliere liberamente un braccio, HRA o LRA.

Qui, il topo ha scelto di scalare la barriera per ottenere una ricompensa più alta. Al termine dell'esperimento, ottenere dati e risultati dal software di controllo. Cerca tutti i dati sperimentali nella cartella dei dati.

Infine, controlla gli elementi nella cartella dei risultati, la durata, il numero di prova, il numero di scelta HRA, il numero di scelta LRA, la percentuale di scelta HRA, la percentuale di scelta LRA, la distanza totale di movimento e il tempo totale di giunzione sotto ogni ID animale. I risultati mostrati qui mostrano le differenze tra la capacità decisionale basata sul ritardo e sullo sforzo tra i topi ablati habenulari mediali con i loro compagni di cucciolata, topi di controllo wild-type. Per il test decisionale basato sul ritardo, l'effetto principale del genotipo non era significativo quando il tempo di ritardo era di cinque secondi. Tuttavia, quando il tempo di ritardo è stato allungato a 10 secondi e 15 secondi, i topi ablati abenulari mediali hanno dimostrato una riduzione significativa della percentuale di visite HRA rispetto ai topi CT.

Infine, nel test decisionale basato sullo sforzo, la percentuale di visite HRA è risultata significativamente ridotta nei topi ablati abenulari mediali quando è stata posizionata una barriera nell'HRA, indipendentemente dalla localizzazione sinistra/destra dell'HRA. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che la restrizione alimentare dovrebbe essere eseguita durante tutte le procedure di addestramento per garantire la motivazione del roditore a svolgere il compito. Inoltre, ricordati di utilizzare i pellet di piccole dimensioni da 10 milligrammi e di utilizzare il gel di silice nei distributori di cibo per mantenere il pellet asciutto.

Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come la registrazione degli elettrodi in vivo, l'imaging a fibre ottiche, la manipolazione optogenetica e la microdialisi per rispondere a ulteriori domande, ad esempio i cambiamenti dinamici di eccitabilità di specifiche popolazioni cellulari durante il ritardo e lo sconto dello sforzo e i cambiamenti dinamici di neuropeptidi, neurotrasmettitori e ormoni durante il processo decisionale. In una parola, l'attuale configurazione e il protocollo che abbiamo sviluppato consentono ai ricercatori di analizzare in modo efficiente il processo decisionale dei roditori, con automazione completa, standardizzazione e capacità di produzione elevata. Crediamo che la nostra invenzione possa aiutare a chiarire il meccanismo alla base del processo decisionale sia per le condizioni fisiologiche che per quelle patologiche.