Un sistema per tenere traccia delle dinamiche del comportamento delle preferenze sociali nei piccoli roditori

Esplorare i meccanismi neurobiologici del comportamento sociale richiede test comportamentali che possono essere applicati a modelli animali in modo imparziale e indipendente dall'osservatore. Il nostro sistema consente un'indagine dettagliata dei comportamenti sociali e delle loro dinamiche in piccoli modelli di roditori e supporta confronti accurati tra ceppi, condizioni e trattamenti. Questo sistema può essere utilizzato per qualsiasi tipo di test di discriminazione sociale, come la discriminazione tra maschi e femmine.

Inoltre, non ci sono limiti alle dimensioni dei soggetti. L'analisi richiede una certa esperienza per la selezione dei parametri ottimali per il tracciamento. Per i nuovi utenti consiglio di monitorare il tracciamento sullo schermo del computer per la valutazione iniziale.

Almeno un'ora prima dell'analisi posizionare le gabbie di casa di tutti i topi nella stanza sperimentale per l'acclimatazione. Alla fine del periodo di acclimatazione inserire due camere vuote nell'arena in due angoli opposti dell'arena. Quindi, individuare l'arena all'interno della camera acustica e posizionare i topi soggetti al centro dell'arena per 15 minuti di assuazione.

Durante questo periodo, posizionare i due topi stimoli sociali in diverse camere situate al di fuori dell'arena per l'assunzione. E un giocattolo di plastica di 5x5x5 centimetri con una forma e un colore distinti in un'altra camera. Per eseguire il test SP, iniziare a registrare con una videocamera.

Rimuovere immediatamente le due camere vuote e posizionare le camere di stimolo sociale e oggetto negli angoli dell'arena che erano state vuote durante l'assuazione. Consentire ai soggetti di interagire con gli stimoli per cinque minuti prima di interrompere la registrazione e rimuovere gli stimoli contenenti camere dall'arena. Quindi, lascia il soggetto nell'arena vuota per 15 minuti.

Per eseguire un test di preferenza di novità sociale avviare la registrazione video e inserire la camera contenente gli stessi animali di stimolo sociale utilizzati per il test SP e la camera contenente il nuovo topo di stimolo sociale nei due angoli dell'arena che non sono stati utilizzati per il test SP. Consentire ai soggetti di interagire con gli stimoli per cinque minuti prima di interrompere la registrazione e rimuovere i soggetti e le camere dall'arena. Quindi, pulire l'arena e le camere con acqua corrente e 10% di etanolo.

Per utilizzare l'interfaccia utente grafica del roditore traccia per analizzare il comportamento del mouse, aprire MATLAB e scegliere traccia directory roditori, fare clic con il pulsante destro del mouse per selezionare Aggiungi a percorso, Cartelle selezionate e sottocartelle per aggiungere tutte le sottocartelle al percorso di lavoro. Immettere TrackRodent nella finestra di comando e premere INVIO. Selezionare Carica file di sessione per caricare file video singoli o multipli.

Un ispettore filmato che consente un'ispezione fotogramma per fotogramma del video clip verrà immediatamente aperto per il primo file nell'elenco. Per ispezionare altri file video, fare clic su Ispeziona filmato per aprire la finestra di ispezione video e selezionare un file video specifico di interesse in qualsiasi momento. Selezionare le specie testate se necessario e fare clic su Escludi area per escludere tutte le aree che interrompo il tracciamento in base ai colori del soggetto e dell'arena.

Per definire ogni camera come area di stimolo per il rilevamento automatico della sua indagine da parte del soggetto, controllare il poligono o la casella ellittica e fare clic su Stimolo X per consentire di marcare le aree di stimolo. Quindi, selezionare l'algoritmo desiderato dall'elenco e immettere i numeri di fotogramma iniziale e finale per l'analisi nelle caselle di modifica corrispondenti. Per valutare il rilevamento automatico dei bordi dell'oggetto per una determinata soglia, immettere un valore nel campo soglia pertinente e premere INVIO.

Per avviare un'analisi comportamentale di tutti i file selezionati, passare al primo file e fare clic sul pulsante Start. Trovare la soglia giusta è fondamentale e richiede esperienza. Si consiglia ai nuovi utenti di utilizzare gli algoritmi non veloci e monitorare l'analisi online per assicurarsi che funzionino correttamente.

Al termine dell'analisi verrà salvato un file dei risultati per ogni filmato nella stessa directory dei file filmato. Per esaminare i risultati di ogni file filmato, fate clic su Carica file risultati (Load Results File) e selezionate i file MAT generati dall'analisi comportamentale. Spostarsi tra i pulsanti di attivazione/disattivazione per esaminare la traccia della posizione del mouse, l'esplorazione degli stimoli lungo la sessione e il tempo totale di esplorazione degli stimoli.

Per l'analisi della popolazione nella cartella TrackRodent in MATLAB, immettete TrackRodentPopulationSummary come una parola nella finestra di comando. Fare clic su Invio e scegliere File risultati per caricare più file di risultati TrackRodent. Compilare i numeri dell'ultimo fotogramma per l'analisi, il nome del test, lo stimolo di un nome e lo stimolo di due nomi e selezionare tutte le caselle appropriate per le analisi desiderate dall'elenco facoltativo.

Selezionare la casella Esporta per estrarre i risultati in un foglio di calcolo in un singolo file. Quindi, fare clic sul pulsante Start e attendere che i report del programma nella riga di stato, i parametri di analisi e i dati siano stati salvati. In questo esperimento, il tempo medio totale di indagine della popolazione di soggetti verso ciascuno dei due stimoli rappresenta una chiara preferenza dei soggetti verso lo stimolo sociale.

La preferenza sociale è stata mantenuta dall'argomento per tutta la sessione, anche se la preferenza è sembrata leggermente più forte all'inizio della sessione. Il tempo di indagine per ogni stimolo può essere classificato in base alla durata dell'incontro in incontri brevi, medi e lunghi oltre al tempo totale di indagine. Come osservato, non c'era differenza tra gli stimoli nei brevi incontri mentre gli incontri medi e lunghi mostravano chiare preferenze sociali, suggerendo che nei topi C57 Black 6J gli attacchi brevi riflettono la curiosità, mentre i lunghi incontri riflettono un'interazione tra il soggetto e gli stimoli.

Inoltre, le mappe di calore degli attacchi di indagine verso lo stimolo sociale e l'oggetto durante il corso del test possono essere generate per l'intera popolazione di soggetti con i colori che codificano la durata dell'incontro. È importante sottolineare che il tasso di transizioni effettuate dai soggetti da uno stimolo all'altro è stato più alto durante i primi due minuti del test prima di diminuire gradualmente. La stessa tendenza si è manifestata nella distribuzione del tasso medio di transizione nel tempo.

Questo metodo può essere utilizzato con qualsiasi mouse collegato alla registrazione elettrofisiologia o ai sistemi stimolanti optogenetici da un filo. Per questo, usiamo un algoritmo speciale. Il nostro sistema è attualmente in uso da diversi laboratori in tutto il mondo per vari paradigmi che richiedono il tracciamento di piccoli roditori.

Può essere utilizzato per valutare le dinamiche comportamentali in qualsiasi test di discriminazione.