6 giugno 2025
Questo documento descrive in dettaglio la progettazione, l'assemblaggio e il protocollo per un sistema di alimentazione automatizzato insieme a una modifica alternativa del coperchio e della gabbia che può essere implementata su gabbie standard per roditori con modifiche minime per esperimenti optogenetici o di fotometria delle fibre. Il sistema di alimentazione offre uno strumento economico per l'alimentazione temporizzata e/o la restrizione calorica.
Siamo interessati a modellare i paradigmi dietetici e l'insicurezza alimentare nei topi. La nostra ricerca mira a titolare l'apporto calorico per indurre una perdita di peso sostenuta. Il nostro obiettivo è capire come il cervello risponde a vari gradi di perdita di peso per influenzare la fisiologia riproduttiva e i comportamenti sociali. Il digiuno acuto è sufficiente per attivare la segnalazione della fame nel cervello. Noi e altri abbiamo recentemente dimostrato che la segnalazione della fame non solo induce la ricerca di cibo, ma induce anche altri comportamenti adattivi che promuovono la sopravvivenza durante la fame. Il nostro laboratorio ha lavorato per capire come la fame possa influenzare la fisiologia riproduttiva e i comportamenti sociali attraverso specifici neuroni, circuiti nel cervello. Andando avanti, volevamo stabilire un mezzo migliore di restrizione calorica che rappresentasse meglio i modelli di dieta o i modelli di problemi di insicurezza alimentare.
Il nostro sistema di alimentazione modulare è economico, facilmente reperibile e adattabile alle gabbie standard utilizzate nei vivai. È anche vantaggioso perché fornisce un'impostazione della gabbia domestica per esperimenti di fotometria vincolata, optogenetica e in fibra. Il nostro sistema di alimentazione fornisce un mezzo per allineare le fasi di erogazione del cibo e per suddividere le porzioni di cibo negli intervalli desiderati. È molto comune che i protocolli di restrizione calorica somministrino il cibo una volta al giorno, il che non imita le diete umane o l'insicurezza alimentare.
[Narratore] Per iniziare, utilizzando un utensile rotante con una rotella da taglio da 1,5 pollici, ritagliare un quadrato di 20x25 millimetri nel coperchio della gabbia del microisolatore. Posizionare l'apertura a 2,75 centimetri dal bordo del coperchio e assicurarsi che sia centrata sopra la griglia. Utilizzando una stampante 3D, stampa una staffa per accoppiare l'alimentatore automatico sul coperchio della gabbia. Agganciare la staffa al foro creato. Quindi, far scorrere l'alimentatore automatico sulla staffa fissata. Per gli esperimenti a tempo, impostare prima i tempi di alimentazione. Assicurarsi che l'alimentatore automatico sia completamente carico. Quindi, tieni premuto il pulsante Impostazioni finché l'impostazione dell'ora sullo schermo non inizia a lampeggiare. Quindi, utilizzare le frecce su e giù per selezionare il primo periodo di alimentazione programmato desiderato e impostare il numero di assegnazioni per questo punto temporale. Caricare le camere di alimentazione automatica con le porzioni di cibo desiderate, assicurandosi che ogni camera non contenga più di 1,5 grammi di cibo standard per roditori. Etichettare una camera con nastro adesivo o vernice per monitorare la rotazione della camera e confermare la consegna del cibo. Per modificare il sistema di gabbie per animali legati, tagliare al laser un pezzo di acrilico trasparente di tre millimetri di spessore. L'inserto è progettato con linguette che si agganciano alla parte superiore della gabbia e presenta una fessura centrale per il passaggio del cavo patch. Il foro da 20x25 millimetri è per la staffa dell'alimentatore automatico e 20 fori di ventilazione consentono la circolazione dell'aria. Utilizzando un cacciavite a testa piatta o uno strumento a cuneo, sollevare il coperchio superiore perforato del coperchio del microisolatore standard. Sganciare con cautela le linguette dalle fessure delle linguette e rimuovere sia l'inserto perforato che la carta da filtro. Utilizzando un utensile rotante con un disco da taglio da 1,5 pollici, rimuovere la griglia interna di supporto delle nervature sotto la parte superiore perforata e la carta da filtro. Dopo il taglio, utilizzare una lima per levigare i bordi tagliati. Quindi, inserire l'inserto della piastra acrilica di ricambio nella parte superiore della gabbia. Iniziare facendo scorrere le linguette della piastra nelle fessure delle linguette lungo i bordi corti, seguite da uno dei bordi lunghi. Premere delicatamente fino a quando la piastra non scatta in posizione. Per modificare la gabbia per una borraccia esterna, praticare un foro di 11 millimetri di diametro centrato sul bordo corto della gabbia a 50 millimetri dal pavimento. Su entrambi i lati del foro centrale, praticare due fori aggiuntivi di sei millimetri di diametro. Ora, stampa in 3D una staffa esterna per bottiglia d'acqua. Montare la staffa sul fondo della gabbia utilizzando i bulloni a testa tonda. Infine, inserire un tubo conico da 50 millilitri con un gruppo sipper o tappo nella staffa esterna.
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Questo studio presenta un sistema automatizzato di somministrazione del cibo progettato per esperimenti su roditori, con particolare attenzione all'alimentazione programmata e alla restrizione calorica. L'obiettivo è creare modelli migliori di paradigmi dietetici e di insicurezza alimentare, migliorando la comprensione delle risposte cerebrali ai cambiamenti calorici nei comportamenti riproduttivi e sociali.
Il controllo preciso dell'assunzione calorica e dei programmi alimentari nei modelli rodentici è fondamentale per la ricerca traslazionale sulla regolazione metabolica, sull'invecchiamento e sulla neuroscienze comportamentali. Questo sistema alimentare automatico, compatibile con la gabbia domestica, consente studi scalabili e riproducibili di alimentazione a tempo limitato e restrizione calorica, supportando la riduzione del rischio meccanicistica e una maggiore affidabilità predittiva nei primi stadi dei processi di scoperta. La sua adattabilità a esperimenti di optogenetica con fili e fotometria con fibra aumenta ulteriormente il suo valore per team di ricerca e sviluppo multidisciplinari che indagano su esiti neurocomportamentali.
Questo sistema si integra nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica, consentendo studi basati su ipotesi sulla restrizione calorica, l'adattamento comportamentale e la regolazione metabolica in modelli standard di roditori.