春雨とカッペリーニの処理試験：ラットとマウスの器用な前足の機能の簡単な定量的指標

このビデオでは、食品ハンドリングにおける器用さの低下を定量化する手順を実演します。げっ已類において、まずホームケージ内で、次にテスト環境内で、それぞれの動物に短く切った未調理のパスタを提示します。テスト環境において、動物の前肢の動きをビデオ撮影します。パスタを食べている間に行われる前肢ごとの調整動作を特定し、スローモーションビデオ再生を用いてカウントします。

ビデオ解析を通じて、非定型な操作行動を特定します。特定された結果は、摂食時に食物を操作するために用いられる動作を定量化することにより、脳損傷後または加齢に伴う器用さの低下における4つの変化を示しています。こんにちは、テキサス大学オースティン校心理学部のTeresa Jones研究室のKelly Tenetです。そして、同じくJones研究室のRNAiです。

本日は、ラットを用いたバーミセリ操作テストおよびマウスを用いたCAPI操作テストの手順について解説します。当研究室では、脳損傷後や加齢に伴い、餌の操作中に巧緻性の4つのP（four P）がどのように変化するかを研究するために、これらの手順を用いています。それでは始めていきましょう。

試験用のパスタを準備するため、極細のマーカーとカードストックのテンプレートを用いて、DeChecoブランド、CAPIブランド、およびSkinnerブランドのバーミチェッリに特定の等間隔で印を付けます。カッパエリの場合は0.86 centimeter間隔で、バーミチェッリの場合は1.75 centimeter間隔で印を付けます。これにより、パスタのストランドの動きを視覚的に確認することが容易になります。

摂食試験において、カッペリーニはカミソリで2.6 cmの長さに切り、マウスに使用します。ラットに使用する場合は、バーミチェッリを7 cmの長さに切断します。パスタのブランドによって食感や直径が異なり、それが操作性に影響を与える可能性があるため、繰り返し試験を行う際は単一の供給元のパスタを使用することが推奨されます。ネオフォビア（新奇恐怖）反応を克服し、取り扱いに習熟させるため、試験の数週間前から動物をホームケージ内でパスタ片に曝露させてください。1回あたり1匹につき約4片を用い、5〜10日間曝露させれば十分です。

慣らした動物であっても、カメラの前では食事をためらう場合があります。そのため、1回または複数回の馴化セッション中に、テストエリアの前にカメラを設置してください。動物がパスタ片に慣れた後、テスト環境に配置し、そこで食事をすることに慣れさせてください。

一般的に、この環境下で動物はパスタを容易に摂食します。準備が整い、3回から5回の摂食セッションを終えた後、ラットとマウスにおけるパスタハンドリング試験の実施方法について説明します。テストセッションは、1回の試行につき1本のパスタを摂食させる一連の試行で構成されます。

1セッションにつき、ラットは通常4〜5回、マウスは3〜4回の試行を行います。ラットは通常、後肢で体を起こしてパスタを食べるため、牽引動作を最も容易に観察できます。カメラをチャンバーの底面付近に設置し、わずかに上向きの角度にすると、マウスは前方に身を乗り出してパスタを斜めに保持する傾向があります。

このように、底面が開いたテストチャンバーを鏡の上に設置します。カメラは底面よりもわずかに高い位置に配置し、鏡に映る足先を捉えるように下向きに角度を調整します。ビデオ撮影を開始する前に、パスタを1片テストチャンバーの中に入れます。

摂食を開始させ、動物を適切なカメラの視野内に収めるため、動物をカメラの方に向かせ、カメラを10〜12倍まで十分にズームする必要があります。両前肢の4つの足およびすべての指の個々の調整を確認するためには、動物とカメラの位置が整い、最初のトライアルでパスタを落とすか、あるいは動物の目の前にパスタをぶら下げて録画を開始した時点で、両肢の指関節が見えている必要があります。摂食が始まる前、パスタを噛む音が聞こえます。

したがって、摂食を確認するためには音声録音が有用です。残りの試行を継続してください。同様に、動物が最適な観察位置から離れないよう、試行間の間隔を最小限に抑えることが望ましいです。

次に、4つの不適切な調整（poor adjustments）と摂食時間の定量的なビデオ解析方法について説明します。摂食中の4つの不適切な調整の解析は、ラットの中枢神経系（CNS）損傷後の側方化された障害や、マウスの加齢に伴う変化に感度が高い簡便な定量測定法です。解析中、ビデオ再生は実時間の約50%に減速させるか、必要に応じてフレームごとのコマ送りを実施し、調整動作を特定します。試行の定量化セクションは、ペーストの断片が最初に口に置かれた時に開始し、ペーストの最後の一部が孔から離れて口の中に消えた時に終了します。

孔が過去の断片を放し、再び接触するたびに調整1回としてカウントします。孔の保持が再形成されたとき、または手指の伸展、屈曲、外転が生じたとき、それぞれの調整は左右の孔について個別に記録されます。手指の動作や手の保持位置の変更がなく、孔が作品上を滑った場合は、調整としてカウントしません。

ペレットがパスターピースに接触していない時の動きはカウントしません。摂食時間は、開始からパスターが口の中に消えるまでを各試行について記録します。動物が摂食を一時停止してもピースを保持し続けている場合は、その停止時間を合計時間から差し引きます。また、そのような試行は解析から除外します。

摂食のいかなる段階においても、一時停止の状態が見えなくなった場合、または動物が断片を壊した場合（短い断片はハンドリングパターンを変化させるため）、マウスが摂食中にパスタを落とし、短い中断の後にそれを拾い上げて摂食を再開することがあります。これは、注意散漫や部分的な飽食による可能性があります。摂食が速やかに再開された場合、これらの試行は除外しませんが、断片を落としていた時間を総摂食時間から差し引きます。

ビデオ解析から得られる測定値は、孔あたりの平均調整回数、個体あたりの平均摂食時間、および調整速度です。次に、いくつか非定型的なハンドリングパターンを見てみましょう。非定型的なハンドリングパターンを用いることで、異なる中枢神経系（CNS）損傷タイプを区別し、加齢に伴う変化を明らかにすることができます。

また、これらの行動を記録することは、補完的な分析として有用です。通常、無欠損動物は、一方の爪をパスタの下方に、もう一方の爪を口の近くに配置して摂食を開始します。POSは通常、すべての試行において同じ位置に配置されます。

非定型的な行動として、動物が両肢の位置を入れ替える場合があります。健全な動物が摂食している最中には、餌の断片が非常に短い場合、孔は並んでより対称的な位置に移動するか、あるいは指が間に挟まった状態になります。中枢神経系（CNS）に損傷がある一部の動物では、この動作ができず、餌の断片が長い場合でも、ポールを対称的に保持して揃えて配置することがあります。

ラットとマウスにおけるさらに2つの非定型的な行動として、摂食中に長時間にわたってパスタの一部が孔に接触しない状態にあることと、口を使ってパスタを孔から引き抜き、位置を調整することが挙げられます。前屈姿勢や、摂食開始後にパスタを落とすといった行動など、ラットでは非定型的とされるがマウスでは典型的とされる行動もあります。しかし、CNS損傷後にマウスの脱落頻度が増加する場合があるため、両種において脱落頻度を記録することは有用です。

高齢のマウスは、パスタの前進につながらない調整を行うことがよくあります。これは、調整を行ってもパスタが口の中に移動したとは明確に認識できない場合に、その都度カウントされます。それでは、ハンドリングテストの結果をいくつか示します。

感覚運動皮質に病変のあるラットの分析では、病変側と反対側の肢で、同側よりも調整回数が少ないことが示されています。片側の中大脳動脈閉塞は、対側肢による調整の減少と、非定型的な操作行動の増加の両方をもたらします。マウスのビデオ分析では、若年成マウスと比較して、高齢の個体はパスタ片を食べるのに時間がかかり、パスタを口へと運ぶことにつながらない調整回数が多いことが示されています。

ラットおよびマウスにおけるパスタ操作行動の定量化方法について説明しました。この手順を行う際は、パスタの調整動作が正確に識別されているかを確認するため、評価者間信頼性をチェックすることが重要です。以上で解説を終わります。

ご視聴ありがとうございました。皆様の実験がうまくいくことを願っております。