シンプルでコンピュータ支援嗅覚テストマウス用
June 15th, 2015
私たちは、マウスにおけるシンプルで偏りのない嗅覚テストを提示します。このプロトコルを使用すると、嗅覚の識別、好み、回避、および水と比較した新しい匂いに対する感受性を 単一の行動セッションで評価できます。この方法は、単一の実験者に適応され、分析はコンピューター支援ビデオ処理に基づいています。
次の実験の全体的な目標は、マウスの生来の嗅覚弁別、嗅覚の好み、または回避と嗅覚の感受性をテストすることです。これは、マウスを新規の誘引剤または控訴物質、および中性の臭いである水にさらすことによって達成されます。その間、ビデオカメラは行動セッションを記録します。
次に、提供されたマクロを使用して画像Jでビデオを分析して、臭気と水のパラメーターに費やした時間を取得します。結果は、事後コンピュータ支援分析に基づいて、異なる遺伝子型間で水と比較した匂いに対する嗅覚に対する選好または回避行動を示しています。専用のアリーナや嗅覚の使用に対する嗅覚テストの主な利点は、おなじみのアリーナを使用しているため、迅速な完了と簡単なセットアップであることです。
さらに、それは手順を示す安価なハードウェアを使用しており、私の研究室の学生によると、エマニュエル・アブリーになります。この実験では、生後3〜5か月のオス、C 57 black、6匹の野生型、およびトランスジェニックマウスを使用します。このデモンストレーションでは、2つのノックアウトラインとリッターメイトコントロールを使用しています。
実験アリーナでは、清潔で滅菌されたマウスケージと3cmの寝具を使用してください。次に、カメラのセットアップを準備します。ケージの床から58cm上に置き、カスタマイズされた三脚マウントに取り付けます。
ケージの位置がどこにあるべきかを示すために、カウンターにいくつかのマークを付けます。中央の画像の場合は、320 x 240 ピクセルのビデオを約 15 フレーム/秒で記録するようにカメラを設定します。テストを行う人は、各香りの濃縮物を準備し、可能な限り溶剤に保管しています。
選好試験では、ピーナッツオイルにピーナッツバターの体積比10%の溶液を作ります。回避テストのために、メチル酪酸に98%の溶液を持っています。感度試験は、試験の1〜2日前に同系統のマウスから雌の尿を採取します。
ケージグリッドの上に腹を乗せて女性を拘束し、尿の滴をプラスチック皿に集めます。正規化するために、複数の女性からサンプルを収集します。個人差があるため、すべてのサンプルを1.5ミリリットルのチューブに引き抜き、摂氏マイナス20度で保管します。
動物を慣れさせるには、1つを掃除されたケージに入れて探索させます。5分間、テストケージの環境はホームケージの環境のようでなければなりません。各テスト日に1回、慣れフェーズを繰り返し、慣れ期間が終了したら、録音を開始し、心地よい香りの60マイクロリットルをピペットで動かします。
この場合、反対側の壁の1つの壁にピーナッツバターを入れ、同量の水をピペットで注ぎます。ニュートラルな香りで、各壁に約10センチメートルの滴を塗ります。次に、動物を2分間探索させてから、記録を停止し、マウスをホームケージに戻します。
テストする各マウスでこのプロセスを繰り返します。常に新しいテストケージを使用しています。すべての好みテストを実行した後3〜5日、新しいテストケージを使用して回避テストを実施します。
マウスごとに、回避テストを実行します。引き付けテストのように、2つのメチル酪酸である回避の香りと心地よい香りだけを取り替えてください。感度試験では、同じマウスの試行間で1つのケージを再利用できます。
したがって、ケージの水側に印を付け、試行の合間に70%エタノールを浸した紙で短い壁を掃除する準備をします。実験当日は、10倍希釈シリーズで尿を4濃度にします。回避試験のような二重蒸留水を使用して、各動物を5分間その試験ケージに慣れさせます。
次に、各マウスを最初に最高希釈率(1〜10, 000)で尿にさらします。記録中に、尿希釈液をテストケージに塗布し、反対側の壁に水を加えます。他のテストと同様に、動物に探索させます。
2分間。その後、動物を清潔なマウスケージに移します。すべての動物が最低濃度を経験した後、すべてのテストケージの壁を清掃し、次に最も濃縮された尿を使用して各マウスでテストを繰り返します。
純粋な尿がテストされるまで、このプロセスを続けます。実験のためのすべてのデータを収集した後、画像Jのビデオを開き、説明されたプロトコルを使用してテキストプロトコルで提供されている調整および処理の詳細を確認します。2つの異なるノックアウトライン。
グループBとCは、同腹仔で作られたコントロールと比較されましたグループA.Aの無指向性の学生のT検定は、遺伝子型内の臭いと水の間で費やされた時間を比較します。一元配置イノバを使用して遺伝子型間の挙動を比較します。実験群ともに、B、Cともに吸着臭に対する選好性は示さず、回避試験では、反発性の2つのメチル酪酸臭に対する反応は、A群とB群で予想通りであったが、C群はこの臭気に対する回避行動を示さなかった。
感度試験では、引力の閾値は、水よりも好ましい尿である水と過ごした時間から尿と過ごした時間を差し引くことによって得られました。一方、Bとcは、好みを示すために100倍の濃度が必要でした。一度習得すると、この技術は適切に実行されれば数時間で完了し、この手順に従って、嗅覚学習や消光などの他の方法を実行して、嗅覚の可塑性と学習を調査することができます。
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概要
この研究は、マウス用に設計された簡単な嗅覚テストを提示し、嗅覚の識別、嗜好、回避、および水と比較した新しい匂いに対する感受性の評価を可能にします。この方法は単一の実験者にとって効率的で、コンピュータ支援ビデオ分析に依存しています。
研究の主要な構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動分析
- 嗅覚テスト
背景
- 実験はマウスの生来の嗅覚行動を評価することを目的としています。
- 新しい匂いと中立的な対照（水）への露出が含まれます。
- 行動は記録され、嗜好や回避を決定するために分析されます。
- この方法はマウスに馴染みのある環境を利用し、結果の信頼性を高めます。
研究の目的
- マウスの嗅覚の識別を評価すること。
- 嗅覚の嗜好と回避行動を評価すること。
- 新しい匂いに対する嗅覚の感受性を測定すること。
使用した方法
- マウスは新しい引き付け物またはアピエラントと水に曝されます。
- 行動セッションはビデオカメラを使用して記録されます。
- ビデオ分析はマクロ付きのImage Jソフトウェアを使用して行われます。
- 各匂いに費やされた時間を決定するために結果が分析されます。
主な結果
- 結果は水と比較した匂いに対する嗜好または回避行動を示します。
- 行動反応は異なる遺伝子型間で異なります。
- この方法は実験の迅速なセットアップと完了を可能にします。
- コンピュータ支援分析は結果の正確性を高めます。
結論
- 嗅覚テストはマウスの嗅覚行動を評価するための信頼できる方法です。
- 馴染みのあるアリーナを使用することで実験プロセスが簡素化されます。
- このアプローチは神経科学における様々な行動研究に有益です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Olfactory dysfunction is an early biomarker in neurodegenerative disease models, making reliable rodent olfaction assays critical for target validation in CNS drug discovery. This method enables rapid, reproducible assessment of innate odor perception and sensitivity without food/water restriction, supporting high-throughput screening of genetic or pharmacological interventions. By quantifying behavioral responses to attractants, aversants, and sensitivity thresholds, it provides mechanistic de-risking for targets implicated in olfactory network dysfunction.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by linking genotype to olfactory behavior, enabling functional validation of targets in olfactory pathways.
- Operational Value: Uses familiar environments and minimal habituation, reducing stress-induced variability and improving assay reproducibility across genotypes.
- Predictive Value: Detects altered odor preference or avoidance in knockout models, supporting early de-risking of targets associated with neurodegenerative or psychiatric indications.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative time-spent metrics via computer-assisted ImageJ analysis, enabling objective comparison of odor responses across experimental groups.
- Operational Value: Requires only standard cages, bedding, scents, and a video camera, allowing scalable implementation in discovery labs without specialized equipment.
- Predictive Value: Supports dose-response characterization in sensitivity testing, informing lead optimization by defining effective concentration ranges for odorant-evoked behaviors.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with human olfactory deficits as prodromal biomarkers, enhancing translational relevance of mouse models in neurodegenerative disease research.
- Operational Value: Enables longitudinal sensitivity testing through serial dilution series, supporting progression tracking in preclinical efficacy studies.
- Predictive Value: Identifies genotype-specific thresholds for odor detection, aiding in patient stratification and biomarker-aligned target selection.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification, providing behavioral readouts that inform go/no-go decisions prior to compound investment.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by measuring innate olfactory discrimination and preference, clarifying gene function in sensory processing pathways.
- Screening: Delivers standardized, quantitative outputs (time in odor vs. water zones) that enable reliable comparison of compound or genotype effects.
- Analytics: Computer-assisted analysis provides reproducible, threshold-based measurements that support statistical comparison across treatment conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling olfactory sensitivity loss, a feature predictive of clinical neurodegeneration.
- Enterprise Reuse: Reusable across multiple test types (preference, avoidance, sensitivity) and mouse strains, functioning as a platform capability rather than a single-use assay.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in olfactory circuit function.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through fixed exposure times, blinded video analysis, and internal water controls.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling rapid triage of targets using low-cost, high-reproducibility behavioral phenotyping.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted advancement decisions by identifying targets whose modulation rescues or recapitulates olfactory phenotypes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral observation, and basic video tracking software (ImageJ).
- Dependent on consistent lighting, camera positioning (58 cm above cage), and odorant preparation (e.g., peanut butter oil dilutions, urine dilution series).
- Necessitates cross-team standardization of habituation protocols and blind analysis to minimize operator bias.
- Adaptation across model systems requires validation of odorant relevance (e.g., species-specific pheromones or aversants).
- Practical limitation: Assay sensitivity depends on accurate odorant delivery and cleanup between trials to prevent cross-contamination, particularly in sensitivity testing.
