2本ボトル選択、ホームケージ飲酒、および微細構造解析を使用したげっ歯類のアルコール消費量のモデリング

このプロトコルは、ラットの自発的なアルコール消費をモデル化するための標準的な断続的なアクセス2ボトル選択のホームケージ飲用パラダイムを説明しています。さらに、飲酒行動の微細構造分析を可能にするDIYリック検出システムで標準プロトコルを補強するためのステップバイステップの指示を提供します。2本入りの家庭用ケージでの飲酒は、げっ歯類のアルコール消費を研究するために広く使用されている前臨床パラダイムです。

動物たちは、水とエタノールの入った2本のボトルを提供しています。これは、特別な機器や分析なしで、好みで自発的なアルコール消費量を測定するために簡単に実装できます。このアプローチを使用して取得された飲酒データの解像度は、研究者がボトルの重量を測定する頻度によって制限されます。

その結果、標準的なアプローチでは、アルコール乱用障害のリスクと重症度の両方に影響を与えることが知られている飲酒パターンを捉えることができません。当社のプロトコルは、標準的な2本ボトル選択パラダイムを低コストの自家製リコメーターシステムで強化することにより、前臨床モデルにおけるデータ分解能を向上させる必要性に対応します。研究者は、飲酒の微細構造のさまざまな測定値を簡単にキャプチャし、高い時間分解能でエタノール摂取量の正確な推定値を得ることができます。

このプロトコルにより、研究者は、実験のニーズに応じて、標準的なボトルまたはリコメーターを装備した装置のいずれかを使用して飲用を測定する柔軟性を得ることができます。重要なことに、飲酒の微細構造を測定することで、研究者は飲酒パターンの個人差や、実験的介入に応じて飲酒パターンがどのように変化するかを調査できます。まず、フィルタートップをケージから取り外します。

月曜日、水曜日、金曜日に、火曜日、木曜日、土曜日のボトルをケージトップから取り出します。その日の飲酒セッションのエタノールと水のボトルの初期重量を量り、記録します。セッションを開始するには、月曜日、水曜日、金曜日のボトルを各ラットのケージトップに置き、テープを上に向けて、ラットがボトルラベルを噛むのを防ぎます。

火曜日、木曜日、土曜日に、月曜日、水曜日、金曜日のボトルを各ケージから取り出します。各ボトルの重量を量り、前の飲酒セッションの最終重量を記録します。次に、各ラットの体重を測定します。

火曜日、木曜日、土曜日のウォーターボトルを各ケージトップに置き、テープを上に向けて、ネズミがボトルのラベルを噛むのを防ぎます。センサーユニットAの組み立てを開始するには、2ピンメスコネクタケーブルを赤い熱収縮チューブで覆います。ケーブルの赤と黒のワイヤーの端をセンサーボードのピン0とピン1に挿入し、所定の位置にはんだ付けします。

同様に、さらに5本のケーブルをはっきりとした色の熱収縮チューブではんだ付けします。センサーユニットAを組み立てるには、センサーボードAを4ピンケーブルで通信ブレークアウトエンドポイントに接続します。次に、エンドポイントをレベルシフターの3ボルト出力に接続します。

センサーユニットAを3Dプリントケースに収納し、上部をそっと閉じます。センサーユニットBとCを同様の方法で構築した後、イーサネットケーブルを使用して3つのセンサーユニットすべてをデイジーチェーン接続してセンサーのセットアップを完了します。マイクロコントローラインターフェースを設定するには、変更したデータロガーをマイクロコントローラにスタックします。

次に、変更したタッチスクリーンをデータロガーに積み重ねます。microSDカードとアダプターをデータロガーに挿入します。4ピンジャンパー線と追加のアース線をマイクロコントローラに差し込みます。

3Dプリントされたケース内に完全に組み立てられたマイクロコントローラインターフェースを収納し、上部の開口部に4ピンのジャンパ線とアース線を通します。LIQ HDRシステムをケージコンポーネントに取り付けるには、2セットのネジとナットを使用して、lickometerとレーザーカットアクリルパネルをケージの上部に取り付けます。次に、組み立てたシッパーブロッカーをネジセットを使用してケージの上部に取り付け、両方のシッパーブロッカーがシッパーの開口部に正しく位置合わせされていることを確認します。

LIQ HDRシステムをビバリウムで使用するには、各センサーユニットをビバリウムシェルフに取り付けます。すべてのメスコネクタケーブルを配置して固定し、重なったり過度に曲がったりしないようにします。マイクロコントローラインターフェースをセンサユニットAの隣に取り付け、そのコネクタをセンサユニットAに接続されたレベルシフターに差し込みます。電気テープを使用して、余分なアース線を金属製の棚に固定します。

すべてのオス型リコメータコネクタケーブルを、対応するメス型センサコネクタケーブルにしっかりと接続します。電源を差し込んで、マイクロコントローラーインターフェースをオンにします。リコメーターを装備した2本選択の手順を開始するには、シッパーを使用してすべてのケージのシッパー開口部を覆います。

記録する前に、その日のエタノールボトルのある面に対応するメインGUIページで正しい実験面を選択してください。月曜日、水曜日、金曜日のすべてのボトルを取り付けたら、メインページの[開始]をタップしてセンサーのキャリブレーションを開始します。キャリブレーションが完了すると、システムは各ボトルの累積リックカウントを録音ページに表示します。

すべてのシッパーブロッカーをケージの上部より上に上げて、ラットがシッパーにアクセスできるようにします。すべてのフィルタートップをケージにそっと戻します。画面上の[更新]をタップして、リックカウントを更新します。

火曜日、木曜日、土曜日には、「保存終了」をタップして録音を停止し、メインのGUIページに戻ります。データ転送のためにSDカードを取り外すには、[SDを取り出す]をタップします。SDカードをコンピューターに挿入します。次に、録音セッションの日付が記載されたCSVデータファイルのコピーをコンピューターに作成します。

次の録画セッションに備えるには、SDカードをインターフェースに再度挿入し、[SDをマウント]をタップします。ラットのエタノール摂取量は、2本ボトルの選択アクセスの最初の数日間にエスカレーションのパターンを示し、その後、プラトーが続きました。多くのラットは、飲酒セッションの開始直後に過食症のようなエタノール消費を示しました。エタノールの好みは、過食症のような飲酒中に水よりも有意に高かったが、24時間にわたって測定すると、しばしば50%未満にとどまった。

LIQ HDRシステムによって検出された累積リック数は、エタノールボトルとウォーターボトルの両方の24時間にわたるボトル重量の変化と強く相関していました。ラットは、30分間隔でビンに入れられた飲酒パターンに示されているように、明るいサイクルと比較して、暗いサイクル中により多くのエタノールと水を消費しました。ビンジのような飲酒行動は、高解像度のデータ分析で示されているように、飲酒セッションの最初の5分間に集中していました。

セッション開始の15分後に採取した血中エタノール濃度は、エタノール摂取量が少ない場合でも、検出されたリック数とよく相関していました。.飲酒の微細構造解析により、エタノール摂取量の同レベルに関連する雄ラットと雌ラットの間で同様の数の舐めと舐め発作が明らかになりました。