조건화를 사용하여 마우스 사회적 동기 부여를 정량화
2015년 8월 8일
이 기사는 사회적 보상을 위해 조작적 조건화를 사용하여 생쥐의 사회적 동기를 정량적으로 측정하기 위한 새로운 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 프로토콜은 자폐증 및 기타 사회적 행동 장애의 마우스 모델에서 사회적 동기를 측정하는 데 유용합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 사회적 동기와 실험용 쥐를 정량화하는 것입니다. 이것은 먼저 각 테스트 마우스가 레버 누르기를 사회적 보상과 연관시키도록 훈련시킴으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 일련의 세션에서 각 마우스를 테스트하는 것인데, 이 세션에서 사회적 보상을 얻는 데 필요한 노력의 양이 실험 전반에 걸쳐 증가합니다.
다음으로, 각 테스트 마우스는 두 가지 레버와 보상 우발 상황을 구별하도록 훈련됩니다. 마지막 단계는 일련의 세션에서 각 쥐를 테스트하여 사회적 보상 또는 음식 보상을 얻을 수 있는 이러한 우발 상황 중에서 선택할 수 있습니다. 궁극적으로, 이러한 오페라의 사회적 동기 부여 패러다임은 연구자들이 사회적 동기를 정량화하고 이 수준을 음식 보상의 수준과 비교할 수 있게 해준다.
기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 이 패러다임이 작업보다 사회적 보상을 얻기 위해 점진적으로 더 많은 노력을 필요로 한다는 것입니다. 단순히 사회적 파트너와 가까운 곳에서 보낸 시간을 측정하는 것만으로도 제 연구실의 Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson 및 Maryanne Slamma 학부생 연구원이 절차를 시연할 것입니다. 사회적 행동을 테스트하는 데 사용하기 위해 중앙 채널 모듈식 셔틀 박스를 설정하기 시작하려면 프로그래밍 가능한 단두대 문 면에 와이어 그리드를 장착하여 챔버를 분리하고 챔버 간의 사회적 접촉을 제한하십시오.
문은 상자를 두 개의 방으로 나누고, 한 챔버는 테스트 챔버로, 다른 챔버는 문 맞은편 벽의 표적 챔버로 지정합니다. 두 마우스 레버 프로그램 사이에 액체 디퍼 식품 용기를 놓습니다. 마우스가 레버를 눌러 단두대 문을 열거나 액체 음식 보상을 제공합니다.
테스트 요구 사항에 따라 핸드헬드 버튼을 눌러 도어를 열도록 프로그래밍합니다. 성형 절차 중에, 테스트 챔버 위에 장착된 디지털 비디오 카메라를 사용하여 테스트 마우스의 활동을 모니터링합니다. 전체 장치는 소음 감쇠 칸막이로 둘러싸여 있습니다.
테스트 마우스를 테스트 챔버에 배치하고 연령 및 성별 일치 자극 마우스를 대상 대상 챔버에 배치하는 것으로 시작합니다. 장착된 비디오 카메라를 사용하여 테스트 챔버에서 테스트 마우스를 관찰합니다. 실험 생쥐가 방을 탐색하는 동안 수동으로 단두대 문을 열었다.
레버에 접근하면 단두대 도어를 15초 동안 열어 두십시오. 5번의 연속 테스트 세션 중 3번의 세션에서 최소 10개의 조작 반응을 보일 때까지 각 마우스를 하루에 30분 동안 훈련시킵니다. 30회의 일일 훈련 세션 후에도 이 기준에 도달하지 못하는 쥐를 연구에서 제거합니다.
매일 다른 마우스가 사용되도록 성형 중에 사용되는 자극 마우스를 번갈아 사용합니다. 각 훈련 세션 사이에 70% 에틸 알코올을 사용하여 셔틀 상자를 청소합니다. 또한 시험일이 끝나면 소독 세제를 사용하여 모든 장비를 청소하십시오.
테스트하는 동안 매일 10번의 테스트 세션 동안 반복되지 않도록 충분히 큰 새로운 자극 마우스 풀을 사용합니다. 시작하려면 훈련된 테스트 마우스를 테스트 챔버에 배치하고 자극 마우스를 타겟 챔버에 배치합니다. 사회적 보상을 얻기 위해 필요한 레버 누름의 수가 각 시도마다 3개의 고정 비율로 증가하도록 문을 열도록 프로그래밍합니다.
테스트 마우스가 중지되면 세션을 종료합니다. 레버를 5분 연속 누릅니다. 마지막 강화 비율을 중단점으로 기록합니다.
각 마우스를 매일 20회 연속 세션 또는 최소 10회의 테스트 세션 동안 테스트합니다. 점근 적 성능 수준이 관찰 된 후. 앞서 설명한 바와 같이 사회적 동기 부여 패러다임에서 테스트 한 후 각 테스트 세션 사이에 셔틀 상자를 닦으십시오.
액상 식품 보상으로 사용하기 위해 0.2% 자당으로 단맛을 낸 증발 우유를 준비합니다. 다음 프로그램, 하나의 레버는 문을 열고 다른 레버는 액체 식품 보상을 제공합니다. 보상 프레젠테이션을 번갈아 가며 제시합니다.
테스트 마우스에 레버 바이어스가 도입되지 않도록 하려면 먼저 마우스를 각 챔버에 배치합니다. 각 세션 동안 하나의 레버 및 보상 프레젠테이션만 활성화해야 합니다. 교육은 1시간짜리 6개의 세션으로 구성되며, 테스트 프로그램 중 매일 비상 사태를 번갈아 가며 3:1의 고정된 비율로 강화 일정을 조정하여 양쪽에서 세 번째 레버를 누를 때마다 강화됩니다.
20일 동안 하루 60분씩 테스트를 계속하거나 점근적 성능 수준을 관찰한 후 매일 최소 10회 세션을 테스트합니다. 앞과 같이 셔틀 박스를 청소합니다. 개별적으로 수용된 B 6 마우스의 평균 중단점은 그룹 수용 B 6 마우스의 평균 중단점과 유사했던 반면, 집단 수용된 BTBR 마우스는 현저히 낮은 중단점을 보였다.
BTBR 마우스는 B 6 마우스에 비해 현저히 적은 먹이 보상을 획득했습니다. 두 그룹 모두 사회적 보상보다 더 많은 음식 보상을 얻었습니다. 이러한 결과는 형질전환 마우스 계통의 유전자형에 걸친 성능 차이를 보여줍니다.
다른 형질전환 마우스 계통을 포함한 추가 연구는 이 절차와 함께 야생형 형제와 비교할 때 이형접합 마우스가 더 높은 중단점을 갖는 것을 보여줍니다. 사회적 보상을 제시하는 동안 어떤 특정 사회적 행동이 나타나는지와 같은 추가 질문에 답하기 위해 테스트 및 자극 마우스의 비디오 모니터링과 같은 다른 방법을 사용할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 실험용 쥐의 사회적 동기를 정량화하기 위해 조작적 조건화를 사용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
이 절차는 자폐증 및 기타 사회적 행동 장애의 마우스 모델을 표현형화하는 데 특히 유용할 수 있습니다.
개요
이 기사는 사회적 보상을 위한 조작적 조건화를 통해 마우스의 사회적 동기를 정량화하는 프로토콜을 설명합니다. 이 방법은 자폐증 및 기타 사회적 행동 장애의 마우스 모델을 연구하는 데 특히 유용합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 영역
- 신경과학
- 행동 심리학
- 동물 모델
배경
- 사회적 동기는 다양한 장애에서 사회적 행동을 이해하는 데 중요합니다.
- 조작적 조건화는 보상 시스템을 통해 동기를 측정하는 틀을 제공합니다.
- 마우스 모델은 사회적 행동 및 관련 장애를 연구하는 데 일반적으로 사용됩니다.
- 기존 방법은 음식 보상과 비교하여 사회적 동기를 적절하게 정량화하지 못할 수 있습니다.
연구 목적
- 실험실 마우스의 사회적 동기를 측정하는 신뢰할 수 있는 프로토콜을 개발합니다.
- 사회적 보상과 음식 보상의 동기 수준을 비교합니다.
- 자폐증 마우스 모델의 사회적 행동에 대한 이해를 향상시킵니다.
사용된 방법
- 마우스에게 레버 누르기를 사회적 보상과 연관시키는 훈련을 시킵니다.
- 시험 전반에 걸쳐 사회적 보상을 얻기 위해 필요한 노력을 테스트합니다.
- 통제된 테스트 조건을 위해 모듈식 셔틀 박스 설정을 사용합니다.
- 시험 중 사회적 상호작용을 관찰하기 위해 비디오 모니터링을 활용합니다.
주요 결과
- 다양한 마우스 유전자형 사이에 브레이크포인트 수준의 차이가 관찰되었습니다.
- BTBR 마우스는 B6 마우스에 비해 더 낮은 브레이크포인트를 보여, 사회적 동기가 감소했음을 나타냅니다.
- 음식 보상이 두 유전자형 모두에서 사회적 보상보다 더 빈번하게 얻어졌습니다.
- 이형접합 마우스는 야생형 형제보다 더 높은 브레이크포인트를 보였습니다.
결론
- 개발된 프로토콜은 마우스의 사회적 동기를 효과적으로 정량화합니다.
- 이 방법은 자폐증 모델에서의 사회적 행동을 추가로 조사하는 데 적용될 수 있습니다.
- 미래 연구는 보상 제시 중 특정 사회적 행동을 탐구할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of social motivation in mouse models is critical for de-risking early-stage neuropsychiatric target validation and phenotypic screening. Operant conditioning paradigms that compare effort-based social and food rewards enable robust, reproducible measurement of motivational phenotypes relevant to autism and social behavior disorders. This approach supports predictive confidence in translational research and informs portfolio triage for neurobehavioral therapeutic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of social motivation pathways in genetically engineered mouse models.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying effort-based reward seeking for social interaction.
- Facilitates comparative analysis across genotypes to prioritize targets with translational relevance.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative behavioral endpoints for assay development in neurobehavioral research.
- Enables reproducible measurement of motivational breakpoints for cross-study comparison.
- Supports screening of pharmacological or genetic interventions affecting social motivation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism and social disorders.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by quantifying motivational shifts.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on robust behavioral metrics.
Pipeline & Workflow Integration
This operant conditioning paradigm integrates into the discovery-to-preclinical continuum for neuropsychiatric drug development.
- Discovery Biology: Quantifies hypothesis-driven differences in social motivation across genetic backgrounds.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative breakpoints for assay standardization and compound evaluation.
- Analytics: Provides measurable outputs (breakpoint, reward ratios) for statistical comparison of experimental groups.
- Translational Research: Bridges behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable behavioral assay platform for diverse neurobehavioral studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and phenotypic screening for social motivation.
- Operational Value: Standardizes behavioral testing and enables reproducible, scalable data collection.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage risk in neuropsychiatric portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of targets and models for advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and operant conditioning protocols.
- Needs modular shuttle boxes, programmable levers, and video monitoring infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of training and testing procedures.
- Adaptable to various mouse strains and genetic backgrounds for broad applicability.
- Dependent on consistent stimulus rotation and apparatus cleaning to minimize confounds.
