July 22nd, 2025
이 프로토콜은 박스 아래의 센서에서 가속 데이터를 수집하여 PPI(Prepulse Inhibition)를 평가하는 마이크로 컨트롤러 기반 동작 박스를 제공합니다. 이 데이터는 사회적으로 고립된 쥐의 감각 게이팅 결핍을 평가하며, 행동 장애에 대한 신경 생리학 연구를 발전시키기 위해 데이터를 신경 활동과 동기화하는 추가 방법을 사용합니다.
이 프로토콜은 프로그래밍이나 전자 전문 지식이 없는 행동 연구자를 위해 설계된 정신분열증의 동물 모델을 평가하기 위한 간단한 방법을 설명합니다. 우리는 어린 시절의 고통으로 인한 신경 발달 문제의 영향을 받는 쥐의 사전 펄스 억제를 평가하기 위해 비용 효율적인 행동 상자를 만들었습니다. 사전 펄스 억제 테스트를 사용하는 정신과 동물 모델의 최근 발전은 정신분열증과 같은 장애에서 볼 수 있는 감각 게이팅 결함을 이해하는 데 중점을 두고 있습니다.
여기에는 사전 맥박 억제 중단을 조사하기 위한 유전자 변형, 신경 영상 및 약리학적 개입이 포함되어 궁극적으로 진단 및 치료법을 개선합니다. 우리는 우리의 프로토콜이 정신분열증의 동물 모델에서 사전 펄스 억제 연구를 대중화하고 질병의 분자적, 행동적, 생리학적 측면을 연구하는 실험실에서 이를 사용하여 이 복잡한 정신 장애에 대한 이해에 기여할 수 있기를 바랍니다. 시작하려면 유선 헤드스테이지가 장착된 자유롭게 행동하는 쥐를 수용할 수 있는 아크릴 투명 상자를 만드십시오.
접착식 고무 패드를 사용하여 아크릴 상자를 진동으로부터 격리하고 다른 부품과 접촉하지 않고 아래의 가속도계를 고정합니다. 납땜 인두를 사용하여 가속도계 보드의 4개 핀홀에 리본 케이블을 직접 납땜합니다. VCC, GND, SCL 및 SDA.
아크릴의 중앙과 가속도계의 평평한 페이스 보드를 청소하십시오. 그런 다음 VCC를 3.3V, GND에서 GND, SCL에서 SCL, SDA에서 SDA에 연결하여 리본 케이블의 반대쪽 끝을 마이크로컨트롤러에 연결합니다. 다음으로, 15mm 두께의 중밀도 섬유판의 80cm 가장자리를 사용하여 정면 도어가 있는 방음실을 건설합니다.
스피커를 아크릴 상자 위 20cm 위에 배치하여 헤드스테이지와 케이블이 전체 범위의 움직임을 갖도록 합니다. 컴퓨터에서 마이크로컨트롤러 보드에 오디오를 연결합니다. 범용 직렬 버스 케이블을 사용하여 마이크로컨트롤러 보드를 컴퓨터에 연결합니다.
그런 다음 컴퓨터에서 마이크로컨트롤러 보드용 통합 개발 환경 소프트웨어를 엽니다. 해당 마이크로컨트롤러 보드, COM 포트 및 전송 속도를 선택한 후 파일 스케치를 열고 컴파일하여 코드를 마이크로컨트롤러 보드에 업로드합니다. 모니터의 직렬 포트를 클릭하여 들어오는 데이터를 확인합니다.
그런 다음 개발 환경 소프트웨어를 닫습니다. 이제 동물을 놓을 아크릴 상자 안에 디지털 소음 측정기를 배치합니다. 음향 자극을 재생하고 소음 측정기의 감지 범위를 조정하여 컴퓨터에서 보내는 자극 수준을 보정합니다.
그런 다음 직렬 포트에서 데이터를 수집하고 저장하기 위해 선호하는 오픈 소스 소프트웨어를 엽니다. COM 포트, 마이크로컨트롤러 보드 및 전송 속도를 포함한 소프트웨어 설정을 구성합니다. 연결을 클릭하여 원시 데이터 또는 차트 보기를 읽습니다.
그런 다음 저장을 클릭하여 실험 데이터 기록을 시작합니다. 쥐의 뇌에 전극 어레이를 이식한 후 헤드스테이지를 쥐의 두개골에 있는 커넥터 임플란트에 조심스럽게 연결합니다. 그런 다음 뉴런 데이터 수집 시스템의 전원을 켜고 마이크로컨트롤러 또는 오디오 감지기 또는 마이크에 연결된 TTL 생성기를 통해 음향 자극으로부터 데이터를 수신하는지 확인합니다.
이전에 설정한 오픈 소스 직렬 포트 레코더를 켭니다. 이제 전기생리학 수집 소프트웨어를 사용하여 전기생리학적 및 가속도계 데이터를 수집합니다. 동물을 7분 동안 백색 배경 소음에 노출시키고 모든 유형의 맥박을 무작위로 제시하고 각 맥박 유형을 10회 반복합니다.
녹음 세션이 끝나면 획득 소프트웨어를 끕니다. 그런 다음 동물의 두개골에 있는 임플란트에서 헤드스테이지 커넥터를 조심스럽게 분리합니다. 전기생리학적 및 행동 분석을 수행하려면 뇌 활동, 가속도 및 음향 자극이 포함된 원시 데이터를 신호 처리 플랫폼으로 가져옵니다.
각 음향 자극을 중심으로 EPIC를 추출합니다. 그런 다음 동물 간의 비교를 가능하게 하기 위해 평균을 정규화합니다. 단일 펄스에 대한 응답을 최대 응답으로 설정하고 이 값을 기준으로 다른 펄스에 대한 반사 응답을 정규화합니다.
마지막으로 펄스 5의 놀람 진폭을 100%로 정의하고 다른 펄스에 대한 응답을 펄스 5 진폭의 함수로 나타냅니다. 국소 전장 전위 분석은 자극 후 전변연계 및 하연계 피질에서 유의미한 전력 변조가 없는 것으로 나타났으며, 복부 피개 영역, 편도체, 측좌핵 및 해마와 같은 영역은 주목할만한 베타 변조와 함께 델타, 세타 및 알파 대역에서 감소된 전력 스펙트럼 밀도를 보였습니다. 상업용 가속도계와 DIY 가속도계 모두 일관된 진폭 및 시간 기반 데이터를 보여주었으며, 기준선 판독값과 놀람 응답 진폭은 장치 간에 밀접하게 정렬되어 나타났습니다.
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이 프로토콜은 심리적 장애(예: 정신분열증)와 관련된 감각 게이팅 결핍을 평가하기 위해 사회적으로 고립된 쥐를 대상으로 하는 전기 기반 행동 상자를 설명합니다. 가속도계 데이터와 신경 활동을 동기화함으로써, 이 연구는 행동 장애를 이해하는 데 중점을 둔 신경 생리학 연구를 발전시키고자 합니다.
Prepulse inhibition (PPI) testing in animal models provides a translational bridge for evaluating sensory gating deficits relevant to neuropsychiatric drug discovery. This protocol enables synchronized behavioral and neural activity measurements, supporting mechanistic de-risking and predictive confidence in early-stage target validation for psychiatric indications. The approach facilitates scalable, reproducible phenotyping critical for portfolio triage and cross-functional R&D alignment.
This protocol positions PPI testing and neural activity recording at the intersection of early discovery, lead identification, and preclinical validation for neuropsychiatric drug development.