Novel Object Exploration als een potentiële test voor hogere orde repetitief gedrag in Muizen
20 augustus 2016
Gecompliceerdere, beperkte, repetitieve gedragingen (RRB's) verstoren het leven van getroffen individuen. Dit gedrag is moeilijk te modelleren bij knaagdieren, waardoor fundamenteel biomedisch onderzoek naar mogelijke behandelingen of interventies voor RRB's moeilijk wordt. Hier beschrijven we de exploratie van nieuwe objecten als een potentiële test voor complexere RRB's bij muizen.
Het algemene doel van deze gedragstest is om de aanwezigheid van hogere orde herhaald gedrag bij muizen te identificeren. Deze test kan helpen bij het valideren van potentiële muizenmodellen en autistisch gedrag, zoals de ingeteelde C 58 J muisstam. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn dat het geen muizentraining vereist en het is niet bijzonder angstopwekkend.
Begin met het vullen van de testarena. Een doorzichtige plastic rechthoekige kooi met een halve centimeter veenmos strooisel. Selecteer vier nieuwe objecten die verschillend zijn in vorm en kleur.
Bijvoorbeeld, een roze speelgoedsteen, een rode aap, een witte tegel met blauwe tekst, en een standaard wit dobbelsteen. Zorg ervoor dat deze objecten ongeveer dezelfde grootte hebben en gemaakt zijn van hoog dichtheidsplastic om schoonmaken te vergemakkelijken en om kauwen te weerstaan. Plaats deze objecten in de rechthoekige arena op drie centimeter van de hoeken in een willekeurige en uitgebalanceerde volgorde tijdens het testen.
Noteer de plaatsing van elk object als een verschillend nummer van één tot vier. Plaats tenslotte een camera direct boven de testarena's zodat de hele arena wordt opgenomen tijdens de acclimatisatie- en rustperioden. Begin met testen aan het begin van de lichtcyclus in een ruimte verlicht met fluorescentielampen op ongeveer 100 lux.
Zorg ervoor dat de verlichting uniform is over de testarena om de verschijning tijdens video-opname te standaardiseren. Plaats vervolgens een notitiekaart met bekende afmetingen in de bodem van de testarena voor later gebruik als kalibratiestandaard. En druk op de opnameknop op de videocamera.
Breng vervolgens een testmuis over naar de lege testarena voor 10 minuten om als acclimatisatieperiode te dienen en blijf opnemen. Na de acclimatisatieperiode, laat de muis in de arena en voeg snel de vier nieuwe objecten toe aan de arena. Noteer muizengedrag gedurende een extra 10 minuten tijdens deze testperiode.
Ten slotte, nadat de testperiode is voltooid, breng de testmuis terug naar zijn eigen kooi. Reinig en droog de nieuwe objecten evenals de testarena met reukloze afwasmiddel en water. Begin met het opzetten van het projectcodeschema in de gedragslogboeksoftware.
Stel binnen het projectinstellingenvak de gegevensverwerving in op offline, offline observatie. Stel binnen het gedragscodering vak Scrabble, graven, overeind staan, poetsen en object snuffelen een, twee, drie en vier in als toestandsgebeurtenissen. Programmeer springen als een puntgebeurtenis.
Om het secundaire toetsenbord te programmeren, open het toetsenbordsoftware, klik op de knop voor het secundaire toetsenbord dat op het scherm wordt weergegeven, typ de juiste toetsencombinatie in en klik op oké. Zodra het secundaire toetsenbord is geprogrammeerd, sluit de software en laat het programma op de achtergrond van de computer draaien. Nadat het project is ingesteld in de software, bereid je voor om het aantal en de duur van elk van de volgende herhaalde gedragingen te scoren.
Staan op, graven, poetsen en springen. Om een video te scoren, klik op bestand, open project, observeren, observatie en nieuw. Kies een naam voor het nieuwe bestand en selecteer vervolgens het videomediabestand om te scoren.
Begin met het scoren van de herhaalde gedragingen door op de knop observatie starten te klikken. Gebruik twee toetsaanslagen voor alle toestandsgebeurtenissen. Een om de initiatie aan te geven en de andere voor het einde van het gedrag.
En gebruik slechts één toetsaanslag voor puntgebeurtenissen. Gebruik vervolgens de software om het aantal keren en de lengte van de duur te scoren dat de muis elk object snuffelde, wat wordt gedefinieerd als elke keer dat een muis zijn neus binnen 0,5 centimeter van een object beweegt. Telkens wanneer een muis een object snuffelt, noteer het corresponderende positienummer van het object en noteer handmatig de reeks positienummers tot het einde van de 10 minuten durende testperiode.
Tel een positie twee keer als een muis een object snuffelt, wegkijkt en vervolgens het object weer snuffelt. Nadat de 10 minuten durende testvideo is gescored voor snuffels, visualiseer de gegevens door te klikken op analyse, gedragsanalyse en nieuw. Vervolgens, zodra de gegevens op het scherm verschijnen, exporteren naar een aparte spreadsheet.
Noteer vervolgens de totale afstand die de muis binnen de arena tijdens het testen heeft afgelegd. Gebruik hiervoor de notitiekaart om elke video te kalibreren door een kalibratielijst langs elk uiteinde van de notitiekaart te zetten en de juiste lengte in de kalibratieschoonmaakscherm van de software in te voeren. Nadat de lijnen zijn getekend, voer de bekende lengte en breedte van de notitiekaart in die overeenkomen met elke lijn.
Selecteer vervolgens binnen arena-instellingen de hele arena. Selecteer binnen baancontrole-instellingen een duur van 10 minuten. En in detectie-instellingen, kies een donker object op een lichte achtergrond.
Zodra deze instellingen zijn geprogrammeerd, score de video's door op verwerving te klikken en verwerving te openen. Klik in het verwervingscontrolevak op nieuwe proef. En start vervolgens proeven.
Nadat 10 minuten zijn verstreken, stop het programma en observeer de gegevens. Klik ten slotte op analyseren en statistieken berekenen. Nadat de gegevens op het scherm verschijnen, exporteren naar een aparte spreadsheet.
Het percentage van het aantal keren dat de drie meest voorkomende driepatroonsequenties werden herhaald, werd waargenomen bij drie verschillende ingeteelde muisstammen. De vrouwtjes van de C 58 vertoonden een sterke aanhouding aan hun voorkeurspatronen in de ronde arena, maar niet in de rechthoekige arena. Mannelijke muizen vertoonden geen verschil met elkaar in beide arena's.
Bovendien vertoonden mannelijke en vrouwelijke C 58 muizen in de ronde arena een sterkere voorkeur voor hun meest geprefereerde object dan de andere twee stammen. Terwijl er geen verschillen in objectvoorkeur werden getoond in de rechthoekige arena. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in minder dan een uur worden voltooid, met 15 minuten nodig voor gegevensverwerving en 20 minuten nodig voor gedragsscorering.
Tijdens he
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een gedragstest die is ontworpen om repetitieve gedragingen van een hogere orde (RRB's) bij muizen te identificeren. De test is bedoeld om de validatie van muismodellen voor het bestuderen van autisme-achtig gedrag te vergemakkelijken zonder dat voorafgaande training nodig is.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Gedragswetenschappen
- Diermodellen
Achtergrond
- Hogere ordes van RRB's hebben een significante impact op het leven van individuen.
- Het modelleren van dit gedrag bij knaagdieren is uitdagend.
- Exploratie van nieuwe objecten kan dienen als een nuttige assay.
- De ingereden C 58 J muizenstam is relevant voor dit onderzoek.
Doel van de studie
- Om een assay te ontwikkelen voor het detecteren van RRB's van een hogere orde bij muizen.
- Om potentiële muismodellen te valideren voor het bestuderen van autisme.
- Om een methode voor gedragsbeoordeling te bieden die geen angst opwekt.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een transparante rechthoekige plastic kooi gevuld met maïskolfbedding.
- Selectie van vier nieuwe objecten die verschillen in vorm en kleur.
- Geen voorafgaande training vereist voor de muizen.
- Beoordeling van het exploratiegedrag in een gecontroleerde omgeving.
Belangrijkste resultaten
- De assay identificeert succesvol repetitieve stereotypen (RRB's) van een hogere orde bij muizen.
- Het demonstreert het potentieel voor de validatie van muismodellen.
- De methode is effectief zonder angst bij de proefpersonen op te wekken.
- De resultaten ondersteunen verdere exploratie van RRB's in autismeonderzoek.
Conclusies
- Exploratie van nieuwe objecten is een veelbelovende assay voor RRB's.
- Deze methode kan het begrip van autisme-gerelateerd gedrag bevorderen.
- Toekomstige studies kunnen deze bevindingen verder uitbreiden voor therapeutische interventies.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Het modelleren van repetitieve gedragingen van hogere orde (RRBs) in preklinische systemen blijft een kritiek hiaat in de drug discovery voor autismespectrumstoornissen (ASD), wat de mechanistische risicoreductie en targetvalidatie beperkt. De 'novel object exploration assay' vult dit hiaat in door een kwantitatieve beoordeling van patroonmatig exploratiegedrag bij muizen mogelijk te maken, waardoor een translationele tool ontstaat voor het evalueren van therapeutische kandidaten die gericht zijn op RRBs van hogere orde. Dit ondersteunt vroege discovery-workflows door het voorspellende vertrouwen in fenotypische screening en de selectie van preklinische modellen te verbeteren.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken die verband houden met perseveratief en sequentiegedrag in ASD-relevante pathways.
- Operationele waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie door een face-valide readout te bieden voor hogere-orde RRB's zonder dat training van dieren vereist is.
- Voorspellende waarde: Faciliteert portfolio-triage door stammen te identificeren met verhoogd patroongedrag, wat overeenkomt met menselijke hogere-orde RRB-fenotypes.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid voor analyse: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare kwantitatieve resultaten op basis van snuffelsequenties bij objecten en voorkeursmetrieken.
- Schaalbaarheid: Maakt gebruik van een eenvoudige open-field arena met vier nieuwe objecten, waardoor aanpassing voor high-throughput onderzoek bij meerdere muizenstammen mogelijk is.
- Screeningsnut: Bereidt gevalideerde gedragssystemen voor op latere evaluatie van verbindingen in fenotypische screeningscampagnes.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeeld: Toont gezichtsvaliditeit aan voor het modelleren van hogere-orde RRB's bij mensen, in het bijzonder bij stammen zoals C58J die verhoogde lagere-orde RRB's en gepatroneerd gedrag vertonen.
- Translationele continuïteit: Slaat een brug tussen ontdekking en preklinische validatie door een consistente gedragsmatige readout te bieden over verschillende experimentele condities heen.
- Risico-gecorrigeerde vooruitgang: Ondersteunt go/no-go-beslissingen door repetitieve patroonvorming te kwantificeren, een belangrijk domein in de ASD-symptomatologie.
Integratie van Pipeline & Workflow
De assay past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie via lead-identificatie tot preklinische evaluatie, waarbij specifiek de objectieve meting van repetitief stereotypisch gedrag (RRB) van hogere orde als fenotypisch eindpunt in onderzoek naar ASD mogelijk wordt gemaakt.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetests en het verduidelijken van pathways door het kwantificeren van patroonmatige exploratie als proxy voor cognitieve inflexibiliteit en perseveratie.
- Screening: Maakt assays gereed door middel van gestandaardiseerde objectplaatsing, videotracking en gedragsscoring van snuffelsequenties.
- Analytics: Genereert kwantitatieve afhankelijke variabelen, zoals het percentage herhaalde sequenties van drie patronen en scores voor objectvoorkeur, waardoor vergelijking tussen condities mogelijk wordt.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij inspanningen voor biomarker-alignement door een kerngebied van ASD (hogere orde RRB's) te modelleren in een preklinisch systeem.
- Enterprise Hergebruik: Fungeert als een herbruikbaar gedragsplatform dat toepasbaar is op meerdere therapeutische gebieden met compulsieve of repetitieve symptomatologie.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in doelwitvalidatie door mechanistische ambiguïteit rondom RRB-mechanismen van hogere orde te verminderen.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie en reproduceerbaarheid via vaste afmetingen van de arena, objectplaatsing en geblindeerde scoreprotocollen.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door vroege identificatie van ineffectieve verbindingen mogelijk te maken, waardoor biologische risico's in een laat stadium worden verminderd.
- Impact op portfolio: Informeert risico-gecorrigeerde prioritering door gedragsfenotypes te kwantificeren die gekoppeld zijn aan ASD-symptoomdomeinen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in gedragsneurowetenschappen en videogebaseerde score-software voor nauwkeurige tracking van snuffelsequenties.
- Afhankelijk van een gestandaardiseerde arena-opstelling, objectkalibratie en consistente verlichting om variabiliteit te minimaliseren.
- Vereist afstemming tussen teams over gedrags-ethogrammen en scorecriteria om reproduceerbaarheid tussen locaties te waarborgen.
- Houdt rekening met aanpassingen bij de overgang van rechthoekige naar cirkelvormige arena-configuraties, aangezien verschillen in strain contextafhankelijk waren.
- Beperkt tot het meten van exploratieve patronen; legt geen motorische stereotypieën of angstgerelateerde confounders vast zonder aanvullende assays.
