Name: Feeding Experimentation Device (FED): Bouw en Validatie van een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij knaagdieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: Leer de bouw en validatie van FED, een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij muizen in hun thuiskooi. Deze methode ondersteunt onderzoek naar voedingsgedrag en obesitas.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de Intramurale Research Program van de National Institutes of Health (NIH), het National Institute of Diabetes en spijsvertering en Kidney Diseases (NIDDK). Wij danken de NIH Sectie op Instrumentatie en de NIH bibliotheek voor hulp bij het 3D-printen.

LET OP: Dit protocol is geschreven voor componenten met name in de tabel van Materialen genoemd. Terwijl vergelijkbare functionaliteit kan worden bereikt met andere hardware, werd FED geprogrammeerd voor de Arduino Pro microcontroller (voortaan genoemd: microcontroller) en beursgenoteerde accessoires. Andere microcontrollers kan even goed werken, maar zal de gebruiker vereisen om de code om hen te steunen aan te passen. Offline data-analyse werd gecodeerd met behulp van de programmeertaal Python. 1. Voorbereiding en software-installatie <ol><li> Procure elektronische componenten die nodig zijn om te bouwen FED (zie tabel 1 andFed Github BoM.xlxs op: https://github.com/KravitzLab/FED/tree/master/doc). LET OP: alternatieve leveranciers kan worden gebruikt voor veel onderdelen op deze lijst, op voorwaarde dat zij gelijkwaardige specificaties. </li><li> Druk alle 3D ontworpen onderdelen (figuur 1, beschikbaar op: https://github.com/KravitzLab/FED/wiki/3D-Printed-Components). 3D printers met een 200 micronresolutie moet in staat zijn af te drukken FED zijn. </li><li> Download en installeer de Integrated Development Environment (IDE) platform om de microcontroller te programmeren. </li><li> Download en installeer extra bibliotheken om de functionaliteit van de motor schild en datalogger (beschikbaar op: https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino) mogelijk te maken. </li><li> Procure tools die nodig zijn voor de montage (bijvoorbeeld een soldeerbout, heat gun, soldeer, draad strippers, naald-nosed tang, en beide platte kop en schroevendraaiers). </li></ol> 2. solderen elektrische componenten OPMERKING: Gebruik krimpkous om alle soldeerverbindingen beschermen. Vóór soldeerverbindingen Schuif een stukje krimpkous buis (~ 2 cm) buis rond een van de draden. Na het solderen van de verbinding, centreren de slang op de aansluiting en het gebruik van een warmte kanon te verwarmen krimpen de slang. <ol><li> Voorbereiden van aansluitingen (Figuur 2A) <ol><li> Bereid vier 2-pin connector JST paren enlabel zowel mannelijke als vrouwelijke zijden &quot;A&quot;, &quot;B&quot;, &quot;C&quot; en &quot;D&quot;, respectievelijk. Verwijder de rode draad van beide kanten van de aansluiting pair &quot;D&quot;. </li><li> Bereid een 3-pins connector JST pair en label zowel mannelijke als vrouwelijke kanten &quot;E&quot;. </li></ol></li><li> Microcontroller en stapelbaar schilden (figuur 2B) <ol><li> Soldeer vrouwelijke stapelbare koppen met aansluitingen aan de bovenzijde van de microcontroller. Clip uitsteekt draad van headers aan de onderkant van de microcontroller. </li><li> Solder vrouwelijke stapelbare koppen met aansluitingen aan de bovenkant van de SD data logging schild. Laat uitstekende draden aan de onderkant van het schild. </li><li> Soldeer mannelijke headers op de motor schild met pennen die uitsteken vanaf de bodem. </li><li> Plaats een knoopcel batterij in de sleuf van de SD-schild om stroom te leveren aan de real-time klok module. </li></ol></li><li> Externe uit-knop (figuur 2C) LET OP: Een vergrendeling metalen drukknop has vijf verbindingen: macht, grond, normaal gesloten (NC1), normaal open (NO1), en vaak (C1). <ol><li> Soldeer de 2-polige stekker &quot;A&quot; naar C1 (gebruik rode draad) en de grond (gebruik zwarte draad). Warmte-shrink alle aansluitingen. </li><li> Soldeer de 2-pins mannelijke connector &quot;B&quot; naar + (gebruik rode draad) en NO1 (gebruik zwarte draad). Warmte-shrink alle aansluitingen. </li></ol></li><li> Photointerrupter (Figuur 2D) <ol><li> Solder foto-onderbreker (het zwarte gedeelte) aan boord breakout. </li><li> Soldeer een 4.7K weerstand aan de voorkant van de breakout board. </li><li> Soldeer de male 3-pins connector &quot;E&quot; op de achterkant van de breakout bord: rode draad op de PWR, groene draad aan GND en witte draad aan SGL. </li><li> Trim losse draden aan de achterkant van de foto-onderbreker breken boord. </li></ol></li><li> Boost board (figuur 2E) <ol><li> Soldeer de 2-pin female connector &quot;A&quot; naar 5V en Ground pinnen op de boost boord. </li><li> Soldeer de zwarte draad van male connector &quot;D&quot; om de extra GND pin op de boost boord. </li></ol></li><li> BNC-uitgang kabel (optioneel: figuur 2F) <ol><li> Soldeer de 2-pin connector &quot;C&quot; om de aansluitingen van een BNC-kabel (rode draad op de centrale pin, zwarte draad naar buiten pin). LET OP: Voor de montage, moet de 2-pin connector passen door de moer op de BNC-stekker. We maken gebruik van een kleinere connector, of scheren langs de JST connector met een scheermesje om het te laten passen. </li></ol></li><li> Motor Shield (figuur 2G) <ol><li> Draai de rode en zwarte draden van de vrouwelijke connector &quot;B&quot; bij elkaar en soldeer V in. </li><li> Soldeer de zwarte draad van de vrouwelijke connector &quot;C&quot; naar de grond pin naast AREF, en de rode draad van deze connector aan pin 3. </li><li> Soldeer de zwarte draad van de vrouwelijke connector &quot;D&quot; naar de grond pin naast V in. </li><li> Soldeer de groene draad van de vrouwelijke connector &quot;E&quot; naar de grond pinnaast de 5V, de rode draad van deze connector naar 5V, en de witte draad van deze connector aan pin 2. </li></ol></li></ol> 3. Software Upload <ol><li> Sluit de FTDI breakout bord om de programmering pinnen van de microcontroller en sluit FTDI breakout board computer via een micro-USB-kabel. </li><li> Open het programma IDE (integrated development environment). </li><li> Selecteer de juiste microcontroller board voor software-upload via Extra&gt; Board dropdown menu. </li><li> Selecteer ATMega 328 (5V, 16MHz) via de Extra&gt; Processor menu. </li><li> Selecteer de poort die de microcontroller is verbonden door middel van Extra&gt; Port&gt; COM # (zal variëren afhankelijk van welke poort is momenteel in gebruik). </li><li> Klik op de &quot;upload&quot; knop om de FED schets tot de raad van bestuur (beschikbaar op: https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino) uploaden. </li></ol> 4. Hardware Assembly <ol><li> Stappenmotor en motor schild (Figuren 1C en 3A en 3B) <ol><li> Zet de 5V stappenmotor op de 3D-gedrukte motorsteun met twee # 6 x ¼ &quot;plaatwerk schroeven (figuren 1C en 3A). </li><li> Plaats roterende schijf in de motor te monteren en duw om veilig te hechten aan stappenmotor as (Figuur 3B). </li><li> Twist over 3D geprint voedsel silo op de motor te monteren zorg ervoor dat de pellet leveler arm is over het gat in de motor mount. </li><li> Draai de aangesloten delen van hierboven (stappen 4.1.1 - 4.1.3) aan de bovenkant van de gedrukte base, de stappenmotor gepositioneerd aan de achterkant van de basis en het gat gepositioneerd aan de voorkant. </li><li> Snijd de 5-polige stekker van de stappenmotor draden of strippen ~ 2 mm van het uiteinde van elke draad. </li><li> Sluit de draden van de stappenmotor naar de terminal blok connectors op de motor schild: rood aan de grond, oranje en roze tot één motor poort (bijvoorbeeld M1) en blauw en geel aan de andere motor-poort (bijv M2). </li></ol></li><li> Externe uit-knop <ol><li> Verwijder de moer van de power-knop en plaats de knop in het gat in de rechterkant van de basis. Secure-knop in plaats met hex moer. </li></ol></li><li> Photointerrupter (Figuur 3C) <ol><li> Plaats de foto-onderbreker in zijn 3D geprint behuizing. LET OP: gebruik een warmte kanon te warmen de behuizing als de foto-onderbreker helemaal in niet stoel. </li><li> String de 3-polige stekker &quot;E&quot; van de foto-onderbreker (PWR, GND, en SGL) door het voorste middelste gat van de 3D gedrukte basis. </li><li> Bevestig de behuizing in de FED basis met twee 1 &quot;nylon schroeven en de bijbehorende moeren. </li></ol></li><li> BNC-uitgang kabel (optioneel) <ol><li> Steek BNC connector in het gat aan de linkerkant van de FED basis. Vast te zetten met moer. </li><li> Als BNC connector niet gebruikt wordt, sluit gat met 3D geprint stekker. </li&gt; </ol></li><li> Batterij en boost board (figuur 3D) <ol><li> Sluit de 3,7 V batterij aan op de DC / DC boost converter module via de JST 2-pins aansluiting. De blauwe LED op de Boost boord gaat branden als de batterij wordt opgeladen. </li></ol></li><li> Montage planken binnenkant van de behuizing (figuur 3E) <ol><li> Mount microcontroller binnenkant van de voet met FTDI verbindingen met uitzicht op de schakelaar, met behulp van # 4 x ¼ &quot;stalen plaatwerk schroeven. </li><li> Stapel motor schild en data logging schild op de top van de microcontroler. </li><li> Schroef de Boost board in de behuizing met behulp van # 2 x ¼ &quot;stalen plaatwerk schroeven. Mount Boost met de micro-SD-sleuf naar beneden wijst. FED kan worden opgeladen via deze poort zonder het openen van de zaak. </li><li> Sluit de vijf connectors, &quot;A&quot; male naar &quot;A&quot; female, &quot;B&quot; male naar &quot;B&quot; female, etc. </li><li> Plaats de batterij in de 3D-gedrukte basis en in de buurt door het schuiven van de achterklep. </li&gt; <li> Schuif op de 3D geprint voorplaat. </li></ol></li></ol> 5. Validatie en Data Acquisition NB: Voorafgaand aan het inschakelen van een FED-systeem, zorgen voor een SD-kaart op de SD schild geplaatst, anders FED zal niet pellets af te geven. Bovendien zorgen de macht jumper op de motor schild (net boven het machtsblok) op zijn plaats. <ol><li> Schakel FED-systeem met de kracht drukknop en testapparaat functionaliteit. <ol><li> Voedsel vul silo met 20 mg voedsel pellets voor het inschakelen. Attentie: de schakelaar moet gaan branden, evenals LED&#39;s op de microcontroller, SD schild, en de motor schild. Als er geen pellet in de put moet men afzien. </li><li> Handmatig verwijderen 5-10 pellets van het eten goed en controleer of vervanging pellets worden afgegeven. </li></ol></li><li> Verwijder de SD-kaart en controleer of de gegevens correct werd geregistreerd. De gegevens moeten in een door komma&#39;s gescheiden waarden (CSV) met de naam worden verkregen op basis van de variabele FILENAME in de code. </li><li> Plaats FED unit binnen experimentele setting, macht op, en ervoor te zorgen dat een pellet wordt afgegeven in het eten goed. </li><li> In de loop van data-acquisitie, check FED dagelijks om te controleren of deze goed werkt door te bevestigen dat de LED-lampje op de schakelaar op (dit geeft aan dat de batterij voldoende lading) en een pellet zit in het eten goed (geeft dat er geen problemen pellet afgifte). </li><li> Na de overname van gegevens, op te halen SD-kaart en de toegang CSV-bestand. LET OP: Analyse scripts voor de maaltijden en de patronen van het voeden zijn beschikbaar op: https://github.com/KravitzLab/fed. </li></ol>

<ol><li>Ellacott, K. L., Morton, G. J., Woods, S. C., Tso, P., Schwartz, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+feeding+behavior+in+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metab%22%5BJournal%5D)">Assessment of feeding behavior in laboratory mice.</a> Cell Metab. 12 (1), 10-17 (2010).</li>
<li>Betley, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurons+for+hunger+and+thirst+transmit+a+negative-valence+teaching+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal.</a> Nature. 521 (7551), 180-185 (2015).</li>
<li>van den Heuvel, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuropeptide+Y+activity+in+the+nucleus+accumbens+modulates+feeding+behavior+and+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Neuropeptide Y activity in the nucleus accumbens modulates feeding behavior and neuronal activity.</a> Biol Psychiatry. 77 (7), 633-641 (2015).</li>
<li>Cone, J. J., Roitman, J. D., Roitman, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ghrelin+regulates+phasic+dopamine+and+nucleus+accumbens+signaling+evoked+by+food-predictive+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Ghrelin regulates phasic dopamine and nucleus accumbens signaling evoked by food-predictive stimuli.</a> J Neurochem. 133 (6), 844-856 (2015).</li>
<li>Ulman, E. A., Compton, D., Kochanek, J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1397713/">Measuring food and water intake in rats and mice.</a> ALN Mag. , 17-20 (2008).</li>
<li>Nguyen, K. P., O'Neal, T. J., Bolonduro, O. A., White, E., Kravitz, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feeding+Experimentation+Device+%28FED%29%3A+A+flexible+open-source+device+for+measuring+feeding+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Feeding Experimentation Device (FED): A flexible open-source device for measuring feeding behavior.</a> J Neurosci Methods. 267, 108-114 (2016).</li>
<li>Aguiar, P., Mendonca, L., Galhardo, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenControl%3A+a+free+opensource+software+for+video+tracking+and+automated+control+of+behavioral+mazes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">OpenControl: a free opensource software for video tracking and automated control of behavioral mazes.</a> J Neurosci Methods. 166 (1), 66-72 (2007).</li>
<li>Devarakonda, K., Nguyen, K. P., Kravitz, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ROBucket%3A+A+low+cost+operant+chamber+based+on+the+Arduino+microcontroller%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">ROBucket: A low cost operant chamber based on the Arduino microcontroller.</a> Behav Res Methods. 48 (2), 503-509 (2016).</li>
<li>Hoffman, A. M., Song, J., Tuttle, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ELOPTA%3A+a+novel+microcontroller-based+operant+device%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">ELOPTA: a novel microcontroller-based operant device.</a> Behav Res Methods. 39 (4), 776-782 (2007).</li>
<li>Crall, J. D., Gravish, N., Mountcastle, A. M., Combes, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BEEtag%3A+A+Low-Cost%2C+Image-Based+Tracking+System+for+the+Study+of+Animal+Behavior+and+Locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">BEEtag: A Low-Cost, Image-Based Tracking System for the Study of Animal Behavior and Locomotion.</a> PLoS One. 10 (9), (2015).</li>
</ol>

Auteurs verklaren geen belangenconflict, financieel of anderszins, te hebben.

De Feeding Experimentation Device (FED) is een flexibele voedselinname bewakingssysteem. We beschrijven hier gedetailleerde instructies voor het vervaardigen en oplossen van problemen met het apparaat, met inbegrip van de assemblage van 3D geprint hardware, solderen van elektrische onderdelen, en het uploaden van sketches op de microcontrollers. Hoewel het belangrijk om alle stappen in het protocol nauwgezet te volgen, zijn er kritische stappen die extra aandacht verdienen in elke sectie tot een goed einde product. De 3...

Met de opkomst van de wereldwijde obesitas over de tweede helft van de 20e eeuw, is er hernieuwde aandacht op de mechanismen die ten grondslag liggen aan het voeden van 1, 2, 3, 4. Typisch wordt voedselinname handmatig gewogen 5 of met commercieel verkrijgbare voersystemen. Commerciële systemen zijn uitstekend, maar bieden beperkte flexibiliteit in het wijzigen van hun ontwerpen of code. Hier beschrijven we de Feeding Experimentation Device (FED): een open-source voersysteem voor het meten van de voedselinname met fijne tijdsresolutie en minimale menselijke tussenkomst 6. FED is op batterijen en volledig opgenomen in een 3D geprint koffer die passen binnen standaard kolonie rack kooien of andere wetenschappelijke apparatuur. In de stationaire toestand, FED opereert in een low-power mode met een voedsel pellet rusten in de food goed. De aanwezigheid van de pellet wordt via een infraroodstraal. Wanneer een muis een pellet verwijdert, een foto-onderbreker sensor stuurt een signaal naar de microcontroller en de tijd-stempel is aangemeld op de onboard Secure Digital (SD) kaart. Tegelijkertijd, een transistor-transistor logica (TTL) uitgang biedt een real-time productie van pellets retrieval. Onmiddellijk na deze gebeurtenis, de motor draait op een andere pellet af te geven, en het systeem keert terug naar de low power mode. Door zijn open-source karakter, kan FED worden aangepast en verbeterd om specifiek onderzoek behoeften. Bijvoorbeeld kan de code eenvoudig veranderd om voeding te beperken tot bepaalde tijden van de dag of stoppen afgeven wanneer verschillende pellets bereikt worden, zonder menselijke tussenkomst. Hier, schetsen we de stap-voor-stap instructies voor de bouw, de validatie, en het gebruik van de FED voor het meten van voedselinname bij muizen. Wij bieden een overzicht van alle componenten om een ​​systeem te bouwen. Belangrijk is dat geen voorafgaande exvaring in de elektronica nodig te bouwen FED.

<table><tbody><tr><td>Elektronica</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield voor Arduino v2 Kit - v2.3</td><td>Adafruit</td><td>1438</td><td>Gebruik van andere motorshields is niet getest en vereist wijzigingen in de code</td></tr><tr><td>Adafruit Geassembleerde Data Logging shield voor Arduino</td><td>Adafruit</td><td>1141</td><td>Gebruik van andere data logging shields is niet getest en vereist wijzigingen in de code</td></tr><tr><td>PowerBoost 500 Charger</td><td>Adafruit</td><td>1944</td><td>Andere voltge regulator boards zijn niet getest, maar zouden moeten werken als ze vergelijkbare specificaties hebben</td></tr><tr><td>FTDI Friend + extra's - v1.0</td><td>Adafruit</td><td>284</td><td>Elke FTDI-USB verbinding zal werken</td></tr><tr><td>Kleine reductie stepper motor - 5VDC 32-Step 1/16 gearing</td><td>Adafruit</td><td>858</td><td>Gebruik van andere stepper motoren is niet getest</td></tr><tr><td>Arduino Pro 328 - 5V/16MHz</td><td>SparkFun</td><td>DEV-10915</td><td>Andere Arduino boards zouden moeten werken, hoewel er mogelijk wijzigingen in de code nodig zijn</td></tr><tr><td>Foto Interrupter - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>SEN-09299</td><td>Andere fotointerrupters zullen werken, maar mogelijk vereisen wijzigingen in het 3D ontwerp</td></tr><tr><td>SparkFun Foto Interrupter Breakout Board - GP1A57HRJ00F</td><td>SparkFun</td><td>BOB-09322</td><td>Andere fotointerrupters zullen werken, maar mogelijk vereisen wijzigingen in het 3D ontwerp</td></tr><tr><td>Connectors, schroeven en diverse items</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shield stacking headers voor Arduino (R3 compatibel)</td><td>Adafruit</td><td>85</td><td>Elke stacking header die Arduino R3 compatibel zegt, zal werken</td></tr><tr><td>Meerkleurig Heat Shrink Pack - 3/32" + 1/8" + 3/16"</td><td>Adafruit</td><td>1649</td><td>Elke heatshrink zal werken</td></tr><tr><td>Hook-up Wire Spool Set - 22AWG Solid Core - 6x25ft</td><td>Adafruit</td><td>1311</td><td>Elke draad zal werken</td></tr><tr><td>Lithium Ion Batterij Pack - 3.7V 4400 mAh</td><td>Adafruit</td><td>354</td><td>Elke 3.7 V Lithium batterij met een JST connector zal werken&nbsp;</td></tr><tr><td>SD/MicroSD Geheugenkaart (8GB SDHC)</td><td>Adafruit</td><td>1294</td><td>Elke SD kaart zal werken</td></tr><tr><td>50 Ohm BNC Bulkhead Jack (3/8" D-Hole)</td><td>L-com</td><td>BAC70A</td><td>Elke BNC bulkhead zal werken</td></tr><tr><td>Type 316 Roestvrij Staal Pan Head Phillips Sheet metal schroef, No 6 maat, 1/4" Lengte</td><td>McMaster-Carr</td><td>90184A120</td><td>Elke schroeven van deze specificatie zullen werken</td></tr><tr><td>Type 316 Roestvrij Staal Pan Head Phillips Sheet metal schroef, No 2 maat, 1/4" Lengte</td><td>McMaster-Carr</td><td>91735A102</td><td>Elke schroeven van deze specificatie zullen werken</td></tr><tr><td>Nylon 100 Graad Flat Head Gegroefde Machine Schroef, 4-40 Draad, 1" Lengte</td><td>McMaster-Carr</td><td>90241A253</td><td>Elke schroeven van deze specificatie zullen werken</td></tr><tr><td>Nylon Zeskantmoer, 4-40 Draad Grootte</td><td>McMaster-Carr</td><td>94812A200</td><td>Elke moer van deze specificatie zal werken</td></tr><tr><td>2 Pin JST M F Connector 200 mm 22AWG Draad Kabel</td><td>NewEgg</td><td>9SIA27C3FY2876</td><td>Elke 2 pin connector zal werken voor deze verbinding</td></tr><tr><td>Metaal Duw Knop - Latching (16 mm, Rood)</td><td>SparkFun</td><td>COM-11971</td><td>Elke drukknop of schakelaar zal werken</td></tr><tr><td>Weerstand Kit - 1/4 W</td><td>SparkFun</td><td>COM-10969</td><td>Elke 1/4 W weerstanden zullen werken</td></tr></tbody></table>

feeding experimentation device (fed): bouw en validatie van een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij knaagdieren

Feeding Experimentation Device (FED): Construction and Validation of an Open-source Device for Measuring Food Intake in Rodents

Maatregelen voor voedselinname zijn essentieel voor veel onderzoeksstudies. Hier bieden we een gedetailleerde beschrijving van een nieuwe oplossing voor het meten van voedselinname bij muizen: het Feeding Experimentation Device (FED). FED is een open-source systeem dat is ontworpen om flexibiliteit in voedselinnamestudies mogelijk te maken. Vanwege zijn compacte en batterijgevoede ontwerp kan FED worden geplaatst in standaard kooien of ander experimenteel materiaal. Voedselinnamemetingen kunnen ook in real-time worden gesynchroniseerd met andere apparatuur via de transistor-transistor logic (TTL) digitale uitgang van FED, of in post-acquisitie verwerking aangezien FED elk evenement met een real-time klok timestampt. Wanneer in gebruik, zit een voedselkorrel in de voedselbak van FED waar het wordt gemonitord via een infrarood straal. Wanneer de korrel door de muis wordt verwijderd, logt FED de timestamp op zijn interne secure digital (SD) kaart en geeft een andere korrel vrij. FED kan tot 5 dagen draaien voordat het nodig is om de batterij op te laden en de pellethopper te vullen, waardoor menselijke interferentie in dataverzameling tot een minimum wordt beperkt. De assemblage van FED vereist minimale technische achtergrond, en off-the-shelf materialen en elektronica werden geprioriteerd in de constructie. We bieden ook scripts voor analyse van voedselinname en maaltijdpatronen. Ten slotte is FED open-source en zijn alle ontwerp- en constructiebestanden online, om aanpassingen en verbeteringen door andere onderzoekers te vergemakkelijken.

Valideringsproeven die het gebruik van dieren werden beoordeeld en goedgekeurd door de Animal Care en gebruik Comite van het National Institute of Diabetes en spijsvertering en Kidney Diseases goedgekeurd. Om het gebruik van de FED te tonen voor het meten van kooi voeden, volwassen vrouwelijke C57BL / 6 muizen (n = 4) werden individueel gehuisvest met ad libitum toegang tot water en standaard laboratorium chow onder een 12/12 uur licht / donker-cyclus (lichten aan om 05...

Feeding Experimentation Device (FED) is een open-source apparaat voor het meten van voedselinname bij muizen. FED kan ook de voedselinnamemetingen synchroniseren met andere technieken via een real-time digitale uitvoer. Hier bieden we een stapsgewijze tutorial voor de constructie, validatie en gebruik van FED.

Feeding Experimentation Device (FED): Bouw en Validatie van een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij knaagdieren

Food intake measurements are essential for many research studies. Here, we provide a detailed description of a novel solution for measuring food intake in ...

Het algemene doel van het apparaat voor voedingsexperimenten is het creëren van een open-source apparaat dat de voedselinname in een thuiskooi-setting bij muizen kan meten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van voeding en obesitas, zoals de vraag of specifieke neurale circuits verschillende patronen van voedselinname kunnen aansturen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze open-source is en compatibel met een thuiskooi.Hiermee kan de voedselinname worden gemeten zonder gespecialiseerde apparatuur of kooien. We kregen voor het eerst het idee voor deze methode toen we de voedselinname van grote aantallen muizen handmatig wogen. Dit was tijdrovend en foutgevoelig.Een visuele demonstratie van deze methode is essentieel, aangezien de fabricatiestappen moeilijk aan te leren kunnen zijn. Begin met het voorbereiden van vier paren connectoren met twee pinnen en label zowel de mannelijke als de vrouwelijke zijden respectievelijk A, B, C en D; verwijder vervolgens de rode draad aan beide zijden van connectorpaar D. Bereid daarna één paar connectoren met drie pinnen voor en label zowel de mannelijke als de vrouwelijke zijden als E. Soldeer vrouwelijke stapelbare headers met sockets op de bovenzijde van de microcontroller. Knip uitstekende draden van de headers aan de onderzijde van de microcontroller af en verbind vervolgens de vrouwelijke stapelbare headers met sockets bovenop het secure digital, of SD, datalogging-schild.Laat de uitstekende draden aan de onderkant van het schild zitten. Indien aanwezig, verbind de SCL, SDA, MOSI, MISO en SCK pads aan de onderkant van het SD-schild met jumpers. Als deze niet aanwezig zijn, kan deze stap worden overgeslagen.Bevestig daarna de male headers op het Motor Shield, zodanig dat de pinnen aan de onderzijde uitsteken. Soldeer de headers op het Motor Shield. Controleer of de VIN-jumper is geplaatst boven het aansluitblok voor de voeding op het Motor Shield.Plaats een drievolt lithiumcelbatterij in het SD-shield. Om de aan/uit-knop te monteren, soldeert u de mannelijke connector met twee pinnen A aan C1 met rode draad, en A aan de aarde met zwarte draad, alsmede B aan de pluspool met rode draad en B aan NO1 met zwarte draad. Gebruik krimpkous voor alle verbindingen.Soldeer de foto-onderbreker en een weerstand van 4,7 K aan de breakoutboard. Knip uitstekende draden aan de achterzijde van het breakoutboard van de foto-onderbreker af. Bevestig de mannelijke driepinsconnector E aan de achterzijde van het breakoutboard, met de rode draad aan PWR, de groene draad aan GND en de witte draad aan SIG; soldeer vervolgens de tweepins vrouwelijke connector A aan de pinnen voor vijf V en grond op de boost-board, evenals de zwarte draad van mannelijke connector D aan de extra GND-pin op de boost-board.Sluit vervolgens de twee pinnen van connector C aan op de klemmen van een BNC-connector door de rode draad aan de middelste pin en de zwarte draad aan de buitenste pin te bevestigen. Zet het Motor Shield in elkaar door de rode en zwarte draden van vrouwelijke connector B met elkaar te verdraaien en aan VIN te solderen. Soldeer tot slot het volgende.Ten eerste, de zwarte draad van de vrouwelijke connector C naar de ground-pin naast AREF en de rode draad van deze connector naar pin drie. Ten tweede, de zwarte draad van de vrouwelijke connector D naar de ground-pin naast VIN, en ten derde, de groene draad van de vrouwelijke connector E naar de ground-pin naast 5 V, de rode draad van deze connector naar 5 V, en de witte draad van deze connector naar pin twee. Begin met het aansluiten van de FTDI-breakoutboard op de programmeerpinnen van de microcontroller en sluit vervolgens het FTDI-breakoutboard aan op de computer via een micro-USB-kabel.Klik in de software op de uploadknop om het apparaat voor voedingsexperimenten, of de FED-sketch, naar de breakoutboard te sturen. Bevestig vervolgens de 5 V stappenmotor op de 3D-geprinte motorhouder met twee nummer zes 1/4 inch plaatmetaalschroeven, plaats daarna de draaischijf in de motorhouder en druk deze naar beneden om deze stevig aan de as van de stappenmotor te bevestigen. Draai de 3D-geprinte voersilo op de motorhouder, waarbij u erop let dat de arm voor het egaliseren van de pellets boven het gat in de motorhouder staat.Draai vervolgens de onlangs verbonden onderdelen vast op de bovenkant van de geprinte basis, waarbij de stappenmotor naar de achterkant van de basis is gericht en het gat aan de voorkant is gepositioneerd. Knip de vijfpolige connector van de draden van de stappenmotor en strip ongeveer twee millimeter van het uiteinde van elke draad; verbind vervolgens de draden van de stappenmotor met de klemmenstrookconnectoren op het Motor Shield, waarbij rood naar ground gaat, oranje en roze naar één motorpoort en blauw en geel naar de andere motorpoort. Verwijder daarna het netje van de aan/uitknop en plaats de aan/uitknop in het gat aan de rechterkant van de basis.Zet de knop vast met een zeskantmoer. Plaats de foto-interrupter in de 3D-geprinte behuizing en bevestig de behuizing in de FED-basis met twee nylon schroeven van één inch en de bijbehorende moeren. Steek vervolgens de BNC-connector in het gat aan de linkerzijde van de FED-basis.Zet vast met een moer en sluit vervolgens een batterijpakket van 3,7 volt aan op de DC-DC boost-convertermodule via de tweekoppige aansluiting. Schroef de boost-printplaat in de behuizing met stalen plaatvijzels van nummer twee en een kwart inch, monteer vervolgens de microcontroller in de basis met de FTDI-verbindingen richting de aan/uit-schakelaar met stalen plaatvijzels van nummer vier en een kwart inch, en plaats vervolgens de Motor Shield en de datalogging-shield bovenop de microcontroller. Monteer de boost-printplaat zodanig dat de microSD-slot naar beneden wijst.Sluit tenslotte de vijf connectoren aan, A male met A female, B male met B female, enzovoort. Plaats de batterij in de 3D-geprinte basis, schuif de voor- en achterkappen op de FED, vul de trechter met pellets en plaats het deksel op de trechter. Nadat de assemblage is voltooid, plaatst u een SD-kaart in het datalogging-shield, schakelt u het FED-systeem in met de aan/uit-knop en test u de functionaliteit van het apparaat.Verwijder handmatig vijf tot 10 pellets uit de voedingsbak en bevestig dat er vervangende pellets worden gedoseerd. Verwijder tot slot de SD-kaart en controleer of de gegevens correct zijn geregistreerd. Na een habituatieperiode van één week werd de voedersilo verwijderd en vervangen door een FED voor vijf dagen van validatietests.Het terugwinnen van pellets voor individuele muizen toont een continue voeding gedurende de validatieperiode, met duidelijk gevisualiseerde circadiane ritmiek. Om de nauwkeurigheid van FED te kwantificeren, kreeg elk FED-systeem 1 000 pellets voor de validatieperiode. FED logt 95% van de pellets naar de SD-kaart.Zodra de methode onder de knie is, kan elke FED in ongeveer twee tot drie uur worden gebouwd. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u een FED construeert en het gebruik ervan valideert. Vanwege de open-source natuur kunnen aanvullende mogelijkheden, zoals operant gedrag, aan de FED worden toegevoegd om additionele vragen te beantwoorden.

feeding-experimentation-device-fed-construction-validation-an-open

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Deze video beschrijft de CApillary FEeder, of CAFE, assay, een gedragsmethode die de voedselinname en voorkeur van ongeremde fruitvliegen meet. Het aanbevolen protocol laat zien hoe u de test kunt uitvoeren met minimale verdamping van de met vloeistof gevulde haarvaten die worden gebruikt om het voedsel te leveren en de inname ervan bij te houden.

De CApillary FEeder (CAFE) Assay: Een methode om voedselconsumptie en voorkeur in Drosophila te volgen

De huidige studie evalueert een nieuwe procedure voor de beoordeling van de versterkende effecten van smakelijke oplossingen in laboratoriumratten: intraorale zelf toedienen. Daartoe operant reageert (dat wil zeggen hefboom drukken) voor intra-orale infusies van zoete oplossingen bij verschillende concentraties werd gemeten op een continue en progressieve ratio's van de wapening.

A Novel Procedure voor het evalueren van de versterkende eigenschappen van tastants in laboratoriumratten: Operante Intraoral Zelftoediening

Deze studie succesvol menselijk Videofluoroscopisch slikken studie (VFSS) methoden voor gebruik met murine ziektemodellen behoeve van translationeel dysfagie onderzoek vergemakkelijken aangepast.

Het aanpassen van de Mens Videofluoroscopisch Swallow Studie Methoden voor het opsporen en karakteriseren Dysphagia in Muizen Disease Models

De CApillary FEeder (CAFE) test is een eenvoudige, budgetvriendelijke en zeer betrouwbare methode voor het onderzoeken van mechanismen die ten grondslag liggen aan voedselinname. Gebruikt met het zeer veelzijdige genetische modelorganisme Drosophila melanogaster, biedt het een krachtig middel om nieuwe inzichten te verkrijgen in de regulerende mechanismen van voedselinname.

De capillaire Feeder test meet voedselinname bij<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Kwantitatieve voedselinname testen met geverfd voedsel bieden een robuuste en high-throughput betekent om voeding motivatie. De voedsel consumptie-bepaling te combineren met thermogenetic en optogenetic schermen is een krachtige aanpak van de onderzoeken van de neurale circuits die ten grondslag liggen aan de eetlust in volwassen Drosophila melanogaster.

Het combineren van kwantitatieve voedselinname-Assays en onder dwang activeren neuronen om te bestuderen van eetlust in Drosophila

Dit protocol beschrijft het gebruik van een zeer smakelijke, westerse stijl cafetaria dieet om te modelleren overeten en obesitas bij knaagdieren. Hier geven we een gedetailleerd overzicht van de selectie, voorbereiding en meting van voedsel, en leggen we methodologische factoren uit die helpen bij het genereren van een robuust en reproduceerbaar fenotype.

Smakelijke westerse stijl cafetaria dieet als een betrouwbare methode voor het modelleren van dieet-geïnduceerde obesitas bij knaagdieren

Hier gepresenteerd is een protocol om depressie-achtig en anhedonisch gedrag bij ratten te bestuderen. Het combineert twee gevestigde gedragsmethoden, de sacharose voorkeur en nieuwheid-geïnduceerde hypofagie tests, met een geautomatiseerd voedsel en vloeibare inname monitoring systeem, om indirect te onderzoeken knaagdier gedrag met behulp van surrogaat parameters.

Sucrose voorkeur en nieuwheid-geïnduceerde Hypophagia Tests bij ratten met behulp van een geautomatiseerde voedselinname monitoring systeem

Dit protocol toont en verklaart een nieuwe op technologie gebaseerde dieetbeoordelingsmethode. De methode bestaat uit een eetbak met meerdere ingebouwde weegschalen en een videocamera. Het apparaat is uniek in de zin dat het geautomatiseerde metingen van voedsel- en drankinname en eetgedrag in de loop van een maaltijd bevat.

Conceptontwikkeling en gebruik van een geautomatiseerde methode voor voedselinname en beoordeling van eetgedrag

Het beperken van de timing van voedselinname is naar voren gekomen als een veelbelovende interventie om door voeding veroorzaakte metabole ziekten te verzachten. Dit manuscript beschrijft de bouw en het gebruik van een efficiënt systeem dat in eigen huis is gebouwd voor het meten en manipuleren van ritmische voedselinname bij muizen.

Manipulatie van ritmische voedselinname bij muizen met behulp van een op maat gemaakt voersysteem

Dit artikel beschrijft het ontwerp, de assemblage en het protocol voor een geautomatiseerd voersysteem, samen met een alternatieve deksel- en kooiaanpassing die kan worden geïmplementeerd op standaard knaagdierkooien met minimale aanpassingen voor vastgebonden optogenetische of vezelfotometrie-experimenten. Het voersysteem biedt een kosteneffectief hulpmiddel voor getimed voeren en/of caloriebeperking.

Een doe-het-zelf-systeem voor het systematisch voeren van laboratoriumknaagdieren in hun thuiskooi

Er werd een eetbuienmodel opgesteld bij muizen met behulp van intermitterende toegang tot M&amp;M's (een zeer smakelijk voedsel gemaakt van vet en suiker). Muizen met intermitterende toegang tot dit vetrijke, suikerrijke voedsel vertoonden stressachtig gedrag, verhoogde calorie-inname en een voorkeur voor dat voedsel boven standaard voer in vergelijking met muizen met continue of geen toegang tot het voedsel.

Intermitterend binge-innamemodel bij muizen

Leer de bouw en validatie van FED, een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij muizen in hun thuiskooi. Deze methode ondersteunt onderzoek naar voedingsgedrag en obesitas.

Feeding Experimentation Device (FED): Bouw en Validatie van een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij knaagdieren (Video) | JoVE Journal

Feeding Experimentation Device (FED): Bouw en Validatie van een open-source-apparaat voor het meten van voedselinname bij knaagdieren

Meer video's verkennen