Geautomatiseerd, op lange termijn gedrags Assay voor cognitieve functiestoornissen bij meerdere genetische modellen de ziekte van Alzheimer, met behulp van IntelliCage
4 augustus 2018
Dit witboek beschrijft een protocol voor cognitieve evaluaties voor genetische modellen de de ziekte van Alzheimer met behulp van het IntelliCage systeem, dat een hoge-doorvoer geautomatiseerde gedrags controlesysteem met Operante conditionering is.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van de neurowetenschappen, zoals diermodellen van cognitieve tekorten of psychiatrische ziekten. Het grote voordeel van deze techniek is dat zeer reproduceerbare gegevens van een verscheidenheid aan cognitieve taken kunnen worden verkregen met minder personeel. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode worstelen omdat het systeem veel stappen nodig heeft voor nauwkeurig werk.
De designersoftware is de plaats waar het experimentele bestand dat belangrijke experimentele definities bevat, wordt geproduceerd. De experimentele bestanden worden gebruikt voor het uitvoeren van specifieke tests, zoals prijsvoorkeur, waarbij slechts een van de vier hoeken binnen een specifiek tijdsvenster niet toegankelijk is. Begin met het maken van de dierlist.
Definieer de voorwaarden en stel de parameters voor het aantal proefmuisjes, het aantal genetische lijnen, het geslacht van de dieren en het aantal te gebruiken kooi. Selecteer vervolgens het juiste type transponder, DataMars of Trovan in de centrale werkbalk. Vervolgens, in het Groepen-paneel, voegt u experimentele groepen toe of verwijdert u deze door op de groene plus of rode kruisknop in het Groepen-venster te drukken.
Gebruik de Cluster-functie om subgroepen gelijk te laten functioneren door correcte, onjuiste en neutrale hoeken en zijden te definiëren. Voer vervolgens variabelen in, waaronder Naam, Tag, Geslacht, Groep en Cluster. Bewaar en plak de dierlist door Exporteren Dieren te selecteren.
En Importeer Dieren in de menubalk Bestand om de dierlisten voor een ander experiment te repliceren. Stel vervolgens alle systemen in met hun overeenkomstige ID-nummers in het tabblad Setup. Laat het aantal adressen in het ontwerpgedeelte overeenkomen met het werkelijke aantal adressen.
Bouw vervolgens de experimentele protocollen in het Intellicage-tabblad, met behulp van de volgende Module- en Optie-tabbladen. Ontwerp de experimentele structuren in de moduleruimte door op het Module-tabblad te klikken. Om nieuwe modules toe te voegen, drukt u op Toevoegen, sleept u de eenheden die in het eenhedengedeelte worden weergegeven naar de moduleruimte.
Om een Nosepoke Adaption Model te maken, sleept u de Deur-eenheid uit het takengedeelte, Gate en Timer-eenheden uit het Utils-gedeelte en de Bezoek en Nosepoke-eenheden uit het gebeurtenisgedeelte naar de moduleruimte. Koppel Alles aan op de online van de Nosepoke-eenheid naar In in de Gate-eenheid. Koppel Uit naar Sluiten in de Gate-eenheid.
Koppel Uit in de Gate naar Open in de Deur-eenheid. Koppel Uit in de Gate naar Activeren in de Timer-eenheid. Koppel Uit in de Timer-eenheid naar Sluiten in de Deur-eenheid.
Stel Periode in op 5.000 milliseconden in het Timer-gedeelte. Definieer de initiële status van de deuren en kooien in het Opties-tabblad. Geef op dat alle deuren gesloten moeten zijn in de niet-drinksessie als de typische initiële status voor PP of PPR-taken.
Stel vervolgens de tijdschema's in het Opties-tabblad in met overeenstemming met de koppeling in het Modules-gedeelte. Nadat u de parameters heeft gedefinieerd, slaat u het experimentele bestand op door op de knop Opslaan als te klikken. Laad ten slotte het experimentele bestand, druk op de Start-knop van de controller en bewaak en visualiseer de huidige status van het systeem en de muizen.
Om de radiofrequentie-identificatietransponders te implanteren, begint u door de huid rond het achterste deel van het schouderblad te knijpen en op te tillen om een zak te maken. Douse vervolgens de injectieplaats met 70% ethanol om de introductie van haar in de subcutane ruimte te minimaliseren. Steek vervolgens de injectienaald parallel aan de wervelkolom in de huid.
Spuit de microchip subcutaan uit en knijp de microchip door de huid om deze in de interscapulaire ruimte te houden. Trek de naald langzaam terug en blijf het gebied een paar seconden knijpen om homeostase te bieden. Ten slotte, plaats de muis terug in de thuiskooi zodra deze volledig wandelvaardig is geworden.
De proefpersonen die hier zijn gebruikt, waren meerdere AD-modellen, waaronder NLF, Mild Model en NLGF Severer Model, en twee controlegroepen. De resultaten wezen uit dat de prestaties van AD-modellen bij voorkeur voor plaatsverandering lichtjes waren aangetast bij jonge volwassenen. De prestaties bij oudere proefpersonen waren echter significant en progressief aangetast.
Met betrekking tot de executieve functie ontbrak het Severer AD-model aan nauwkeurigheid in de laatste fasen van de seriële reactietijdtest. Gefaciliteerde dwangmatigheid werd waargenomen bij jonge volwassenen en oudere proefpersonen van de NLGF-muizen. Interessant genoeg, hoewel er een toename was in de dwangmatigheid van de NLF-muizen die jonge volwassenen waren, werd deze in de oudere leeftijd vergelijkbaar met die van de wilde muizen.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om het systeem dagelijks te blijven controleren, met speciale aandacht voor de toestand van de dieren die in de kooien verblijven. Tijdens deze procedure kan een metaalachtige medicamenteuze behandeling worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals het vragen naar therapeutische strategieën. Na de ontwikkeling ervan, heeft deze techniek de weg gebaand voor onderzoekers op het gebied van de neurowetenschappen om gedragsfenotypering of variatie in biosynthetische modellen te verkennen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit document beschrijft een protocol voor cognitieve beoordelingen voor genetische modellen van de ziekte van Alzheimer met behulp van het IntelliCage-systeem. Dit geautomatiseerde gedragsbewakingssysteem met hoge doorvoer maakt operante conditionering mogelijk en biedt reproduceerbare gegevens over cognitieve taken.
Belangrijke studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Gedragsbewaking
- Cognitief beoordelen
Achtergrond
- Diermodellen zijn essentieel voor het bestuderen van cognitieve tekorten.
- Psychische ziekten kunnen worden gemodelleerd om onderliggende mechanismen te begrijpen.
- Het IntelliCage-systeem biedt een nieuwe benadering voor gedragsstudies.
- Reproduceerbaarheid in gegevensverzameling is een belangrijk voordeel.
Doel van het onderzoek
- Om een protocol voor cognitieve beoordelingen in Alzheimer-modellen vast te stellen.
- Om het IntelliCage-systeem te gebruiken voor efficiënte gegevensverzameling.
- Om onderzoek naar cognitieve tekorten en psychiatrische ziekten te vergemakkelijken.
Gebruikte methoden
- Implementatie van het IntelliCage-systeem voor gedragsbewaking.
- Creatie van experimentele bestanden voor specifieke cognitieve taken.
- Uitvoeren van tests zoals prijsvoorkeurbeoordelingen.
- Beheer van dierlijsten voor experimentele consistentie.
Belangrijkste resultaten
- Gegevens verkregen uit het IntelliCage-systeem zijn zeer reproduceerbaar.
- De methode vermindert arbeidskrachten terwijl de gegevensintegriteit wordt gehandhaafd.
- Succesvolle implementatie van verschillende cognitieve taken.
- Inzichten in cognitieve tekorten in genetische modellen van Alzheimer.
Conclusies
- Het IntelliCage-systeem is een waardevol hulpmiddel voor cognitieve beoordelingen.
- Het verbetert het begrip van de mechanismen van de ziekte van Alzheimer.
- Toekomstig onderzoek kan profiteren van deze geautomatiseerde benadering.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Automated long-term behavioral phenotyping addresses the challenge of detecting subtle, age-dependent cognitive deficits in Alzheimer's disease models, enabling early target validation and mechanistic de-risking. The IntelliCage system provides reproducible, quantitative readouts of spatial learning and executive function, supporting predictive confidence in preclinical decision-making. This approach reduces variability and manpower burden while enhancing translational continuity from discovery through lead identification.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying cognitive decline across genetic Alzheimer's models.
- Operational Value: Supports biological de-risking through longitudinal, high-throughput assessment of place preference reversal and serial reaction time performance.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage by identifying transient versus permanent gene effects on cognitive domains.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers standardized, reproducible behavioral endpoints for compound screening in disease-relevant systems.
- Operational Value: Eliminates daily handling, reducing operator bias and increasing throughput for longitudinal studies.
- Assay Readiness: Generates quantitative data on nosepoke accuracy, compulsivity, and learning curves suitable for hit-to-lead progression.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects early cognitive phenotypes to downstream preclinical validation via age-stratified, genetically defined models.
- Mechanistic De-risking: Clarifies pathway-specific contributions to executive function deficits, informing target selection.
- Predictive Confidence: Enables risk-adjusted advancement decisions by tracking progressive impairment in older subjects.
Pipeline & Workflow Integration
The IntelliCage system fits within the discovery continuum from target validation through lead identification, providing mechanistically relevant behavioral data that informs go/no-go criteria.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by measuring spatial learning and executive function across multiple Alzheimer's models.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible outputs for evaluating compound effects on cognitive performance.
- Analytics: Generates quantitative dependent variables such as nosepoke accuracy, visit frequency, and reversal learning metrics.
- Translational Research: Enables continuity from discovery to preclinical work by modeling age-dependent cognitive decline in genetic systems.
- Enterprise Reuse: Functions as a scalable platform for longitudinal phenotyping across therapeutic areas beyond Alzheimer's.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation through mechanistically interpretable cognitive endpoints.
- Operational Value: Enhances reproducibility and scalability by automating long-term behavioral monitoring.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing false positives via objective, longitudinal phenotyping.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying models with progressive, age-dependent cognitive impairment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and operant conditioning paradigms.
- Depends on RFID transponder implantation and IntelliCage hardware infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of animal handling, grouping, and protocol design.
- Involves adaptation considerations when applying to different genetic backgrounds or behavioral endpoints.
- Limited by the need for daily system monitoring to ensure animal welfare and data integrity.
