Gedragstrainingsprocedures voor op het hoofd gefixeerde virtual reality bij muizen

Dit onderzoek verkent gedetailleerde methodologieën voor het trainen van muizen in virtual reality-omgevingen, met name gericht op lineaire spoornavigatie en complexe Y-doolhoftaken. Het is bedoeld om hiaten in virtual reality-trainingsprotocollen aan te pakken en het vermogen van muizen te beoordelen om complex besluitvormingsgedrag uit te voeren binnen virtual reality. Het protocol pakt hiaten aan in gedetailleerde virtual reality-trainingsmethodologieën voor muizen, waaronder de integratie van chirurgische ingrepen, vloeistofbeperking en systeemconfiguratie. Het biedt ook een kader voor het implementeren van complexe gedragstaken, het verbeteren van experimentele consistentie en het vergemakkelijken van de acceptatie van virtual reality voor genuanceerde gedrags- en cognitieve studies bij muizen.

Dit VR-protocol zorgt voor nauwkeurige controle over experimentele omstandigheden en minimaliseert bewegingsgerelateerde ruis, waardoor gedetailleerde gedragsanalyse en neurofysiologische opnames bij muizen met een vast hoofd mogelijk zijn. Het ondersteunt ook progressieve complexiteit in taken, waardoor de studie van ingewikkeld gedrag en cognitieve processen wordt verbeterd die andere methoden mogelijk niet effectief vastleggen.

[Verteller] Stel om te beginnen basisgewichten voor de muizen vast een week vanaf de dag van de implantatieoperatie van de hoofdstang. Geef de muizen op dag één, twee en drie respectievelijk 15, 10 en vijf milliliter water per 100 gram lichaamsgewicht. Begin de muizen te laten wennen aan de bolvormige loopband en laat ze ook kennismaken met vloeistofregulatie om de likbuis te associëren met de beloning door middel van correct getimede fysiologische motivatie. Hanteer de muizen op de eerste dag vijf minuten na het wegen. Pak het implantaat van de hoofdstang voorzichtig vast terwijl ze in hun kooi zitten om ze vertrouwd te maken met deze manipulatie. Laat de muizen kennismaken met het gebied waar het virtual reality-systeem is gehuisvest, zodat ze kunnen anticiperen op de ruimtelijke omgeving waarin experimentele proeven zullen plaatsvinden. Pak de muizen op de tweede dag opnieuw vijf minuten vast. Bevestig de hoofdstang aan de houder en laat de muizen 5 tot 20 minuten vertrouwd raken met de bolvormige loopband, hetzij op een oneindig herhalende baan, hetzij zonder dat het softwareprogramma is geactiveerd. Op de derde dag, na vijf minuten de muizen te hebben vastgehouden, bevestig je ze stevig aan de bolvormige loopband met luchtkussen en laat je ze via de beloningsbuis kennismaken met vloeibare beloningen. Voordat u de muis plaatst, verlengt u de gecentreerde beloningsbuis met een kleine druppel beloning aan de uiteinde. Verhoog de beloningsbuis 5 tot 15 millimeter boven de sferische loopband, zodat het likken van de tuit een natuurlijke voorwaartse houding van het hoofd vereist. Om de muis met het hoofd te fixeren, plaatst u de muis op de dominante kant van de sferische loopband van de handler. Gebruik de dominante hand van de handler om de muis aan de hoofdstang naar het hoofdbevestigingsplatform te trekken. Plaats vervolgens de hoofdstang in de gleuf die bedoeld is voor het bevestigen en gebruiken van de niet-dominante hand van de handler, klik de hoofdstang op zijn plaats. Lijn nu het midsagittale vlak van de muis af met het midden van de sferische loopband. Zorg ervoor dat de achterpoten van de muis zich niet meer dan 11 centimeter van de top van de sferische loopband bevinden en dat het hoofd zich achter de top bevindt. Controleer of alle vier de poten de loopband raken en of de buik de loopband kan raken als de muis in rust is. Zorg er ook voor dat elke zijvoorkeur die bij de muis wordt waargenomen, niet te wijten is aan asymmetrie in de manier waarop het dier op de bal is gemonteerd. Om de muis naar de verlengde likbuis te leiden, gebruikt u de kiss-it-methode waarbij de muis voorzichtig wordt gemanoeuvreerd totdat zijn mond bijna de punt van de tuit raakt. Wanneer de muizen beloningen ontvangen, stelt u de duur van de verlengde beloningsbuis in op één seconde. Zodra de muizen zijn gewend aan het experimentele paradigma, voer je een dagelijkse sessie van 30 minuten uit waarbij de muizen langs een lineaire virtuele gang bewegen, beginnend met een lengte van een meter. Als je het einde van de gang bereikt en de beloning voor suikerdruppels ontvangt, teleporteer je de muizen terug naar het startpunt. Documenteer dagelijkse registraties van gegevens met tijdstempel over het ophalen van beloningen en de afstand die de muizen op de sferische loopband hebben afgelegd voor verdere analyse. Zorg er in het Y-doolhofparadigma voor dat de muizen naar een keuzepunt navigeren waar twee armen zich in een hoek van 45 graden in beide richtingen uitstrekken en een Y-vorm vormen. Deactiveer de rotatie vanaf het startpunt van het doolhof tot het bereiken van het keuzepunt, met twee armen met verschillende visuele kenmerken. Activeer vervolgens de rotatie binnen de beslissingszone om de muis in de gewenste richting te laten draaien. Bij binnenkomst in de arm die naar de beloningszone leidt, deactiveer je de rotatie opnieuw. Train de muizen om naar de zwarte arm te navigeren om een suikerbeloning te krijgen, waarbij elke proef wordt afgesloten met het terugsturen van de muizen naar de startlocatie. Schud willekeurig de beloningslocatie tussen de linker- en rechterkant om ervoor te zorgen dat muizen de beloning associëren met visuele aanwijzingen in plaats van met een specifieke kant. Het aantal beloningen dat door de muizen werd verworven, nam geleidelijk toe met het leren over de verschillende baanlengtes in de VR-taak, waarbij hogere snelheden werden waargenomen naarmate de baanlengte toenam. Een merkbare toename van de gemiddelde snelheid werd waargenomen naarmate de spoorlengte toenam. Het Y-doolhof vertoonde dagenlang bovengemiddelde toevallige prestaties. Slechts een subgroep ging echter met succes door naar de moeilijkere discriminatiefasen.