Trening behawioralny i testowanie na modelach szczurzych są ważne w niezliczonych obszarach badawczych, od eksploracji procesów poznawczych po stany chorobowe i wiele innych1. Zazwyczaj ten trening i testy są przeprowadzane na pojedynczych zwierzętach w sesjach jeden na jeden, przy czym badacz ręcznie wyjmuje zwierzę z domowej klatki i tymczasowo umieszcza je w jakimś urządzeniu. Niestety, takie podejście wiąże się z kilkoma trudnościami i ograniczeniami. Po pierwsze, testy behawioralne mogą zająć badaczom dużo czasu, a gdy konieczne jest szkolenie, wymóg czasowy staje się jeszcze większy. Po drugie, takie podejście automatycznie wpływa na pozyskane dane, a nawet potencjalnie je zakłóca, jak to zostało ustalone w innym miejscu2. Te zakłócenia są szczególnie istotne, gdy rozważa się zmienne związane ze wzbogacaniem. W szczególności szczury laboratoryjne są tradycyjnie trzymane w małych klatkach, które są wystarczająco duże dla jednego lub dwóch szczurów3, a jeśli nie zapewniono im kół do biegania, mogą spędzić całe życie bez znaczących okazji do ćwiczeń. Dodatkowo, odizolowane pomieszczenia mogą być głównym źródłem stresu u gatunków społecznych, takich jak rat4. Niektóre z tych wad związanych z dobrostanem prawdopodobnie wpływają na fizjologię szczurów5,6, co może uprzedzić rozwój typowej dla gatunku ekspresji behawioralnej4 i wpłynąć na jakość modeli gryzoni w odniesieniu do kontekstu ludzkiego.
W ostatnich latach badacze poszukiwali kilku rodzajów rozwiązań tych problemów. Najprostszym rozwiązaniem było zautomatyzowanie testów behawioralnych i treningów7,8,9,10, eliminując w ten sposób wymóg, aby pojedynczy badacz zajmował się jednym zwierzęciem. Dodatkowym rozwiązaniem było zautomatyzowanie przenoszenia zwierząt do komór doświadczalnych11,12, co jeszcze bardziej wyeliminowało potrzebę udziału człowieka. Na koniec zbadano kilka konfiguracji, które pozwalają na trzymanie zwierząt w klatkach kolonijnych z innymi zwierzętami i mają więcej miejsca na eksplorację i wzbogacanie13. Pomimo tych zalet, takie konfiguracje kolonii mogą ograniczać lub komplikować wysiłki zmierzające do zebrania indywidualnie zróżnicowanych danych behawioralnych (chociaż zobacz wysiłki na rzecz wykorzystania widzenia komputerowego)14,15. Jeśli wymagane są indywidualne dane behawioralne, identyfikacja i odzyskanie zwierząt z klatek kolonijnych na potrzeby sesji behawioralnych może być trudniejsze lub bardziej złożone. Obecnie istnieje niewiele systemów do zbierania indywidualnych danych behawioralnych z (wzbogaconych) kolonii mieszkaniowych16,17,18.
Te wady mogą szczególnie wpływać na badania nad behawioralnymi skutkami nabytego uszkodzenia mózgu. Po pierwsze, jasne jest, że obecność i/lub płeć ludzi, a także praktyki obchodzenia się z gryzoniami wpływają na zachowanie gryzoni2,19, a te zmienne mogą w różny sposób wpływać na zachowanie szczurów przed vs. po udarze. Po drugie, wyniki zachowania człowieka po udarze mogą ulec pogorszeniu przez dobrowolne zmniejszenie zaangażowania w zalecaną dawkę ćwiczeń rehabilitacyjnych20. Obecnie eksperymenty na gryzoniach zwykle nie modelują tego rodzaju kontekstu, ponieważ szczury nie mają swobody wyboru, czy angażować się w sesje behawioralne, czy też je powstrzymywać.
Ten artykuł przedstawia protokół mający na celu ułatwienie indywidualnych testów behawioralnych w ramach wzbogaconego trzymania w klatkach kolonijnych. Podejście to nie tylko odnosi się do ograniczeń wynikających z obecnych praktyk, ale także otwiera możliwości badania innowacyjnych środków. Opracowano kołowrót dla jednego szczura (ORT), który można przymocować do klatki kolonijnej, umożliwiając zwierzętom samodzielne wchodzenie do komór behawioralnych i inicjowanie własnych sesji treningowych i testowych. System jest przystępny cenowo; każdy ORT można zmontować niskim kosztem (mając dostęp do drukarki 3D). W przeszłości walidacja tego systemu była przeprowadzana przy użyciu podstawowej komory operacyjnej, co pokazuje, że zwierzęta mogą być konsekwentnie szkolone do wykonywania prostego naciśnięcia dźwigni operacyjnej bez obecności eksperymentatora16. Niemniej jednak pytanie, czy ta konfiguracja ma zastosowanie do innych scenariuszy, pozostaje nierozwiązane. Celem jest zweryfikowanie skuteczności układu klatkowego ORT-kolonia, który został wcześniej ustalony, w celu trenowania i ilościowego określania zachowań związanych z upośledzeniem motorycznym po udarze. Konfiguracja została wykorzystana do wygenerowania nowych zmiennych, które zwykle nie są badane w badaniach nad udarem. Zmienne te obejmują wskaźniki wydajności dla zadania wykwalifikowanego zasięgu oraz pomiary samoinicjacji, które mogą być istotne dla motywacji i podejmowania decyzji. Co więcej, skutecznie wykryto wywołane udarem zmiany we wzorcach okołodobowych codziennej samoinicjacji w całym okresie 24 godzin.