Kwantyfikacja motywacji społecznej u myszy za pomocą warunkowania instrumentalnego

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ilościowe określenie motywacji społecznej u myszy laboratoryjnych. Jest to realizowane poprzez uprzednie wytrenowanie każdej myszy testowej w kojarzeniu naciskania dźwigni z nagrodą społeczną. W drugim kroku każda mysz jest poddawana testom w serii sesji, podczas których ilość wysiłku wymaganego do uzyskania nagrody społecznej wzrasta w kolejnych próbach.

Następnie każda mysz testowa jest trenowana w celu rozróżnienia dwóch zależności między dźwignią a nagrodą. Ostatnim etapem jest przetestowanie każdej myszy w serii sesji, podczas których zwierzęta mogą wybierać między tymi zależnościami, co skutkuje otrzymaniem nagrody społecznej lub pokarmowej. W rezultacie te operantowe paradygmaty motywacji społecznej pozwalają badaczom na ilościowe określenie motywacji społecznej i porównanie jej poziomu z poziomem motywacji do nagrody pokarmowej.

Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami jest fakt, że paradygmat ten wymaga coraz większego wysiłku w celu uzyskania nagrody społecznej niż w przypadku zadań. Zamiast zwykłego pomiaru czasu spędzonego w bliskości z partnerem społecznym. Procedurę zademonstrują Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson oraz Maryanne Slamma, studenci prowadzący badania w moim laboratorium. Aby rozpocząć, należy przygotować modułowe klatki typu shuttle box z kanałem środkowym do testowania zachowań społecznych, montując kratkę z drutu na powierzchni programowalnych drzwi gilotynowych, aby oddzielić komory i umożliwić ograniczony kontakt społeczny między nimi.

Drzwiczki dzielą skrzynkę na dwie komory; jedną z nich wyznacza się jako komorę testową, a drugą jako komorę docelową na ścianie przeciwległej do drzwiczek. Pomiędzy dźwigniami dla myszy należy umieścić pojemnik na pokarm w formie dozownika z cieczą. Myszy naciskają dźwignie, aby albo otworzyć gilotynowe drzwiczki, albo otrzymać nagrodę w postaci płynnego pokarmu.

W zależności od wymogów testowych, zaprogramuj przycisk ręczny tak, aby otwierał drzwi po naciśnięciu. Podczas procedury kształtowania monitoruj aktywność myszy testowych za pomocą cyfrowej kamery wideo zamontowanej nad komorą testową. Cała aparatura znajduje się w kabinie wygłuszającej.

Rozpocznij od umieszczenia myszy badanej w komorze testowej, a myszy stymulującej, dopasowanej pod względem wieku i płci, w komorze docelowej. Obserwuj mysz badaną w komorze testowej za pomocą zamontowanej kamery wideo. Gdy mysz badana zacznie eksplorować komorę, ręcznie otwórz gilotynowe drzwi.

Po zbliżeniu się do dźwigni należy pozostawić otwarte drzwiczki gilotynowe przez 15 sekund wzmocnienia. Trenuj każdą mysz przez 30 minut dziennie, aż wykażą one co najmniej 10 reakcji operantowych w trzech z pięciu kolejnych sesji testowych. Usuń myszy z badania, jeśli nie osiągną one tego kryterium po 30 codziennych sesjach treningowych.

Stosuj naprzemiennie myszy bodźcowe podczas kształtowania zachowania, tak aby każdego dnia używana była inna mysz. Pomiędzy każdą sesją treningową czyść klatki typu shuttle box za pomocą 70% ethyl alcohol. Ponadto, na koniec dnia testowego, oczyść cały sprzęt przy użyciu detergentu dezynfekującego.

Podczas testowania należy wykorzystać grupę nowych myszy bodźców wystarczająco liczną, aby nie powtórzyły się one w ciągu 10 codziennych sesji testowych. Aby rozpocząć, umieść wytrenowaną mysz testową w komorze testowej, a mysz bodziec w komorze docelowej. Zaprogramuj drzwi tak, aby liczba naciśnięć dźwigni wymagana do uzyskania nagrody społecznej zwiększała się o stałą wartość trzech w każdej próbie.

Zakończ sesję, gdy mysz testowa przestanie naciskać dźwignię przez pięć kolejnych minut. Ostatni wzmocniony stosunek zarejestruj jako punkt przełamania (break point).

Każdą mysz należy testować przez 20 kolejnych sesji dziennie lub przez co najmniej 10 sesji testowych, aż do momentu zaobserwowania asymptotycznego poziomu wyników. Pomiędzy każdą sesją testową należy przetrzeć skrzynki wahadłowe, zgodnie z wcześniejszą instrukcją. Po zakończeniu testów w paradygmacie motywacji społecznej, te same myszy są trenowane w zadaniu obejmującym nagrodę pokarmową.

Przygotuj mleko zagęszczone osłodzone 0,2% sacharozą do wykorzystania jako płynna nagroda pokarmowa. Następnie zaprogramuj jedną dźwignię do otwierania drzwiczek, a drugą do podawania płynnej nagrody pokarmowej. Stosuj naprzemienne podawanie nagród.

Aby uniknąć wprowadzenia błędu preferencji dźwigni u myszy testowych, należy rozpocząć od umieszczenia zwierząt w odpowiednich komorach. Podczas każdej sesji aktywna powinna być tylko jedna dźwignia i jeden system podawania nagrody. Trening składa się z sześciu jednogodzinnych sesji, w których każdego dnia testowania następują naprzemiennie różne warunki. W programie testowym należy ustawić harmonogram wzmocnień z ustalonym stosunkiem 3:1, tak aby każde trzecie naciśnięcie dźwigni po każdej ze stron było wzmocnione.

Kontynuuj testowanie przez 60 minut dziennie przez 20 dni lub przez co najmniej 10 codziennych sesji po zaobserwowaniu asymptotycznych poziomów wydajności. Wyczyść klatki wahadłowe zgodnie z wcześniejszym opisem. Średni punkt przełamania u myszy B six utrzymywanych indywidualnie był zbliżony do punktu przełamania u myszy B six utrzymywanych grupowo, podczas gdy u myszy BTBR utrzymywanych grupowo odnotowano istotnie niższy punkt przełamania.

Myszy BTBR uzyskały znacznie mniej nagród w postaci pokarmu w porównaniu z myszami B six. Jednocześnie obie grupy uzyskały więcej nagród pokarmowych niż nagród społecznych. Wyniki te wskazują na różnice w osiągnięciach pomiędzy genotypami transgenicznej linii myszy.

Dodatkowe badanie z wykorzystaniem innej linii myszy transgenicznych wykazuje, że myszy heterozygoczne osiągają wyższy punkt przełamania (breakpoint) w porównaniu z rodzeństwem typu dzikiego w połączeniu z tą procedurą. W celu udzielenia odpowiedzi na dodatkowe pytania, takie jak to, jakie konkretne zachowania społeczne występują podczas prezentacji nagrody społecznej, można zastosować inne metody, np. monitoring wideo myszy testowej i bodźca. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat wykorzystania warunkowania instrumentalnego do ilościowego określenia motywacji społecznej u myszy laboratoryjnych.

Niniejsza procedura może być szczególnie użyteczna w fenotypowaniu modeli mysich autyzmu oraz innych zaburzeń zachowań społecznych.