Eksploracja nowych obiektów jako potencjalny test dla powtarzających się zachowań wyższego rzędu u myszy
20 sierpnia 2016
Bardziej ograniczone, powtarzające się zachowania (RRB) zakłócają życie osób dotkniętych tym problemem. Zachowania te są trudne do modelowania u gryzoni, co utrudnia podstawowe badania biomedyczne nad potencjalnymi terapiami lub interwencjami w przypadku RRB. W tym miejscu opisujemy eksplorację nowych obiektów jako potencjalny test dla RRB wyższego rzędu u myszy.
Ogólnym celem tego testu behawioralnego jest zidentyfikowanie obecności powtarzających się zachowań wyższego rzędu u myszy. Ten test może pomóc w walidacji potencjalnych modeli myszy i zachowań podobnych do autystycznych, takich jak wsobny szczep myszy C 58 J. Główną zaletą tej techniki jest to, że nie wymaga ona żadnego treningu myszy i nie wywołuje szczególnie niepokoju.
Zacznij od zapełnienia areny testowej. Przezroczysta plastikowa prostokątna klatka z pół cala ściółki z kolb kukurydzy. Wybierz cztery nowe obiekty, które różnią się kształtem i kolorem.
Na przykład różowy klocek z zabawką, czerwona małpka, biała płytka z niebieskim napisem i standardowa biała kostka. Upewnij się, że te przedmioty są w przybliżeniu tego samego rozmiaru i są wykonane z tworzywa sztucznego o dużej gęstości, aby ułatwić czyszczenie i było odporne na żucie. Na prostokątnej arenie umieść te obiekty w odległości trzech centymetrów od rogów w losowej i przeciwstawnej kolejności podczas testów.
Zapisz położenie każdego obiektu jako inną liczbę od jednego do czterech. Na koniec umieść kamerę bezpośrednio nad arenami testowymi, tak aby cała arena była nagrywana w okresach aklimatyzacji i odpoczynku. Rozpocznij testowanie na początku cyklu świetlnego w pomieszczeniu oświetlonym światłem fluorescencyjnym o natężeniu około 100 luksów.
Upewnij się, że oświetlenie jest jednolite na całej arenie testowej, aby ustandaryzować wygląd podczas nagrywania wideo. Następnie umieść karteczkę ze znanymi wymiarami na dnie areny testowej, aby później wykorzystać ją jako wzorzec kalibracji. I naciśnij przycisk nagrywania na kamerze wideo.
Następnie przenieś mysz testową na pustą arenę testową na 10 minut, aby posłużyła jako okres aklimatyzacji i kontynuuj nagrywanie. Po okresie aklimatyzacji zostaw mysz na arenie i szybko dodaj cztery nowe obiekty do areny. Rejestruj zachowanie myszy przez dodatkowe 10 minut w tym okresie testowym.
Na koniec, po zakończeniu okresu testowego, przywróć mysz testową do jej klatki domowej. Wyczyść i osusz nowe obiekty, a także arenę testową bezzapachowym płynem do naczyń i wodą. Zacznij od skonfigurowania schematu kodowania projektu w oprogramowaniu do rejestrowania zachowań.
W polu ustawień projektu ustaw pobieranie danych na tryb offline, obserwacja w trybie offline. W polu kodowania zachowania zaprogramuj scrabble, kopanie, hodowlę, pielęgnację i wąchanie obiektu pierwszego, drugiego, trzeciego i czwartego jako zdarzenia stanu. Skoki programowe jako zdarzenie punktowe.
Aby zaprogramować klawiaturę dodatkową, otwórz oprogramowanie klawiatury, kliknij przycisk klawiatury pomocniczej wyświetlany na ekranie, wpisz odpowiednią kombinację i kliknij OK. Po zaprogramowaniu dodatkowej klawiatury zamknij oprogramowanie i pozwól programowi działać w tle komputera. Po skonfigurowaniu projektu w oprogramowaniu przygotuj się do oceny liczby i czasu trwania każdego z poniższych powtarzających się zachowań.
Tyły, kopanie, samodzielne oporządzanie i skoki. Aby skomponować muzykę do filmu, kliknij filet, otwórz project, obserwuj, observation i new. Wybierz nazwę nowego pliku, a następnie wybierz plik multimedialny wideo, który chcesz ocenić.
Rozpocznij ocenianie powtarzających się zachowań, klikając przycisk rozpoczęcia obserwacji. Użyj dwóch naciśnięć dla wszystkich zdarzeń stanu. Jeden oznacza inicjację, a drugi koniec zachowania.
I używaj tylko jednego naciśnięcia dla zdarzeń punktowych. Następnie użyj oprogramowania, aby ocenić, ile razy i jak długo mysz obwąchiwała każdy obiekt, co jest definiowane jako każdy raz, gdy mysz porusza nosem w odległości 0,5 centymetra od obiektu. Za każdym razem, gdy mysz obwąchuje obiekt, zapisz odpowiedni numer pozycji obiektu i ręcznie zapisz ciąg numerów pozycji do końca 10-minutowego okresu testowania.
Policz pozycję dwa razy, jeśli mysz obwąchuje obiekt, odwraca wzrok, a następnie ponownie obwąchuje obiekt. Po tym, jak 10-minutowy film testowy zostanie oceniony pod kątem sniffów, zwizualizuj dane, klikając analizuj, analizę zachowania i nowe. Następnie, gdy dane pojawią się na ekranie, wyeksportuj je do osobnego arkusza kalkulacyjnego.
Następnie zapisz całkowitą odległość, jaką mysz przebyła na arenie podczas testów. Aby to zrobić, użyj karty notatki do kalibracji każdego filmu, ustawiając linię kalibracji wzdłuż każdego końca karty notatek i wprowadzając odpowiednią długość na ekranie kalibracji oprogramowania. Po narysowaniu linii wprowadź znaną długość i szerokość karty notatki, które odpowiadają każdej linii.
Następnie, w ustawieniach areny, wybierz całą arenę. W ustawieniach sterowania szlakiem wybierz czas trwania 10 minut. W ustawieniach wykrywania wybierz ciemny obiekt na jasnym tle.
Po zaprogramowaniu tych ustawień oceń filmy, klikając akwizycja i otwórz akwizycję. W polu kontrolnym pobierania kliknij pozycję nowa wersja próbna. A potem rozpocznij próby.
Po upływie 10 minut zatrzymaj program i obserwuj dane. Na koniec kliknij Analizuj i obliczaj statystyki. Po wyświetleniu danych na ekranie wyeksportuj je do osobnego arkusza kalkulacyjnego.
Procent liczby powtórzeń trzech najczęstszych sekwencji wzorców zaobserwowano w trzech różnych szczepach myszy wsobnych. Samice C 58 wykazywały silne przywiązanie do preferowanych przez siebie wzorców na arenie okrągłej, ale nie na arenie prostokątnej. Podczas gdy samce myszy nie różniły się od siebie w żadnej z tych dziedzin.
Co więcej, samce i samice myszy C 58 na arenie okrągłej wykazywały silniejszą preferencję dla swojego najbardziej preferowanego obiektu niż pozostałe dwa szczepy. Podczas gdy na prostokątnej arenie nie wykazano żadnych różnic w preferencjach obiektów. Po opanowaniu tej techniki można ją ukończyć w mniej niż godzinę, przy czym 15 minut potrzeba na pozyskanie danych, a 20 minut na ocenę behawioralną.
Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że myszy są bardzo wrażliwe na zmiany w swoim otoczeniu. Upewnij się, że środowisko testowe pozostaje spójne przez cały czas trwania eksperymentu. Zgodnie z tą procedurą, inne metody, takie jak labirynt Barnesa lub labirynt zespołowy, mogą być wykorzystane do dalszego sprawdzenia obecności powtarzających się zachowań wyższego rzędu.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak korzystać z eksploracji nowych obiektów, aby zidentyfikować obecność powtarzających się zachowań wyższego rzędu u myszy.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia test behawioralny zaprojektowany w celu identyfikacji powtarzalnych zachowań wyższego rzędu (RRBs) u myszy. Celem testu jest ułatwienie walidacji modeli mysich do badania zachowań przypominających autyzm bez konieczności wcześniejszego treningu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Nauki behawioralne
- Modele zwierzęce
Wprowadzenie
- Powtarzalne zachowania (RRB) wyższego rzędu znacząco wpływają na życie osób chorych.
- Modelowanie tych zachowań u gryzoni jest trudne.
- Eksploracja nowego obiektu może służyć jako przydatny test.
- Inbredowa linia myszy C 58 J jest odpowiednia do tych badań.
Cel badania
- Opracowanie testu do wykrywania powtarzających się zachowań (RRB) wyższego rzędu u myszy.
- Walidacja potencjalnych modeli mysich do badania autyzmu.
- Zapewnienie metody oceny behawioralnej niewywołującej lęku.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie przezroczystej, plastikowej klatki prostokątnej wypełnionej ściółką z kolb kukurydzy.
- Wybór czterech nowych obiektów różniących się kształtem i kolorem.
- Brak konieczności wcześniejszego szkolenia myszy.
- Ocena zachowań eksploracyjnych w kontrolowanym środowisku.
Główne wyniki
- Test ten skutecznie identyfikuje powtarzalne stereotypowe zachowania (RRBs) wyższego rzędu u myszy.
- Wykazuje on potencjał w zakresie walidacji modeli mysich.
- Metoda jest skuteczna i nie wywołuje lęku u badanych osobników.
- Wyniki wspierają dalsze badanie RRBs w nauce o autyzmie.
Wnioski
- Badanie eksploracji nowego obiektu jest obiecującym testem w ocenie RRBs.
- Metoda ta może przyczynić się do lepszego zrozumienia zachowań związanych z autyzmem.
- Przyszłe badania mogą rozszerzyć te odkrycia w celu opracowania interwencji terapeutycznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Modelowanie powtarzalnych zachowań wyższego rzędu (RRBs) w systemach przedklinicznych pozostaje krytyczną luką w procesie odkrywania leków na zaburzenia widma autyzmu (ASD), co ogranicza możliwości walidacji celów terapeutycznych oraz redukcję ryzyka mechanistycznego. Test eksploracji nowego obiektu wypełnia tę lukę, umożliwiając ilościową ocenę ustandaryzowanych zachowań eksploracyjnych u myszy, stanowiąc tym samym narzędzie translacyjne do oceny kandydatów na leki ukierunkowanych na RRBs wyższego rzędu. Wspiera to wczesne etapy procesów badawczych poprzez zwiększenie pewności predykcyjnej w badaniach fenotypowych oraz w wyborze modeli przedklinicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących zachowań perseveracyjnych i sekwencyjnych w szlakach istotnych dla ASD.
- Wartość operacyjna: Wspiera biologiczną redukcję ryzyka poprzez zapewnienie face-valid odczytu dla RRB wyższego rzędu bez konieczności szkolenia zwierząt.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję portfolio poprzez identyfikację szczepów o zwiększonej częstotliwości zachowań wzorcowych, co odpowiada ludzkim fenotypom RRB wyższego rzędu.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość testu: Dostarcza zestandaryzowane, powtarzalne wyniki ilościowe oparte na sekwencjach węszenia obiektów oraz metrykach preferencji.
- Skalowalność: Wykorzystuje prostą arenę typu open-field z czterema nowymi obiektami, co umożliwia wysokoprzepustową adaptację w wielu szczepach myszy.
- Użyteczność przesiewowa: Przygotowuje zwalidowane systemy behawioralne do późniejszej oceny związków w kampaniach przesiewu fenotypowego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla badania chorób: Wykazuje trafność zewnętrzną w modelowaniu zaburzeń stereotypicznych (RRB) wyższego rzędu u ludzi, szczególnie w szczepach takich jak C58J, które wykazują nasilone RRB niższego rzędu oraz zachowania stereotypowe.
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkryć z walidacją przedkliniczną, zapewniając spójny odczyt behawioralny w różnych warunkach eksperymentalnych.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez ilościowe określenie powtarzalnych wzorców zachowań, które są kluczową domeną w symptomatologii ASD.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
Analiza ta wpisuje się w kontinuum odkryć, od walidacji celu, poprzez identyfikację związku wiodącego, aż po ocenę przedkliniczną, umożliwiając w szczególności obiektywny pomiar powtarzających się zachowań (RRB) wyższego rzędu jako punktu końcowego fenotypowego w badaniach związanych z ASD.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez i wyjaśnianie szlaków poprzez kwantyfikację uporządkowanej eksploracji jako wskaźnika sztywności poznawczej i perseveracji.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość do przeprowadzania analiz dzięki standaryzowanemu rozmieszczeniu obiektów, śledzeniu wideo oraz punktowej ocenie behawioralnej sekwencji wąchania.
- Analityka: Generuje ilościowe zmienne zależne, takie jak procent powtórzonych sekwencji trójwzorowych oraz wyniki preferencji obiektów, co umożliwia porównania między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Wspiera wysiłki w zakresie dopasowania biomarkerów poprzez modelowanie kluczowej domeny ASD (RRBs wyższego rzędu) w systemie przedklinicznym.
- Zastosowania korporacyjne: Służy jako wielokrotnego użytku platforma behawioralna, którą można zastosować w wielu obszarach terapeutycznych obejmujących symptomatologię przymusową lub repetywną.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celu poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej wokół mechanizmów RRB wyższego rzędu.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki stałym wymiarom areny, rozmieszczeniu obiektów oraz protokołom ślepego oceniania.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową poprzez umożliwienie wczesnej identyfikacji nieefektywnych związków, co redukuje ryzyko biologiczne na późniejszych etapach.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez kwantyfikację fenotypów behawioralnych powiązanych z domenami objawów ASD.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy z zakresu neuronauki behawioralnej oraz biegłości w obsłudze oprogramowania do analizy wideo w celu dokładnego śledzenia sekwencji węszenia.
- Zależność od zstandaryzowanego ustawienia areny, kalibracji obiektów oraz stałego oświetlenia w celu zminimalizowania zmienności.
- Konieczność uzgodnienia etogramów behawioralnych i kryteriów oceny między zespołami w celu zapewnienia powtarzalności wyników w różnych ośrodkach.
- Konieczność uwzględnienia adaptacji przy przejściu z prostokątnych na okrągłe konfiguracje areny, ponieważ różnice między szczepami były zależne od kontekstu.
- Metoda ograniczona do pomiaru wzorców eksploracyjnych; nie rejestruje stereotypii ruchowych ani czynników zakłócających związanych z lękiem bez zastosowania uzupełniających testów.
