Bateria testów behawioralnych oceniających ogólną lokomocję, siłę mięśni i koordynację u myszy
23 stycznia 2018
Testy behawioralne są używane w badaniach przedklinicznych do oceny fenotypowych skutków choroby lub leczenia na samopoczucie zwierzęcia. Aby globalnie ocenić funkcjonowanie motoryczne, wybraliśmy testy ogólnej lokomocji, siły mięśniowej i koordynacji: odpowiednio test otwartego pola, test siatki i test rotarod.
Ogólnym celem tego zestawu testów behawioralnych jest obserwacja ogólnej lokomocji, siły mięśniowej oraz koordynacji u myszy. Metody te mogą pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące wdrażania różnych terapii w wielu badaniach przedklinicznych, takich jak wpływ wyników leczenia na ruchliwość myszy. Główną zaletą tej techniki jest to, że za pomocą tego zestawu testów behawioralnych mierzone i oceniane są wiele aspektów i wymiarów ruchu.
Procedurę zademonstruje Meera, studentka studiów magisterskich w naszym laboratorium. Należy rozpocząć od uruchomienia programu do testu otwartego pola oraz podłączenia komputera do kamery lub boksu do testu otwartego pola. Następnie należy uruchomić odpowiednie oprogramowanie SmartWare, klikając ikonę Open Field.
Wybierz OK. Jeśli dotyczy, wybierz źródło Digital Analog Converter z opcji kamery. Postępuj zgodnie z instrukcjami, aby ustawić odpowiednie wymiary obejmujące pole otwarte.
Następnie, poprzez kalibrację odpowiedniej części oprogramowania, upewnij się, że mysz jest wykrywana w obrębie otwartego pola. Kliknij czas, aby ustawić czas trwania testu myszy. W tym przypadku ustaw pięć minut.
Wprowadź podmioty, klikając i wpisując odpowiednią nazwę plików. Na przykład: faza pierwsza, sesja pierwsza. Następnie umieść mysz w centrum otwartego pola i kliknij ikonę startu, aby uruchomić nagrywanie w programie.
Po upływie pięciu minut program automatycznie przejdzie do kolejnego obiektu. W tym przypadku należy wyjąć mysz, która ukończyła test, i umieścić kolejny obiekt w otwartym polu programu. Następnie należy kliknąć start.
Na koniec, aby przeanalizować dane, kliknij ikonę analizy w prawym górnym rogu ekranu. Kliknij ponownie analizuj, a następnie raport podsumowujący. Rozpocznij od umieszczenia kursora myszy w centrum siatki.
Następnie odwróć siatkę co najmniej 20 centymetrów nad przezroczystym pojemnikiem. Po odwróceniu uruchom stoper. Zarejestruj czas latencji do momentu spadnięcia myszy z siatki.
Jeśli mysz nie spadnie w ciągu 60 sekund, przypisuje się jej wynik 60 sekund i nie przeprowadza dalszych prób. Następnie należy pozwolić myszy odpocząć przez co najmniej pięć minut. W kolejnym kroku włącz rotarod oraz komputer.
Upewnij się, że są one prawidłowo podłączone w celu rejestracji danych. Aby uruchomić protokół przyspieszony, użyj kodów na klawiaturze, aby ustawić żądany czas trwania testu na rotarodzie na 300 sekund, liczbę ścieżek na pięć, prędkość początkową i końcową odpowiednio na 4 i 40 obr./min oraz czas narastania prędkości na 300 sekund. Następnie ustaw urządzenie w trybie forward dla myszy.
Przed rozpoczęciem próby należy upewnić się, że wszystkie zmagnetyzowane sekcje są zrównoważone, a następnie umieścić jedną mysz w każdej sekcji rotarodu. Następnie należy nacisnąć start, aby uruchomić program. W miarę jak myszy spadają, należy bezzwłocznie usuwać je z sekcji, aby nie dopuścić do potrącenia myszy w pozostałych sekcjach.
Na koniec należy pozwolić myszom odpocząć przez 10 minutową przerwę między próbami. W czasie tej przerwy należy rozpocząć próbę dla kolejnej grupy myszy. Dane te obrazują wykorzystanie rotarodu jako metody oceny zachowania myszy leczonych w porównaniu z normalnymi myszami heterozygoticznymi.
Rozbieżność między dwiema grupami w 40. tygodniu oznacza początek spadku koordynacji w grupie leczonej w porównaniu z normalną grupą kontrolną. W trakcie comiesięcznych testów behawioralnych myszy leczone wykazywały wyniki zbliżone do normalnej kontroli heterozygotycznej w teście otwartej przestrzeni, teście rotarod oraz teście siatki. W 12. tygodniu zwierzęta leczone osiągały lepsze wyniki niż zwierzęta nieleczone pod względem czasu poruszania się w teście otwartej przestrzeni oraz czasu do upadku w teście siatki.
Po opanowaniu tej techniki, przy prawidłowym przeprowadzeniu protokołu, badanie 20 myszy można ukończyć w dwie i pół godziny. Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o czyszczeniu aparatury pomiędzy próbami każdego zwierzęcia, aby uniknąć możliwego zanieczyszczenia próbek między myszami i klatkami. Po zastosowaniu tej procedury można przeprowadzić inne metody, takie jak dalsze analizy behawioralne i biochemiczne, w celu udzielenia odpowiedzi na dodatkowe pytania dotyczące skuteczności leczenia, na przykład analizy biodystrybucji, pomiary aktywności enzymatycznej, badania histologiczne lub testy pamięci i uczenia się.
Po opracowaniu technika ten utorował drogę badaczom z dziedziny psychologii, a później neuronauk, do badania wpływu różnych terapii i warunków na organizmy modelowe. Po obejrzeniu filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat przeprowadzania testów behawioralnych w zakresie ogólnej lokomocji, siły mięśniowej i koordynacji. Należy pamiętać, że praca z myszami może być niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury zawsze należy przestrzegać środków ostrożności, takich jak stosowanie odpowiednich środków ochrony indywidualnej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł omawia zestaw testów behawioralnych zaprojektowanych w celu oceny ogólnej lokomocji, siły mięśniowej oraz koordynacji u myszy. Testy te są kluczowe dla oceny efektów terapeutycznych w badaniach przedklinicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- neuronauka
- testy behawioralne
- badania przedkliniczne
Wstęp
- Testy behawioralne są niezbędne do oceny dobrostanu zwierząt.
- Pomagają one w zrozumieniu efektów fenotypowych chorób i stosowanego leczenia.
- Wiele wymiarów ruchu jest ocenianych za pomocą różnych testów.
- Do powszechnie stosowanych testów należą test otwartego pola, test siatkowy oraz test rotarod.
Cel badania
- Obserwacja lokomocji, siły oraz koordynacji u myszy.
- Ocena wpływu zastosowanego leczenia na motorykę.
- Przeprowadzenie kompleksowej oceny funkcji motorycznych.
Zastosowane metody
- Test otwartego pola do oceny ogólnej lokomocji.
- Test siatki do oceny siły mięśniowej.
- Test Rotarod do oceny koordynacji.
- Wykorzystanie oprogramowania SmartWare do gromadzenia danych.
Główne wyniki
- Testy behawioralne dostarczają informacji na temat skuteczności leczenia.
- Pomiarowi poddawanych jest wiele aspektów ruchu.
- Wyniki mogą być pomocne w przyszłych badaniach przedklinicznych.
Wnioski
- Testy behawioralne są cennym narzędziem w badaniach z zakresu neuronauki.
- Pomagają one w zrozumieniu wpływu metod leczenia na modele zwierzęce.
- Kompleksowe oceny mogą prowadzić do opracowania lepszych strategii terapeutycznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowe testy behawioralne u myszy umożliwiają rzetelną ocenę funkcji motorycznych, siły mięśniowej oraz koordynacji, dostarczając kluczowych punktów końcowych fenotypowych dla przedklinicznych badań skuteczności. Ten wielowymiarowy zestaw testów wspiera ciągłość translacyjną poprzez powiązanie interwencji molekularnych z wynikami funkcjonalnymi, bezpośrednio wpływając na decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) we wczesnych etapach odkrywania leków. Integracja obiektywnych wskaźników lokomocji i koordynacji zwiększa pewność prognostyczną i minimalizuje ryzyko związane z rozwojem portfeli leków ukierunkowanych na układ nerwowy i mięśnie.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania leków i walidacja celu
- Umożliwia walidację funkcjonalną hipotez terapeutycznych celujących w szlaki motoryczne i nerwowo-mięśniowe.
- Wspiera biologiczne ograniczanie ryzyka poprzez kwantyfikację wpływu leczenia na fenotypy ruchowe.
- Ułatwia priorytetyzację kandydatów na podstawie obiektywnej poprawy w punktach końcowych funkcji motorycznych.
- Zapewnia wielowymiarowe odczyty służące wyjaśnieniu mechanizmów w modelach chorób.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ustanawia zestandaryzowane, powtarzalne testy behawioralne do późniejszej oceny związków.
- Dostarcza ilościowych, porównywalnych wyników w zakresie lokomocji, siły i koordynacji.
- Umożliwia skalowalny screening wielu kohort dzięki zautomatyzowanemu gromadzeniu i analizie danych.
- Przygotowuje zwalidowane systemy do integracji z punktami końcowymi biochemicznymi i histologicznymi.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje przedkliniczne punkty końcowe fenotypowe z funkcjonalnymi wynikami istotnymi dla przebiegu choroby.
- Wspiera podłużną ocenę trwałości oraz czasu wystąpienia efektu leczenia w modelach zwierzęcych.
- Umożliwia dostosowanie etapu rozwoju do poziomu ryzyka poprzez wymaganie poprawy w wielu domenach behawioralnych.
- Ułatwia zachowanie ciągłości od etapu odkrywania po walidację przedkliniczną w programach dotyczących OUN oraz układu nerwowo-mięśniowego.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ten zestaw testów behawioralnych znajduje się na styku biologii odkrywczej i przedklinicznej oceny skuteczności, łącząc walidację celu z translacyjnymi miarami wyników.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie funkcji motorycznych i zaangażowania szlaków w oparciu o postawione hipotezy.
- Przesiewanie: Zapewnia odtwarzalne, ilościowe punkty końcowe zachowania do selekcji kandydatów.
- Analityka: Generuje obiektywne pomiary (np. czas do upadku, przebyty dystans) do porównań statystycznych między grupami.
- Badania translacyjne: Pozwala na zestawienie wyników z modeli zwierzęcych z klinicznie istotnymi punktami odniesienia funkcji motorycznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako modułowa platforma, którą można dostosować do różnych modeli chorób i rodzajów interwencji.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w ocenie wyników funkcjonalnych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje testy behawioralne, zapewniając powtarzalność i skalowalność w obrębie badań.
- Wartość strategiczna: Wspiera decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) za pomocą wielowymiarowych danych ilościowych, optymalizując alokację zasobów.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój kandydatów z wykazaną korzyścią funkcjonalną.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu neuronauki behawioralnej oraz doświadczenia w pracy ze zwierzętami.
- Wymaga skalibrowanego instrumentarium oraz zwalidowanego oprogramowania do akwizycji i analizy danych.
- Konieczna jest rygorystyczna standaryzacja protokołów i kryteriów oceniania pomiędzy członkami zespołu.
- Metoda jest dostosowywalna do różnych modeli mysich, jednak w konkretnych kontekstach chorobowych może wymagać optymalizacji protokołu.
- Czyszczenie aparatury oraz przestrzeganie protokołów dobrostanu zwierząt są niezbędne dla zapewnienia integralności i powtarzalności danych.
