Name: Opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: Poznaj metodę oceny hamowania prepulsu u szczurów z izolacji społecznej w modelu schizofrenii. Protokół integruje dane behawioralne z aktywnością neuronalną, ułatwiając badanie deficytów filtracji sensorycznej w neuropsychiatrii.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Edith Granados, Cinvestav Guadalajara, za uprzejme wsparcie tego projektu skryptami PPI i synchronizacją danych. Praca ta została sfinansowana przez Santos Dumont Institute, Ministerstwo Edukacji, CNPq, CAPES i FINEP.

<ol><li>Braff, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+prepulse+characteristics+on+the+detection+of+sensorimotor+gating+deficits+in+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Schizophr+Res%22%5BJournal%5D)">Impact of prepulse characteristics on the detection of sensorimotor gating deficits in schizophrenia.</a> Schizophr Res. 49 (1-2), 171-178 (2001).</li>
<li>Jahshan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+sensory+information+processing+abnormalities+across+the+illness+course+of+schizophrenia%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol+Med%22%5BJournal%5D)">Automatic sensory information processing abnormalities across the illness course of schizophrenia.</a> Psychol Med. 42 (1), 85-97 (2012).</li>
<li>Oranje, B., Geyer, M. A., Bocker, K. B., Kenemans, J. L., Verbaten, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prepulse+inhibition+and+P50+suppression%3A+Commonalities+and+dissociations%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatry+Res%22%5BJournal%5D)">Prepulse inhibition and P50 suppression: Commonalities and dissociations.</a> Psychiatry Res. 143 (2-3), 147-158 (2006).</li>
<li>Geyer, M. A., Swerdlow, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+startle+response%2C+prepulse+inhibition%2C+and+habituation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Measurement of startle response, prepulse inhibition, and habituation.</a> Curr Protoc Neurosci. 3 (1), 8.7(1998).</li>
<li>Braff, D. L., Grillon, C., Geyer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gating+and+habituation+of+the+startle+reflex+in+schizophrenic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Gen+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Gating and habituation of the startle reflex in schizophrenic patients.</a> Arch Gen Psychiatry. 49 (3), 206-215 (1992).</li>
<li>Grillon, C., Ameli, R., Charney, D. S., Krystal, J., Braff, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Startle+gating+deficits+occur+across+prepulse+intensities+in+schizophrenic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Startle gating deficits occur across prepulse intensities in schizophrenic patients.</a> Biol Psychiatry. 32 (10), 939-943 (1992).</li>
<li>Kumari, V., Soni, W., Sharma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normalization+of+information+processing+deficits+in+schizophrenia+with+clozapine%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Normalization of information processing deficits in schizophrenia with clozapine.</a> Am J Psychiatry. 156 (7), 1046-1051 (1999).</li>
<li>Weike, A. I., Bauer, U., Hamm, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+neuroleptic+medication+removes+prepulse+inhibition+deficits+in+schizophrenia+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Effective neuroleptic medication removes prepulse inhibition deficits in schizophrenia patients.</a> Biol Psychiatry. 47 (1), 61-70 (2000).</li>
<li>Swerdlow, N. R., Braff, D. L., Geyer, M. A., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+dopamine+hyperactivity+in+rats+mimics+abnormal+acoustic+startle+response+in+schizophrenics%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Central dopamine hyperactivity in rats mimics abnormal acoustic startle response in schizophrenics.</a> Biol Psychiatry. 21 (1), 23-33 (1986).</li>
<li>Wenzel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open+hardware%3A+From+DIY+trend+to+global+transformation+in+access+to+laboratory+equipment%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Open hardware: From DIY trend to global transformation in access to laboratory equipment.</a> PLoS Biol. 21 (1), e3001931(2023).</li>
<li>Longley, M., Willis, E. L., Tay, C. X., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+open-source+device+for+operant+licking+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Peer+J%22%5BJournal%5D)">An open-source device for operant licking in rats.</a> Peer J. 5, e2981(2017).</li>
<li>Ribeiro, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OBAT%3A+An+open-source+and+low-cost+operant+box+for+auditory+discriminative+tasks%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Res+Methods%22%5BJournal%5D)">OBAT: An open-source and low-cost operant box for auditory discriminative tasks.</a> Behav Res Methods. 50 (2), 816-825 (2018).</li>
<li>Wong, C. C., Ramanathan, D. S., Gulati, T., Won, S. J., Ganguly, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+behavioral+box+to+assess+forelimb+function+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">An automated behavioral box to assess forelimb function in rats.</a> J Neurosci Methods. 246, 30-37 (2015).</li>
<li>White, S. R., Amarante, L. M., Kravitz, A. V., Laubach, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+future+is+open%3A+Open-source+tools+for+behavioral+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">The future is open: Open-source tools for behavioral neuroscience research.</a> eNeuro. 6 (4), (2019).</li>
<li>Bridge, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Arduino-based+RFID+platform+for+animal+research%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Ecol+Evol%22%5BJournal%5D)">An Arduino-based RFID platform for animal research.</a> Front Ecol Evol. 7, 257(2019).</li>
<li>Chen, X., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ArControl%3A+An+Arduino-based+comprehensive+behavioral+platform+with+real-time+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">ArControl: An Arduino-based comprehensive behavioral platform with real-time performance.</a> Front Behav Neurosci. 11, 244(2017).</li>
<li>Oliveira Silva, J. W., Lima, R. A., Morya, E., Brasil, F. L., Gonçalves, L. M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+behavioral+box+and+sensing+techniques+for+analysis+of+tactile+discrimination+tasks+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Improved behavioral box and sensing techniques for analysis of tactile discrimination tasks in rodents.</a> Sensors. 23 (1), 288(2022).</li>
<li>Gage, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> J Vis Exp. (60), e3565(2012).</li>
<li>Andreoli, L., Simplício, H., Morya, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Egg+model+training+protocol+for+stereotaxic+neurosurgery+and+microelectrode+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Egg model training protocol for stereotaxic neurosurgery and microelectrode implantation.</a> World Neurosurg. 111, 243-250 (2018).</li>
<li>Althobaiti, T., Katsigiannis, S., Ramzan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Triaxial+accelerometer-based+falls+and+activities+of+daily+life+detection+using+machine+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Triaxial accelerometer-based falls and activities of daily life detection using machine learning.</a> Sensors (Basel). 13, 3777(2020).</li>
<li>Heidbreder, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral%2C+neurochemical%2C+and+endocrinological+characterization+of+the+early+social+isolation+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Behavioral, neurochemical, and endocrinological characterization of the early social isolation syndrome.</a> Neuroscience. 100 (4), 749-768 (2000).</li>
<li>Weiss, I. C., Iorio, L. D., Feldon, J., Domeney, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+differences+in+the+isolation-induced+effects+on+prepulse+inhibition+of+the+acoustic+startle+response+and+on+locomotor+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Strain differences in the isolation-induced effects on prepulse inhibition of the acoustic startle response and on locomotor activity.</a> Behav Neurosci. 114 (2), 364(2000).</li>
<li>Cromwell, H. C., Klein, A., Mears, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+unit+and+population+responses+during+inhibitory+gating+of+striatal+activity+in+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Single unit and population responses during inhibitory gating of striatal activity in freely moving rats.</a> Neuroscience. 146, 69-85 (2007).</li>
<li>Kosobud, A. E., Harris, G. C., Chapin, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+associations+of+neuronal+activity+in+the+ventral+tegmental+area+of+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Behavioral associations of neuronal activity in the ventral tegmental area of the rat.</a> J Neurosci. 14, 7117-7129 (1994).</li>
<li>Carcea, I., Insanally, M. N., Froemke, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+auditory+cortical+activity+during+behavioural+engagement+and+auditory+perception%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Dynamics of auditory cortical activity during behavioural engagement and auditory perception.</a> Nat Commun. 8, 14412(2017).</li>
<li>Rosa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Routine+post-weaning+handling+of+rats+prevents+isolation+rearing-induced+deficit+in+prepulse+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Braz+J+Med+Biol+Res%22%5BJournal%5D)">Routine post-weaning handling of rats prevents isolation rearing-induced deficit in prepulse inhibition.</a> Braz J Med Biol Res. 38 (11), 1691-1696 (2005).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

W protokole tym przedstawiono pudełko behawioralne DIY do badania zadań hamowania prepulsów u swobodnie zachowujących się szczurów Wistar podczas rejestrowania danych mózgowych (w tym przykładzie potencjału pola lokalnego i aktywności impulsowej). Pudełko można zbudować i dostosować za pomocą komponentów powszechnie spotykanych w laboratoriach neurobiologicznych, dzięki czemu jest dostępne i tanie. Takie rozwiązania typu "zrób to sam" pozwalają również na większą elastyczność w projektowaniu i personalizacji eksperymentó...

Osoby, u których zdiagnozowano schizofrenię (SCZ), często wykazują deficyty sensomotoryczne. Zmniejszona reakcja na stymulację sensoryczną i trudności w rozróżnianiu istotnych informacji z różnych bodźców sensorycznych są często zgłaszane u tych pacjentów 1,2. W przypadku osób zdrowych dostarczenie słabszego bodźca przed silniejszym zmniejsza zwykły odruch zaskoczenia na silniejszy bodziec3. Zjawisko to jest znane jako hamowanie przedimpulsowe (PPI) i zostało wykorzystane do zbadania deficytów bramkowania sensorycznego u pacjentów z SCZ i zwierzęcych modelach SCZ4.
W zadaniu akustycznym PPI reakcja zaskoczenia na pojedynczy silny impuls akustyczny (np. ~120 dB) jest porównywana z reakcją na przerażenie, gdy ten sam bodziec jest poprzedzony w krótkim odstępie czasu (od 30 do 500) słabszym bodźcem (np. ~65 dB)3,4. U zdrowych osób reakcja przerażenia na impuls jest zmniejszona, gdy prezentowany jest słabszy impuls wstępny (w porównaniu z reakcją przerażenia na pojedynczy silny impuls). Zjawisko to jest zaburzone u osób z SCZ, które wykazują mniejsze tłumienie reakcji zaskoczenia nawet wtedy, gdy słabszy impuls poprzedza silny impuls 1,5,6,7,8.
Podobnie jak pacjenci z SCZ, szczury z nadaktywnością mezolimbicznej dopaminy również wykazują zmniejszony akustyczny PPI9, co czyni ten paradygmat użytecznym narzędziem do badania behawioralnych i fizjologicznych zmian w zwierzęcych modelach schizofrenii. Ogólnie rzecz biorąc, komercyjna aparatura do PPI składa się z komory akustycznej zawierającej czujniki, głośniki i oprogramowanie do ustawiania parametrów eksperymentalnych (np. interwału między impulsami i intensywności bodźców), rejestrowania reakcji gryzoni na przerażenie i przetwarzania danych. Jednak systemy komercyjne często oferują ograniczone opcje dostosowywania i są kosztowne. Podejście "zrób to sam" (DIY) do budowy elastycznej aparatury badawczej zwiększa dostęp do sprzętu i transfer wiedzy10. Rozwiązania typu "zrób to sam" do badania mechanizmów bramkowania sensomotorycznego, takie jak PPI, muszą uwzględniać kilka kluczowych czynników, aby zapewnić skuteczność i niezawodność. Niektóre istotne kwestie obejmują specyfikacje projektowe, kontrolę środowiska i światła, tłumienie dźwięku, systemy dostarczania bodźców, czujniki pomiaru behawioralnego oraz akwizycję i analizę danych.
Rozwiązania dla majsterkowiczów dla pudełek behawioralnych zostały opracowane dla różnych funkcji, takich jak eksperymenty z lizaniem instrumentalnym11, zadania dyskryminacji słuchowej12 i funkcja kończyn przednich13. Chociaż kilka podejść typu "zrób to sam" koncentruje się na śledzeniu wideo14, tego typu dane wymagają dużych zasobów obliczeniowych do analizy. Platforma sprzętowo-programowa typu open source może być wykorzystana do zbudowania taniego pudełka behawioralnego PPI z elastycznością testowania niestandardowych eksperymentów 15,16,17 i synchronizacji nagrań neuronalnych swobodnie zachowujących się zwierząt.
W tym artykule przedstawiono metodę opracowywania pola behawioralnego do oceny IPP za pomocą taniej platformy do badania modelu izolacji szczurów po odsadzeniu, stresu we wczesnym okresie życia przyczyniającego się do rozwoju objawów podobnych do SCZ, który może być również stosowany z jednoczesnym elektrofizjologicznym zapisem mózgu.

<table><tbody><tr><td>Pudełko akrylowe</td><td>Wykonane na zamówienie</td><td></td><td>Arkusz akrylowy o grubości 5 mm, 20 cm x 25 cm x 25 cm</td></tr><tr><td>Samoprzylepne gumowe nakładki na odbojniki</td><td>Ziarnistość goryla</td><td>MPU6050&nbsp;</td><td>Średnica 0,8 cala i wysokość 0,38 cala. Gumowe podkładki stabilizujące akrylowe pudełko i izolujące od wibracji zewnętrznych. Wysokość powinna być większa niż 5 mm ze względu na MPU6050 pod pudełkiem.</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td>ATmega328P&nbsp;</td><td>Płytka mikrokontrolera Arduino oparta na procesorze ATmega328P z 14 cyfrowymi pinami wejścia/wyjścia, 6 wejściami analogowymi i częstotliwością taktowania 16 MHz.</td></tr><tr><td>Cedrus stim tracker (detektor dźwięku)</td><td>Cedrus</td><td>https://cedrus.com/stimtracker/index.htm</td><td>Cedrus stim tracker wykrywa bodźce akustyczne i wysyła znaczniki TTL do danych akcelerometru.</td></tr><tr><td>System badawczy Cineplex</td><td>Plexon (plekson)</td><td>https://plexon.com/plexon-systems/cineplex-behavioral-research-system/</td><td>Nagranie wideo zwierzęcia zsynchronizowane z danymi elektrofizjologicznymi.</td></tr><tr><td>Klej cyjanoakrylowy</td><td></td><td>MPU6050</td><td>Super klej, aby mocno przymocować MPU6050 pod pudełkiem.</td></tr><tr><td>Cyfrowy miernik dźwigni dźwięku</td><td></td><td></td><td>Miernik decybeli do kalibracji bodźców ustawionych przed eksperymentem.</td></tr><tr><td>IBM SPSS</td><td>SPSS (Pakiet Statystyczny dla Nauk Społecznych, USA)</td><td></td><td>Platforma oprogramowania IBM SPSS Statistics.</td></tr><tr><td>Matlab (Matlab)</td><td>MathWorks (Prace matematyczne)</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>Platforma MATLAB do analizy danych, tworzenia algorytmów i tworzenia modeli.</td></tr><tr><td>Mikro śruba ze stali nierdzewnej</td><td></td><td></td><td>do okularów o średnicy 1,2 mm i długości 4 mm.</td></tr><tr><td>Tablica mikroeletrody</td><td>Na zamówienie</td><td></td><td>Wykorzystuje złącze omnetics i druty wolframowe o grubości 50 mikronów pokryte parylenem California Fine Wire.</td></tr><tr><td>Mikrofon</td><td></td><td></td><td>Mikrofon do akwizycji stymulacji akustycznej zsynchronizowanej z danymi elektrofizjologicznymi.</td></tr><tr><td>Zobacz materiał MPU-6050</td><td>InvenSense</td><td>https://invensense.tdk.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050/</td><td>MPU-6050 to 3-osiowy żyroskop i 3-osiowy akcelerometr&nbsp;</td></tr><tr><td>Wielokanałowy procesor akwizycji&nbsp;</td><td>Plexon (plekson)</td><td>SPIKE/LFP</td><td>MAP Plexon do pozyskiwania neuronalnych danych elektrofilologicznych SPIKE/LFP oraz kanałów pomocniczych (mikrofon, markery TTL, akcelerometr).</td></tr><tr><td>NeuroEksplorator</td><td>Nex&nbsp;</td><td>https://www.neuroexplorer.com/</td><td>Program do analizy danych NeuroExplorer dla stale rejestrowanych sygnałów i znaczników czasu (pociągi impulsowe, zdarzenia behawioralne)</td></tr><tr><td>Neuroodkrywca</td><td>Nex Technolgie</td><td>https://www.neuroexplorer.com/</td><td>Oprogramowanie do analizy danych neurofizjologicznych SPIKE i LFP.</td></tr><tr><td>Sortownik offline</td><td>Plexon (plekson)</td><td>https://plexon.com/products/offline-sorter/#38957t34842</td><td>Oprogramowanie do sortowania spajków w trybie offline.</td></tr><tr><td>Sorter offLineSorter</td><td>Sortownik offline</td><td>https://plexon.com/products/offline-sorter/</td><td>Sortownik offline to oprogramowanie do sortowania spajków w trybie offline</td></tr><tr><td>Doodbytniczy weterynaryjny czujnik SpO2</td><td>KTMED (Międzynarodowa Federacja Związków</td><td>FS-03</td><td>Czujnik SpO2 dla małych zwierząt</td></tr><tr><td>Taśmę</td><td></td><td></td><td>Cienki taśmowy do podłączenia MPU6050 do Arduino.</td></tr><tr><td>Wiertarka robota</td><td>Gwiazda Neuro</td><td>https://robot-stereotaxic.com/drill-injection-robot/</td><td>Wiertarka robotyczna używana ze stereotaktycznym Neurostar. Można go zastąpić wiertarką ręczną.</td></tr><tr><td>Głośnik</td><td></td><td></td><td>Głośnik ma zakres od 100 do 40 kHz i natężenie do 150 dB.</td></tr><tr><td>Aparatura stereotaktyczna</td><td>Gwiazda Neuro</td><td></td><td>Stereotaktyka stosowana w neurochirurgii u gryzoni</td></tr></tbody></table>

opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych

Developing a Behavioral Box for Assessing Prepulse Inhibition and Neural Activity in Psychiatric Animal Models

Stres we wczesnym okresie życia jest uznawany za potencjalny prekursor zaburzeń neurorozwojowych. Jednym z podejść do badania tego stanu w modelach zwierzęcych jest izolacja społeczna po odsadzeniu. Wykazano, że ten niepokój we wczesnym okresie życia u gryzoni prowadzi do zmian neuronalnych podobnych do tych obserwowanych u pacjentów ze schizofrenią, w tym zmniejszonej objętości kory przedczołowej, zmniejszonej gęstości kolców dendrytycznych i zwiększonej aktywności dopaminergicznej w brzusznej okolicy nakrywki. Paradygmat hamowania przedimpulsowego (PPI) jest uznaną metodą oceny deficytów bramkowania sensorycznego zarówno w modelach ludzkich, jak i zwierzęcych. PPI odnosi się do tłumienia odruchu zaskoczenia na silniejszy bodziec akustyczny (np. impuls 120 dB), gdy jest on poprzedzony słabszym akustycznym bodźcem wstępnym (np. impuls 65 dB). Zjawisko to jest często redukowane u pacjentów psychiatrycznych i zwierzęcych modeli zaburzeń psychicznych. W artykule przedstawiono protokół budowy pudełka behawioralnego dla badań IPP, umożliwiający wykorzystanie dostępnego, opłacalnego modelu zwierzęcego schizofrenii i synchronizację pudełka behawioralnego z zapisami neuronalnymi z modelu (np. zapisami elektrofizjologicznymi). To spersonalizowane pudełko behawioralne skutecznie wykrywało reakcje zaskoczenia i ułatwiało ocenę PPI z jednoczesnym rejestrowaniem neuronów u swobodnie zachowujących się gryzoni poddanych izolacji po odsadzeniu.

Hamowanie przed impulsem nie wykazało różnicy dla impulsu 1 i 3 w porównaniu z impulsem 5 (tylko 120 dB), ale wykazało różnicę statystyczną dla impulsu 2 i 4 (p &lt; 0,05) (ryc. 6).
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67005/67005fig06.jpg"> 
Ryc. 6: Średnie amplitudy odpowiedzi na bodziec słuchowy w pięciu typach impulsów. P...

Protokół ten przedstawia skrzynkę behawioralną opartą na mikrokontrolerze do oceny hamowania przedimpulsowego (PPI) poprzez zbieranie danych o przyspieszeniu z czujnika znajdującego się pod skrzynką. Dane te oceniają deficyty bramkowania sensorycznego u społecznie izolowanych szczurów, z dodatkową metodą synchronizacji danych z aktywnością neuronalną w celu przyspieszenia badań neurofizjologicznych nad zaburzeniami zachowania.

Opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych

Early-life distress is recognized as a potential precursor to neurodevelopmental disorders. One approach to investigating this condition in animal models ...

Protokół ten przedstawia prostą metodę oceny zwierzęcych modeli schizofrenii, przeznaczoną dla badaczy behawioralnych bez wiedzy z zakresu programowania lub elektroniki. Stworzyliśmy opłacalne pudełko behawioralne do oceny hamowania prepulsowego u szczurów dotkniętych problemami neurorozwojowymi wynikającymi z dystresu we wczesnym okresie życia. Ostatnie postępy w psychiatrycznych modelach zwierzęcych wykorzystujących test hamowania prepulsowego koncentrują się na zrozumieniu deficytów bramkowania sensorycznego obserwowanych w zaburzeniach takich jak schizofrenia.Obejmuje to modyfikacje genetyczne, neuroobrazowanie i interwencje farmakologiczne w celu zbadania zakłóceń hamowania prepulsów, co ostatecznie poprawi diagnostykę i terapie. Mamy nadzieję, że nasz protokół spopularyzuje badania nad hamowaniem prepulsowym w zwierzęcych modelach schizofrenii, a laboratoria, które badają molekularne, behawioralne i fizjologiczne aspekty choroby, mogą go wykorzystać, aby przyczynić się do zrozumienia tego złożonego zaburzenia psychicznego. Na początek zrób akrylowe przezroczyste pudełko, aby pomieścić swobodnie zachowującego się szczura wyposażonego w przewodową scenę główną.Użyj samoprzylepnych gumowych podkładek, aby odizolować akrylowe pudełko od wibracji i zabezpiecz akcelerometr poniżej bez kontaktu z innymi częściami. Za pomocą lutownicy taśmowy bezpośrednio do czterech otworów na płytce akcelerometru. VCC, GND, SCL i SDA.Oczyść środek akrylu i płaską płytę czołową akcelerometru. Następnie podłącz przeciwległy koniec taśmowego do mikrokontrolera, podłączając VCC do 3,3 V, GND do GND, SCL do SCL i SDA do SDA. Następnie zbuduj dźwiękoszczelną komorę z drzwiami frontowymi, używając 80-centymetrowych krawędzi z płyty pilśniowej o średniej gęstości o grubości 15 milimetrów.Ustaw głośnik 20 centymetrów nad akrylową skrzynką, upewniając się, że scena czołowa i mają pełny zakres ruchu. Podłącz wyjście audio z komputera do płytki mikrokontrolera. Za pomocą uniwersalnej magistrali szeregowej podłącz płytkę mikrokontrolera do komputera.Następnie otwórz zintegrowane oprogramowanie środowiska programistycznego dla płytki mikrokontrolera na komputerze. Po wybraniu odpowiedniej płytki mikrokontrolera, portu COM i szybkości transmisji, otwórz szkic pliku, skompiluj i prześlij kod na płytkę mikrokontrolera. Kliknij port szeregowy monitora, aby sprawdzić przychodzące dane.Następnie zamknij oprogramowanie środowiska programistycznego. Teraz umieść cyfrowy miernik poziomu dźwięku w akrylowym pudełku, w którym zostanie umieszczone zwierzę. Odtwarzaj bodźce akustyczne i dostosuj zakres wykrywania na mierniku poziomu dźwięku, aby skalibrować poziomy bodźców wysyłanych przez komputer.Następnie otwórz preferowane oprogramowanie typu open source do pobierania i zapisywania danych z portu szeregowego. Skonfiguruj ustawienia oprogramowania, w tym port COM, płytkę mikrokontrolera i szybkość transmisji. Kliknij przycisk Połącz, aby odczytać nieprzetworzone dane lub widok wykresu.Następnie kliknij przycisk Zapisz, aby rozpocząć rejestrowanie danych z eksperymentów. Po wszczepieniu matrycy elektrod do mózgu szczura, ostrożnie połącz scenę główną z implantem łącznika na czaszce szczura. Następnie włącz neuronalny system akwizycji danych i potwierdź, że odbiera on dane z bodźców akustycznych za pośrednictwem mikrokontrolera lub generatora TTL podłączonego do detektora dźwięku lub mikrofonu.Włącz skonfigurowany wcześniej rejestrator portów szeregowych typu open source. Teraz użyj oprogramowania do akwizycji elektrofizjologii do zbierania danych elektrofizjologicznych i akcelerometru. Wystaw zwierzę na działanie białego szumu tła przez siedem minut, z losową prezentacją wszystkich rodzajów impulsów, powtarzając każdy typ impulsu 10 razy.Po zakończeniu sesji nagrywania wyłącz oprogramowanie do akwizycji. Następnie ostrożnie odłącz łącznik sceny czołowej od implantu na czaszce zwierzęcia. Aby przeprowadzić analizę elektrofizjologiczną i behawioralną, zaimportuj surowe dane zawierające aktywność mózgu, przyspieszenie i bodźce akustyczne do platformy przetwarzania sygnałów.Wyodrębnij EPICS skoncentrowane na każdym bodźcu akustycznym. Następnie znormalizuj środki, aby umożliwić porównanie między zwierzętami. Ustaw odpowiedź na pojedynczy impuls jako odpowiedź maksymalną i znormalizuj odpowiedzi odruchowe na inne impulsy względem tej wartości.Na koniec zdefiniuj amplitudę przerażenia dla impulsu 5 jako 100% i przedstaw odpowiedzi na inne impulsy w funkcji amplitudy impulsu 5. Analiza potencjału pola lokalnego wykazała brak znaczącej modulacji mocy w korze przedlimbicznej i podlimbicznej po stymulacji, podczas gdy obszary takie jak brzuszny obszar nakrywki, ciało migdałowate, jądro półleżące i hipokamp wykazały zmniejszoną gęstość widma mocy w pasmach delta, theta i alfa, z zauważalną modulacją beta. Zarówno akcelerometry komercyjne, jak i akcelerometry typu "zrób to sam" wykazały spójne dane oparte na amplitudzie i czasie, przy czym odczyty wyjściowe i amplitudy reakcji na zaskoczenie wykazały ścisłe dopasowanie między urządzeniami.

developing-behavioral-box-for-assessing-prepulse-inhibition-neural

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Opisujemy szczurzy model zespołu stresu pourazowego (PTSD), który wykazuje trwałe zmiany w funkcji neuroendokrynnej oraz opóźnioną, długotrwałą i nasiloną reakcję lękową, charakterystyczną dla pacjentów z PTSD. Opisany tutaj model zwierzęcy oraz metody są przydatne do korelacji biomarkerów w jądrach mózgu, które mają charakter mechanistyczny, ale nie mogą być mierzone u pacjentów, z biomarkerami w obwodowych leukocytach, które podlegają pomiarowi.

Biomarkery w modelu zwierzęcym służące do ujawnienia korelatów neuronalnych, hematologicznych i behawioralnych PTSD

Habituacja oraz hamowanie reakcji orientacyjnej przez impuls poprzedzający (PPI) są operacyjnymi miarami bramkowania sensorycznego. Bramkowanie sensoryczne jest zaburzone w schizofrenii, a także w niektórych innych zaburzeniach psychicznych i chorobach neurodegeneracyjnych. W niniejszym materiale opisujemy standardowy protokół oceny krótkoterminowej i długoterminowej habituacji, a także hamowania akustycznej reakcji orientacyjnej przez impuls poprzedzający u szczurów i myszy.

Habituacja i hamowanie przedbodźcowe odruchu zaskoczenia akustycznego u gryzoni

Ten protokół opisuje, jak tymczasowo i zdalnie wyciszyć aktywność neuronalną w dyskretnych obszarach mózgu, podczas gdy szczury są zaangażowane w zadania związane z uczeniem się i pamięcią. Podejście to łączy farmakogenetykę (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) z paradygmatem behawioralnym (sensoryczne warunkowanie wstępne), które ma na celu rozróżnienie różnych elementów uczenia się.

Metoda zdalnego wyciszania aktywności neuronalnej u gryzoni podczas dyskretnych faz uczenia się

Nauka unikania shuttle-boxów jest dobrze ugruntowana w neuronauce behawioralnej. Protokół ten opisuje, w jaki sposób uczenie się w pudełku wahadłowym u gryzoni można połączyć z specyficzną dla miejsca elektryczną mikrostymulacją wewnątrzkorową (ICMS) i jednoczesnymi przewlekłymi zapisami in vivo jako narzędzie do badania wielu aspektów uczenia się i percepcji.

Połączony trening w skrzynce wahadłowej z rejestracją i stymulacją kory elektrofizjologicznej jako narzędziem do badania percepcji i uczenia się

Przetwarzanie czasowe, proces preatentywny, może leżeć u podstaw deficytów w procesach poznawczych wyższego poziomu, w tym uwagi, często obserwowanych w zaburzeniach neuropoznawczych. Wykorzystując hamowanie prepulsów jako wzorcowy paradygmat, przedstawiamy protokół manipulowania interwałem międzybodźcowym (ISI) w celu ustalenia kształtu funkcji ISI w celu zapewnienia oceny przetwarzania czasowego.

Moc interwału międzybodźcowego w ocenie przetwarzania czasowego u gryzoni

Przedstawiamy trzy protokoły, które oceniają różne formy impulsywności u szczurów i innych małych ssaków. Procedury wyboru międzyokresowego oceniają tendencję do dyskontowania wartości opóźnionych wyników. Zróżnicowane wzmocnienie niskich wskaźników i dyskryminacja cechowo-negatywna oceniają zdolność hamowania reakcji odpowiednio z karą i bez kary za niewłaściwe reakcje.

Trzy procedury laboratoryjne do oceny różnych objawów impulsywności u szczurów

W artykule przedstawiono protokół indukcji unikalnego szczurzego modelu choroby afektywnej dwubiegunowej, który obejmuje zarówno zachowania podobne do manii, jak i depresyjne.

Opracowanie modelu szczura dla choroby afektywnej dwubiegunowej

Opisujemy metodę wielokrotnej wizualizacji mikrogleju mysiego oraz monocytów krążących in vivo w czasie liczonym w godzinach, dniach lub tygodniach, z wykorzystaniem transkranialnej mikroskopii dwufotonowej. Demonstrujemy sposób przygotowania okna z cienkiej czaszki, które umożliwia przerywaną obserwację spoczywającego mikrogleju, który może zostać aktywowany poprzez sąsiednią stereotaktyczną iniekcję białka regulatorowego Tat wirusa HIV-1.

Technika cienkiej okienkowej czaszki do przewlekłego obrazowania dwufotonowego in vivo mikrogleju mysiego w modelach neurozapalenia

Procedura opisana w niniejszym protokole wykazuje, że podawanie testosteronu oraz powszechne przekonania na jego temat mogą być powiązane z bezpośrednio przeciwstawnymi zachowaniami społecznymi.

Połączenie endokrynologii behawioralnej i ekonomii eksperymentalnej: testosteron a podejmowanie decyzji społecznych

Niniejszy film prezentuje metodę wykorzystującą połączenie elektroporacji i mikroskopii konfokalnej do obrazowania na żywo pojedynczych komórek progenitorowych neuronów w rozwijającym się przedmózgowiu danio pręgowanego. W ten sposób można przeprowadzić analizę in vivo rozwoju komórek progenitorowych neuronów przedmózgowia na poziomie klonalnym.

Obrazowanie live w trybie time-lapse klonalnie powiązanych komórek progenitorowych neuronów w rozwijającym się przedmózgowiu danio pręgowanego

Poznaj metodę oceny hamowania prepulsu u szczurów z izolacji społecznej w modelu schizofrenii. Protokół integruje dane behawioralne z aktywnością neuronalną, ułatwiając badanie deficytów filtracji sensorycznej w neuropsychiatrii.

Opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych

Przeglądaj więcej filmów