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

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.