Procedury treningu behawioralnego dla wirtualnej rzeczywistości z głową u myszy

W ramach tego badania omówiono szczegółowe metodologie szkolenia myszy w środowiskach rzeczywistości wirtualnej, koncentrując się w szczególności na liniowej nawigacji po torach i złożonych zadaniach labiryntu Y. Jego celem jest wypełnienie luk w protokołach treningowych rzeczywistości wirtualnej i ocena zdolności myszy do wykonywania złożonych zachowań decyzyjnych w rzeczywistości wirtualnej. Protokół usuwa luki w szczegółowych metodologiach szkolenia myszy w rzeczywistości wirtualnej, w tym w integracji procedur chirurgicznych, ograniczaniu płynów i konfiguracji systemu. Zapewnia również ramy do realizacji złożonych zadań behawioralnych, poprawiając spójność eksperymentalną i ułatwiając przyjęcie rzeczywistości wirtualnej do zniuansowanych badań behawioralnych i poznawczych na myszach.

Ten protokół VR pozwala na precyzyjną kontrolę warunków eksperymentalnych i minimalizuje hałas związany z ruchem, umożliwiając szczegółową analizę behawioralną i zapisy neurofizjologiczne u myszy z unieruchomioną głową. Wspiera również postępującą złożoność zadań, usprawniając badanie skomplikowanych zachowań i procesów poznawczych, których inne metody mogą nie być skutecznie uchwycone.

[Narrator] Na początek ustal masę wyjściową dla myszy tydzień od dnia operacji wszczepienia pręta na głowę. W pierwszym, drugim i trzecim dniu podaj myszom odpowiednio 15, 10 i pięć mililitrów wody na 100 gramów masy ciała. Zacznij przyzwyczajać myszy do kulistej bieżni, jednocześnie wprowadzając je do regulacji płynów, aby skojarzyć rurkę do lizania z nagrodą poprzez odpowiednio dobraną motywację fizjologiczną. Pierwszego dnia zajmij się myszami przez pięć minut po ich zważeniu. Delikatnie chwyć implant pręta na głowę, gdy są w klatce, aby zapoznać je z tą manipulacją. Wprowadź myszy do obszaru, w którym znajduje się system rzeczywistości wirtualnej, aby umożliwić im przewidzenie środowiska przestrzennego, w którym będą miały miejsce próby eksperymentalne. Drugiego dnia ponownie zajmij się myszami przez pięć minut. Przymocuj pałąk do uchwytu i pozwól myszom zapoznać się z bieżnią sferyczną przez 5 do 20 minut, na nieskończenie powtarzającym się torze lub bez aktywowanego oprogramowania. Trzeciego dnia, po pięciu minutach kontaktu z myszami, bezpiecznie przymocuj je do sferycznej bieżni z poduszką powietrzną i wprowadź im płynne nagrody przez rurkę z nagrodą. Przed ustawieniem myszy przedłuż wyśrodkowaną rurkę nagrody z małą kroplą nagrody na końcówce. Podnieś rurkę nagrody od 5 do 15 milimetrów nad sferyczną bieżnią, aby lizanie dziobka wymagało naturalnej pozycji głowy skierowanej do przodu. Aby ustawić mysz głową, umieść ją po dominującej stronie bieżni sferycznej obsługi. Używając dominującej ręki przewodnika, pociągnij mysz za pałąk pod głowę w kierunku platformy mocującej głowę. Następnie umieść pałąk pod głowicą w szczelinie przeznaczonej do mocowania i używając niedominującej ręki prowadzącej, zatrzaśnij drążek głowicy na swoim miejscu. Teraz wyrównaj płaszczyznę środkową myszy ze środkiem kulistej bieżni. Upewnij się, że tylne łapy myszy znajdują się nie dalej niż 11 centymetrów od wierzchołka kulistej bieżni, a głowa znajduje się za wierzchołkiem. Upewnij się, że wszystkie cztery łapy dotykają bieżni i że brzuch może dotykać bieżni, gdy mysz jest w spoczynku. Upewnij się również, że wszelkie preferencje boczne zaobserwowane u myszy nie wynikają z asymetrii w sposobie, w jaki zwierzę jest zamontowane na piłce. Aby skierować mysz w kierunku przedłużonej rurki do lizania, użyj metody kiss-it, w której mysz jest delikatnie manewrowana, aż jej usta prawie dotkną końcówki dziobka. Kiedy myszy otrzymają nagrody, ustaw czas trwania przedłużonej rurki z nagrodami na jedną sekundę. Gdy myszy zaaklimatyzują się do paradygmatu eksperymentalnego, wykonuj codzienną 30-minutową sesję, podczas której myszy poruszają się wzdłuż liniowego wirtualnego korytarza, zaczynając od jednego metra długości. Po dotarciu do końca korytarza i otrzymaniu nagrody w postaci kropli cukru teleportuj myszy z powrotem do punktu początkowego. Dokumentuj codzienne zapisy danych ze znacznikiem czasu dotyczących pobierania nagrody i odległości pokonanej przez myszy na bieżni sferycznej w celu dalszej analizy. W paradygmacie labiryntu Y upewnij się, że myszy poruszają się w kierunku punktu wyboru, w którym dwa ramiona rozciągają się pod kątem 45 stopni w dowolnym kierunku, tworząc kształt litery Y. Wyłącz obracanie od punktu początkowego labiryntu aż do osiągnięcia punktu wyboru, posiadającego dwa ramiona o różnych cechach wizualnych. Następnie aktywuj obrót w strefie decyzyjnej, aby umożliwić obrócenie myszy w żądanym kierunku. Po wejściu do ramienia prowadzącego do strefy nagród, ponownie dezaktywuj rotację. Trenuj myszy, aby poruszały się w kierunku czarnego ramienia, aby uzyskać nagrodę w postaci cukru, a każda próba kończy się teleportacją myszy z powrotem do miejsca startu. Losowo tasuj lokalizację nagrody między lewą i prawą stroną, aby upewnić się, że myszy kojarzą nagrodę ze wskazówkami wizualnymi, a nie z konkretną stroną. Liczba nagród zdobytych przez myszy rosła stopniowo wraz z uczeniem się na różnych długościach ścieżek w zadaniu VR, przy czym większe prędkości obserwowano wraz ze wzrostem długości ścieżki. Zauważalny wzrost średniej prędkości zaobserwowano wraz ze wzrostem długości toru. Labirynt Y wykazał się ponadprzeciętną wydajnością w ciągu kilku dni. Jednak tylko część z nich pomyślnie przeszła do trudniejszych etapów dyskryminacji.