Modelowanie spożycia alkoholu u gryzoni przy użyciu dwóch butelek do wyboru w klatce domowej i analizy mikrostrukturalnej

Protokół ten opisuje standardowy paradygmat picia w klatce domowej z przerywanym dostępem do dwóch butelek w celu modelowania dobrowolnego spożycia alkoholu u szczurów. Ponadto zawiera instrukcje krok po kroku, aby rozszerzyć standardowy protokół o system wykrywania lizawek DIY, który umożliwia analizę mikrostrukturalną zachowań związanych z piciem. Picie w klatce domowej z dwoma butelkami jest szeroko stosowanym paradygmatem przedklinicznym do badania spożycia alkoholu przez gryzonie.

Zwierzęta mają dostęp do dwóch butelek z piciem, jednej z wodą, a drugiej z etanolem. Można go łatwo wdrożyć do pomiaru dobrowolnego spożycia alkoholu bez specjalistycznego sprzętu lub analizy. Rozdzielczość danych dotyczących picia uzyskanych przy użyciu tego podejścia jest ograniczona przez to, jak często badacz mierzy wagę butelki.

W związku z tym standardowe podejście nie jest w stanie uchwycić wzorców picia, o których wiadomo, że wpływają zarówno na ryzyko, jak i nasilenie zaburzeń związanych z nadużywaniem alkoholu. Nasz protokół odpowiada na potrzebę zwiększenia rozdzielczości danych w modelach przedklinicznych poprzez rozszerzenie standardowego paradygmatu wyboru dwóch butelek o tani, domowy system lizometryczny. Naukowcy będą w stanie z łatwością uchwycić różne pomiary mikrostruktury picia i uzyskać precyzyjne szacunki spożycia etanolu z wysoką rozdzielczością czasową.

Protokół ten zapewnia naukowcom elastyczność w korzystaniu zarówno ze standardowych butelek, jak i aparatury wyposażonej w likometr do pomiaru picia, w zależności od ich potrzeb eksperymentalnych. Co ważne, pomiar mikrostruktury picia pozwala naukowcom badać indywidualne różnice we wzorcach picia oraz to, jak zmieniają się wzorce picia w odpowiedzi na interwencję eksperymentalną. Aby rozpocząć, zdejmij pokrywki filtrów z klatek.

W poniedziałki, środy i piątki wyjmij butelki z wtorków, czwartków i sobót z pokrywy klatki. Zważ i zapisz początkową wagę butelek z etanolem i wodą na całodzienną sesję picia. Aby rozpocząć sesję, umieść butelki w poniedziałki, środy i piątki na górze klatki każdego szczura taśmą skierowaną do góry, aby zapobiec gryzieniu etykiet butelek przez szczura.

We wtorki, czwartki i soboty wyjmij butelki z poniedziałku, środy i piątku z każdej klatki. Zważ każdą butelkę i zapisz wagę końcową dla poprzedniej sesji picia. Następnie zmierz masę ciała każdego szczura.

Umieść butelki z wodą we wtorki, czwartki i soboty na górze każdej klatki taśmami skierowanymi do góry, aby szczur nie przeżuwał etykiet butelek. Aby rozpocząć budowę modułu czujnika A, przykryj dwupinowy złącza żeńskiego czerwoną rurką termokurczliwą. Włóż czerwone i czarne końcówki do pinów 0 i 1 na płytce czujnika i je na miejscu.

Podobnie pięć kolejnych z rurkami termokurczliwymi w wyraźnym kolorze. Aby zmontować moduł czujnika A, podłącz płytkę czujnika A do punktu końcowego rozłączania komunikacji za pomocą czteropinowego. Następnie podłącz punkt końcowy do wyjścia 3 V dźwigni zmiany poziomu.

Czujnik domu A do obudowy wydrukowanej w 3D i delikatnie zamknij górę. Po zbudowaniu modułów czujników B i C w podobny sposób, połącz łańcuchowo wszystkie trzy moduły czujników za pomocą Ethernet, aby zakończyć konfigurację czujnika. Aby skonfigurować interfejs mikrokontrolera, należy umieścić zmodyfikowany rejestrator danych na mikrokontrolerze.

Następnie ułóż zmodyfikowany ekran dotykowy na rejestratorze danych. Włóż kartę microSD i adapter do rejestratora danych. Podłącz czteropinowe przewody połączeniowe i dodatkowy przewód uziemiający do mikrokontrolera.

Umieść w pełni zmontowany interfejs mikrokontrolera wewnątrz obudowy wydrukowanej w 3D z czteropinowymi przewodami połączeniowymi i przewodem uziemiającym przewleczonym przez otwór u góry. Aby zainstalować system LIQ HDR w elementach klatki, przymocuj lichometr i laserowo wycięty panel akrylowy do górnej części klatki za pomocą dwóch zestawów i nakrętek. Następnie zainstaluj zmontowaną blokadę sipper na górze klatki za pomocą zestawu, upewniając się, że obie blokady sipper są prawidłowo wyrównane z otworami sippera.

Aby korzystać z systemu LIQ HDR w wiwarium, zamontuj każdy moduł czujnika na półkach wiwarium. Ułóż i zabezpiecz wszystkie złączy żeńskich, aby zapobiec zachodzeniu na siebie lub nadmiernemu zginaniu się. Zamontuj interfejs mikrokontrolera obok modułu czujnika A i podłącz jego złącze do przesuwnika poziomu podłączonego do modułu czujnika A. Użyj taśmy elektrycznej, aby przymocować dodatkowy przewód uziemiający do metalowych półek.

Bezpiecznie podłącz wszystkie złączy męskiego lizometru do pasujących żeńskich połączeniowych czujnika. Podłącz zasilacz, aby włączyć interfejs mikrokontrolera. Aby rozpocząć procedurę wyboru dwóch butelek wyposażoną w likometr, użyj łyka, aby zakryć otwory łyka we wszystkich klatkach.

Przed nagraniem wybierz właściwą stronę eksperymentalną na głównej stronie GUI odpowiadającą stronie z butelką etanolu na ten dzień. Po zainstalowaniu wszystkich butelek w poniedziałki, środy i piątki dotknij Start na stronie głównej, aby rozpocząć kalibrację czujnika. Po zakończeniu kalibracji system wyświetli skumulowaną liczbę lizawek dla każdej butelki na stronie nagrywania.

Podnieś wszystkie blokery łyków powyżej górnych części klatki, aby umożliwić szczurom dostęp do popijaków. Delikatnie włóż wszystkie nasadki filtrów do klatek. Stuknij Odśwież na ekranie, aby zaktualizować liczbę lizawek.

We wtorki, czwartki i soboty dotknij Zapisz Zakończ, aby zatrzymać nagrywanie i powrócić do głównej strony graficznego interfejsu użytkownika. Aby wyjąć kartę SD w celu przesłania danych, dotknij opcji Wysuń kartę SD. Włóż kartę SD do komputera. Następnie należy wykonać na komputerze kopię pliku danych CSV z datą sesji nagraniowej.

Aby przygotować się do następnej sesji nagraniowej, włóż ponownie kartę SD do interfejsu i dotknij Zamontuj SD. Spożycie etanolu u szczurów wykazało wzorzec eskalacji w pierwszych dniach dostępu do dwóch butelek, po których nastąpił plateau. Wiele szczurów wykazywało spożycie etanolu podobne do napadów wkrótce po rozpoczęciu sesji picia. Preferencje dotyczące etanolu były znacznie wyższe niż woda podczas picia przypominającego uwiele, ale często utrzymywały się poniżej 50% podczas pomiaru w ciągu 24 godzin.

Skumulowana liczba zaliznięć wykrytych przez system LIQ HDR silnie korelowała ze zmianą wagi butelek zarówno dla butelek z etanolem, jak i wodą w ciągu 24 godzin. Szczury spożywały więcej etanolu i wody podczas cyklu ciemności w porównaniu z cyklem światła, co ilustrują wzorce picia podzielone na 30-minutowe odstępy. Zachowania związane z upijaniem się były skoncentrowane w pierwszych pięciu minutach sesji picia, na co wskazuje analiza danych o wyższej rozdzielczości.

Stężenie etanolu we krwi pobrane 15 minut po rozpoczęciu sesji dobrze korelowało z liczbą wykrytych lizawek, nawet przy niskich poziomach spożycia etanolu. Analiza mikrostrukturalna picia ujawniła podobną liczbę lizania i napadów lizania między samcami i samicami szczurów, związanych z podobnym poziomem spożycia etanolu.