Zadania behawioralne do badania rozpoznawania tożsamości u myszy
7 lutego 2025
Poprzez parowanie negatywnie lub pozytywnie ocenianych doświadczeń z indywidualnymi celami społecznymi, opracowaliśmy zadania behawioralne do badania rozpoznawania tożsamości myszy C57BL/6. Zadania te pozwalają na badanie mechanizmów pamięci społecznej poszczególnych celów społecznych w zdrowych i związanych z chorobą modelach mysich z upośledzonym poznaniem społecznym.
Zakres badań koncentrował się na badaniu pamięci społecznej i rozpoznawaniu tożsamości u myszy. Opracowane przez nas zadanie behawioralne pozwoliło nam zrozumieć, w jaki sposób myszy mogą rozpoznawać różne osobniki i kojarzyć je z różnymi wartościowościami emocjonalnymi. Protokół ten będzie pomocny w zrozumieniu pamięci społecznej i badaniu zaburzeń społecznych w niektórych zaburzeniach psychicznych.
Większość badań nad gryzoniami opiera się na zadaniach związanych z nowością społeczną, ale nie oceniają one rozpoznania między znanymi osobnikami. Nasze zadania walencyjne pokazują, że myszy potrafią rozpoznawać różne gatunki o różnych skojarzeniach emocjonalnych. Paradygmat ten dostarcza cennych narzędzi do badania upośledzenia społecznego w zaburzeniach takich jak zaburzenia ze spektrum autyzmu i schizofrenia.
Nasze odkrycia rodzą pytania o mechanizmy mózgowe leżące u podstaw rozpoznawania tożsamości. Zadanie to umożliwia badanie rozpoznawania tożsamości u zdrowych myszy i myszy w modelach autyzmu i schizofrenii. Dodatkowo ujawniają, w jaki sposób wartościowość społeczna, czy to pozytywna, czy negatywna, wpływa na ten proces.
Używają bodźców awersyjnych i apetytywnych, aby zbadać, w jaki sposób interakcje społeczne kształtują rozpoznawanie tożsamości. Na początek umieść pustą obudowę z pleksi z nieprzewodzącą podłogą pośrodku, aby przygotować pudełko szokowe. Następnie umieść poruszaną mysz w rogu pudełka wstrząsów i pozwól mu swobodnie eksplorować przez pięć minut, aby zamieszkać w pudełku szokowym.
Aby stworzyć neutralne środowisko kontekstowe, umieść białą kartkę unikalną dla każdej badanej myszy na podłodze prostokątnego przezroczystego pola. Po godzinie przebywania w pudełku szokowym, umieść mysz na papierze, aby mieszkać w neutralnym kontekście. Następnie ustaw prąd na 0,3 miliampera, aby przygotować skrzynkę uderzeniową do treningu walencyjnego negatywnego.
Umieść ujemnie wartościowany cel społeczny w obudowie z pleksiglasu z nieprzewodzącym dnem pośrodku skrzynki uderzeniowej. Rozpocznij nagrywanie wideo i umieść mysz obiektu w rogu pola wstrząsu. Następnie uruchom timer i po 4 i 4,5 minuty dostarcz jednosekundowy wstrząs elektryczny.
Następnie umieść neutralny cel społeczny w obudowie z pleksiglasu z nieprzewodzącym dnem pośrodku neutralnego kontekstu. Rozpocznij nagrywanie wideo i umieść poruszany obiekt myszy w rogu neutralnego kontekstu. Uruchom minutnik i pozwól badanej myszy swobodnie eksplorować.
Po pięciu minutach wyjmij badaną mysz i zatrzymaj nagrywanie oraz samowyzwalacz. Aby uzyskać pozytywną walencję społeczną, po przyzwyczajeniu się do granulek sacharozy umieść pustą obudowę z pleksiglasu w rogu kontekstu, aby przygotować pozytywny kontekst walencyjny. Umieść badany kursor myszy w rogu pozytywnego kontekstu walencyjnego i pozwól mu swobodnie eksplorować przez 10 minut.
Po godzinie powtórz procedurę habituacji kontekstu w neutralnym kontekście w prostokątnym przezroczystym polu. W przypadku treningu pozytywnej walencji, umieść pozytywnie wartościowany cel społeczny w klauzuli w centrum kontekstu pozytywnej walencji. Rozpocznij nagrywanie wideo i umieść badany kursor myszy w rogu pozytywnego kontekstu walencyjnego.
Po każdej interakcji z celem społecznym trwającej dłużej niż dwie sekundy, dostarcz jedną granulkę sacharozy za pomocą portu żywnościowego. Zdefiniuj interakcję jako okresy, w których nos badanej myszy znajduje się w odległości mniejszej niż dwa centymetry od obrzeża obudowy z pleksiglasu, a kąt głowy jest skierowany w stronę obudowy. Po 10 minutach wyjmij mysz i zatrzymaj nagrywanie oraz timer.
W przypadku neutralnego treningu umieść neutralny cel społeczny w pomieszczeniu w rogu neutralnego kontekstu. Rozpocznij nagrywanie wideo i umieść poruszany obiekt myszy w rogu neutralnego kontekstu. Usuń badaną mysz po 10 minutach i zatrzymaj nagrywanie oraz samowyzwalacz.
Aby przetestować dyskryminację społeczną, w pierwszej sesji umieść dwa puste druciane kubki w przeciwległych rogach lewej i prawej komory trzykomorowej skrzynki na dyskryminację społeczną. Rozpocznij nagrywanie wideo. Umieść badaną mysz na środku środkowej komory i uruchom stoper.
Po ośmiu minutach wróć do pokoju testowego i, nie dotykając badanej myszy, użyj drzwi komory, aby zamknąć badanego w środkowej komorze. Zastąp puste druciane kubki identycznym, ale innym zestawem kubków zawierających cele społeczne. Zdejmij drzwi komory i uruchom stoper, gdy badana mysz eksploruje w drugiej sesji.
Po ośmiu minutach zatrzymaj nagrywanie i przywróć badaną mysz i cele społecznościowe do odpowiednich klatek domowych. W przypadku badań behawioralnych przeanalizuj czas interakcji z każdym celem społecznym i oceń liczbę napadów interakcji. Zmierz czas, przez jaki badana mysz bada każdą filiżankę podczas nieprzerwanego ośmiominutowego testu, rozpoczynającego się, gdy eksperymentator opuści pomieszczenie.
Większość myszy spożywała wszystkie granulki sacharozy do ostatniego dnia pobytu w porównaniu z pierwszym dniem. Wyszkolone myszy wykazywały preferencję do interakcji z myszą związaną z pozytywną wartościowością w porównaniu z myszą neutralną podczas zadania dyskryminacji społecznej. Stosunek wstawiennictwa w czasie interakcji w drugiej sesji w porównaniu z pierwszą sesją ujawnił preferencję dla myszy związanej z dodatnią walencją.
Badane myszy skróciły czas interakcji z myszą związaną z ujemną wartościowością w porównaniu z myszą neutralną podczas testu dyskryminacji społecznej. Stosunek czasu interakcji w drugiej sesji w porównaniu z czasem interakcji w pierwszej sesji ujawnił preferencję dla myszy neutralnej w stosunku do myszy związanej z ujemną wartościowością.
Przegląd
Niniejsza çalışma bada pamięć społeczną oraz rozpoznawanie tożsamości u myszy C57BL/6 za pomocą zadań behawioralnych, które łączą cele społeczne z walencjami emocjonalnymi. Wyniki te pogłębiają zrozumienie funkcji poznawczych w kontekście społecznym zarówno w zdrowych modelach mysich, jak i w modelach związanych z chorobami.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurobiologia
- Psychologia behawioralna
- Modele zwierzęce
Wstęp
- Pamięć społeczna jest kluczowa dla interakcji społecznych u zwierząt.
- Tradycyjne zadania często nie pozwalają na ocenę rozpoznawania znanych osobników.
- Zrozumienie poznania społecznego może dostarczyć wiedzy na temat zaburzeń psychiatrycznych.
- Zadania oparte na walencji mogą ujawnić, w jaki sposób skojarzenia emocjonalne wpływają na rozpoznawanie.
Cel badania
- Opracowanie zadań do badania rozpoznawania tożsamości u myszy.
- Zbadanie wpływu walencji emocjonalnej na pamięć społeczną.
- Zapewnienie narzędzi do badania deficytów społecznych w zaburzeniach takich jak autyzm i schizofrenia.
Zastosowane metody
- Zadania behawioralne obejmujące trening walencji pozytywnej i negatywnej.
- Wykorzystanie komory szokowej dla walencji negatywnej oraz kontekstu pozytywnego dla walencji pozytywnej.
- Testy dyskryminacji społecznej z użyciem drucianych koszyków w celu oceny czasu interakcji.
- Analiza preferencji interakcji między różnymi celami społecznymi.
Główne wyniki
- Myszy wykazały preferencję wobec celów społecznych o pozytywnej walencji.
- Czas interakcji z celami o negatywnej walencji był skrócony.
- Wytrenowane myszy wykazały istotne różnice w zadaniach z rozpoznawania społecznego.
- Wyniki sugerują, że walencja emocjonalna wpływa na rozpoznawanie tożsamości u myszy.
Wnioski
- Opracowane zadania są skuteczne w badaniu pamięci społecznej u myszy.
- Asocjacje emocjonalne odgrywają kluczową rolę w rozpoznawaniu tożsamości.
- Niniejsze badanie dostarcza wiedzy na temat zaburzeń poznawczych w sferze społecznej w schorzeniach psychiatrycznych.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zadania rozpoznawania tożsamości behawioralnej u myszy stanowią solidną platformę do analizy mechanizmów pamięci społecznej oraz przypisywania wartości emocjonalnej, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia modeli chorób neuropsychiatrycznych. Testy te umożliwiają wczesną walidację punktów uchwycenia oraz redukcję ryzyka mechanistycznego w programach terapeutycznych skoncentrowanych na deficytach poznania społecznego. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną w translacyjnych procesach badawczych dotyczących zaburzeń takich jak zaburzenia widma autyzmu i schizofrenia.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia badanie ścieżek pamięci społecznej oraz mechanizmów rozpoznawania tożsamości in vivo.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów dla genów lub obwodów zaangażowanych w poznanie społeczne.
- Ułatwia mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez powiązanie fenotypów behawioralnych z interwencjami molekularnymi.
- Zapewnia pewność prognostyczną niezbędną do rozwoju modeli chorób neuropsychiatrycznych.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowane punkty końcowe zachowań dla przesiewania związków chemicznych lub genetycznego w badaniach nad poznawaniem społecznym.
- Dostarcza powtarzalnych, ilościowych pomiarów dyskryminacji społecznej oraz preferencji opartych na walencji.
- Umożliwia standaryzację testów behawioralnych w celu zapewnienia porównywalności między różnymi badaniami i ośrodkami.
- Przygotowuje systemy do skalowalnego przesiewania potencjalnych terapeutyków ukierunkowanych na deficyty społeczne.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje wyniki behawioralne z fenotypami istotnymi dla chorób, obserwowanymi w modelach autyzmu i schizofrenii.
- Zapewnia ciągłość procesu od wczesnego etapu odkrywania po przedkliniczną walidację celów poznania społecznego.
- Dostarcza danych skorygowanych o ryzyko w celu rozwoju kandydackich interwencji ukierunkowanych na zaburzenia społeczne.
- Umożliwia opracowanie biomarkerów poprzez korelację odczytów behawioralnych i molekularnych.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
Zadania rozpoznawania tożsamości sytuują się w ramach kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych, stanowiąc pomost pomiędzy wczesnymi badaniami nad mechanizmami a walidacją modeli translacyjnych w zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
- Biologia odkryć: Umożliwia weryfikację hipotez dotyczących obwodów pamięci społecznej oraz przypisywania walencji emocjonalnej.
- Przesiewy: Dostarcza ilościowych, powtarzalnych punktów końcowych behawioralnych dla badań nad interwencjami związkami chemicznymi lub genetycznymi.
- Analityka: Generuje czas interakcji oraz wskaźniki preferencji w celu przeprowadzenia rzetelnego porównania statystycznego pomiędzy grupami eksperymentalnymi.
- Badania translacyjne: Łączy fenotypy behawioralne z modelami chorób, wspierając opracowywanie biomarkerów i terapii.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje ustandaryzowaną platformę behawioralną, którą można dostosować do wielu programów badawczych w dziedzinie neuropsychiatrii.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad poznaniem społecznym.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, powtarzalność i skalowalność testów dla zespołów interdyscyplinarnych.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go oraz alokację kapitału w portfelach neuropsychiatrycznych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację celów i interwencji ukierunkowanych na deficyty społeczne z uwzględnieniem ryzyka.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu neuronauki behawioralnej oraz doświadczenia w pracy z gryzoniami.
- Wymaga dedykowanej infrastruktury do testów behawioralnych oraz możliwości analizy wideo.
- Wymaga rygorystycznej standaryzacji protokołów szkolenia i punktacji pomiędzy zespołami.
- Możlizna konieczność adaptacji protokołu dla różnych szczepów myszy lub modeli chorób.
- Potencjalne ograniczenia obejmują zmienność motywacji społecznej oraz wrażliwość na kontekst.
