A tarefa Dig: Um Discriminação Scent simples revela déficits da lesão cerebral frontal
4 de janeiro de 2013
Neste protocolo, uma nova aplicação de discriminação perfume é descrito. A tarefa Dig é uma tarefa razoavelmente barata que pode ser usado para avaliar a cognição frontalmente mediada após danos cerebrais.
O objetivo geral deste procedimento é detectar déficits em uma tarefa de discriminação enviada de duas escolhas em ratos. Isso é feito primeiro habituando os ratos aos materiais de treinamento e teste. O segundo passo é treinar os ratos para descobrir e consumir reforçadores enterrados na areia sem cheiro.
Em seguida, os ratos são treinados para discriminar entre dois cheiros diferentes que foram misturados à areia. A etapa final é testar os ratos em uma série de discriminações de cheiro de duas escolhas. Em última análise, a Tarefa de Discriminação de Cheiro de Escavação pode ser usada para mostrar déficits de desempenho em cada um dos pares de cheiros em ratos feridos.
A principal vantagem da tarefa de escavação sobre outras medidas de avaliação comportamental para lesão cerebral é que é uma tarefa econômica simples que pode ser facilmente incorporada a qualquer bateria existente. As implicações dessa tarefa se estendem à terapia para lesão cerebral traumática, pois avalia a disfunção cognitiva, que é um dos déficits mais difundidos após a lesão cerebral. Comece configurando o aparelho de teste.
A câmara deve ser grande o suficiente para acomodar um animal e dois copos de perfume, como visto aqui. Os copos de perfume devem ser suficientemente largos e profundos para permitir a escavação e ter um suporte para estabilizá-los. Escolha aromas que foram previamente estabelecidos para não mostrar um viés de resposta e misture-os na proporção de um grama de odor para 110 gramas de areia limpa e sem perfume de playground. Aqui.
Pedaços de cereais de frutas são usados como reforçador. Recomenda-se expor os animais ao reforçador em suas gaiolas domésticas três a cinco dias antes do treinamento. A restrição alimentar é necessária para ajudar a motivar os animais a realizar a tarefa e deve ser iniciada pelo menos três dias antes do treinamento e do teste.
E os pesos dos animais devem ser verificados em dias alternados para a primeira sessão, encha completamente os copos de perfume com o reforçador, coloque o rato na câmara e deixe-o explorar e se habituar à câmara. Por 30 minutos, o animal deve consumir livremente o reforçador. O próximo passo é encher completamente os copos de perfume com o reforçador e despejar uma pequena quantidade de areia sem perfume em cada copo, preenchendo não mais do que metade do copo, de modo que o reforçador fique apenas parcialmente coberto.
Coloque o animal no aparelho por mais 30 minutos e deixe-o se habituar à areia para promover a escavação da superfície. Encha os copos de perfume com uma mistura uniforme de reforçador e areia sem perfume, deixando vários reforçadores expostos. Coloque o animal no aparelho por 30 minutos.
No processo de consumo dos reforçadores expostos, os animais devem descobrir reforçadores adicionais abaixo da superfície da areia. Incentive mais escavações enchendo os copos de perfume com uma mistura de uma parte de reforço para três partes de areia sem perfume, deixando um a dois reforçadores expostos. Coloque o animal na câmara por 30 minutos.
O animal deve começar a cavar com as quatro patas para descobrir reforçadores adicionais e removê-los da areia. Em seguida, promova a escavação completa enchendo os copos de perfume com uma mistura de uma parte de reforço para três partes de areia sem perfume, não deixando nenhum reforço exposto. Coloque o animal no aparelho por 30 minutos.
Se o animal não descobrir e consumir um reforçador dentro de cinco a 10 minutos, ajude descobrindo um único reforçador e dando tempo ao animal para consumi-lo. Alguns animais podem precisar de várias instâncias desta sessão para demonstrar o comportamento de escavação completo. Uma vez estabelecido o comportamento de escavação, coloque três reforçadores em posições profundas, intermediárias e rasas na areia.
Em cada copo de cheiro, coloque o animal na câmara até que todos os três sejam recuperados de cada copo, auxiliando conforme necessário. Depois que todos os reforçadores forem recuperados, coloque o animal em um aparelho de retenção por 15 a 30 segundos e reinicie os copos de cheiro. Em seguida, coloque o animal de volta na câmara e repita o processo até que o animal tenha completado quatro tentativas no total.
Idealmente, o animal deve começar a cavar imediatamente quando colocado na câmara. Demonstre o comportamento de escavação completo e recupere o reforçador colocado no fundo do copo de perfume. Em seguida, coloque um único reforçador na metade da profundidade da areia em cada xícara.
Coloque o animal na câmara e deixe-o recuperar os dois reforçadores e, em seguida, coloque-o no aparelho de retenção Por 30 segundos, reinicie os copos de perfume e repita esse processo. Para quatro testes no total, o animal deve começar a cavar mais rápido e exigir assistência mínima do pesquisador. O próximo passo é o teste de discriminação simulado.
Encha o copo conforme descrito na última sessão e dê ao animal 30 segundos para recuperar os dois reforçadores. Retirar o animal da câmara quando ambos tiverem sido recuperados ou após 30 segundos. Repita isso para o número de tentativas que serão usadas na fase de teste.
Os animais devem aprender a cavar rapidamente quando colocados de volta na câmara. O animal é incapaz de recuperar os dois reforçadores em 30 segundos. Dê-lhe mais algum tempo ou tentativas.
Eventualmente, o animal vai acelerar. No entanto, se o animal continuar a ter um desempenho muito lento, coloque-o em todo o aparelho limpo por um intervalo de cerca de cinco a 10 minutos. Após o intervalo, coloque o animal de volta na caixa e tente novamente.
Se o animal ainda estiver tendo um desempenho lento ou não estiver respondendo, ele pode estar saciado ou cheio durante o dia e os testes podem ter que continuar. O próximo Para iniciar o teste de discriminação, escolha subida para ser emparelhado com o reforçador e outro que não será Prepare a areia como demonstrado anteriormente. Em seguida, configure a câmara como visto anteriormente, coloque o reforçador em um dos copos contendo areia perfumada.
Os dados de cada tentativa podem ser registrados manualmente e devem incluir a escolha correta ou incorreta Latência. Para iniciar escavações e testes em que um rato expira para iniciar um teste, coloque o animal na câmara voltada para a parte traseira equidistante de cada xícara. Colocar um animal mais perto de um copo pode aumentar a chance de desenvolver um viés.
Se o animal discriminar corretamente, deixe-o recuperar e consumir o reforçador e, em seguida, remova-o para o aparelho de retenção por 30 segundos. Se ele expirar ou escolher incorretamente, remova-o imediatamente antes de se corrigir e coloque-o no aparelho de retenção. Repita esse processo para o número escolhido de tentativas, redefinindo o reforçador e randomizando sua posição entre cada tentativa até que o animal atinja um critério predeterminado.
O desempenho típico de ratos de controle simulado e feridos frontalmente em várias fases diferentes de teste é mostrado aqui. Neste exemplo, os dados são representados como um gráfico de barras com pontos brancos representando pontos de dados para ratos individuais em cada grupo. A linha pontilhada representa o desempenho no nível do acaso.
Aqui, os mesmos dados são representados em um gráfico de linhas. Não houve diferença na aquisição de discriminação pré-lesão. No entanto, após a lesão, os ratos simulados executam a tarefa com mais precisão quando comparados aos ratos feridos.
Quando uma reversão da discriminação foi administrada, os ratos feridos caíram para um desempenho abaixo do acaso. Da mesma forma, em uma nova discriminação de cheiro, ratos feridos frontalmente tiveram dificuldade em aprender o novo emparelhamento e permaneceram com desempenho abaixo do acaso. Este gráfico mostra o desempenho típico de ratos com lesão parietal simulada versus unilateral em várias fases diferentes.
Os dados aqui são representados como um gráfico de barras com pontos brancos representando pontos de dados para ratos individuais. Em cada grupo aqui, os mesmos dados são representados em um gráfico de linhas. Não há diferença entre os grupos em nenhuma das discriminações que os ratos feridos unilateralmente realizaram ou, em alguns casos, ligeiramente superiores aos níveis simulados após a lesão.
A parte de treinamento desta tarefa pode ser concluída em menos de quatro horas. Embora o teste possa levar o tempo que o pesquisador julgar apropriado, depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como administrar uma tarefa simplificada de discriminação de conjunto para a avaliação de déficits após lesão cerebral.
Visão Geral
Este protocolo descreve uma nova aplicação da discriminação olfativa utilizando a tarefa Dig, que avalia a cognição mediada pelo córtex pré-frontal após lesão cerebral em ratos. A tarefa é econômica e pode ser facilmente integrada a avaliações comportamentais já existentes.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Neurociência
- Avaliação Comportamental
- Disfunção Cognitiva
Antecedentes
- A Tarefa de Discriminação de Cheiro por Escavação avalia déficits cognitivos em ratos.
- É particularmente útil para avaliar o impacto de lesões cerebrais.
- A tarefa envolve um paradigma de discriminação de cheiro com duas opções.
- Métodos anteriores podem não ser tão simples ou econômicos.
Objetivo do Estudo
- Detectar déficits na discriminação de odores após lesão cerebral.
- Fornecer um método simples e econômico para avaliação comportamental.
- Avaliar a disfunção cognitiva, um problema comum após lesões cerebrais.
Métodos Utilizados
- Habituação de ratos aos materiais de treinamento e teste.
- Treinamento de ratos para descobrir reforçadores enterrados em areia sem cheiro.
- Treinamento de discriminação utilizando dois odores diferentes misturados na areia.
- Teste de desempenho em uma série de discriminações de odores com duas escolhas.
Resultados Principais
- A tarefa Dig identifica com sucesso déficits de desempenho em ratos lesionados.
- Os ratos demonstram níveis variados de comportamento de escavação com base no treinamento.
- Os dados podem ser registrados para avaliar escolhas corretas e incorretas.
- Os animais aprendem a cavar rapidamente com mínima assistência ao longo dos ensaios.
Conclusões
- A Tarefa de Discriminação de Cheiro em Escavação é uma ferramenta valiosa para avaliar a função cognitiva após lesão.
- Oferece uma abordagem simples para testes comportamentais em pesquisas de neurociência.
- Aplicações futuras podem se estender às avaliações terapêuticas para lesão cerebral.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A Tarefa de Discriminação de Cheiro por Escavação fornece um método simples e econômico para avaliar déficits cognitivos mediados pelo córtex frontal em modelos roedores de lesão cerebral. Ao permitir a detecção confiável de prejuízos na discriminação após danos ao córtex frontal, a tarefa apoia a validação precoce de alvos terapêuticos e a redução de riscos mecanicistas na descoberta de fármacos em neurociência. Sua facilidade de integração em baterias de testes já existentes aumenta a continuidade translacional e a confiança preditiva dos programas de triagem terapêutica.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas à função do lobo frontal e às vias cognitivas.
- Valor Operacional: Apoia a redução de riscos biológicos ao identificar déficits funcionais nas regiões cerebrais frontais.
- Valor Preditivo: Auxilia na triagem de portfólios ao distinguir compostos com potencial para recuperar o desempenho cognitivo mediado pelo lobo frontal.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Prontidão para ensaio: Produz resultados comportamentais validados adequados para fluxos de trabalho de triagem de compostos em etapas subsequentes.
- Reprodutibilidade: Oferece métricas padronizadas e quantificáveis de precisão na discriminação entre pares de odores.
- Escalabilidade: Facilita a adaptação para alto rendimento devido ao aparato simples e aos requisitos mínimos de treinamento.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância para a Doença: Modela disfunção cognitiva análoga à lesão cerebral traumática humana, apoiando o alinhamento translacional de biomarcadores.
- Continuidade Pré-clínica: Permite decisões de avanço ajustadas ao risco mediante o acompanhamento da recuperação cognitiva ao longo das fases de tratamento.
- Redução de Riscos Mecanísticos: Esclarece se as intervenções restauram processos cognitivos específicos dependentes do córtex pré-frontal.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A tarefa Dig insere-se no continuum de descoberta, desde a validação de alvos até a identificação de compostos líderes e os testes de eficácia pré-clínicos, especialmente para programas de neurociência focados na cognição.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre o envolvimento do circuito frontal no comportamento cognitivo e a elucidação de vias após lesão.
- Triagem: Fornece dados quantitativos prontos para ensaio sobre o desempenho na discriminação de odores, úteis para avaliar os efeitos de compostos.
- Análise: Gera métricas de proporção cumulativa de acertos por par de odores, permitindo comparação estatística entre grupos experimentais.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se à validação pré-clínica ao modelar déficits cognitivos relevantes para lesões cerebrais traumáticas humanas.
- Reutilização Empresarial: Funciona como uma plataforma comportamental reutilizável em múltiplos estudos devido ao baixo custo e configuração simples.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva na validação de alvos ao reduzir a ambiguidade mecanicista nos efeitos de fármacos no lobo frontal.
- Valor Operacional: Garante padronização e reprodutibilidade entre laboratórios por meio de protocolos bem definidos de habituação e treinamento.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de prosseguir ou interromper ao detectar precocemente prejuízos cognitivos, reduzindo o risco de falhas em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos com base em sinais de eficácia cognitiva.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em neurociência comportamental de roedores e no design de tarefas baseadas em olfato.
- Depende de equipamentos padronizados, incluindo copos de odor, câmara e sistema de entrega de reforço.
- Necessita adesão entre equipes aos protocolos de habituação, restrição alimentar e cronometragem dos ensaios.
- Adaptável a diferentes modalidades de odor, mas exige validação para evitar vieses de resposta em pares novos de odorantes.
- Limitado à precisão de escolha discreta; não capta funções executivas complexas para além da discriminação simples.
