Name: Behavioral Fenotipagem de modelos de doenças Murino com a Estação Integrada Comportamental (INBEST) (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 18 s
Description: Aprenda a realizar fenotipagem comportamental em modelos murinos de doenças usando a Estação Integrada Comportamental INBEST. Este sistema modular permite monitoramento contínuo em ambiente familiar, reduzindo estresse e melhorando a reprodutibilidade dos dados.

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Este trabalho foi apoiado por uma bolsa da Ontario Mental Health Foundation para BS e uma bolsa de pós-graduação de Ontário para M.K.

Todos os procedimentos são aprovados pelo Comitê Animal Care da Universidade McMaster e realizada de acordo com as diretrizes estabelecidas pelo Conselho Canadense de Atenção Animal. 1. Procedimentos Gerais <ol><li> Habituar camundongos para 1-2 semanas a um ciclo claro / escuro de 12 horas de luz existente (por exemplo, oito horas - oito horas). Realizar todos os procedimentos e testes durante o ciclo escuro, com RT, umidade e intensidade de luz de ser relativamente constante. </li><li> Mark ou cauda-tattoo todos os ratos para facilitar a identificação, numérica durante um período prolongado e tratá-los 1-2 horas por dia, durante 5-7 dias. </li><li> Repita as medições diárias de temperatura retal, o peso corporal e ingestão de água / alimentos para detectar febre e / ou desnutrição potencial induzida pelo envelhecimento ou progresso da doença. Critérios de exclusão padrão incluem baixo peso corporal devido a alimentos de baixo / ingestão de água, postura curvada com pele de babados, hidrocefalia, porfirina descarga em torno dos olhos, etc. </li><li> Para identifdéficits neurológicos y que podem confundir a atividade eo desempenho geral, realizar testes sensório-motores padrão, tais como o clasping reflexo dos membros posteriores 13, visuais reflexo colocação 14, geotaxis teste 15, cesta de teste 16, feixe de teste de caminhada de 17-19, Rotarod 20, e os testes olfativos 21. Nota: Os resultados também podem ajudar na análise de correlação com medidas INBEST, seleção mais cuidadosa de outros procedimentos (por exemplo, Morris labirinto de água se os ratos são cegos, novela de objeto de teste se os ratos são hyposmic / anósmico), redução da variabilidade dentro do grupo, e exclusão de camundongos com déficits de nascimento ou infecção. </li><li> Limpe o plástico e um aparelho de vidro com desinfetante para remover trilhas urinárias durante o teste camundongos dos grupos experimentais e de controle de forma alternada. </li></ol> 2. Estação Integrada Comportamental (INBEST) Procedimento <ol><li> Home-gaiola configurado <ol><li> Preencha dispensador de alimentoss com 20 mg de pelotas rato Chow. </li><li> Encher garrafas com água da torneira. Nota: Um segundo frasco pode ser preenchido com uma solução de interesse, tais como sacarose ou sacarina solução para um teste de preferência. </li><li> Pesar garrafas para calcular o volume consumido no final da sessão. </li><li> Insira bicos de garrafas para as lickometers. Verifique se o bico não bloqueia o sensor de infravermelho; em caso afirmativo, reduzir o comprimento do bico. </li><li> Coloque abrigos no canto selecionada da gaiola de casa. </li></ol></li><li> Configuração do computador Nota: Os comandos de software fornecidos em passos 2,2-2,11 são relevantes para o pacote de software 8.5 Ethovision XT (especificado na Lista de materiais / equipamentos) e condições de teste em nosso laboratório. <ol><li> Iluminar o quarto com difusa, luz fraca que é suficiente para vídeo-monitoramento, mas não reflete fora da caixa, chão ou paredes. </li><li> Abra um projeto de vídeo-tracking padrão e configurar as definições de experiência, teclandoem detalhes relevantes (por exemplo, data / hora de estudo, trabalho de grupo, condições do ambiente etc.). Posteriormente, escolher a fonte de vídeo apropriado (Picolo grabber diligente), número de arenas (4), rastreamento pontos (de centro, NOSE e cauda pontos), e unidades de medida (centímetros, segundos e graus). </li><li> Depois de selecionar a guia Lista de Julgamento em Setup, definir o número de tentativas, clicando no botão Add Trials (1). Em seguida, especifique as variáveis ​​independentes (por exemplo, rato ID, gênero, trabalho de grupo, de deformação), utilizando o botão Adicionar variável. </li><li> Clique na guia Configurações Arena e capturar a imagem de fundo do vídeo ao vivo. Defina os parâmetros da arena indivíduo, destacando o perímetro exterior utilizando a ferramenta de desenho apropriado (como criar retângulo / polígono / elipse). </li><li> Em seguida, adicione as zonas de interesse, clicando no botão Adicionar Zona grupo e sobre as várias zonas (por exemplo, andar, lickometers, dispensador de comida, malha de escalada <em&gt; etc). de modo idêntico. Adicionar zonas ocultas para as áreas em que o rato não pode ser visto (por exemplo, abrigo e roda de corrida, Figura 2), clicando no botão Adicionar Invisível Zona Group. Certifique-se de que uma entrada / saída é especificado e ligado a cada zona escondido. </li><li> Repita os passos de 2,4-2,5 para cada arena. Execute a calibração da arena, destacando Calibração e usando a ferramenta apropriada (criar escala de calibração / eixos) para fornecer largura de arena e comprimento. Por fim, validar as configurações de Arena, clicando no botão Configurações Validar Arena. </li><li> Destaque na guia Configurações de controle de Julgamento e especificar start / stop condições e dos prazos de julgamento. Defina a condição de início para começar quando a duração do ponto central superior a 1 segundo na arena. Manipular a duração julgamento, expandindo a caixa de condição de parada e definindo o julgamento para terminar depois de um atraso, como 10 h. </li><li> Na aba Configurações de Detecção, destacar os métodos de detecção adequados (eg, Subtração dinâmico e modelo baseado em). </li><li> Em seguida, pegue a imagem de referência da arena vazia, clicando no botão Configurações na guia Detecção e pressionando o botão atual Grab. </li><li> Ajuste o intervalo de contraste de tal modo que o centro, nariz e detecção baseada em cauda de cada ratinho é fiável, preciso e contínuo. Para ratos albinos, especifique que o mouse é mais brilhante do que o fundo, e mais escuro do que o fundo se estiver usando uma cepa pigmentada. Nota: O tamanho do assunto e taxa de amostragem de vídeo pode ser alterada de acordo com a distância entre a câmara e por cima do objecto, bem como a velocidade de processamento do computador utilizado (por exemplo, 14,9 quadros / seg). </li><li> Assegurar que todas as alterações são salvas antes de sair do módulo de configurações de detecção. </li><li> Ligue o dispositivo de interface, que é responsável pela conversão de analógico eventos gravados a partir de dispositivos de entrada (por exemplo, interrupção do feixe de infravermelhos, o movimento da roda de funcionamento, etc.) em ditoras gital. </li></ol></li><li> Aquisição De Dados Nota: Os seguintes comandos de software são relevantes para a rotina Med PC IV feito por encomenda (&quot;wizard&quot;) que fornece a entrada passo-a-passo de parâmetros de sessão (por exemplo, duração 10 h julgamento, rato ID, trabalho de grupo etc.). <ol><li> Coloque cada rato na caixa atribuído. </li><li> Sincronizar pacotes de vídeo e de eventos de rastreamento, pressionando simultaneamente os botões &#39;Record&#39;. </li><li> Deixe o quarto experimental calmamente. </li><li> Quando o período de gravação expira (por exemplo, algumas horas, dias ou semanas), retire os ratos e devolvê-los aos seus home-gaiolas. </li><li> Meça pesos garrafa e salvar todas as gravações digitais em mídias digitais (disco rígido, stick USB portátil, DVD). </li><li> Transferência de dados brutos para uma planilha. </li><li> Salve os arquivos MPG para pontuação subseqüente de atos comportamentais pouco frequentes (por exemplo, estereotipias, convulsões). </li></ol></li></ol>

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</ol>

Publicação Open Access deste artigo é patrocinado pela Med Associates, Inc. (St. Albans, VT).

A detecção de efeitos funcionais em animais depende em grande parte da capacidade do investigador para limitar a variabilidade inerente aos estudos comportamentais. Portanto, é importante para o controle meticulosamente e minimizar potenciais confunde que pode reduzir a fiabilidade e reprodutibilidade dos dados comportamentais. Ao mesmo tempo, é importante reconhecer que o teste não reflecte um único domínio de comportamento, que o conhecimento da função neurológica é obrigatório, e que o comportamento é altamente sensível a factores de stress externos. Se os postulados acima são apreciados, pode-se concluir que a análise comportamental abrangente deve incluir o curso de tempo da resposta medida, bem como, envolvem características funcionais básicos e paradigmas que a TAP em aspectos comportamentais específicas. Muitos destes critérios pode ser cumprida por meio de avaliação computadorizada de movimentos e actos de comportamento em um ambiente home-gaiola enriquecida. Até agora, tem sido enfatizadazed fenotipagem que comportamental de modelos murinos de mandados de doenças humanas considerações adicionais. Este conceito baseia-se na premissa de que a homeostase funcional é desafiada por factores de stress internos e externos durante o início da doença. Apesar de todos os fatores de confusão em potencial não pode ser eliminada através da introdução de automatizada, fenotipagem home-gaiola, as questões relativas às definições inconsistentes ambientais, estresse transporte e manuseio repetido são minimizados. Isso aumenta significativamente a consistência e precisão em todos os estudos; mesmo pequenas reduções na variabilidade pode melhorar a detecção dos efeitos induzidos por uma doença incipiente. Na verdade, INBEST oferece uma riqueza de informações, o que permite uma avaliação mais precisa do início, cinética e gravidade das alterações comportamentais, bem como as relações importantes entre vários déficits comportamentais induzidas por doenças. Reliable video-tracking depende de duas condições de iluminação. Primeiro, a luz difusa é necessária na sala de teste para prevenirartefatos de objetos que refletem nas proximidades. Em segundo lugar, de alto contraste de cor pode ser conseguido por escolha de uma cor adequada piso seja diferente da cor do motivo tanto quanto possível. Em nosso laboratório, isto é conseguido através da utilização de inundação luzes posicionadas abaixo das caixas INBEST e bandejas de chão preto ao monitorar camundongos albino (fundo branco ou cinza seria adequado se testando linhagens pigmentadas). No que diz respeito ao aspecto de gravação de eventos de INBEST, a configuração de hardware atual (1 placa de vídeo Piccolo com 4 entradas) limita 4 caixas a serem utilizados simultaneamente por PC. Este é um número bastante reduzido de caixas, enquanto um mais adequado set-up exigiria 8 ou até 16 gaiolas, e, assim, 2 ou 4 PCs, respectivamente. De preferência, INBEST pode ser usado continuamente por 24 horas como a gaiola de casa. Isso permitiria que os animais habituar totalmente ao meio ambiente e estabelecer, padrões comportamentais circadianos estáveis, que podem ser analisados ​​de forma imparcial. Para evitar a perda de dados de computador, devido à falta de energia, um poder contínuo suplicar (ou, pelo menos, uma fonte de alimentação ininterrupta) deve ser assegurado. Por fim, para assegurar uma avaliação correcta da ingestão diária de alimentos, deve-se notar que o tamanho de peletes alimentares não devem exceder o tamanho dos orifícios no dispensador de alimentos (o tamanho recomendado de uma única pastilha de alimento é de 20 mg). Não é para ser esquecido, no entanto, que esta análise deve também incorporar como diferentes medidas INBEST podem interagir uns com os outros. Por exemplo, os ratos que passam mais tempo na roda de corrida são propensos a ingerir maiores quantidades de alimentos e água para satisfazer as suas crescentes exigências calóricas. Da mesma forma, os ratos que ingeriram mais solução de sacarose pode diminuir sua ingestão de alimentos. A interpretação desses resultados pode ainda ser agravada por a melhoria geral do desempenho ao longo do tempo, especialmente no que diz respeito ao comportamento ingestivo e corrida atividade roda. Dadas as suas incentivo-propriedades, experimentadores podem também considerar limitar o acesso à solução de sacarose e tele correndo roda para neutralizar a probabilidade de efeitos pós-ingestivo e perda excessiva de peso, respectivamente. No entanto, essas preocupações podem ser mais relevantes em algumas cepas do que os outros, porque diferentes linhagens de camundongos têm perfis comportamentais diferentes. Embora a realização tanto da linha de base e controles de avaliação experimentais para muitas das questões acima, experimentadores precisam reconhecer que essas variáveis ​​devem ser levadas em conta na interpretação de dados INBEST. Ao mesmo tempo, alguns aspectos do comportamento não pode ser estudado no ambiente de home-gaiola, necessitando, portanto, uma combinação com testes padrão para completar o perfil comportamental dos indivíduos. Monitoramento computadorizado dentro padronizado, mas os ambientes flexíveis parece ser o próximo passo lógico na análise comportamental contemporânea. Tal abordagem não invasiva, com sede em etologicamente permitirá aos investigadores observar o repertório completo de respostas comportamentais ao longo de um período de tempo prolongado. Ooretically, isto pode ser conseguido através do estudo de comportamento num ambiente &quot;virtual&quot;, que se assemelha muito enriquecida um habitat natural. Vários grupos de pesquisa têm descrito ferramentas de rastreamento baseados na visão que suportam fenotipagem comportamental de ratos em seu 22-25 home-gaiola, em duplas 26, 27, ou no contexto de grandes grupos sociais 28. Alta precisão e resolução espacial pode ser conseguida através da integração de vídeo-rastreamento com tecnologia de microchip para a recolha simultânea e sincronizada de dados comportamentais em um grupo de ratos 28. Câmeras termográficas capaz de detectar calor assinaturas podem ser combinadas com microchips implantáveis ​​ou transponders para fornecer a localização relativa e funções fisiológicas básicas de cada mouse (por exemplo, temperatura corporal, frequência cardíaca / respiração). Além disso, um avançado sistema de rastreamento 3D produziria reconhecimento mais preciso e quantitativa de actos comportamentais. Para executar repetidamente uma variety de testes, tal sistema deve ser automatizado, controlado à distância, e modular. Por exemplo, a memória espacial pode ser estudada em ambientes maiores programando o aparecimento de sinais nas paredes distais LCD, ou por apresentar / esconder dispensadores com alimentos saborosos a partir dos pisos móveis. De um modo semelhante, os novos objectos podem ser apresentados / escondido em momentos específicos ao longo do estudo. Tal fenotipagem informatizado pode ajudar na elucidação dos determinantes genéticos de comportamento, mecanismos patogênicos modelos de doenças subjacentes, bem como o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas. Se a um consenso no que diz respeito às condições de ensaio, seqüência de testes, bem como o hardware e software utilizado, pode-se esperar que a normalização tão esperada iria melhorar a reprodutibilidade de estudos comportamentais e elevar psychometrics experimentais para um novo nível.

Rápidos avanços em engenharia genética ao longo das últimas décadas levaram a uma proliferação sem precedentes de modelos animais de doenças humanas. Ratos ganharam o estatuto de sujeitos experimentais primárias em ciências biomédicas, por diversas razões. De um ponto de vista prático, eles têm uma alta taxa de reprodução, são relativamente baratos, e são fáceis de alojar. Do ponto de vista conceitual, eles são geneticamente próximos ao homem, podem ser geneticamente modificadas com relativa facilidade, e altamente desenvolvido endócrino, imunológico e nervoso. Além das lesões em níveis genéticos e celulares, os estudos contemporâneos de distúrbios cerebrais exigir a demonstração de déficits funcionais replicáveis ​​que o rosto destaque, construir, ou validade preditiva de um novo modelo de mouse 1. Uma infecção aguda num mamífero Homeotérmica resulta muitas vezes na resposta febril, que, em conjunto com o comportamento de doença, constitui um dosprincipais mecanismos de sobrevivência 2. Acutely animais doentes exibir alterações significativas na comida / ingestão de água e desempenho em tarefas reflexivas de reatividade emocional, comportamento exploratório, e capacidade de aprendizagem / memória. Essas alterações são responsáveis ​​em grande parte para a atividade / social prejudicada sexual e preservação de energia para as reações imunológicas defensivas. No entanto, quando as condições agudas transformar crónica (como visto em muitas imunológico, endócrino e doenças neurológicas), desempenho comportamental podem ainda deteriorar-se devido a danos estruturais de vários órgãos, incluindo o cérebro 3. Doenças neurodegenerativas em humanos e animais são muitas vezes acompanhados por uma constelação de défices neurológicos e comportamentais. Portanto, um propósito fundamental em estudos de comportamento de animais doentes crónicos é distinguir efeitos centrais dos déficits induzidos por sintomatologia periférica. No entanto, a duração relativamente curta de tarefas comportamentais padrão limita a cobrarion de informações sobre medidas funcionais básicos, como o olfato, descanso, sono, alimentação / ingestão de água, ou episódios epilépticos. A inclusão destas medidas melhora perfil comportamental e permite uma melhor interpretação do desempenho em tarefas que demandam atividade. Os refinamentos na fenotipagem comportamental de ratinhos doentes As inadequações na avaliação do perfil comportamental de ratos doentes necessitaram de monitorização contínua de ratos isoladamente-alojadas por PCs-processamento rápido. Embora diversas baterias de comportamento pode ser projetado 4, 5, listados abaixo são os procedimentos que têm sido utilizados com sucesso para estabelecer um modelo animal de lúpus neuropsiquiátrico 6. Esta bateria é aplicada repetidamente em ambos os modelos sub-crónica e crônica da doença (Figura 1), tais como comprometimento cognitivo leve e doença de Alzheimer 7. Após uma série de testes neurológicos 10/08, acustom-made aparelho, projetado para atender às exigências acima, utilizando o monitoramento contínuo de várias saídas de comportamento em um ambiente home-cage-like enriquecido, pode ser empregado. Tal abordagem baseada em etologicamente para a avaliação da atividade exploratória espontânea e comportamento motivado proporciona uma compreensão mais abrangente dos déficits de desempenho em outros paradigmas, como os reflexivo de aprendizagem e memória. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig1.jpg" /> Figura 1. Representação esquemática da fenotipagem comportamental longitudinal em nosso laboratório. A bateria comportamental é projetado para evoluir a partir de menos- direção mais- tarefas estressantes, que são repetidas em diferentes momentos para avaliar os efeitos de fatores sustentados, como a progressão da doença, o tratamento farmacológico ou respostas imunológicas. INBEST testes individuais e são realizados durante o p escurohase, muitas vezes acima de 10 e 2 horas, respectivamente Abreviaturas:. R - reflexos; BW - feixe de teste de caminhada; RR - Rotarod; OT - testes olfativos; SP - teste de preferência de sacarose; SD - Step Down teste; NO - teste do objeto novo; OF - teste Open-campo; SAB - Espontâneo Comportamento Alternância; FS - teste de natação forçada; MWM - Morris Water Maze. * - Aspectos do teste (por exemplo, a localização, o contexto, cor, forma) que precisam ser alterados em ensaios subseqüentes ao longo do curso do experimento. Vídeo-gravação e análise do comportamento contínua em um ambiente de home-cage-like foram relatados pela primeira vez em 2007 11. Um aparelho automatizado mais complexo que integra testes comportamentais utilizados em estudos com ratos auto-imune foi apresentado no &quot;comportamento de medição &#39;atender um ano depois 12. A Estação Integrado Comportamental (INBEST, Figura 2A) é um sistema modular, o que comprises de um estímulo luminoso abrigo, controlado por computador, dois lickometers controladas por foto (um para água, um para uma solução de interesse), um distribuidor automático de alimentos, uma das rodas informatizado corrida, e uma malha de escalada digitalizado. Latências, freqüências e durações de comportamentos específicos são examinados usando software personalizado. Atividade exploratória e locomotora (por exemplo, de um romance ou um objeto conspecific desconhecida) pode ser avaliada com software de rastreamento de vídeo (Lista de materiais / equipamentos), durante o sono e os padrões comportamentais menos freqüentes, como o comportamento auto-prejudicial e convulsões, pode ser marcado manualmente com software de vídeo-tracking ou pacotes evento de gravação dedicados. Oito configurações completas INBEST / vídeo são usadas, permitindo assim a monitorização simultânea de quatro animais de controlo e experimentais 4 (Figura 2B). <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig2.jpg" /&gt; Figura 2. Estação Behavioral Integrada. (A) Representação esquemática de hardware e software utilizados na elaboração de um caixa INBEST (L = 39 x 53 x W = H = 50 cm). (B) Oito caixas INBEST completos proporcionar uma oportunidade para o monitoramento home-gaiola simultânea de quatro camundongos experimentais e quatro de controle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51524/51524fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> As variáveis ​​dependentes incluem medições de consumo de alimentos / água, capacidade de resposta à estimulação palatável, atividade ambulatorial espontânea, escalada, corrida voluntária, comportamentos relacionados à ansiedade (por exemplo, a exploração de novela objeto), preparação, apreensão e dormir. Além disso, estímulos visuais podem ser apresentados para o condicionamento e aprendizagem paradigmas. As vantagens de INBEST mais testes comportamentais padrão incluem a eliminação de efeitos de confusão induced pelo stress de transporte, bem como a contínua recolha automatizada de medidas reflectoras de actividade nocturna, exploração, comportamentos de tipo depressivo e ansiedade relacionada. A integração de componentes sensíveis de hardware com um pacote de vídeo-tracking produz uma riqueza de informações, o que permite uma melhor avaliação do comportamento em relação à progressão da doença crônica em diversos modelos animais. INBEST pode ser utilizada para estudar outras doenças crónicas do SNC (por exemplo, autismo, depressão, esquizofrenia), bem como em estudos longitudinais centrados no neurodesenvolvimento, efeitos comportamentais de distúrbios sistémicos / neoplásica, e farmacoterapia prolongada.

<table><tbody><tr><td>Pacote operacional da interface de controle de energia</td><td>Med Associates Inc.</td><td>MED-SYST-8</td><td>Caixa de interface e placa PCI que gerenciam todas as entradas e saídas de dados A/D</td></tr><tr><td>Luz de estímulo</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-221M</td><td>28 V DC, 100 mA, 2.5&nbsp; luz de cm de diâmetro (para apresentação de um estímulo condicionado)Detector de</td></tr> <tr><td>entrada de cabeça</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-254-CB</td><td>Permite a detecção de entrada de cabeça no receptáculo de pellets</td></tr><tr><td>Lickômetro Photobeam</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-351W</td><td>Sistema de sensor infravermelho para detecção de interceptação de feixe por focinho</td></tr><tr><td>Pellets de alimentos</td><td>Bio-Serv</td><td>F0163</td><td>Pellets de alimentos de precisão sem poeira (dieta à base de grãos de roedores de 20 mg)</td></tr><tr><td>Dispensador de alimentos</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-203-20</td><td>Sistema automatizado de distribuição de alimentos que consiste em recipiente de plástico elevado e tubo de distribuição</td></tr><tr><td>Receptáculo de alimentos</td><td>Med Associates Inc.</td><td>ENV-303R2W</td><td>Base sensível ao infravermelho para sinalizar quando o pellet de comida é dispensado ou coletado</td></tr><tr><td>Malha de escalada</td><td>Med Associates Inc.</td><td>CT-Climbing mesh</td><td>Degraus de metal duráveis, dimensões</td></tr><tr><td>Med PC IV software</td><td>Med Associates Inc.</td><td>SOF-735</td><td>Integra aquisição de dados de todos os dispositivos eletrônicos</td></tr><tr><td>MPC2XL v1.4</td><td>Med Associates Inc.</td><td>SOF-731 Utilitário de</td><td>transferência de dados brutos</td></tr><tr><td>Soft CR Pro v1.05</td><td>Med Associates Inc.</td><td>SOF-722</td><td>Software de monitoramento remoto on-line</td></tr><tr><td>Roda de corrida</td><td>Med Associates Inc.</td><td>CT-MSUB-ENV-3042-X1</td><td>Roda de atividades para mouses</td></tr><tr><td>Contador digital</td><td>Med Associates Inc.</td><td>Contador LCD ESUB-ENV-3000</td><td>(4 contagens = 1 revolução = 54,6 cm de comprimento)</td></tr><tr><td>Picolo Diligent frame grabber</td><td>Euresys</td><td></td><td>Placa de captura de vídeo PCI de alta resolução</td></tr><tr><td>Ethovision XT 8.5</td><td>Noldus Information Technology</td><td></td><td>Software de rastreamento de vídeo</td></tr><tr><td></td><td>Câmera Panasonic</td><td>WV-BP334</td><td>Câmera de vídeo digital de baixo luxo suspensa em um suporte de metal feito sob medida</td></tr><tr><td>Vídeo Divisor</td><td>American Dynamics</td><td>ADQUAD87</td><td>Integra e digitaliza entradas de 4 câmeras de vídeo</td></tr></tbody></table>

behavioral fenotipagem de modelos de doenças murino com a estação integrada comportamental (inbest)

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Devido aos rápidos avanços na engenharia genética, pequenos roedores tornaram-se os assuntos preferidos em muitas disciplinas de pesquisa biomédica. Em estudos de distúrbios crónicos do SNC, existe uma procura crescente de modelos murinos com alta validade ao nível comportamental. No entanto, vários mecanismos patogênicos e déficits funcionais complexas muitas vezes, impõem desafios para medir de forma confiável e interpretar o comportamento de camundongos cronicamente doentes. Portanto, a apreciação da patologia periférica e um perfil de comportamento a vários pontos de tempo utilizando uma bateria de testes são necessários. Video-tracking, espectroscopia comportamental e aquisição remota de medidas fisiológicas estão surgindo tecnologias que permitem a análise comportamental abrangente, precisa e imparcial em um ambiente home-base-like. Este relatório descreve um protocolo de fenotipagem refinado, que inclui um aparelho de monitoramento feito por encomenda (Estação Behavioral Integrado, INBEST) que incide sobre as medições prolongadas de basaídas funcionais sic, como atividade espontânea, alimentos / ingestão de água e comportamento motivado em um ambiente relativamente livre de estresse. Melhorias técnicas e conceituais em design INBEST pode promover ainda mais reprodutibilidade e padronização de estudos comportamentais.

Figura 3 exemplifica diferentes-outs de leitura em um estudo comportamental prolongado com ratinhos CD1. Os dados representam o desempenho da linha de base (dias 6-2), antes da cirurgia, a recuperação pós-cirurgia (2 a 4 dias) e os efeitos comportamentais induzidos por administração intra-cerebro-ventricular sustentada de anticorpos reactivos do cérebro (dias 6 a 10, onde 0 indica o dia da cirurgia). Análise com o software de gravação de evento revela que o grupo experimental apresenta deficiências no comportamento ingestivo, como evidenciado por uma menor freqüência de licks garrafa de água (A), o aumento da latência para abordar a solução de sacarose (B), e diminuição do consumo de alimentos (C) durante o período experimental. Coincidindo com estas mudanças, eles também exibem actividade roda de funcionamento diminuído em comparação com ratinhos de controlo (D). Como medido pelo software de monitoramento de vídeo, o grupo experimental também ambulates menos na home-gaiola (E) e prefere passar mais tempo no abrigo (F). Estas diferenças de comportamento are ilustrado na etogramas amostra (G). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig3.jpg" /> Figura 3. Variáveis ​​representativos em uma série de 10 hr sessões diárias que ilustram o poder discriminante do sistema INBEST. Camundongos Experimental (expostos a anticorpos cérebro-reativa mais de 2 semanas) beber menos água (A), levam mais tempo para abordar a solução de sacarose ( B), e consumir menos alimentos (C) durante o período de teste. Coincidindo com estas mudanças, eles também mostram atividade prejudicada, como exemplificado pela redução da contagem de roda de corrida (D), diminuição da locomoção (E) e estadia prolongada no abrigo (F). Estas diferenças comportamentais são ilustrados em etogramas amostra (G). O painel superior mostra o comportamento de um rato experimental no dia 6, caracterizado por um comportamento ingestivo reduzida,menor atividade roda de corrida e aumento do tempo de abrigo em comparação com um mouse de controle, recebendo um veículo (painel inferior). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51524/51524fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Monitorização prolongada e abrangente de ratos em um ambiente de home-gaiola proporciona uma compreensão mais profunda do comportamento aberrante em modelos murinos de doenças do cérebro. Este artigo descreve a Estação Behavioral Integrado (INBEST) como o componente-chave da análise comportamental contemporânea.

Behavioral Fenotipagem de modelos de doenças Murino com a Estação Integrada Comportamental (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

O objetivo geral desta metodologia é melhorar a reprodutibilidade e a padronização da fenotipagem comportamental e de camundongos experimentais por meio do monitoramento contínuo de medidas comportamentais básicas em um ambiente familiar. Este sistema modular é composto por uma roda giratória computadorizada com malha para escalada digitalizada, um distribuidor automático de alimento, dois TERs controlados por células fotoelétricas, um estímulo luminoso controlado por computador, e um abrigo; componentes de terceiros e tecnologia infravermelha MPEG quatro integrada a pacotes de software de rastreamento de vídeo e gravação de eventos são interconectados para criar oito arenas, permitindo o monitoramento simultâneo de quatro animais experimentais e quatro controles. As latências, frequências e durações de comportamentos específicos são analisadas usando o software MED PC quatro.Embora a atividade locomotora e a topografia dos trajetos de movimento sejam avaliadas com o software ETH ovision XT 8.5 utilizando análise estatística abrangente. Os dados foram frequentemente processados para revelar alterações comportamentais induzidas pela progressão da doença em diversos modelos de camundongos. A natureza complexa e sensível do comportamento muitas vezes torna as medições confiáveis em camundongos cronicamente doentes muito difíceis.Utilizando novas tecnologias que permitem uma análise comportamental precisa e imparcial. Descrevemos um sistema de monitoramento personalizado chamado Inves ou estação comportamental integrada. Este equipamento foi projetado para fornecer medições prolongadas de saídas funcionais básicas, como atividade espontânea, ingestão de alimento e água, reatividade emocional e comportamento motivado, tudo em um ambiente semelhante ao domiciliar com baixo estresse.As principais vantagens do invest em relação a testes comportamentais únicos incluem o monitoramento contínuo, a redução do estresse de transporte e a coleta rápida de múltiplos conjuntos de dados que são imediatamente enviados para análise computadorizada imparcial. Embora o monitoramento contínuo atenue fatores de confusão comuns em estudos tradicionais, é importante observar que alguns domínios do comportamento, como função neurológica e aprendizado espacial, não podem ser estudados no ambiente da gaiola de alojamento, exigindo assim testes adicionais. Para completar a avaliação do perfil comportamental, uma a duas semanas antes do início do experimento, inicie a habituação dos camundongos a um ciclo claro-escuro de 12 por 12 horas. Os camundongos são mais ativos durante a noite.Defina o período de ciclo escuro para coincidir com o horário de trabalho do experimentador. Todos os demais fatores ambientais, como temperatura e ventilação, devem permanecer constantes durante este período. Para identificação numérica permanente, tatue a cauda dos camundongos de cinco a sete dias antes dos testes.Manuseie regularmente os camundongos por até duas horas por dia, habituando-os assim à medida de estresse, e registre o peso corporal, a temperatura retal e anote sua aparência geral. Exclua os camundongos do estudo que apresentem anormalidades evidentes, como consumo reduzido de alimento ou água, perda de peso corporal, postura curvada, pelagem arrepiada ou manchada, hidrocefalia ou secreção de porfirina ao redor dos olhos. Além disso, uma grande variedade de testes comportamentais, como o campo aberto, pode ser realizada durante este período, permitindo uma compreensão mais abrangente dos déficits de desempenho.Para um estudo comportamental prolongado, o dispensador de alimento deve ter um suprimento completo de pellets de ração para camundongos. Cada um pesando 20 miligramas. Uma garrafa deve sempre estar cheia com água da torneira fresca.Em um teste de preferência, um segundo frasco pode fornecer uma solução alternativa de interesse, como uma contendo açúcar. Pese os frascos para estimar o volume consumido entre as sessões. Para medir a latência e a frequência dos episódios de beber, os bicos dos frascos devem ser conectados aos TERs.Um sensor infravermelho detecta lambeduras, portanto certifique-se de que o sensor não esteja bloqueado pelo bico do bebedouro. Caso esteja, altere o comprimento do bico para que se ajuste dentro da gaiola. Um abrigo deve ser colocado em um canto distal em relação à roda giratória.Para o rastreamento de vídeo, é necessário que o ambiente seja iluminado com uma luz difusa fraca que não reflita no piso ou nas paredes do invests. Uma vez que a iluminação esteja corretamente ajustada, a arena de testes pode ser digitalizada para o software de análise. Para esta demonstração, o pacote de software ETH Ovision XT 8.5 é utilizado para configurar a arena.Comece abrindo um projeto de rastreamento padrão e inserindo as configurações experimentais. Em seguida, escolha a fonte de vídeo, neste caso o grabber Piccolo Diligent. Defina o número de arenas de rastreamento como quatro.Escolha o centro do focinho e a cauda como pontos de rastreamento e selecione as unidades de medida em seguida na lista de ensaios. No menu de configuração, defina o número de ensaios clicando no botão adicionar ensaios. Em seguida, ative a opção adicionar variável para especificar variáveis independentes, como o id do camundongo, grupo de sexo, alocação e linhagem.Agora, capture uma imagem de fundo da arena clicando na aba de configurações da arena e definindo o perímetro da arena utilizando as ferramentas de desenho disponíveis. Após definir a arena, use a opção adicionar zona para delimitar zonas de interesse, como o piso, os TERs, o dispensador de alimento, e assim por diante. Em seguida, adicione zonas onde o camundongo não pode ser visto usando a opção adicionar grupo de zonas ocultas. Isso incluiria o abrigo e a roda giratória.Cada zona oculta também deve ter um ponto de entrada e saída especificado. Após definir o perímetro e as zonas de cada arena, realize testes de calibração utilizando a opção de calibração no software. Utilize a ferramenta de escala para determinar a largura e o comprimento de cada arena.Em seguida, valide as configurações de cada arena utilizando o botão de validação e prossiga com a configuração dos parâmetros do ensaio e coleta de dados. Para realizar a aquisição de dados, os parâmetros de aquisição devem ser definidos primeiro no programa. Comece acessando a aba de configurações de controle do ensaio e especifique os intervalos de tempo para o conjunto do ensaio.A condição de início para começar quando a duração do ponto central exceder um segundo na arena; a duração do ensaio é definida expandindo a caixa de condição de parada e configurando o ensaio para terminar após um atraso predefinido, como 10 horas. Agora, selecione uma opção do método de detecção na guia de configurações de detecção. Em seguida, capture a imagem de referência da arena vazia usando o botão de configurações e selecionando "Capturar atual", ainda no módulo de detecção, e ajuste a faixa de contraste para os pontos de detecção do nariz central e da cauda. Defina a faixa como contínua.Em seguida, indique se o rato é mais claro ou mais escuro que o fundo. Agora, ajuste a configuração do tamanho do sujeito, com base no campo de visão da câmera. Depois, se necessário, ajuste os quadros por segundo da análise com base na capacidade do computador.Processando 14,9 quadros. O segundo geralmente é suficiente. Quando todas as alterações forem feitas nas opções do módulo de detecção, certifique-se de salvá-las antes de prosseguir para medir a latência, frequência e duração dos atos comportamentais.Uma rotina personalizada no MED PC IV é utilizada para a entrada passo a passo dos parâmetros da sessão, como identificação do camundongo, duração do ensaio, episódios na roda giratória, entre outros. Quando todos esses parâmetros forem inseridos e todo o equipamento de teste estiver ligado, prossiga colocando o camundongo na arena. Em seguida, sincronize os pacotes de rastreamento de vídeo e eventos pressionando simultaneamente os botões de gravação e saia silenciosamente da sala; quando o período de gravação terminar, devolva os camundongos às suas gaiolas de origem, meça os pesos das garrafas e salve todos os dados gravados em mídia digital.Os dados brutos podem ser exportados para uma planilha para análise, e os arquivos de vídeo brutos podem ser pontuados quanto a comportamentos infrequentes, como estereotipias ou convulsões. Um estudo prolongado com camundongos CD-1 utilizando o método mais adequado foi realizado durante vários dias de pré-cirurgia. Os dados basais foram coletados, seguidos por dados pós-cirúrgicos que incluem administração sustentada intraventricular cerebral de anticorpos reativos ao cérebro.A partir do quinto dia, os grupos experimentais apresentaram diversos prejuízos, incluindo redução na lambida de garrafas de água. Eles também demonstraram maior latência para se aproximar das garrafas com solução de sucralose e redução no consumo alimentar. Coincidentemente com essas alterações, os camundongos que receberam anticorpos reativos ao cérebro também exibiram diminuição da atividade na roda giratória em comparação com os camundongos controle; a locomoção, medida pelo software de rastreamento de vídeo, também foi reduzida.No grupo experimental, os camundongos tratados preferiram passar o tempo nos abrigos. Com base nesses dados, foi desenvolvido um programa simples para ilustrar essas diferenças comportamentais. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como montar um aparato de monitoramento personalizado para análise comportamental imparcial.Em um ambiente semelhante ao domiciliar, a fenotipagem automatizada em gaiolas domésticas fornece uma grande quantidade de informações, permitindo uma avaliação mais precisa da cinética de início e da gravidade de déficits comportamentais induzidos por doenças relacionados ao comportamento motivado por locomoção espontânea e reatividade emocional, minimizando problemas relacionados a ambientes experimentais inconsistentes, transporte, estresse e manuseio repetido. Equipamentos como o InVes podem aumentar significativamente a consistência e a precisão dos resultados comportamentais em estudos distintos.

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Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Atividade locomotora (LMA) é uma medida simples e de fácil execução de comportamento em camundongos. O acoplamento do software de rastreamento de vídeo (VTS) e LMA permite a melhoria da especificidade e sensibilidade, especialmente quando comparado com o manual, o método de análise cruzando a linha de LMA. Além disso VTS permite o acompanhamento a longo prazo de rato LMA.

Rato de curto e longo prazo da atividade locomotora analisados ​​pelo software Rastreamento Vídeo

Sistema totalmente automatizado para a medição de propriedades fisiologicamente significativas dos mecanismos de mediação de localização espacial, localização temporal duração, taxa e estimativa de probabilidade, avaliação de risco, impulsividade e da exatidão e precisão da memória, a fim de avaliar os efeitos das manipulações genéticas e farmacológicas sobre mecanismos fundamentais da cognição em camundongos.

Automatizada, Quantitative Cognitiva / Screening Comportamental de Ratos: Para Genética, Farmacologia, Cognição Animal e Instrução Graduação

Níveis de atividade de campo aberto são usados ​​para avaliar os níveis de atividade de locomotivas e comportamentais. Este protocolo fornece um bem concebido, protocolo padronizado para usar em ensaios pré-clínicos para doenças neuromusculares.

Medidas comportamentais e do aparelho locomotor Usando um sistema aberto Activity Monitoring Campo de Doenças músculo-esquelético

Este protocolo descreve a placa de furo modificada, que é uma configuração de teste comportamental que compreende as características de um campo aberto e uma placa de furo tradicional. Essa configuração permite a análise diferencial do comportamento incondicionado de pequenos mamíferos de laboratório, bem como a análise das habilidades cognitivas.

The Hole Board Modificado - Medir Comportamento, Cognição e Interação Social em camundongos e ratos

Este artigo descreve um protocolo para avaliação cognitiva para modelos genéticos da doença de Alzheimer usando o sistema de IntelliCage, que é um sistema de monitoramento comportamental alto throughput automatizado com condicionamento operante.

Automatizada, a longo prazo ensaio comportamental para funções cognitivas em vários modelos genéticos da doença de Alzheimer, usando IntelliCage

Descrevemos o estabelecimento de um modelo murino para a doença de Parkinson usando MPTP e avaliações comportamentais usando o cilindro e testes de campo aberto para medir a função motora. Então usamos l-dopa como um exemplo para mostrar como aplicar este modelo no estudo de drogas de PD.

Avaliações comportamentais de locomoção espontânea em um modelo murino induzida por MPTP a doença de Parkinson

A análise de pegada é uma alternativa de baixo custo para programas digitalizados de análise da marcha para pesquisadores que quantifiquem anormalidades de movimento em camundongos. Devido à sua velocidade, simplicidade e potencial longitudinal, é ideal para a fenotipagem comportamental de modelos de mouse.

Análise de marcha de baixo custo para fenotipagem comportamental de modelos de camundongo de doença neuromuscular

Modelos de roedores são ferramentas valiosas para estudar comportamentos centrais relacionados ao transtorno do espectro do autismo (TEA). Neste artigo, expomos dois testes comportamentais para modelar as principais características do TEA em camundongos: auto-limpeza, que avalia o comportamento repetitivo, e o teste de interação social de três câmaras, que documenta deficiências sociais.

Estratégias para avaliar comportamentos semelhantes aos autistas em camundongos

Este artigo apresenta um protocolo para a indução de um modelo único de transtorno bipolar em ratos que captura tanto o comportamento semelhante à mania quanto o depressivo.

Desenvolvendo um modelo de rato para transtorno bipolar

Esse protocolo fornece uma estrutura para avaliar mudanças comportamentais induzidas pelo estresse em Drosophila melanogaster. Combinar ensaios complementares permite quantificar atividade, exploração e tomada de decisão para moscas individuais. A abordagem é flexível e pode ser adaptada a uma ampla gama de estudos que investigam biologia do estresse, metabolismo e função neurocomportamental.

Fenotipagem Comportamental Multimodal de Estados Semelhantes à Depressão Induzidos pelo Estresse em Drosophila melanogaster

Aprenda a realizar fenotipagem comportamental em modelos murinos de doenças usando a Estação Integrada Comportamental INBEST. Este sistema modular permite monitoramento contínuo em ambiente familiar, reduzindo estresse e melhorando a reprodutibilidade dos dados.

Behavioral Fenotipagem de modelos de doenças Murino com a Estação Integrada Comportamental (INBEST)

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