Quantificar motivação social em ratos usando Condicionamento Operante
8 de agosto de 2015
Este artigo descreve um novo protocolo para a medição quantitativa da motivação social em camundongos usando condicionamento operante para uma recompensa social. O protocolo é útil para a medição da motivação social em modelos de autismo e outros distúrbios do comportamento social em camundongos.
O objetivo geral deste procedimento é quantificar a motivação social e os ratos de laboratório. Isso é feito primeiro treinando cada mouse de teste para associar o pressionamento da alavanca a uma recompensa social. O segundo passo é testar cada camundongo em uma série de sessões nas quais a quantidade de esforço necessária para obter a recompensa social aumenta ao longo dos testes.
Em seguida, cada mouse de teste é treinado para discriminar entre duas contingências de alavanca e recompensa. A etapa final é testar cada rato em uma série de sessões nas quais eles podem escolher entre essas contingências, resultando em uma recompensa social ou alimentar. Em última análise, esses paradigmas de motivação social da ópera permitem que os investigadores quantifiquem a motivação social e comparem esse nível com o de uma recompensa alimentar.
A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes é que esse paradigma requer progressivamente mais esforço para obter uma recompensa social do que tarefas. Simplesmente medindo o tempo gasto na proximidade de um parceiro social Demonstrando o procedimento estarão Brianna Lum, Megan Raymond, Amy Patterson e Maryanne Slamma estudantes de graduação em meu laboratório. Para começar a configurar caixas de transporte modulares de canal central para uso em testes de comportamento social, monte uma grade de arame na face de uma porta de guilhotina programável para separar as câmaras e permitir contato social limitado entre elas.
A porta divide a caixa em duas câmaras, designando uma câmara como uma câmara de teste e a outra como uma câmara alvo na parede oposta à porta. Coloque um receptáculo de comida de concha líquida entre o programa de duas alavancas de mouse. O mouse alavanca para abrir a porta da guilhotina ou apresentar uma recompensa de comida líquida.
Dependendo dos requisitos de teste, programe um botão portátil para abrir a porta quando pressionado. Durante o procedimento de modelagem, monitore a atividade dos camundongos de teste usando uma câmera de vídeo digital montada acima da câmara de teste. Todo o aparelho é encerrado em um cubículo de atenuação de som.
Comece colocando o mouse de teste na câmara de teste e um mouse de estímulo de correspondência de idade e sexo na câmara-alvo. Observe o mouse de teste na câmara de teste usando a câmera de vídeo montada. À medida que o mouse de teste explora a câmara, acione manualmente a abertura da porta da guilhotina.
Quando a alavanca for aproximada, deixe a porta da guilhotina permanecer aberta por 15 segundos de reforço. Treine cada camundongo por 30 minutos por dia até que eles demonstrem pelo menos 10 respostas operante em três das cinco sessões de teste consecutivas. Remova os camundongos do estudo se eles não atingirem esse critério após 30 sessões diárias de treinamento.
Alterne os camundongos de estímulo usados durante a modelagem para que um mouse diferente seja usado todos os dias. Limpe as caixas de transporte entre cada sessão de treino com álcool etílico 70%. Além disso, limpe todos os equipamentos com um detergente desinfetante no final do dia de teste.
Durante o teste, use um conjunto de novos camundongos de estímulo grande o suficiente para que não sejam repetidos durante 10 sessões de teste diárias. Para começar, coloque um mouse de teste treinado na câmara de teste e um mouse de estímulo na câmara de destino. Programe a porta para abrir de forma que o número de pressionamentos de alavanca necessários para obter a recompensa social aumente em uma taxa fixa de três a cada tentativa.
Encerre a sessão quando o mouse de teste parar. Alavanca pressionando por cinco minutos consecutivos. Registre a última proporção reforçada como o ponto de interrupção.
Teste cada mouse por 20 sessões diárias consecutivas ou por pelo menos 10 sessões de teste. Após os níveis de desempenho assintóticos são observados. Limpe as caixas de transporte entre cada sessão de teste Conforme demonstrado anteriormente após o teste no paradigma de motivação social, os mesmos ratos são treinados em uma tarefa que inclui uma recompensa alimentar.
Prepare leite evaporado adoçado com 0,2% de sacarose para usar como recompensa de alimento líquido. Em seguida, uma alavanca para abrir a porta e a outra para apresentar a recompensa de comida líquida. Alterne a apresentação de recompensa.
Para evitar a introdução de um viés de alavanca nos mouses de teste, comece colocando os mouses nas respectivas câmaras. Apenas uma alavanca e apresentação de recompensa devem estar ativas durante cada sessão. O treinamento consiste em seis sessões de uma hora que alternam entre contingências a cada dia durante o programa de testes, o cronograma de reforço em uma proporção fixa de três para um, de modo que cada terceira alavanca pressionada em cada lado seja reforçada.
Continue testando por 60 minutos por dia durante 20 dias, ou pelo menos 10 sessões diárias após a observação dos níveis de desempenho assintóticos. Limpe as caixas de transporte conforme mostrado anteriormente. O ponto de interrupção médio dos camundongos B seis alojados individualmente foi semelhante ao dos seis camundongos B alojados no grupo, enquanto os camundongos BTBR alojados agrupados mostraram um ponto de interrupção significativamente menor.
Os camundongos BTBR adquiriram significativamente menos recompensas alimentares em comparação com os camundongos B six. Enquanto ambos os grupos obtiveram mais recompensas alimentares do que recompensas sociais. Esses resultados mostram a diferença de desempenho entre os genótipos de uma linhagem de camundongos transgênicos.
Um estudo adicional envolvendo uma linha diferente de camundongos transgênicos mostra camundongos heterozigotos com um ponto de interrupção mais alto quando comparados a irmãos do tipo selvagem em conjunto com este procedimento. Outros métodos, como monitoramento de vídeo do teste e camundongos de estímulo, podem ser empregados para responder a perguntas adicionais, como quais comportamentos sociais específicos são exibidos durante a apresentação da recompensa social. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como usar o condicionamento operante para quantificar a motivação social em ratos de laboratório.
Este procedimento pode ser especialmente útil para fenotipar modelos de autismo e outros distúrbios do comportamento social em camundongos.
Visão Geral
Este artigo descreve um protocolo para quantificar a motivação social em camundongos por meio de condicionamento operante para uma recompensa social. Este método é particularmente útil para estudar modelos de camundongos de autismo e outros distúrbios de comportamento social.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Psicologia Comportamental
- Modelos Animais
Fundamento
- A motivação social é crítica para entender comportamentos sociais em vários distúrbios.
- O condicionamento operante fornece uma estrutura para medir a motivação através de sistemas de recompensa.
- Modelos de camundongos são comumente usados para estudar comportamento social e distúrbios relacionados.
- Métodos existentes podem não quantificar adequadamente a motivação social em comparação com recompensas alimentares.
Propósito do Estudo
- Desenvolver um protocolo confiável para medir a motivação social em camundongos de laboratório.
- Comparar níveis de motivação social com recompensas alimentares.
- Aprimorar a compreensão do comportamento social em modelos de camundongos de autismo.
Métodos Utilizados
- Treinar camundongos para associar pressão de alavanca com recompensas sociais.
- Testar o esforço necessário para obter recompensas sociais em várias tentativas.
- Usar uma configuração modular de caixa de deslocamento para condições de teste controladas.
- Empregar monitoramento por vídeo para observar interações sociais durante os testes.
Principais Resultados
- Diferenças nos níveis de ponto de interrupção foram observadas entre vários genótipos de camundongos.
- Camundongos BTBR mostraram pontos de interrupção mais baixos em comparação com camundongos B6, indicando motivação social reduzida.
- Recompensas alimentares foram obtidas mais frequentemente do que recompensas sociais em ambos os genótipos.
- Camundongos heterozigotos exibiram pontos de interrupção mais altos do que irmãos do tipo selvagem.
Conclusões
- O protocolo desenvolvido quantifica efetivamente a motivação social em camundongos.
- Este método pode ser aplicado para investigar mais a fundo o comportamento social em modelos de autismo.
- Estudos futuros podem explorar comportamentos sociais específicos durante apresentações de recompensas.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of social motivation in mouse models is critical for de-risking early-stage neuropsychiatric target validation and phenotypic screening. Operant conditioning paradigms that compare effort-based social and food rewards enable robust, reproducible measurement of motivational phenotypes relevant to autism and social behavior disorders. This approach supports predictive confidence in translational research and informs portfolio triage for neurobehavioral therapeutic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables functional validation of social motivation pathways in genetically engineered mouse models.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying effort-based reward seeking for social interaction.
- Facilitates comparative analysis across genotypes to prioritize targets with translational relevance.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative behavioral endpoints for assay development in neurobehavioral research.
- Enables reproducible measurement of motivational breakpoints for cross-study comparison.
- Supports screening of pharmacological or genetic interventions affecting social motivation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism and social disorders.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by quantifying motivational shifts.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on robust behavioral metrics.
Pipeline & Workflow Integration
This operant conditioning paradigm integrates into the discovery-to-preclinical continuum for neuropsychiatric drug development.
- Discovery Biology: Quantifies hypothesis-driven differences in social motivation across genetic backgrounds.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative breakpoints for assay standardization and compound evaluation.
- Analytics: Provides measurable outputs (breakpoint, reward ratios) for statistical comparison of experimental groups.
- Translational Research: Bridges behavioral phenotyping with disease-relevant endpoints for autism models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable behavioral assay platform for diverse neurobehavioral studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and phenotypic screening for social motivation.
- Operational Value: Standardizes behavioral testing and enables reproducible, scalable data collection.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage risk in neuropsychiatric portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of targets and models for advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and operant conditioning protocols.
- Needs modular shuttle boxes, programmable levers, and video monitoring infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of training and testing procedures.
- Adaptable to various mouse strains and genetic backgrounds for broad applicability.
- Dependent on consistent stimulus rotation and apparatus cleaning to minimize confounds.
