Um ensaio comportamental para investigar o papel da memória espacial durante uma defesa instintiva em ratos
21 de julho de 2018
Este protocolo descreve um ensaio comportamental, com base no teste de labirinto de Barnes, para estudar como instintiva defensiva ações são modificadas pelo conhecimento do ambiente espacial.
Este ensaio pode ajudar a responder a questões-chave no campo da memória espacial, como como os animais navegam em direção a um local de meta recém-aprendido. A principal vantagem desse paradigma é que ele provoca um comportamento de navegação direcionado a objetivos etiologicamente importante que é desencadeado por estímulos sensoriais bem controlados e não requer treinamento prévio dos camundongos. Comece anexando dicas visuais à periferia da plataforma, que deve estar a pelo menos dois centímetros de distância da borda para evitar que os ratos as alcancem.
Prenda o abrigo à plataforma. Em seguida, posicione um diodo emissor de luz, ou LED, na entrada do abrigo para fornecer uma indicação de ponto de referência visual local. Em seguida, para isolar o mouse de pistas visuais distais externas, monte uma parede octogonal que se estende 40 centímetros acima e 15 centímetros abaixo da superfície da plataforma ao redor da arena, posicionada a 10 centímetros de distância da borda da plataforma.
Posicione um alto-falante de ultrassom 50 centímetros acima do centro da plataforma para fornecer estímulos auditivos aversivos e conecte uma placa de som e um amplificador a um alto-falante. Em seguida, coloque uma tela translúcida 64 centímetros acima da arena para projetar de volta os estímulos visuais aversivos usando um projetor. Calibre a luz do projetor para que haja de cinco a 10 terminais no centro da superfície da plataforma.
Coloque luzes infravermelhas e uma câmera infravermelha com um filtro passa-perda acima da plataforma para evitar a cintilação do protetor no vídeo adquirido. Em seguida, coloque o aparato comportamental dentro de uma caixa à prova de som e luz para evitar que pistas externas afetem o experimento. Por fim, use um software disponível comercialmente para rastrear a posição do mouse online.
Comece projetando os estímulos visuais na tela posicionada acima da arena. Acompanhe a posição do mouse online e predefina uma região de interesse na arena correspondente à localização do estímulo visual previamente definido, a fim de centralizar o estímulo visual acima do animal. Em seguida, teste o estímulo auditivo que consiste em um trem de três upsweeps modulados em frequência de 17 a 20 kilohertz ao longo de três segundos com duração de nove segundos no total.
Comece limpando meticulosamente a superfície da plataforma com 70% de etanol para remover sinais olfativos indesejados. Enxágue o abrigo com água e etanol 70% e, em seguida, lave novamente com água para diminuir o odor do etanol. Seque bem a plataforma e o abrigo, pois o rato pode evitar entrar no abrigo se estiver molhado.
Varie a localização do abrigo na plataforma para cada teste, girando a plataforma antes do experimento. Em seguida, traga o camundongo para a sala de experimentos em sua gaiola inicial e coloque a gaiola ao lado da plataforma de teste por um período de aclimatação de 10 minutos. Adicione dois gramas de roupa de cama da gaiola doméstica do rato ao interior do abrigo para servir como uma sugestão olfativa local.
Remova o mouse de sua gaiola inicial e evite recuperá-lo pela cauda. Coloque-o em concha ou deixe-o subir em um item de enriquecimento que possa ser levantado. Em seguida, coloque suavemente o mouse no centro da arena e inicie a aquisição do vídeo.
Permita um período de habituação de sete minutos, durante o qual nenhum estímulo aversivo é apresentado. Certifique-se de que o mouse tenha tempo suficiente para encontrar e entrar no abrigo pelo menos uma vez, que é quando todos os quatro membros estiverem dentro do abrigo. Em seguida, acione automática ou manualmente a entrega do estímulo visual centralizado acima do camundongo assim que o animal atingir uma região de interesse predefinida.
Para obter mais de uma resposta de fuga na mesma sessão, permita que o camundongo saia voluntariamente do abrigo. Após o término do ensaio, retorne o animal à sua gaiola de origem. Por fim, limpe a plataforma e o abrigo antes de testar o próximo animal.
Camundongos expostos a estímulos auditivos ou visuais iniciaram respostas de fuga rápidas com latências curtas entre o início da estimulação e o início do voo. A latência média para escapar do estímulo foi significativamente maior para a estimulação auditiva do que para a visual. Além disso, a navegação para o abrigo foi precisa e as trajetórias de voo estavam próximas de uma linha reta entre os tipos de estímulos.
Após um período de aclimatação de sete minutos ao labirinto sem abrigo, a apresentação de um longo estímulo visual produziu um comportamento de congelamento em vez de fuga. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 90 minutos se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de apresentar o estímulo visual acima ou acima na cabeça do mouse, e não enquanto o mouse estiver investigando a borda da plataforma, pois provavelmente perderá o estímulo.
Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo do comportamento instintivo explorarem o controle do conhecimento aprendido sobre o comportamento defensivo instintivo em camundongos. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como provocar comportamento defensivo em camundongos e como usá-los para estudar a navegação espacial durante as respostas de fuga.
Visão Geral
Este protocolo descreve um ensaio comportamental baseado no teste do labirinto de Barnes para estudar ações defensivas instintivas modificadas pelo conhecimento do ambiente espacial. Tem como objetivo esclarecer como os animais se orientam em direção a locais-alvo previamente aprendidos.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biologia Comportamental
- Memória Espacial
Antecedentes
- O teste do labirinto de Barnes é um método amplamente utilizado para avaliar o aprendizado espacial e a memória em roedores.
- Este ensaio permite a análise do comportamento de navegação orientada a metas sem treinamento prévio.
- Compreender os comportamentos defensivos em relação a pistas espaciais pode fornecer insights sobre ações instintivas.
- Estudos anteriores demonstraram que estímulos sensoriais podem influenciar significativamente as respostas de fuga.
Objetivo do Estudo
- Investigar como estímulos visuais e auditivos afetam comportamentos defensivos em camundongos.
- Explorar a relação entre conhecimento aprendido e respostas instintivas.
- Desenvolver um método confiável para induzir e medir comportamentos de fuga em um ambiente controlado.
Métodos Utilizados
- Configuração de um labirinto de Barnes com estímulos visuais e auditivos.
- Uso de câmeras de infravermelho para rastrear os movimentos dos camundongos.
- Calibração dos estímulos sensoriais para provocar respostas específicas de fuga.
- Acclimatação dos camundongos ao ambiente de teste antes dos ensaios.
Resultados Principais
- Os camundongos exibiram respostas rápidas de fuga a estímulos auditivos e visuais.
- A latência para a fuga foi maior para estímulos auditivos em comparação com estímulos visuais.
- Observou-se navegação precisa em direção ao abrigo entre os diferentes tipos de estímulo.
- Comportamento de congelamento foi observado na ausência de abrigo durante a aclimatação.
Conclusões
- Este ensaio demonstra efetivamente a influência de estímulos sensoriais sobre comportamentos defensivos.
- O método pode ser utilizado para explorar mais a fundo o controle de comportamentos instintivos em camundongos.
- Os achados contribuem para a compreensão da navegação espacial e da memória em relação a pistas aprendidas.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este ensaio permite que pesquisadores biofarmacêuticos avaliem como a memória espacial aprendida modula comportamentos defensivos instintivos em camundongos, fornecendo um modelo translacional para estudar a navegação orientada a objetivos sob condições aversivas. Ao vincular respostas desencadeadas por estímulos sensoriais ao mapeamento cognitivo, o método apoia a redução de riscos mecanicistas na validação de alvos terapêuticos para tratamentos neuropsiquiátricos e neurodegenerativos. Oferece um paradigma livre de treinamento e etologicamente relevante, que aumenta a confiança preditiva na triagem pré-clínica de compostos que afetam medo, ansiedade ou cognição espacial.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Investigar como a memória espacial influencia o comportamento defensivo, esclarecendo os circuitos neurais envolvidos na resposta a ameaças e na navegação.
- Valor Operacional: Permite testar hipóteses sem treinamento prévio, reduzindo a variabilidade e acelerando estudos iniciais de engajamento de alvos.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Fornece leituras quantitativas sobre a latência de escape e a precisão da navegação, permitindo a avaliação padronizada dos efeitos de compostos sobre o processamento sensorial e a tomada de decisões.
- Valor Operacional: Apoia a padronização de ensaios por meio da entrega controlada de estímulos e rastreamento automatizado, melhorando a reprodutibilidade entre campanhas de triagem.
Pesquisa Translacional e Pré-Clinica
- Valor Científico: Une o comportamento inato à cognição aprendida, oferecendo insights sobre como o contexto ambiental altera vias responsivas a fármacos em sistemas relevantes para doenças.
- Valor Operacional: Facilita a continuidade do descobrimento à validação pré-clínica, modelando comportamentos adaptativos sob condições ambientais variáveis.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O ensaio insere-se no continuum de descoberta, desde a identificação do alvo até a otimização do composto líder, especialmente para compostos que visam circuitos neurais relacionados ao medo, à ansiedade ou à memória espacial.
- Biologia da Descoberta: Apoia a investigação mecanicista de como metas aprendidas modulam respostas instintivas, auxiliando na redução de riscos de alvos.
- Triagem: Fornece saídas comportamentais quantitativas e reprodutíveis adequadas para triagem de alto conteúdo de compostos neuroativos.
- Análises: Permite a medição da latência de fuga, eficiência do percurso e precisão do abrigo como indicadores farmacodinâmicos.
- Pesquisa Translacional: Modela como o conhecimento espacial influencia estratégias defensivas, com relevância para pesquisas sobre TEPT, Alzheimer e dependência.
- Reutilização Corporativa: Representa uma plataforma escalável para avaliação de terapêuticas direcionadas ao SNC em múltiplas etapas de descoberta.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista ao isolar a contribuição da memória espacial para o comportamento defensivo.
- Valor Operacional: Elimina a necessidade de pré-treinamento, reduzindo a carga operacional e aumentando a produtividade em instalações centrais de comportamento.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de prosseguir ou interromper ao revelar efeitos contextodependentes de fármacos que podem passar despercebidos em ensaios padrão.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos com base em seus efeitos em cenários etologicamente válidos e com desafios ambientais.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em neurociência comportamental e sistemas de rastreamento baseados em vídeo.
- Depende da calibração precisa de estímulos auditivos e visuais e da configuração de imagem infravermelha.
- Necessita padronização na limpeza da plataforma e preparação do abrigo para controlar interferências olfativas.
- Deve levar em conta a variabilidade individual no comportamento de exploração e procura de abrigo durante a habituação.
- Limitado a modelos murinos; a extrapolação para outras espécies requer validação comportamental e anatômica.
