Роман Исследование объекта как потенциальный тест для высокого порядка повторяющееся поведение у мышей
20 августа 2016 г.
Ограниченное, повторяющееся поведение (РРК) высшего порядка нарушает жизнь пострадавших людей. Такое поведение сложно смоделировать у грызунов, что затрудняет проведение фундаментальных биомедицинских исследований потенциальных методов лечения или вмешательств в отношении РРК. В данной статье мы описываем исследование новых объектов как потенциальный анализ РРК более высокого порядка у мышей.
Общая цель этого поведенческого анализа состоит в том, чтобы выявить наличие у мышей повторяющегося поведения более высокого порядка. Этот анализ может помочь проверить потенциальные модели мышей и аутистическое поведение, такое как инбредная линия мышей C 58 J. Основные преимущества этой методики в том, что она не требует никакой дрессировки мыши и не вызывает особого беспокойства.
Начните с заполнения испытательной арены. Прозрачная пластиковая прямоугольная клетка с полудюймовой подстилкой из кукурузных початков. Выберите четыре новых объекта, которые отличаются по форме и цвету.
Например, розовый игрушечный кубик, красная обезьянка, белая плитка с синей надписью и стандартный белый кубик. Убедитесь, что эти объекты примерно одинакового размера и изготовлены из пластика высокой плотности, чтобы облегчить очистку и противостоять жеванию. На прямоугольной арене размещайте эти объекты в трех сантиметрах от углов в случайном и уравновешенном порядке на протяжении всего тестирования.
Запишите расположение каждого объекта в виде разного числа от одного до четырех. Наконец, расположите камеру прямо над испытательными аренами, чтобы вся арена была записана во время периодов акклиматизации и отдыха. Начинайте тестирование в начале светового цикла в помещении, освещенном люминесцентным освещением при температуре около 100 люкс.
Обеспечьте равномерное освещение на всей испытательной арене, чтобы стандартизировать внешний вид во время записи видео. Затем поместите карточку с заметками известных размеров на дно испытательной арены для последующего использования в качестве калибровочного стандарта. И нажмите кнопку записи на видеокамере.
Затем перенесите тестовую мышь в пустую тестовую арену на 10 минут, чтобы она послужила периодом акклиматизации, и продолжайте запись. После периода акклиматизации оставьте мышь на арене и быстро добавьте четыре новых объекта на арену. Записывайте поведение мыши в течение дополнительных 10 минут в течение этого периода тестирования.
Наконец, после завершения тестового периода верните тестовую мышь в ее домашнюю клетку. Очистите и высушите новые предметы, а также испытательную арену с помощью средства для мытья посуды без запаха и воды. Начните с настройки схемы кодирования проекта в программном обеспечении для ведения журнала поведения.
В поле Настройка проекта задайте для параметра Сбор данных значение Автономное наблюдение в автономном режиме. В окне кодирования поведения программируйте скрэббл, копание, выращивание, груминг и обнюхивание объектов один, два, три и четыре как события состояния. Программируйте прыжки как точечное событие.
Чтобы запрограммировать вспомогательную клавиатуру, откройте программное обеспечение клавиатуры, нажмите кнопку дополнительной клавиатуры, отображаемую на экране, введите соответствующую комбинацию клавиш и нажмите кнопку «ОК». После того, как дополнительная клавиатура будет запрограммирована, закройте программное обеспечение и позвольте программе работать в фоновом режиме на компьютере. После того как проект будет настроен в программном обеспечении, подготовьтесь к оценке количества и продолжительности каждого из следующих повторяющихся действий.
Встает на дыбы, копает, ухаживает за собой и прыгает. Чтобы озвучить видео, нажмите «Файл», «Открыть проект», «Наблюдать», «Наблюдение» и «Создать». Выберите имя для нового файла, а затем выберите медиафайл для озвучивания.
Начните оценку повторяющихся поведений, нажав на кнопку «Начать наблюдение». Используйте два нажатия клавиш для всех событий состояния. Одно из них означает инициацию, а другое – окончание поведения.
И используйте только одно нажатие клавиши для точечных событий. Затем с помощью программного обеспечения подсчитывайте, сколько раз мышь обнюхивала каждый объект, что определяется как любое время, когда мышь двигает носом в пределах 0,5 сантиметра от объекта. Каждый раз, когда мышь обнюхивает объект, записывайте соответствующий номер позиции объекта и вручную записывайте строку номеров позиций до конца 10-минутного периода тестирования.
Подсчитайте позицию дважды, если мышь обнюхает объект, отвертится, а затем снова обнюхает объект. После того, как 10-минутное тестовое видео будет оценено для сниффинга, визуализируйте данные, нажав на анализ, анализ поведения и новый. Затем, как только данные появятся на экране, экспортируйте их в отдельную таблицу.
Затем запишите общее расстояние, которое мышь прошла в пределах арены во время тестирования. Для этого используйте карточку заметок для калибровки каждого видео, установив калибровочную линию вдоль каждого конца карточки заметок и введя соответствующую длину на экране калибровки программного обеспечения. После того, как линии нарисованы, введите известную длину и ширину карточки для заметок, которые соответствуют каждой линии.
Далее в настройках арены выберите всю арену. В настройках управления тропой выберите продолжительность 10 минут. А в настройках обнаружения выберите темный объект на светлом фоне.
После того, как эти настройки будут запрограммированы, оцените видео, нажав кнопку «Захват», и откройте «Захват». В поле управления приобретением нажмите кнопку Создать пробную версию. А потом начать испытания.
По истечении 10 минут остановите программу и понаблюдайте за данными. Наконец, нажмите «Анализ и расчет статистики». После того, как данные появятся на экране, экспортируйте их в отдельную таблицу.
Процентное соотношение количества повторений трех наиболее распространенных последовательностей трех шаблонов наблюдалось на трех различных инбредных линиях мышей. Самки C 58 продемонстрировали сильную приверженность своим предпочтениям на круглой арене, но не на прямоугольной. При этом самцы мышей не отличались друг от друга ни в одной из областей.
Более того, самцы и самки мышей C 58 на круглой арене показали более сильное предпочтение наиболее предпочтительному объекту, чем две другие линии. В то время как на прямоугольной арене не было показано никаких различий в предпочтениях объектов. После освоения этой техники она может быть выполнена менее чем за один час, при этом 15 минут требуется для сбора данных и 20 минут для поведенческой оценки.
Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить, что мыши очень чувствительны к изменениям в окружающей среде. Убедитесь, что тестовая среда остается неизменной на протяжении всего эксперимента. После этой процедуры можно использовать другие методы, такие как лабиринт Барнса или Командный лабиринт, для дальнейшей проверки наличия повторяющихся поведений более высокого порядка.
После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как использовать исследование новых объектов для выявления наличия повторяющегося поведения более высокого порядка у мышей.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен поведенческий тест, предназначенный для выявления повторяющегося поведения высшего порядка (RRBs) у мышей. Тест направлен на упрощение валидации мышиных моделей для изучения аутистического поведения без необходимости предварительного обучения.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческая наука
- Животные модели
Теоретические основы
- Повторяющееся поведение высокого порядка оказывает значительное влияние на жизнь людей.
- Моделирование такого поведения на грызунах представляет собой сложную задачу.
- Исследование реакции на новый объект может служить полезным методом анализа.
- Инбредная линия мышей C 58 J актуальна для данного исследования.
Цель исследования
- Разработать метод детектирования повторяющегося повторяющегося поведения (RRB) высокого порядка у мышей.
- Валидировать потенциальные модели мышей для изучения аутизма.
- Предложить метод поведенческой оценки, не вызывающий состояния тревожности.
Используемые методы
- Использование прозрачной пластиковой прямоугольной клетки, заполненной подстилкой из кукурузного початка.
- Подбор четырех новых объектов, различающихся по форме и цвету.
- Предварительное обучение мышей не требуется.
- Оценка исследовательского поведения в контролируемой среде.
Основные результаты
- Данный анализ успешно выявляет стереотипное поведение (RRB) более высокого порядка у мышей.
- Он демонстрирует потенциал для валидации мышиных моделей.
- Метод эффективен и не вызывает тревожности у испытуемых.
- Результаты обосновывают дальнейшее изучение RRB в исследованиях аутизма.
Выводы
- Исследование реакции на новый объект является перспективным методом анализа РРП.
- Данный метод может способствовать более глубокому пониманию поведения, связанного с аутизмом.
- Будущие исследования могут расширить эти результаты для разработки терапевтических вмешательств.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Моделирование повторяющегося поведения (RRB) высокого порядка в доклинических системах остается критическим пробелом в разработке лекарственных препаратов для лечения расстройств аутистического спектра (ASD), что ограничивает возможности механического снижения рисков и валидации мишеней. Тест на исследование нового объекта восполняет этот пробел, позволяя количественно оценить стереотипное исследовательское поведение у мышей, предоставляя трансляционный инструмент для оценки терапевтических кандидатов, нацеленных на RRB высокого порядка. Это способствует оптимизации процессов раннего поиска препаратов за счет повышения прогностической достоверности фенотипического скрининга и выбора доклинических моделей.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет проверять терапевтические гипотезы, связанные с персеверативным поведением и поведением по созданию последовательностей в путях, значимых для РАС.
- Операционная ценность: Способствует биологическому снижению рисков, обеспечивая валидный показатель стереотипного поведения высшего порядка без необходимости в обучении животных.
- Прогностическая ценность: Облегчает отбор приоритетных линий в портфеле за счет выявления штаммов с повышенным уровнем паттернированного поведения, что соответствует фенотипам стереотипного поведения высшего порядка у людей.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые количественные результаты на основе последовательностей обнюхивания объектов и показателей предпочтений.
- Масштабируемость: использует простую арену открытого поля с четырьмя новыми объектами, что позволяет адаптировать метод для высокопроизводительного анализа различных линий мышей.
- Полезность для скрининга: позволяет подготовить валидированные поведенческие системы для последующей оценки соединений в рамках кампаний по фенотипическому скринингу.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для изучения заболеваний: Демонстрирует внешнюю валидность для моделирования повторяющихся stereotyped behaviors (RRB) высшего порядка у людей, особенно у таких линий, как C58J, характеризующихся повышенной выраженностью RRB низшего порядка и стереотипным поведением.
- Трансляционная преемственность: Обеспечивает связь между этапом поиска и доклинической валидацией, предоставляя согласованные показатели поведения при различных экспериментальных условиях.
- Прогресс с учетом рисков: Обосновывает решения о целесообразности дальнейшего продолжения исследований (go/no-go) путем количественной оценки повторяющихся паттернов, которые являются ключевым доменом в симптоматике РАС.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный анализ вписывается в континуум открытий — от валидации мишени через идентификацию ведущих соединений до доклинической оценки, в частности, позволяя объективно измерять повторяющееся stereotyped behavior (RRBs) более высокого порядка как фенотипическую конечную точку в исследованиях, связанных с РАС.
- Открытие в биологии: способствует проверке гипотез и уточнению путей через количественную оценку стереотипного исследования как индикатора когнитивной негибкости и персеверации.
- Скрининг: обеспечивает готовность анализа за счет стандартизированного размещения объектов, видеотрекинга и поведенческой оценки последовательностей обнюхивания.
- Аналитика: создает количественные зависимые переменные, такие как процент повторных последовательностей из трех паттернов и показатели предпочтения объектов, что позволяет проводить сравнение между различными условиями.
- Трансляционные исследования: согласуется с усилиями по поиску биомаркеров путем моделирования основного домена ASD (повторяющееся поведение и ограниченные интересы высшего порядка) в доклинической системе.
- Повторное использование в организации: функционирует как многоразовая поведенческая платформа, применимая в различных терапевтических областях, связанных с компульсивной или повторяющейся симптоматикой.
Влияние на операционную деятельность и предприятие
- Научная ценность: Повышает точность прогнозирования при валидации мишеней за счет уменьшения механистической неопределенности в отношении механизмов повторяющегося поведения (RRB) более высокого порядка.
- Операционная ценность: Обеспечивает стандартизацию и воспроизводимость благодаря фиксированным размерам арены, расположению объектов и протоколам слепой оценки.
- Стратегическая ценность: Повышает эффективность использования капитала, позволяя на ранних этапах выявлять неэффективные соединения, что снижает биологические риски на поздних стадиях.
- Влияние на портфель: Способствует приоритизации с учетом рисков путем количественной оценки поведенческих фенотипов, связанных с симптоматическими доменами РАС.
Особенности реализации
- Требуется экспертный опыт в области поведенческой нейробиологии и владение программным обеспечением для видеоанализа для точного отслеживания последовательности обнюхивания.
- Зависимость от стандартизации устройства арены, калибровки объектов и постоянного освещения для минимизации вариабельности.
- Необходима согласованность между исследовательскими группами в отношении поведенческих этограмм и критериев оценки для обеспечения воспроизводимости результатов в разных центрах.
- Требуется учет особенностей адаптации при переходе от прямоугольных конфигураций арены к круглым, так как различия между линиями зависели от контекста.
- Метод ограничен измерением паттернов исследовательского поведения; он не позволяет зафиксировать моторные стереотипии или искажающие факторы, связанные с тревогой, без проведения дополнительных тестов.
