Тест на активное избегание места (APA) — эффективная, универсальная и воспроизводимая задача пространственного обучения для мышей
16 февраля 2024 г.
Здесь мы представляем протокол теста на избегание активного места, парадигмы пространственного обучения, зависящей от гиппокампа, разработанной для грызунов. Изменение ключевых параметров позволяет повторно тестировать животных до и после лечения или с течением времени.
Мы хотим изучить, как пространственное обучение, зависящее от гиппокампа, изменяется с возрастом. Затем мы изучаем, как вмешательства, такие как физические упражнения, изменяют эти когнитивные результаты. Эта поведенческая парадигма позволяет нам легко исследовать их в одной и той же когорте мышей.
Для проверки пространственного обучения у мышей доступно несколько когнитивных тестов, большинство из которых были созданы десятилетиями. К ним относятся водный лабиринт Морриса, Y-образный лабиринт и лабиринт Барнса. Каждый из них имеет ограничения, особенно в отношении продольных испытаний.
Основная экспериментальная задача заключается в том, чтобы тестировать животных в продольном режиме, что затрудняет точное определение эффекта физических упражнений. Большинство тестов на пространственное обучение либо легко изучаются, либо являются очень стрессовыми или неподходящими для моделей заболеваний. Изменяя некоторые ключевые компоненты избегания активного места, такие как направление вращения арены или расположение зоны удара, этот тест можно использовать несколько раз.
Изменяя цвет пола арены, мы можем тестировать мышей разных цветов, таких как C57-black-6 или швейцарские мыши.
Обзор
В данной статье представлен протокол теста активного избегания определенного места — парадигмы пространственного обучения для грызунов, зависящей от функции гиппокампа. Протокол позволяет проводить повторное тестирование животных до и после применения препаратов или в динамике путем изменения ключевых параметров.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческое тестирование
- Пространственное обучение
Теоретические основы
- Тест активного избегания определенного места представляет собой поведенческую парадигму, используемую для оценки пространственного обучения.
- Он особенно полезен для изучения влияния старения и таких вмешательств, как физические упражнения, на когнитивные результаты.
- Традиционные тесты на пространственное обучение имеют определенные ограничения, особенно при проведении лонгитюдных исследований.
- Модификации теста активного избегания определенного места могут повысить его эффективность при повторных измерениях.
Цель исследования
- Изучить влияние старения на пространственное обучение, зависящее от гиппокампа.
- Исследовать влияние физических упражнений на когнитивные результаты у мышей.
- Разработать надежный метод лонгитюдного тестирования пространственного обучения в одной и той же когорте мышей.
Используемые методы
- Использование аппарата для активного избегания с регулируемыми параметрами.
- Отслеживание поведения мышей с помощью специализированного программного обеспечения во время испытаний.
- Реализация специфических протоколов воздействия током для оценки обучения и избегания.
- Анализ данных с помощью программы отслеживания для оценки показателей эффективности.
Основные результаты
- Мыши с сохранными способностями к пространственному обучению получили меньше разрядов тока и проводили больше времени, избегая зоны воздействия тока.
- Карты перемещений показали, что у этих мышей наблюдался более организованный паттерн избегания.
- Мыши с нарушениями обучения получили большее количество разрядов и демонстрировали неупорядоченные паттерны движения.
- Данный протокол позволяет проводить повторные тестирования с внесением модификаций для минимизации стресса и повышения достоверности данных.
Выводы
- Тест на активное избегание определенного места эффективен для оценки пространственного обучения у грызунов.
- Модификации теста расширяют возможности его применения в лонгитюдных исследованиях.
- Результаты указывают на значительные различия в способностях к пространственному обучению в зависимости от воздействия и возраста.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Тест активного избегания места (APA) представляет собой надежную и воспроизводимую платформу для оценки пространственного обучения, зависящего от гиппокампа, в доклинических моделях на мышах. Его универсальность и возможность лонгитюдного применения позволяют с высокой степенью достоверности оценивать когнитивные вмешательства, что способствует принятию обоснованных решений на ранних этапах поиска и в точках трансляционного перехода. Адаптивность теста APA к моделям заболеваний и исследованиям по вмешательству повышает его ценность для сортировки портфеля проектов и снижения механистических рисков в нейробиологических исследованиях и разработках.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет детально исследовать пути пространственного обучения, имеющие значение для механизмов нейродегенеративных заболеваний.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем количественной оценки когнитивных результатов после генетических или фармакологических воздействий.
- Повышает точность прогнозирования при выборе кандидатов благодаря воспроизводимому тестированию с возможностью настройки параметров.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированный поведенческий тест, который можно адаптировать для различных линий мышей и экспериментальных условий.
- Позволяет получать воспроизводимые количественные показатели, такие как количество ударов током и время избегания, для последующего анализа.
- Обеспечивает возможность масштабируемого лонгитюдного скрининга эффектов вмешательства внутри одной группы животных.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует моделям, релевантным заболеванию, включая старых или подвергнутых хирургическому воздействию мышей, для обеспечения трансляционной преемственности.
- Поддерживает продвижение с учетом рисков путем дифференциации фенотипов, реагирующих на вмешательство, от контрольных групп.
- Обеспечивает механистическое снижение рисков для когнитивных конечных точек в доклинических разработках по нейродегенерации.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Тест APA интегрируется в континуум от этапа открытия до доклинических исследований, связывая ранние механистические исследования и трансляционную валидацию когнитивных конечных точек.
- Открывательная биология: Облегчает проверку гипотез о контурах пространственного обучения и памяти при различных вмешательствах.
- Скрининг: Обеспечивает готовность и воспроизводимость анализа для оценки влияния соединений или генетических факторов на когнитивные функции.
- Аналитика: Позволяет получать количественные поведенческие показатели для достоверного статистического сравнения экспериментальных групп.
- Трансляционные исследования: Обеспечивают преемственность от этапа открытия до доклинической валидации на моделях, релевантных конкретным заболеваниям.
- Корпоративное повторное использование: Предлагает гибкую, воспроизводимую платформу, адаптируемую к меняющимся приоритетам НИОКР и модельным системам.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации когнитивных мишеней.
- Операционная ценность: Стандартизирует поведенческое тестирование с помощью масштабируемых, воспроизводимых протоколов и автоматизированного сбора данных.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет возможности проведения лонгитюдных внутрикогортных сравнений.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритизацию нейрокогнитивных активов и стратегий вмешательства с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется экспертный опыт в области поведенческой нейробиологии и работы с животными.
- Необходимо специализированное оборудование, включая вращающуюся арену и программное обеспечение для трекинга животных.
- Требуется межкомандная стандартизация экспериментальных параметров и рабочих процессов анализа данных.
- Метод может быть адаптирован для различных линий мышей и моделей заболеваний путем модификации протокола.
- Потенциальные ограничения включают чувствительность к переменным окружающей среды и необходимость строгого статистического анализа.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:21
Setting Up the Active Place Avoidance Apparatus for Mouse Behavioral Testing
2:45
Habituation and Acquisition Training in the Active Place Avoidance Arena for Mouse Behavioral Studies
4:31
Analysis of Mouse Behavioral Data in the Active Place Avoidance Task Using Track Analysis Software
