Разработка поведенческого бокса для оценки предимпульсного торможения и нейронной активности в моделях психиатрических животных

Этот протокол описывает простой метод оценки животных моделей шизофрении, предназначенный для исследователей поведения без опыта программирования или электроники. Мы создали экономически эффективную поведенческую коробку для оценки препульсового торможения у крыс, страдающих проблемами неврологического развития, вызванными дистрессом в раннем возрасте. Последние достижения в области психиатрических животных моделей с использованием теста на препульсное торможение сосредоточены на понимании дефицита сенсорного гейтирования, наблюдаемого при таких расстройствах, как шизофрения.

Это включает в себя генетические модификации, нейровизуализацию и фармакологические вмешательства для исследования преимпульсных нарушений торможения, что в конечном итоге улучшает диагностику и лечение. Мы надеемся, что наш протокол популяризирует изучение преимпульсного торможения на животных моделях шизофрении, а лаборатории, изучающие молекулярные, поведенческие и физиологические аспекты заболевания, смогут использовать его для внесения вклада в понимание этого сложного психического расстройства. Для начала сделайте акриловую прозрачную коробку, в которой будет размещена свободно ведущая себя крыса, оснащенная проволочной головной сценой.

Используйте самоклеящиеся резиновые прокладки, чтобы изолировать акриловую коробку от вибраций и закрепить акселерометр внизу без контакта с другими частями. С помощью паяльника припаяйте ленточный кабель непосредственно к четырем отверстиям на плате акселерометра. VCC, GND, SCL и SDA.

Очистите центр акрила и плоскую лицевую доску акселерометра. Затем подключите противоположный конец ленточного кабеля к микроконтроллеру, подключив VCC к 3,3 вольта, GND к GND, SCL к SCL и SDA к SDA. Далее сооружаем звукоизолирующую камеру с фронтальной дверью, используя 80-сантиметровые кромки из древесноволокнистой плиты средней плотности толщиной 15 миллиметров.

Расположите динамик на высоте 20 сантиметров над акриловым корпусом, обеспечив полный диапазон движения головного устройства и кабеля. Подключите аудиовыход компьютера к плате микроконтроллера. С помощью кабеля универсальной последовательной шины подключите плату микроконтроллера к компьютеру.

Затем откройте программное обеспечение интегрированной среды разработки для платы микроконтроллера на компьютере. После выбора соответствующей платы микроконтроллера, COM-порта и скорости передачи данных откройте файл скетча, скомпилируйте и загрузите код на плату микроконтроллера. Нажмите на последовательный порт монитора, чтобы проверить наличие входящих данных.

Затем закройте программное обеспечение среды разработки. Теперь поместите цифровой измеритель уровня звука в акриловую коробку, куда будет помещено животное. Воспроизведение акустических стимулов и регулировка диапазона обнаружения на измерителе уровня звука для калибровки уровней стимулов, отправляемых компьютером.

Затем откройте предпочитаемое программное обеспечение с открытым исходным кодом для получения и сохранения данных с последовательного порта. Настройте параметры программного обеспечения, включая COM-порт, плату микроконтроллера и скорость передачи данных. Нажмите кнопку Подключиться, чтобы прочитать необработанные данные или вид диаграммы.

Затем нажмите кнопку Сохранить, чтобы начать запись данных экспериментов. После вживления электродной решетки в мозг крысы аккуратно подсоедините головной сценарий к соединительному имплантату на черепе крысы. Затем включите нейронную систему сбора данных и убедитесь, что она получает данные от акустических стимулов либо через микроконтроллер, либо через TTL-генератор, подключенный к аудиодетектору или микрофону.

Включите регистратор последовательных портов с открытым исходным кодом, настроенный ранее. Теперь используйте программное обеспечение для сбора данных электрофизиологии для сбора данных электрофизиологии и акселерометра. Подвергайте животное воздействию белого фонового шума в течение семи минут, со случайным предъявлением всех типов импульсов, повторяя каждый тип импульсов по 10 раз.

По окончании сеанса записи выключите программное обеспечение для сбора данных. Затем осторожно отсоедините разъем для подставки от имплантата на черепе животного. Чтобы выполнить электрофизиологический и поведенческий анализ, импортируйте необработанные данные, содержащие активность мозга, ускорение и акустические стимулы, в платформу обработки сигналов.

Извлеките эпики, сосредоточенные на каждом акустическом стимуле. Затем нормализуйте средние значения, чтобы можно было сравнивать животных. Установите отклик на один импульс в качестве максимального отклика и нормализуйте рефлекторные отклики на другие импульсы относительно этого значения.

Наконец, определите амплитуду испуга для импульса 5 как 100% и представьте реакцию на другие импульсы в зависимости от амплитуды импульса 5. Анализ потенциала локального поля не показал существенной модуляции мощности в прелимбической и инфралимбической коре головного мозга после стимуляции, в то время как такие области, как вентральная тегментальная область, миндалевидное тело, прилежащее ядро и гиппокамп, показали снижение плотности спектра мощности в дельта-, тета- и альфа-диапазонах с заметной бета-модуляцией. Как коммерческие, так и самодельные акселерометры продемонстрировали согласованные амплитудные и временные данные, при этом базовые показания и амплитуды реакции на испуг показали тесное выравнивание между устройствами.