Kemirgenlerde Mekansal Navigasyon Testlerinin Yeniden Üretilebilirliğini Artırmak için Yeniden Yapılandırılabilir Bir Labirent Sistemi Kullanmak
2 Aralık 2022
Mevcut protokol, kemirgenlerde mekansal navigasyon ve davranışsal fenotipleri test etmek için benzersiz bir sistem olan yeniden yapılandırılabilir bir labirenti tanımlamaktadır. Bu labirent sisteminin uyarlanabilirliği, çeşitli deneylerin tek bir fiziksel ortamda yürütülmesini sağlar. Yapısal yeniden düzenlemenin kolaylığı, güvenilir ve tekrarlanabilir deneysel sonuçlar üretir.
Bu protokol esnek bir labirent deney ortamı sağlar ve deneycinin tek bir alanda birden fazla labirent görevi gerçekleştirmesine olanak tanır. Bu tekniğin temel avantajı, istenen labirent şeklinin standartlaştırılmış parçaların birleştirilmesiyle anında yapılandırılabilmesidir. Ek olarak, bu sistem kolayca sökülebilir ve çoğaltılabilir ve Bu yöntem, navigasyonun davranışsal ve fizyolojik mekanizmalarının incelenmesine katkıda bulunur.
Transgenik ve nakavt hayvanlarda davranışsal anormallikleri taramak için bir test vücudunda da yararlıdır. Başlamak için, labirentin T şeklinde bir çerçevesini oluşturmak için taban plakalı kuleleri delme tahtasına yerleştirin. Kulelerin üst kısmına yollar takın ve geciken bölgedeki yolu bir koşu bandı ile değiştirin.
Labirentin her bir kenarına besleyiciler takın ve ardından hareketli duvarları sol ve sağ dallara takın. Görev yürütme için, kontrol kutusunu, mikrodenetleyiciyi ve bilgisayarı başlatın ve bağlayın. Görev zamanlamasını ayarlamak ve mikrodenetleyicideki deney için gereken parametreleri almak için bir program yazın ve ardından bir görevi yürütün. İstenilen labirent şeklini oluşturun, fareleri ev kafeslerinden hareket ettirin ve labirentin keyfi konumuna yerleştirin.
Sıçanların alışkanlık haline gelmek için inşa edilen labirenti 10 dakika boyunca serbestçe keşfetmelerine izin verin. Gecikmeli değiştirme görevini koşu bandı ile gerçekleştirmek için bir program ayarlayın ve gerekirse labirentin şeklini değiştirin. Sıçanları labirentte keyfi bir konuma yerleştirin ve gecikmiş değişim görevinin eğitimini veya testini gerçekleştirin.
Her görevden sonra fareleri ev kafesine geri döndürün ve labirenti her sıçandan sonra% 70 etanol ile iyice silin. Labirenti tekrar kullanmadan önce en az 5 dakika bekleyin. Hayvan yörüngesi için, gecikmeli değişim görevi sırasında hayvan davranışını tavana monte edilmiş bir dijital video kamera ile kaydedin.
Son olarak, saniyede 50 kare hızında yakalanan görüntülere dayanan işaretsiz poz tahmin yazılımını kullanarak koşu yörüngelerini izleyin. Sıçanlar için yeniden yapılandırılabilir labirent testinin görüntüleri bu şekilde gösterilmiştir. Yol parçaları tek bir ortamda birkaç şekle yeniden yapılandırıldı.
Burada gösterilen görüntüler, fareler için yeniden yapılandırılabilir labirent testini temsil etmektedir. Bu labirentler, besleyiciler ve hareketli duvarlarla herhangi bir yere yerleştirildi. Labirent şekli, gecikmiş değişim görevinin tren ve test aşamaları sırasında kademeli olarak değişir.
Görevde kullanılan besleyici türü renkli bir kutu ile gösterilir. Temsili bir sıçanın koşu yörüngeleri burada gösterilmiştir. Bu grafik görüntüler, eğitimin başlangıcından testin sonuna kadar 4 gün boyunca sıçanların davranışsal performansını temsil eder.
Her eğitim aşaması için görev tamamlama süresi ve test aşamasının ilk günü burada gösterilmiştir. Gecikmiş alternatif testinde doğru seçim yanıtlarının yüzdeleri bu şekilde sunulmuştur. Noktalı çizgiler şans seviyelerini gösterir.
Yeniden yapılandırılabilir labirent montaj süresi bu şekilde sunulmuştur. Lineer pist, yolların, besleyicilerin ve bir koşu bandının eklenmesiyle T şeklinde bir labirentte değiştirildi. Beş deneyci her biri üç deneme yaptı ve tüm denemeler aynı gün yapıldı.
Labirent parçalarını zemine delikli olarak doğru bir şekilde yerleştirmek önemlidir. Düzeni belirlemek için taban plakası kullanılarak, labirent deneyi yüksek tekrarlanabilirlik ile gerçekleştirilebilir.
Genel Bakış
Bu protokol, kemirgenlerde uzamsal navigasyon ve davranışsal fenotiplerin test edilmesi için tasarlanmış, yeniden yapılandırılabilir bir labirent sistemini tanımlamaktadır. Sistemin adaptasyon yeteneği, tek bir ortamda çeşitli deneylerin yürütülmesine olanak tanıyarak güvenilir ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlar.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Davranışsal Analiz
- Kemirgen Modelleri
Arka Plan
- Labirent sistemi, standart parçalar kullanılarak hızlıca yeniden yapılandırılabilir.
- Navigasyon mekanizmalarının ve davranışsal anomalilerin incelenmesi için kullanışlıdır.
- Protokol, deneylerin kolayca sökülmesine ve yeniden üretilmesine olanak tanır.
- Davranış takibi, dijital video kaydı ve yazılım analizi ile geliştirilmiştir.
Çalışmanın Amacı
- Kemirgenlerde uzamsal navigasyonu incelemek.
- Transgenik ve nakavt hayvanlarda davranışsal fenotipleri değerlendirmek.
- Çeşitli labirent görevleri için esnek bir deneysel kurulum sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Kuleler ve yollar kullanılarak T şeklinde bir labirenti oluşturma.
- Gecikmeli dönüşümlü görevler için labirente bir koşu bandının yerleştirilmesi.
- Tavana monte edilmiş bir kamera ile hayvan davranışlarının kaydedilmesi.
- Markersız poz kestirim yazılımı kullanılarak koşu yörüngelerinin analizi.
Ana Sonuçlar
- Eğitim ve test aşamalarında labirent şekillerinin başarılı bir şekilde yeniden yapılandırılması.
- Davranışsal performansın birçok gün boyunca takip edilmesi.
- Görev tamamlama süreleri ve doğru seçim yanıtlarına ilişkin nicel veriler.
- Labirent kurulumunda ve deney yürütülmesinde yüksek tekrarlanabilirliğin gösterilmesi.
Sonuçlar
- Yeniden yapılandırılabilir labirent, davranışsal araştırmalar için çok yönlü bir araçtır.
- Kemirgenlerde navigasyonun ve davranışsal fenotiplerin incelenmesini kolaylaştırır.
- Bu yöntem, deneysel sonuçların güvenilirliğini artırır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Alaka
Davranışsal fenotiplemede tekrarlanabilirlik ve ölçeklenebilirlik, nörofarmakolojide sağlam hedef doğrulama ve translasyonel araştırmalar için kritik öneme sahiptir. Yeniden yapılandırılabilir labirent sistemi, kemirgenlerde standartlaştırılmış, tekrarlanabilir uzamsal navigasyon deneylerine olanak tanıyarak öngörü güvenini ve çalışmalar arası karşılaştırılabilirliği destekler. Bu platform, tek bir deneysel ortamda verimli ve yüksek kapasiteli davranışsal tarama sağlayarak erken keşif aşamasındaki temel bir dönüm noktasında çözüm sunmaktadır.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Hastalıkla ilişkili kemirgen modellerinde mekansal navigasyonun ve bilişsel fonksiyonun sistematik olarak sorgulanmasını sağlar.
- Fonksiyonel hedef doğrulaması için birden fazla labirent paradigmasının hızla tekrarlanmasına olanak tanıyarak biyolojik risklerin azaltılmasını destekler.
- Transgenik ve knockout hatlarındale tekrarlanabilir davranışsal veriler üreterek portföy önceliklendirmesini kolaylaştırır.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Sonraki bileşik taramaları ve fenotipik analizler için valide edilmiş davranışsal sistemler hazırlar.
- Modüler ve yeniden yapılandırılabilir labirent geometrisi aracılığıyla analiz koşullarını ve çıktılarını standartlaştırır.
- Güvenilir bileşik değerlendirmesi için ölçeklenebilir, tekrarlanabilir ve kantitatif davranışsal okumalar sağlar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Kemirgen davranışsal çıktılarını, bilişsel ve nöropsikiyatrik bozukluklarla ilgili translasyonel uç noktalarla hizalar.
- Tutarlı davranışsal metrikleri destekleyerek, erken keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar süreklilik sağlar.
- Navigasyon ve öğrenme fenotiplerinin kesin ve tekrarlanabilir değerlendirmesine olanak tanıyarak mekanistik belirsizliği azaltır.
İş Akışı ve Pipeline Entegrasyonu
Yeniden yapılandırılabilir labirent sistemi, davranışsal nörobilimde hızlı hipotez testine, analiz standardizasyonuna ve çalışmalar arası tekrarlanabilirliğe olanak tanıyarak keşiften preklinik aşamaya uzanan sürekliliğe entegre olur.
- Keşif Biyolojisi: Genetik olarak modifiye edilmiş kemirgenlerde navigasyon ve bellek yollarının hipotez odaklı testlerini destekler.
- Tarama: Yüksek kapasiteli taramalara ve karşılaştırmalı çalışmalara uygun, tekrarlanabilir ve kantitatif davranışsal çıktılar sunar.
- Analitik: Davranışsal bitiş noktalarının sağlam istatistiksel analizi için yörünge takibi ve performans metrikleri sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Kemirgen davranışsal verilerini hastalıkla ilgili sonuçlarla ilişkilendirerek erken keşif ile preklinik doğrulama arasında köprü kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Gelişen araştırma ihtiyaçlarına ve çeşitli deneysel tasarımlara uyarlanabilir, modüler ve yeniden kullanılabilir bir platform sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Standartlaştırılmış, tekrarlanabilir davranışsal analizler aracılığıyla öngörü güvenini artırır ve biyolojik riski azaltır.
- Operasyonel Değer: Deneysel kurulumu kolaylaştırır, kaynak gereksinimlerini azaltır ve işlem hacmini artırır.
- Stratejik Değer: Güvenilir ve karşılaştırılabilir veriler sağlayarak devam/dur karar verme sürecini ve sermaye tahsisini iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Güçlü davranışsal fenotipleme temelinde, hedeflerin ve modellerin riske göre ayarlanmış önceliklendirilmesini sağlar.
Uygulama Hususları
- Kemirgen davranışsal nörobilimi ve analiz tasarımı konusunda uzmanlık gerektirir.
- Dijital video yakalama ve poz kestirimi analitikleri için uygun donanıma ihtiyaç duyar.
- Labirent kurulumu ve veri toplama protokollerinin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Modüler bileşenleri sayesinde birden fazla kemirgen modeli ve davranışsal paradigma ile uyarlanabilir.
- Optimal tekrarlanabilirlik ve veri bütünlüğü için hassas yerleştirmeye ve kuruluma bağımlıdır.
Biyofarma SSS
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Evaluation of Spacial Navigation of Rodents in the Reconfigurable Maze
1:47
Behavioral Experiment, Performance, and Data Analysis
2:48
Results: Maze Shapes in a Single Environment, Maze Expansion and Trajectories of a Rat, and the Performance of Maze Experiments
4:08
Conclusion
