ההתנהגות phenotyping של מודלי Murine מחלות עם ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST)

התקדמות מהירה בהנדסה גנטית בעשורים האחרונים הובילה לשגשוג חסר תקדים של מודלים של בעלי החיים של מחלות בבני אדם. עכברים זכו למעמד של נתינים ניסיוניים ראשוניים במדעים ביו-רפואיים מכמה סיבות. מבחינה מעשית, יש להם שיעור רבייה גבוה, זולים יחסית, וקלים לבית. מנקודת המבט רעיונית, הם קרובים גנטיים לבני אדם, יכולים להיות מהונדסים גנטי בקלות יחסית, ויש לי מפותחים האנדוקרינית, מערכת חיסון, ומערכת עצבים. בנוסף לנגעים ברמות גנטיות ותאיות, מחקרים עכשוויים של הפרעות במוח דורשים ההפגנה של גירעונות שכפול פונקציונליים שהפנים גולת הכותרת, לבנות, או תוקף ניבוי של מודל עכבר חדש ^1.

זיהום חריף ביונק homoeothermic לעתים קרובות תוצאות תגובת החום, אשר יחד עם מחלה התנהגות, מהווה את אחד ממנגנוני הישרדות עיקריים ^2. בחריפות בעלי חיים חולים להציג שינויים משמעותיים במזון / צריכת מים וביצועים במשימות רעיוני של תגובתיות רגשית, התנהגות גישוש, ויכולת למידה / זיכרון. שינויים אלו אחראים במידה רבה לפעילות לקויה חברתית / מינית ושימור האנרגיה לתגובות חיסוניים הגנתיות. עם זאת, כאשר מצבים אקוטיים להפוך כרוניים (כפי שניתן לראות בהרבה חיסוני, המערכת האנדוקרינית ומחלות נוירולוגיות), ביצועים התנהגותיים יכולים להידרדר עוד יותר בשל נזק מבני של איברים שונים, כולל המוח ^3.

מחלות ניווניות אדם ובעלי חיים לעתים קרובות מלוות בקבוצת כוכבים של גירעונות נוירולוגיות והתנהגותיות. לכן, מטרה מרכזית במחקרים התנהגותיים של בעלי חיים חולים כרוני היא להבחין השפעות מרכזיות מהגירעונות הנגרמים על ידי סימפטומים היקפיים. עם זאת, משך הזמן הקצר יחסית של משימות התנהגותיות סטנדרטיים מגביל את האיסוףיון של מידע הנוגע לפעולות פונקציונליות בסיסיות, כגון olfaction, מנוחה, שינה, אוכל / צריכת מים, או פרקי אפילפטי. הכללה של אמצעים אלה משפר את פרופיל התנהגות ומאפשרת פרשנות טובה יותר של ביצועים במשימות תובעניות-פעילות.

חידודים בphenotyping התנהגותם של עכברים חולים

הליקויים בהערכת הפרופיל התנהגותי של עכברים חולים חייבו ניטור רציף של עכברים ביחידות-שוכנו על ידי מחשבי עיבוד מהירים. למרות שיכולות להיות מתוכננים סוללות התנהגות מגוונות ^{4, 5,} להלן הנהלים שכבר שימשו להקמת מודל חיה של זאבת נוירו-פסיכיאטרית ⁶ בהצלחה. סוללה זו מיושמת שוב ושוב בשני דגמי המשנה כרוניים והכרוניים של מחלה (איור 1), כגון ליקוי קוגנטיבי מתון ומחלת אלצהיימר ^7. לאחר סדרה של בדיקות נוירולוגיות ^8-10, acמנגנון ustom תוצרת, שנועד לענות על הדרישות הנ"ל, תוך ניצול ניטור רציף של פלטים התנהגותיים מרובים בסביבה דמוית כלוב-בית מועשר, יכול להיות מועסק. גישה כזו המבוססת על ethologically להערכת פעילות גישוש ספונטנית והתנהגות מוטיבציה מספקת הבנה מקיפה יותר של גירעונות ביצועים בפרדיגמות אחרות, כגון אלה רעיוני של למידה וזיכרון.

איור 1. ייצוג סכמטי של phenotyping התנהגות האורך במעבדה שלנו. הסוללה ההתנהגות נועדה להתפתח מפחות-למשימות מלחיצות עוד-, שחוזרים על עצמם בנקודות זמן שונות על מנת להעריך את ההשפעות של גורמים מתמשכים כגון התקדמות מחלה, טיפול תרופתי , או תגובות חיסוניות. בדיקות INBEST ובודדות שבוצעו בעמ 'הכההhase, לעתים קרובות מעל 10 ושעה 2, בהתאמה קיצורים:. R – רפלקסים; BW – מהלך בדיקת Beam; RR – Rotarod; OT – בדיקות חוש הריח; SP – בדיקת העדפות סוכרוז; SD – Step Down בדיקה; NO – בדיקת אובייקט רומן; OF – מבחן שטח פתוח; SAB – התנהגות לסירוגין ספונטנית; FS – מבחן לשחות בכפייה; MWM – מבוך מוריס מים. * – היבטים של הבדיקה (לדוגמא, מיקום, הקשר, צבע, צורה) שיהיה צורך לשנות בניסויים הבאים בכל מהלך הניסוי.

הקלטת וידאו רציפה וניתוח של התנהגות בסביבה דמוית כלוב-בית דווחו לראשונה בשנת 2007 ^11. מנגנון מורכב יותר אוטומטי המשלב בדיקות התנהגותיות המשמשות במחקרים עם עכברי אוטואימוניות הוצג ב'התנהגות המדידה "פגישה שנה אחת מאוחר יותר ^12. התנהגות התחנה המשולבת (INBEST, איור 2 א) היא מערכת מודולרית, שגomprises של גירוי אור מקלט, מבוקר מחשב, שתי lickometers שליטת photocell (אחד למים, אחד לפתרון של עניין), מנפק אוטומטי מזון, גלגל ריצה ממוחשב, ורשת טיפוס דיגיטציה. שיהוי, תדרים, ומשכי זמן של התנהגויות ספציפיות נבחנו באמצעות תוכנה מותאמת אישית. של תנועה ופעילות גישוש (למשל, של אובייקט רומן או conspecific מוכר) ניתן להעריך עם תוכנת מעקב וידאו (רשימת חומרים / ציוד), בזמן השינה ודפוסי התנהגות שכיחים פחות, כגון התנהגות של פציעה עצמית והתקפים, יכול להיות הבקיע ידני עם תוכנת וידאו-מעקב או חבילות אירוע הקלטה ייעודיות. שמונה setups INBEST / וידאו מלא נמצא בשימוש, ובכך מאפשר ניטור בו-זמני של 4 חיות ניסוי ו -4 שליטה (איור 2).

<img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig2.jpg" />
איור 2. משולבת התנהגות תחנה. (א) ייצוג סכמטי של חומרה, ותוכנה המשמש בעיצוב תיבת INBEST (L = 39 x = 53 x H = 50 סנטימטרים W). שמונה תיבות INBEST מלאה (B) מספקות הזדמנות לניטור כלוב-הבית מקביל של ארבעה עכברי ניסוי וארבע שליטה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

משתנים תלויים כוללים מדידות של צריכת מזון / מים, היענות לגירוי טעים, פעילות אמבולטורי ספונטנית, טיפוס, ריצה מרצון, התנהגויות הקשורות לחרדה (למשל, בדיקה של אובייקט רומן), טיפוח, תפיסה ושינה. בנוסף, ניתן להציג גירויים חזותיים לפרדיגמות אוויר ולמידה. היתרונות של INBEST על בדיקות התנהגותיות סטנדרטיים כוללים את חיסול induc תופעות של הבלבולאד על ידי לחץ תחבורה, כמו גם אוסף רציף ואוטומטי של אמצעים רעיוני של פעילות לילית, חקר, הקשורות לחרדה והתנהגויות כמו דיכאון. האינטגרציה של רכיבי חומרה רגישים עם חבילת וידאו מעקב מניבה שפע של מידע, המאפשר הערכה טובה יותר של התנהגות ביחס להתקדמות של מחלה כרונית במודלים של בעלי חיים שונים. INBEST יכול לשמש כדי ללמוד הפרעות אחרות במערכת העצבים המרכזית כרוניות (למשל, אוטיזם, דיכאון, סכיזופרניה), כמו גם במחקרים ארוכי טווח מתמקדות בהתפתחות נוירולוגית, תופעות התנהגותיות של הפרעות מערכתיות / גידולים, וטיפול תרופתי ממושך.