Поведенческая Фенотипирование мышиный Disease Models с интегрированной поведенческой станции (INBEST)

Быстрым развитием генной инженерии за последние несколько десятилетий привели к беспрецедентному распространению животных моделях заболеваний человека. Мыши получили статус первичных испытуемых в биомедицинских наук по нескольким причинам. С практической точки зрения, они имеют высокий уровень воспроизводства, являются относительно недорогими, и их легко дом. С концептуальной точки зрения, они генетически близки к людям, может быть генетически модифицирована с относительной легкостью, и высоко развитая эндокринную, иммунную и нервную системы. В дополнение к поражений на генетическом и клеточном уровнях, современные исследования мозговых нарушений требует демонстрации воспроизводимых функциональных дефицита, изюминкой лицо, строить, или прогностической валидности новой модели мыши ^1.

Острая инфекция в homoeothermic млекопитающих часто приводит к лихорадочной реакции, которые вместе с поведением болезни, является одним изОсновные механизмы выживания ^2. Остро больных животных отображать значительные изменения в пищевой / приема и производительности в задачах, отражающих эмоциональной реактивности, исследовательское поведение и способность к обучению / памяти воды. Эти изменения в значительной степени объяснить нарушениями социальной / сексуальной активности и сохранения энергии для оборонительных иммунных реакций. Однако, когда острые условия включения хронической (как видно во многих иммунологических, эндокринных и неврологических заболеваний), поведенческие характеристики могут дополнительно ухудшиться из-за структурных повреждений различных органов, в том числе в головном мозге ^3.

Заболевания нейродегенеративных человека и животных часто сопровождается созвездии неврологических и поведенческих дефицитов. Таким образом, назначение ключа в поведенческих исследований хронически больных животных различать центральные эффекты от дефицита индуцированных периферической симптоматики. Тем не менее, относительно короткая продолжительность стандартных поведенческих задач ограничивает собиратьион информации об основных функциональных мер, таких как обоняния, отдыха, сна, еды / водозабора или эпилептических эпизодов. Включение этих мер улучшает поведенческие профилирование и позволяет лучше интерпретацию показателей в деятельности, требуя задач.

Уточнения в поведенческой фенотипирования больного мышей

Недостатки в оценке поведения профиль больных мышей необходимость постоянного мониторинга однократно размещены мышей быстрыми обработки персональных компьютерах. Хотя различные поведенческие батареи могут быть разработаны ^{4, 5,} перечислены ниже процедуры, которые были использованы, чтобы успешно создать животную модель психоневрологических волчанка ^6. Эта батарея многократно применяются в обоих субхроническая и хронических моделей болезни (фиг.1), таких как умеренных когнитивных расстройств и болезни Альцгеймера ^7. После серии неврологических тестов ^8-10, переменного токаВыборочная производства аппарат, предназначенный для выполнения данных требований, используя постоянный мониторинг нескольких поведенческих результатов в обогащенной домашнего клетка-среде, могут быть использованы. Такое ethologically подход к оценке спонтанного исследовательской активности и мотивированное поведение обеспечивает более глубокое понимание дефицита производительности в других парадигм, таких, как отражать обучения и памяти.

Рисунок 1. Схематическое изображение продольного поведения фенотипирования в нашей лаборатории. Поведенческая аккумулятор предназначен для эволюционировать от малотоксичны к более-стрессовых задач, которые повторяются в различные моменты времени, чтобы оценить влияние длительных факторов, таких как прогрессирование заболевания, медикаментозное лечение или иммунологических реакций. INBEST и индивидуальные испытания проводятся в темное время рХасэ, часто более 10 и 2 ч, соответственно Сокращения:. R – рефлексы; BW – Beam тест Прогулки; RR – Rotarod; OT – обонятельные тесты; SP – сахароза тест Домашние; SD – Step Down испытания; НЕТ – Роман тест-объекта; OF – тест открытого поля; SAB – Спонтанное Чередование поведения; FS – тест принудительного плавания; MWM – Моррис воды Лабиринт. * – Аспекты испытания (например, расположение, контекст, цвет, форма), которые должны быть изменены в последующих исследованиях на протяжении курса эксперимента.

Непрерывная видеозапись и анализ поведения в домашней клетке, как окружающая среда были впервые опубликованы в 2007 ^11. Более комплексной автоматизированной аппарат, который объединяет поведенческие тесты, используемые в исследованиях с аутоиммунным мышей был представлен на «Измерение поведения" Собрания год спустя ^12. Встроенный Поведенческая станция (INBEST, 2А) является модульная система, которая сomprises приюта, с компьютерным управлением световой раздражитель, два фотоэлементом lickometers (один для воды, один для решения интересов), автоматизированная еда диспенсер, компьютеризированная ходовое колесо, и оцифровывается восхождение сетки. Задержки, частоты и длительности определенного поведения рассматриваются с использованием специализированное программное обеспечение. Опорно-двигательный и исследовательская деятельность (например, романа объекта или незнакомы конспецифичный) могут быть оценены с видео-слежения программное обеспечение (перечень материалов / оборудования), во время сна и менее частые поведенческие модели, такие как самоагрессией и судороги, может забито вручную с видео-слежения программного обеспечения или специальных пакетов записи событий. Восемь полных INBEST / видео установок используются, что позволяет одновременное наблюдение за 4 экспериментальных и 4 контрольных животных (рис 2b).

<img alt="Фиг.2" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig2.jpg" />
Рисунок 2. Встроенный Поведенческая станции. () Схематическое представление оборудования и программного обеспечения, используемого в проектировании INBEST окно (L = 39 х Ш = 53 х = 50 см). (B) Восемь полных INBEST коробки дают возможность для одновременного мониторинга домашней клетке четырех экспериментальных и четырех контрольных мышей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Зависимые переменные включают в себя измерения от приема пищи / воды, отзывчивость к вкусной стимуляции, спонтанного амбулаторной деятельности, скалолазание, добровольной подряд, беспокойство, связанные с поведения (например, исследование нового объекта), уход, захватив и спать. Кроме того, визуальные стимулы могут быть представлены для кондиционирования и обучения парадигм. Преимущества INBEST по сравнению со стандартными тестирования поведения включают устранение мешающих эффектов inducред транспортной стресса, а также непрерывного автоматизированного сбора мер, отражающих ночной деятельности, разведки, беспокойство, связанные с и депрессивно-как поведение. Интеграция чувствительных аппаратных компонентов с пакетом видео-слежения дает огромное количество информации, что позволяет повысить эффективность оценки поведения по отношению к прогрессированию хронического заболевания в различных животных моделях. INBEST может быть использована для изучения других хронических заболеваний ЦНС (например, аутизм, депрессии, шизофрения), а также в продольном исследований, посвященных нервной системы, поведенческие эффекты системных / опухолевых заболеваний и длительные фармакотерапии.