ラットにおける運動性能の速度と精度に対するパートナーの影響を評価するタスク

この実験プロトコルは、同志社動物実験委員会によって承認されました。 注:光の期間中にすべての実験セッションを行います。 1. 動物 300−350gの重さの実験的に素朴な雄のアルビノウィスターラットを使用し、適切な温度と湿度(23±2°C、70%)で管理された飼育室の個々のケージに入れます。そして、水へのアドリビタムアクセス。12 時間/12 h (光周期は午前 8:00 から始まる) でライト/ダーク サイクルを維持します。 10匹のラットを被験者として割り当て、残りはランダム化を使用して連合ラットとして割り当てます。 食物不足による実験を通じて、ラットの体重をフリーフィード重量の85~90%で維持します。注:連合国の割り当ては、必要な動物の数と1つの研究のための時間を減らすことです。 2. 装置 注:装置の概要を図1に示す。本装置は、以前の研究16、17を参照して開発され、改変された。 中央のパーティション(幅5cm)を持つ透明なアクリルボックス(19 cm x 110 cm x 20 cm)を構築し、2つのギロチンドアを挿入します。ギロチンのドアを箱の両側から15cm離して置きます。仕切りにブザー(400Hz、75dB)を取り付け、褒美ペレット(45mg)を箱の側面にある食品容器に入れるペレットディスペンサーを設置します。 中央の仕切り内の棚に金属製のレバー(グリップバー:φ3mm、高さ5cm)を設置し、滑走路に面した各壁にスリット(幅1.5cm)を設け、前肢を使ってレバーにアクセスできるようにします(図2)。しかし、連合軍側では、コンフェデレーションがレバーにアクセスすることを禁止するパーティションの壁の前に透明な壁を挿入します。 ラットのレバープルの動きで押されたレバーの下にディスペンサーを活性化するためのスイッチを置きます。実験者がレバーを引き上げるのに必要な、適切な長さの腸をレバーに結び付けます。 Arduino Mega 2560 REV3を使用して、ギロチンドア、ブザー、ペレットディスペンサーを制御し、ディスペンサーの赤外線センサーとスイッチから値を取得します。空気ボンベを操作し、ギロチンドアを開けるために空気圧縮機(25 L)を準備します。 装置の外側のパーティションの近くにビデオカメラを設置し、横視からラットのレバープル性能を記録する(60フレーム/秒[fps])。十分なビデオ再生ソフトウェアを使用して、ビデオ録画のフレームごとに分析を行います。 図1:このプロトコルで使用される装置の概略図。中央のパーティションは、ボックスを 2 つのフィールドに分割します。箱の両側にギロチンドアがあり、ドアは開始区域および滑走路にフィールドを分割する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図2:装置の中央仕切り。ラットはバーをつかみ、パーティションのスリットを通してレバーを引っ張ることができます。ペレットディスペンサーのスイッチはレバーの下にセットされ、1つのレバープルアクションは1つのペレットの配達をもたらす。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 3. 手続き 報酬ペレットの取り扱いと習慣化 トレーニング手順の前に、実験者によって3日間10分/日のすべてのラットを処理します。 報酬ペレットの習慣として、取り扱い後3日間、各ラットに3gの報酬ペレットを与える。 装置への習慣化 被験者ラット 報酬ペレットの習慣化の3日目に、実験者が毎日ペレットを与える前に、各ラットを、ギロチンドアを閉じたまま、15分間、装置の被験者側の滑走路に置きます。 コンフェデレートラット注:習慣セッションは2つあります。 最初の習慣では、ステップ 3.2.1.1 と同じ期間に、各ラットを装置の両側の滑走路に 15 分間配置します。 2番目の習慣では、被験者ラットがランアンドプルシーケンスのトレーニングを完了した翌日のステップ3.2.2.1の方法に従ってください(セクション3.6で述べたように)。注:一度に1匹ずつ、コンフェデレートラットと被験者ラットの習慣セッションを別々に行います。試験段階が始まるまで、ラットに装置内の別のラットを満たさせない。 マガジントレーニング注:被験者ラットについては、次のように器具に居住の翌日に雑誌トレーニングセッションを行う。ラットがすべての食物ペレットを食べない場合は、翌日に再び雑誌のトレーニングセッションを行います。 連合国側の食物受容体に1つの報酬ペレットを置き、連合国が試験段階で食べるペレットの嗅覚特性の影響を除外する(セクション3.7を参照)。 被験者の側の滑走路に被験者のラットを置き、ギロチンドアを閉じたままにします。 可変時間30sスケジュールでペレットディスペンサーを使用して、食品容器に報酬ペレットを60回提供します。被験者ラットがすべての送達されたペレットを食べることを確認してください。 レバープルアクションのシェーピング注:図3は実験のフローチャートです。 各被験者の側と連合国側の食品容器に1つの報酬ペレットを置きます。コンフェデレートラットをシェーピングセッションに配置しないでください。 被験者のラットをギロチンドアを閉じたまま、被写体側の滑走路に置きます。その後、レバーを引き下げるネズミを訓練します。5つの配筋基準(A-E)でレバープル動作を徐々に整えます:(A)スリットに近づきます。(B) グリップバーをラットの銃口または前肢に触れ、あらかじめレバーを被写体の側面に引き下げます。(C) レバーをラット側に傾斜(60°-30°の角度)でグリップバーに触れます。(D) 基準C(E)と同じ条件でバーをつかみ、ネズミの側に引き下げ、レバーを直立させた状態でラットの側に引き下げます。 60の報酬が与えられたら、または30分が経過した場合、毎日のセッションを終了します。ラットがセッションで基準Eを40回完了すると、レバープルシェーピングフェーズがその日に終了します。注:ほとんどすべてのラットは20分以内に毎日の整形セッションを終了します。 図3:実験手順のフローチャート。被験者ラットは、この順序でトレーニングフェーズとテストフェーズを通過します。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 レバープルアクションのトレーニング 被験者のラットを開始領域に配置します。訓練セッションに連合軍のネズミを置かないようにしてください。ブザーのトーンを5sに表示し、ドアを開けます。被験者のラットがレバーを引き下げたら、食品ペレットを提供し、レバーに結ばれた腸を使用してレバーを引き上げます。 ラットがレバーを10回(フェーズの最初の3日間)または6回(フェーズの最後の3日間)引き下げ、すべての報酬ペレットを消費した後、ドアを閉め、実験者の手で開始領域に移動します。 20 秒のインタートライアル間隔 (ITI) の後、手順 3.5.1 と 3.5.2 を繰り返します。各ラットが60ペレットを獲得したら、毎日のセッションを終了します。注:このトレーニングはまた、Wistarラットは通常、ドアの動きに応じて最初に凍結行動を示すので、ブザー音とドアの開口部にラットを習慣化することを目指しています。各ラットの毎日のセッションは約15分を必要とし、このトレーニングフェーズには6日間が必要です。 ランアンドプルシーケンスのトレーニングフェーズ ステップ 3.5.1 で同じ手順を実行します。 ネズミがレバーを1回引き下げて報酬ペレットを消費したら、ドアを閉めて実験者の手でスタートエリアに移動します。 20 s の ITI の後、次の試行を開始します (手順 3.6.1 および 3.6.2)。各ラットが30ペレットを獲得したら、毎日のセッションを終了します。注:各ラットの毎日のセッションは約20分を必要とします。ラットのスコアがアシプトートに到達するには約10日が必要です。 テストフェーズ 図4:各試験条件の説明。単一段階では、被験者ラットはタスクを単独で実行した。ペアフェーズでは、連合軍のラットを被験者のラットと反対側の滑走路に配置します。パーティションの前の透明な壁は、連合軍のネズミがレバーにアクセスするのを妨げます。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 注:テスト フェーズには、単一またはペアの 2 つの条件のセッションが含まれます (図 4)。単一の条件では、ラットはタスクを単独で実行します。つまり、試用版は、ランアンドプル シーケンスのトレーニングセッションと同じです (セクション 3.6)。ペア条件では、連合ラットは箱の反対側に存在する。コンフェデレートラットは、パーティションの前に明確なアクリル壁のためにレバーにアクセスできません。 ランアンドプル シーケンスのトレーニング フェーズのセッションと同じ単一のセッションを実行します (セクション 3.6)。各ラットが30ペレットを獲得したら、毎日のセッションを終了します。特に単一の状態でのセッション中に、連合国側の食品容器に1つの報酬ペレットを置きます。 ペアセッションでは、連合国のラットをパーティションの近くに保つために、被験者ラットのITI中に、連合国のラットに報酬ペレットを与えます。 4. データ分析 パフォーマンス精度のインデックス 装置の外側の仕切り付近のビデオカメラを使用して、ラットのレバープルの動きのビデオを記録します。すべてのセッションが完了したら、適切なビデオ再生ソフトウェアを使用してビデオ録画のフレームごとに評価を確認します。 実験中の実験者の目視観察によって、ラットの引っ張り運動が最初のヒットであったかどうかを評価する。注:最初のヒットトライアルは、ラットがレバーへの最初の試み中にレバーを把握し、引き下げることができる試験として定義されます。 各セッション (ラン アンド プル トレーニング フェーズ) または各フェーズ (テスト フェーズ) で分析に使用するすべての試行に対する最初のヒット試行の割合として、各被験者の最初のヒット率を計算します。 パフォーマンス速度の指標 ペレットディスペンサーのスイッチの値から試用を完了するために必要な時間を計算します: トライアルを完了するのに必要な時間 = (スイッチが押された時間) – (ドアが開かれた時間)。次に、赤外線センサーの値を使用して、試用の完了に必要な時間を 3 つのセクションに分割します (図 5)。注:開始待ち時間(図5a)は、ドアの開口部から第1センサでのラットの到着までの時間として定義される。同様に、走行時間(図5b)は、第1センサの到着から第2センサへの到着までの時間である。レバープル待ち(図5c)は、第2センサの到着からディスペンサーのスイッチが押された時点までの時間です。 分析には、最初のヒットトライアルの期間のみを使用します。分析のために、各セッション(トレーニングセッション)と各フェーズ(テストフェーズ)の各被験者の中央値を計算します。 図5:パフォーマンス速度の指標の測定。(a)開始待ち時間:ドアの開口部から最初のセンサーでのラットの到着までの持続時間。(b)走行時間:最初のセンサーでのラットの到着から2番目のセンサーでの到着までの持続時間。(c)レバープル待ち時間:2番目のセンサーでのラットの到着からレバープル応答の完了までの持続時間。このフィギュアは関口と畑12から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 統計分析 ラン・アンド・プル・シーケンスのトレーニング・フェーズのインデックスについて、セッション数を各インデックスの主題因子として一方通行の繰り返し測定分析(ANOVA)を行います。 テストフェーズのインデックスの場合、フェーズ(フェーズ1または2)の数と条件(ペアまたは単一)の数をテストフェーズの各インデックスの被験者内因子として双方向繰り返し測定ANOVAを実施します。統計的有意性はα= 0.05に設定した。