Una tarea para evaluar el impacto de un socio en la velocidad y precisión del rendimiento del motor en ratas

Este protocolo experimental fue aprobado por el Comité de Experimento Animal de Doshisha. NOTA: Llevar a cabo todas las sesiones experimentales durante el período de luz. 1. Animales Utilizar 15 ratas macho salinas de 40 machos experimentalmente ingenuas que pesen 300 a 350 g. Colóquelas en jaulas individuales de una sala de cría controlada con la temperatura y humedad adecuadas (23 oC, 70%) y ad libitum acceso al agua. Mantener el ciclo de luz/oscuridad a las 12 h/12 h (el período de luz comienza a las 8:00 AM). Asignar 10 ratas como sujetos, y el resto como ratas confederadas usando aleatorización. Mantener los pesos de las ratas en el 85-90% de sus pesos de alimentación libre durante todo el experimento por privación de alimentos.NOTA: La asignación de confederados es reducir el número de animales requeridos y el tiempo para un estudio. 2. Aparato NOTA: La descripción general del aparato se muestra en la Figura 1. El aparato fue desarrollado y modificado en referencia a estudios anteriores16,17. Construir una caja de acrílico transparente (19 cm x 110 cm x 20 cm) con una partición central (5 cm de ancho) e insertar dos puertas de guillotina. Coloque las puertas de guillotina a 15 cm de distancia de cada extremo de la caja. Monte un zumbador (400 Hz, 75 dB) en la partición y configure un dispensador de pellets para servir un pellet de recompensa (45 mg) en un receptáculo de alimentos en el lado del sujeto de la caja. Colocar una palanca metálica (barra de agarre: 3 mm, 5 cm de altura) en un estante dentro de la partición central, que tiene una hendidura (1,5 cm de ancho) en cada pared frente a la pista(Figura 2), con el fin de permitir que la rata sujeta acceda a la palanca utilizando sus extremidades delanteras. En el lado del confederado, sin embargo, inserte un muro transparente delante de la pared de la partición que prohíbe al confederado acceder a la palanca. Coloque un interruptor para activar el dispensador debajo de la palanca que es presionada por el movimiento de palanca-tirar de ratas. Ate la longitud adecuada del intestino a la palanca, que es necesaria para que el experimentador tire hacia arriba de la palanca. Utilice Arduino Mega 2560 REV3 para controlar las puertas de guillotina, el zumbador y el dispensador de pellets, y para obtener el valor de los sensores infrarrojos y el interruptor del dispensador. Prepare un compresor de aire (25 L) para accionar el cilindro de aire y abrir la puerta de guillotina. Coloque una cámara de vídeo cerca de la partición del exterior del aparato, con el fin de grabar el rendimiento de palanca-tirar de las ratas desde una vista lateral (60 fotogramas por segundo [fps]). Utilice un software de reproducción de vídeo adecuado para realizar análisis fotograma a fotograma de la grabación de vídeo. Figura 1: Un esquema del aparato utilizado en este protocolo. Una partición central divide el cuadro en dos campos. Hay una puerta de guillotina a cada lado de la caja, y la puerta divide el campo en el área de inicio y la pista. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: La partición central del aparato. Las ratas pueden agarrar una barra y tirar de la palanca a través de una hendidura de la partición. Un interruptor del dispensador de pellets se establece debajo de la palanca, y una acción de palanca-tirar da como resultado una entrega de pellets. Esta figura ha sido modificada de Sekiguchi y Hata12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. 3. Procedimiento Manejo y habituación de los pellets de recompensa Antes de los procedimientos de entrenamiento, manipule todas las ratas durante 10 minutos/día durante 3 días por el experimentador. Como una habituación para los pellets de recompensa, dar a cada rata 3 g de pellets de recompensa durante 3 días después de la manipulación. Habituación al aparato Ratas sujetas En el tercer día de habituación para los pellets de recompensa, antes de que el experimentador dé pellets diarios, coloque cada rata en la pista del lado del sujeto durante 15 minutos para la habituación, con la puerta de guillotina cerrada. Ratas confederadasNOTA: Hay dos sesiones de habituación. En la primera habituación, coloque cada rata en la pista del lado del aparato confederado durante 15 minutos durante el mismo período que el paso 3.2.1.1. En la segunda habitación, siga el método en el paso 3.2.2.1 el día después de que las ratas sujetas completaran el entrenamiento para la secuencia de correr y tirar (como se menciona en la sección 3.6).NOTA: Llevar a cabo sesiones de habituación para ratas confederadas y ratas sujetas por separado, es decir, una rata a la vez. No deje que una rata se encuentre con otra rata en el aparato hasta que comience la fase de prueba. Formación en revistasNOTA: Para las ratas temáticas, lleve a cabo una sesión de entrenamiento de revista al día siguiente de la habituación al aparato de la siguiente manera. Si las ratas no comen todos los pellets de alimentos, a continuación, llevar a cabo la sesión de entrenamiento de la revista de nuevo en el día siguiente. Ponga un pellet de recompensa en el receptáculo de alimentos en el lado de la confederación para excluir el efecto de la propiedad olfativa del pellet, que el confederado come en la fase de prueba (consulte la sección 3.7). Coloque una rata sujeta en la pista del lado del sujeto, con la puerta de guillotina cerrada. Entregar un pellet de recompensa en el receptáculo de alimentos 60 veces utilizando el dispensador de pellets en un horario de tiempo variable 30-s. Asegúrese de que la rata sujeta se coma todos los pellets suministrados. Modelado para la acción de palanca-tirarNOTA: La Figura 3 es un diagrama de flujo del experimento. Ponga un perdigón de recompensa en el receptáculo de alimentos en el lado de cada sujeto y el lado de la confederación. No coloque la rata confederada en las sesiones de modelado. Coloque la rata sujeta en la pista del lado del sujeto con la puerta de guillotina cerrada. A continuación, entrenar a las ratas para tirar hacia abajo la palanca. Dar forma al comportamiento de palanca-tirar gradualmente siguiendo cinco criterios de refuerzo (A-E): (A) Acercarse a la hendidura. (B) Toque la barra de agarre hasta el hocico o las extremidades delanteras de la rata, con la palanca de antemano tirada hacia abajo al lado del sujeto. (C) Toque la barra de agarre, con la palanca inclinada hacia el lado de la rata (en un ángulo de 60o a 30o). (D) Sujete y tire hacia abajo de la barra hacia un lado de la rata utilizando la misma condición que en el criterio C. (E) Sujete y tire hacia abajo de la barra hacia un lado de la rata con la palanca de pie. Termina las sesiones diarias cuando se dan 60 recompensas, o han transcurrido 30 minutos. Cuando una rata completa el criterio E 40 veces en una sesión, la fase de modelado de palanca-tirar se termina ese día.NOTA: Casi todas las ratas terminan la sesión de modelado diario dentro de 20 min. Las ratas Wistar necesitan unos 3 días para alcanzar el criterio E. Figura 3: Un diagrama de flujo del procedimiento experimental. Las ratas sujetas pasan por las fases de entrenamiento y las fases de prueba en este orden. Esta figura ha sido modificada de Sekiguchi y Hata12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Entrenamiento para la acción de palanca-tirar Coloque la rata de sujeto en el área de inicio. No coloque a la rata confederada en las sesiones de entrenamiento. Presente el tono del zumbador durante 5 s, y luego abra la puerta. Cuando la rata sujeta tire hacia abajo de la palanca, entregue un pellet de comida y tire de la palanca hacia arriba usando un intestino atado a la palanca. Después de que las ratas tiren hacia abajo de la palanca durante 10 veces (primeros 3 días de la fase) o 6 veces (últimos 3 días de la fase) y consuman todos los pellets de recompensa, cierre la puerta y muévalos a la zona de inicio por la mano del experimentador. Después de un intervalo entre ensayos (ITI) de 20 s, repita los pasos 3.5.1 y 3.5.2. Termina las sesiones diarias cuando cada rata haya ganado 60 pellets.NOTA: Este entrenamiento también tiene como objetivo habituar ratas al tono del zumbador y la apertura de la puerta porque las ratas Wistar normalmente muestran un comportamiento de congelación al principio en respuesta al movimiento de la puerta. Una sesión diaria para cada rata requiere alrededor de 15 min. Seis días son necesarios para esta fase de entrenamiento. Fase de entrenamiento para la secuencia de ejecución y extracción Realice el mismo procedimiento en el paso 3.5.1. Cuando las ratas tiren hacia abajo de la palanca una vez y consumen un pellet de recompensa, cierre la puerta y muévalas al área de inicio por la mano del experimentador. Después de una ITI de 20 s, inicie la siguiente prueba (pasos 3.6.1 y 3.6.2). Termina la sesión diaria cuando cada rata haya ganado 30 pellets.NOTA: Una sesión diaria para cada rata requiere unos 20 min. Se necesitan unos 10 días para que las puntuaciones de las ratas alcancen la asíntota. Fases de prueba Figura 4: Descripción de cada condición de prueba. En fases individuales, la rata sujeta realizó la tarea de forma solitaria. En las fases de par, coloque la rata confederada en la pista en el lado opuesto a la rata sujeta. Una pared transparente delante de la partición impide que la rata confederada acceda a la palanca. Esta figura ha sido modificada de Sekiguchi y Hata12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. NOTA: Las fases de prueba incluyen sesiones en dos condiciones, una o un par(Figura 4). En una sola condición, las ratas realizan la tarea de manera solitaria; es decir, las pruebas son idénticas a la sesión del entrenamiento para la secuencia de ejecución y extracción (sección 3.6). En la condición de par, la rata confederada está presente en el lado opuesto de la caja. La rata confederada no puede acceder a la palanca debido a la pared de acrílico transparente en frente de la partición. Realizar una sola sesión que sea idéntica a las sesiones de la fase de entrenamiento para la secuencia de ejecución y extracción (sección 3.6). Termina la sesión diaria cuando cada rata haya ganado 30 pellets. Ponga un perdigón de recompensa en el receptáculo de alimentos del lado del confederado, especialmente durante las sesiones en una sola condición. En sesiones de pareja, dé a la rata confederada un pellet de recompensa durante el ITI de la rata sujeta con el fin de mantener a la rata confederada cerca de la partición. 4. Análisis de datos Indice de precisión del rendimiento Grabe videos del movimiento lever-pull de las ratas usando la cámara de video cerca de la partición del exterior del aparato. Una vez completadas todas las sesiones, confirme la evaluación mediante el análisis fotograma a fotograma de las grabaciones de vídeo utilizando un software de reproducción de vídeo adecuado. Evaluar si el movimiento de tracción de la rata de un ensayo fue el primer golpe o no por la observación visual del experimentador durante el experimento.NOTA: El primer golpe de prueba se define como el ensayo en el que las ratas podían agarrar y bajar la palanca durante su primer intento a la palanca. Calcule las tasas de primer golpe para cada sujeto como la proporción de ensayos de primer golpe a todos los ensayos en cada sesión (para la fase de entrenamiento de ejecución y extracción) o en cada fase (para las fases de prueba) que se utilizarán en el análisis. Indices de velocidad de rendimiento Calcular el tiempo necesario para completar una prueba a partir del valor del interruptor del dispensador de pellets: el tiempo necesario para completar una prueba (el tiempo en que se presiona el interruptor) – (el tiempo en que se abre la puerta). A continuación, divida el tiempo necesario para completar un ensayo en tres secciones utilizando los valores de los sensores infrarrojos(Figura 5).NOTA: La latencia de inicio(Figura 5a) se define como el tiempo desde la apertura de la puerta hasta la llegada de la rata al primer sensor. Del mismo modo, el tiempo de funcionamiento(Figura 5b) es el tiempo desde la llegada al primer sensor hasta la llegada al segundo sensor. La latencia de palanca-extracción(Figura 5c) es el tiempo desde la llegada al segundo sensor hasta el punto de tiempo en el que se presiona el interruptor del dispensador. Utilice solo las duraciones de los ensayos de primer golpe para el análisis. Calcular los valores medios de cada asignatura para cada sesión (de las sesiones de formación) y cada fase (de las fases de prueba) para el análisis. Figura 5: Medición de los índices de velocidad de rendimiento. (a ) Latencia de inicio: la duración desde la apertura de la puerta hasta la llegada de la rata al primer sensor. (b) Tiempo de ejecución: la duración desde la llegada de la rata al primer sensor hasta su llegada al segundo sensor. (c) Latencia de palanca-tirar: la duración desde la llegada de la rata en el segundo sensor hasta la finalización de una respuesta de palanca-extracción. Esta figura ha sido modificada de Sekiguchi y Hata12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Análisis estadístico Para los índices en la fase de entrenamiento de la secuencia de ejecución y extracción, realice un análisis unidireccional de medida sorción (ANOVA) con el número de sesiones como factor dentro del sujeto para cada índice. Para los índices de la fase de prueba, realice ANOVA de medida repetida bidireccional con el número de la fase (fase 1 o 2) y la condición (par o individual) como los factores dentro del sujeto para cada índice en las fases de prueba. La significancia estadística se fijó en el valor de 0,05.