שימוש במערכת מבוך הניתנת להגדרה מחדש כדי לשפר את יכולת השחזור של בדיקות ניווט מרחביות במכרסמים

כל הנהלים אושרו על ידי ועדות הטיפול והשימוש המוסדיות בבעלי חיים של אוניברסיטת דושישה. במחקר הנוכחי נעשה שימוש בשלושה זכרים של חולדות לונג-אוונס, בגילאי 24-28 שבועות (בתחילת האימון ההתנהגותי), עם משקל גוף של 300-350 גרם. החולדות שוכנו בנפרד בכלובים ביתיים (20 ס”מ x 25 ס”מ x 23 ס”מ) בלוח זמנים של 12 שעות אור / 12 שעות חושך, כאשר תקופת האור החלה בשעה 08:00 בבוקר. בעלי החיים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים). 1. רכיבי מערכת מבוך הערה: מערכת המבוך (כולל כל הרכיבים, שלבים 1.1-1.5) (ראה טבלת חומרים) חייבת להיות מותקנת בחדר מסוכך המכוסה ברשת נחושת (4 מ’ x 5 מ’ עבור חולדות ו- 1.8 מ’ × 3.0 מ’ עבור עכברים) לשימוש בו זמנית ברישום פעילות עצבית אלקטרופיזיולוגית. המבוך צריך להיות מוגבה בגובה קבוע מהרצפה (55 ס”מ לחולדות ו-34 ס”מ לעכברים). לוח ניקובהניחו את לוח החבטות מאלומיניום על רצפת חדר המגן (מידות לוח החבטות: 360 ס”מ x 480 ס”מ x 1.2 ס”מ לחולדות; 160 ס”מ x 160 ס”מ x 1.2 ס”מ לעכברים) (איור 1F,G).הערה: הנסיין יכול לעמוד על הלוח. ציידו את לוח הניקוב ברשת של חורים במרווחים שווים (גם עבור חולדות וגם עבור עכברים, מרווח חורים של 25 מ”מ וקוטר חור של 6 מ”מ) (איור 2C).הערה: חורים אלה מאפשרים מיקום של מבוכים שחוזרים על עצמם מאוד (איור 2D). תצורת Tower עם לוח בסיספתחו מגדל עם פלטת בסיס עשויה אלומיניום כדי ליצור מסלולים בגובה קבוע (המידות של חלק הגבעול של המגדל הן 55 ס”מ × 6 ס”מ ×-2 ס”מ עבור חולדות ו-34 ס”מ ×-1.3 ס”מ ×-1.3 ס”מ עבור עכברים) (איור 1A). השתמש בלוח הבסיס כדי לקבוע את מיקום חלקי המבוך (מידות לוח הבסיס הן 18 ס”מ × 11 ס”מ × 0.5 ס”מ עבור חולדות ו 12 ס”מ × 7 ס”מ × 0.3 ס”מ עבור עכברים). ציידו את לוח הבסיס בבלטות כדי לחבר רשת של חורים במרווחים שווים בלוח הניקוב (קוטר הבליטה הוא 6 מ”מ) (איור 2B). השתמש בחורים כדי לחבר רכיבים כגון מזינים, קירות ניידים והליכונים (ראה טבלת חומרים) המצוידים במגדלים עם לוחות בסיס.הערה: עבור חולדות, בלוח הבסיס היו ארבע בליטות (אורך של 8 מ”מ) (איור 1F) שהוחדרו לתוך החורים בלוח הניקוב. עבור עכברים, לוח הבסיס היה קל מכדי לתמוך במסלול, ולכן ברגים הוכנסו לתוך החורים (אורכי הברגים היו 14 מ”מ) (איור 1G). מסלול מבוךהערה: המסלול הזמין מסחרית (49 ס”מ ×-10 ס”מ לחולדות ו-39 ס”מ ×-5 ס”מ לעכברים) היה עשוי מפוליוויניל כלוריד (עובי של 5 מ”מ לחולדות ו-3 מ”מ לעכברים) (ראה טבלת חומרים).בנו את החלק הקטן ביותר של המבוך על-ידי מיקום השביל בחלק העליון של המגדל (איור 1B). עצבו את חלקו העליון של המגדל כך שיתאים למידות הצד התחתון של השביל (מידות חלקו העליון של המגדל הן 48 ס”מ × 8 ס”מ × 1 ס”מ לחולדות ו-21.9 ס”מ × 3.9 ס”מ × 0.3 ס”מ לעכברים). כדי לתקן את השביל למגדל, הניחו אותו למעלה. לספק מחסומי צד עשויים פוליוויניל כלוריד כדי למנוע בעלי חיים ליפול (45 מ”מ עבור חולדות ו 30 מ”מ עבור עכברים).הערה: קיימות מספר תבניות לחיבור המסלולים בדרכים שונות, כגון חלקים שבהם הוסר מחסום צד אחד בלבד. מודלים תלת-ממדיים של חלקי המסלול זמינים (https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeParts) וניתן להדפיס אותם באמצעות מדפסת תלת-ממד (ראה טבלת חומרים). חלקים נלוויםהערה: ניתן ליישם את החלקים הדרושים לניסויים התנהגותיים על ידי חיבור לוח בסיס משותף עם המסלול.מקמו מזינים בצד כל מסלול כדי לשנות את מיקום הפרס (איור 1C).הערה: בעלי חיים המחטטים במאכילים מזוהים על-ידי חיישני הכיבוי (ראה טבלת חומרים). מקמו קירות ניידים ברווחים שבין המסלולים כדי לאלץ חיות לכוון את כיוון התנועה (איור 1D).הערה: עבור חולדות, כאשר הקיר המטלטל מורם, גובה הקיר הוא 90 ס”מ מהרצפה ו -29.5 ס”מ ממחסומי הצד של השביל. כאשר מורידים את הקיר הנייד, גובה הקיר הוא 54 ס”מ מהרצפה ו-5.5- ס”מ מהמחסומים הצדדיים של השביל. עבור עכברים, כאשר הקיר המטלטל מוגבה, גובה הקיר הוא 55 ס”מ מהרצפה ו -17 ס”מ מהמחסומים הצדדיים של השביל. כאשר מורידים את הקיר הנייד, גובה הקיר הוא 35 ס”מ מהרצפה ו-3- ס”מ מהמחסומים הצדדיים של השביל. מקמו הליכונים עם מסלולים כדי לכפות עיכובי ריצה במיקומים קבועים (איור 1E). תיבת בקרההערה: שלוט בכל חלק באופן אוטומטי באמצעות תיבת הבקרה (איור 1H) (ראה טבלת חומרים).השתמש במיקרו-בקר כדי לקבל אותות מההליכונים והמזינים דרך תיבת הבקרה.הערה: ניתן לזהות את חיישן הכיבוי במזין ואת מספר סיבובי ההליכון. השתמש במיקרו-בקר כדי לשלוח אותות הפעלה להליכונים, למזינים ולמפעילי קיר ניידים בהתאם ללוח זמנים מוגדר של משימות באמצעות תיבת הבקרה. לשלוט בנפרד על ניפוק והשלכה של כדורים, ואת הגבהה והורדה של קיר מטלטלין. 2. הערכת ניווט מיוחד של מכרסמים במבוך הניתן להגדרה מחדש הערה: ניסוי התנהגות בעלי חיים נערך באמצעות מבוך הניתן להגדרה מחדש (פותח בשלב 1). בנייה לדוגמה של מבוךהערה: דוגמה לאופן שבו ניתן להרכיב מבוך בצורת T עבור חולדות שהשתמשו בו בניסוי מטלת ההחלפה המאוחרת מוצגת באיור 3.הכניסו מגדלים עם לוחות בסיס ללוח הניקוב כדי ליצור מסגרת בצורת T (איור 3A). חברו שבילים לחלק העליון של המגדלים (איור 3B). החליפו את המסלול באזור המושהה בהליכון (איור 3C).הערה: ניתן להחליף את ההליכון במסלול באותו גובה ואורך. חברו מזינים לכל קצה של המבוך (איור 3D). חברו קירות ניידים לענפים השמאלי והימני (איור 3E).הערה: ודא שהכף והזנב של בעל החיים אינם נתפסים ברווחים בין המקטעים.   חיותודאו שמשקל הגוף של החולדות נשאר בין 300 ל-350 גרם, וערכו את כל הניסויים ההתנהגותיים בשעות היום. ביצוע משימההפעל וחבר את תיבת הבקרה, המיקרו-בקר והמחשב. כתוב תוכנית כדי להגדיר את לוח הזמנים של המשימות ולקבל את הפרמטרים הדרושים לניסוי. כתוב את התוכנית למיקרו-בקר ובצע משימה.הערה: הדוגמה של לוח זמנים מוגדר של פעילויות שנכתב בשפת C באמצעות לוח מיקרו-בקר זמינה במאגר ציבורי (https://github.com/TakahashiLab/ReconfigurableMazeExample). ניסוי התנהגותיבנה את צורת המבוך הרצויה (שלב 2.1). הוציאו את החולדות מהכלובים הביתיים והניחו אותן במצב שרירותי של המבוך. אפשרו לחולדות לחקור בחופשיות את המבוך שנבנה במשך 10 דקות כדי להתרגל. הגדר תוכנית לביצוע משימת ההחלפה המושהית עם ההליכון23,24.הערה: ניתן לקבל את הפרמטרים הדרושים לניסוי באופן אוטומטי על ידי הגדרות התוכנית (למשל, מספר זמני החיטוט, משך הניסוי, מהירות ההליכון וכו’). שנה את צורת המבוך במידת הצורך. הניחו את החולדות במיקום שרירותי במבוך ובצעו את האימון או הבדיקה של משימת ההחלפה המושהית.הערה: במחקר הנוכחי נערכו אימונים עם זמן עיכוב הולך וגדל ומפגשי מבחן (עם זמן עיכוב של 5 שניות). החזירו את החולדות לכלוב הביתי לאחר כל משימה. נגבו היטב את המבוך עם 70% אתנול אחרי כל חולדה והמתינו לפחות 5 דקות לפני שתשתמשו שוב במבוך.הערה: ניתן לנתק את חלקי השביל מהמגדל כך שניתן יהיה לנגב אותם היטב מריחות ולכלוך. 3. ביצועים התנהגותיים וניתוח נתונים מסלול בעלי חייםתעד התנהגות בעלי חיים במהלך משימת ההחלפה המושהית באמצעות מצלמת וידאו דיגיטלית המותקנת על התקרה (ראה טבלת חומרים).הערה: על ידי הצבת המצלמה על התקרה, הנסיין יכול להקליט כל הזמן את תנועות החיות בזמן שהן מתרוצצות במבוך במהלך המשימה. עקוב אחר מסלולי הריצה באמצעות תוכנה להערכת תנוחות ללא סמן25 (ראה טבלת חומרים) בהתבסס על תמונות שצולמו בקצב של 50 פריימים לשנייה.