Het verzamelen van zelfgeïnitieerde gedragsgegevens van ratten om tekorten na een beroerte te karakteriseren

Gedragstraining en testen met rattenmodellen zijn belangrijk in talloze onderzoeksgebieden, van de verkenning van cognitieve processen tot ziektetoestanden en meer¹. Meestal wordt deze training en testen uitgevoerd met individuele dieren in één-op-één-sessies, waarbij een onderzoeker het dier handmatig uit hun huiskooi haalt en ze tijdelijk in een soort apparaat plaatst. Helaas zijn er verschillende moeilijkheden en beperkingen aan deze aanpak. Ten eerste kan gedragstesten veel tijd in beslag nemen voor onderzoekers, en wanneer training nodig is, wordt die tijdsvereiste nog groter. Ten tweede heeft deze benadering automatisch invloed op de verkregen gegevens – of verwart deze zelfs mogelijk, zoals elders is vastgesteld². Deze verwarringen zijn vooral opvallend bij het overwegen van verrijkingsgerelateerde variabelen. In het bijzonder worden laboratoriumratten traditioneel gehuisvest in kleine kooien die net groot genoeg zijn voor een of twee ratten³, en als er geen loopwielen zijn, kunnen ze een leven lang gaan zonder zinvolle mogelijkheden om te oefenen. Bovendien kan geïsoleerde huisvesting een belangrijke bron van stress zijn bij een sociale soort zoals de rat⁴. Sommige van deze welzijnsgerelateerde nadelen hebben waarschijnlijk een impact op de fysiologie van ratten ^5,6, wat de ontwikkeling van soorttypische gedragsexpressie kan verhinderen⁴ en van invloed kan zijn op de kwaliteit van knaagdiermodellen zoals toegepast op menselijke contexten.

Onderzoekers hebben de afgelopen jaren verschillende soorten oplossingen voor deze problemen gezocht. Het eenvoudigste type oplossing was het automatiseren van gedragstesten en training 7,8,9,10, waardoor het niet meer nodig is dat een enkele onderzoeker zich over een enkel dier hoeft te houden. Een aanvullende oplossing was het automatiseren van de overdracht van dieren naar proefkamers^11,12, waardoor menselijke betrokkenheid verder werd weggenomen. Ten slotte zijn er verschillende opstellingen onderzocht die het mogelijk maken om dieren te huisvesten in koloniekooien met andere dieren en met meer ruimte voor verkenning en verrijking¹³. Ondanks deze voordelen kunnen dergelijke kolonie-opstellingen de inspanningen om individueel gedifferentieerde gedragsgegevens te verzamelen beperken of bemoeilijken (zie inspanningen om computervisie te gebruiken)^14,15. Als individuele gedragsgegevens nodig zijn, kan het ook moeilijker of complexer zijn om dieren te identificeren en op te halen uit koloniekooien voor gedragssessies. Op dit moment bestaan er weinig systemen voor het verzamelen van individuele gedragsgegevens van (verrijkte) kolonies die 16,17,18 huisvesten.

Deze nadelen kunnen specifiek van invloed zijn op onderzoek naar de gedragseffecten van niet-aangeboren hersenletsel. Ten eerste is het duidelijk dat de aanwezigheid en/of het geslacht van mensen en de hanteringspraktijken van invloed zijn op het gedrag van knaagdieren ^2,19, en deze variabelen kunnen het gedrag van ratten vóór vs. na een beroerte. Ten tweede kunnen de menselijke gedragsresultaten na een beroerte worden verslechterd door vrijwillig verminderde betrokkenheid bij de aanbevolen dosering van revalidatieoefeningen²⁰. Momenteel hebben knaagdierexperimenten de neiging om dit soort context niet te modelleren, omdat ratten niet vrij zijn om te kiezen om deel te nemen aan of zich te onthouden van gedragssessies.

Dit artikel introduceert een protocol dat is ontworpen om individuele gedragstesten te vergemakkelijken in het kader van verrijkte koloniekooien. Deze aanpak pakt niet alleen de beperkingen van de huidige praktijken aan, maar opent ook wegen voor de verkenning van innovatieve maatregelen. Er is een tourniquet voor één rat (ORT) ontwikkeld die aan een koloniekooi kan worden bevestigd, waardoor dieren zelfstandig gedragskamers kunnen betreden en hun eigen trainings- en testsessies kunnen starten. Het systeem is betaalbaar; elke ORT kan tegen lage kosten worden geassembleerd (met toegang tot een 3D-printer). In het verleden werd de validatie van dit systeem uitgevoerd met behulp van een eenvoudige operante kamer, wat aantoont dat dieren consequent konden worden getraind om een eenvoudige operante hendelpers uit te voeren zonder de aanwezigheid van een experimentator¹⁶. De vraag of deze configuratie van toepassing is op andere scenario’s blijft echter onbeantwoord. Het doel is om de effectiviteit te valideren van de eerder vastgestelde ORT-kolonie-kooiopstelling voor het trainen en kwantificeren van vaardig reikgedrag dat relevant is voor motorische stoornissen na een beroerte. De configuratie werd gebruikt om nieuwe variabelen te genereren die doorgaans niet worden onderzocht in onderzoek naar beroertes. Deze variabelen omvatten prestatiestatistieken voor de vaardigheidsbereiktaak en metingen van zelfinitiatie, die relevant kunnen zijn voor motivatie en besluitvorming. Bovendien werden door een beroerte veroorzaakte veranderingen in de circadiane patronen van dagelijkse zelfinitiatie gedurende de gehele periode van 24 uur effectief gedetecteerd.