Raccolta di dati comportamentali sui ratti auto-avviati per caratterizzare i deficit post-ictus

L’addestramento comportamentale e i test con modelli di ratto sono importanti in innumerevoli aree di ricerca, dall’esplorazione dei processi cognitivi agli stati patologici e altro ancora¹. In genere, questa formazione e test vengono condotti con singoli animali in sessioni individuali, con un ricercatore che rimuove manualmente l’animale dalla gabbia domestica e lo colloca temporaneamente in una sorta di apparato. Sfortunatamente, ci sono diverse difficoltà e limitazioni con questo approccio. In primo luogo, i test comportamentali possono richiedere molto tempo per i ricercatori e, quando è necessaria la formazione, tale richiesta di tempo diventa ancora maggiore. In secondo luogo, questo approccio influisce automaticamente – o addirittura potenzialmente confonde – i dati acquisiti, come è stato stabilito altrove². Questi fattori confondenti sono particolarmente salienti quando si considerano le variabili correlate all’arricchimento. In particolare, i ratti da laboratorio sono tradizionalmente alloggiati in piccole gabbie che sono abbastanza grandi per uno o due ratti³ e, se non vengono fornite ruote da corsa, possono passare una vita senza opportunità significative di esercizio. Inoltre, l’alloggio isolato può essere una delle principali fonti di stress in una specie sociale come il ratto⁴. Alcuni di questi inconvenienti legati al benessere probabilmente hanno un impatto sulla fisiologia dei ratti ^5,6, che può prevenire lo sviluppo di espressioni comportamentali specie-tipiche⁴ e influire sulla qualità dei modelli di roditori applicati ai contesti umani.

Negli ultimi anni i ricercatori hanno perseguito diversi tipi di soluzioni a questi problemi. Il tipo più semplice di soluzione è stato quello di automatizzare i test comportamentali e la formazione 7,8,9,10, eliminando così la necessità per un singolo ricercatore di occuparsi di un singolo animale. Un’ulteriore soluzione è stata quella di automatizzare il trasferimento degli animali nelle camere sperimentali^11,12, eliminando ulteriormente la necessità del coinvolgimento umano. Infine, sono state esplorate diverse configurazioni che consentono agli animali di essere alloggiati in gabbie di colonie con altri animali e con più spazio per l’esplorazione e l’arricchimento¹³. Nonostante questi vantaggi, tali configurazioni di colonie possono limitare o complicare gli sforzi per raccogliere dati comportamentali differenziati individualmente (anche se vedi sforzi per utilizzare la visione artificiale)^14,15. Se sono richiesti dati comportamentali individuali, può essere più difficile o complesso identificare e recuperare gli animali dalla gabbia della colonia anche per le sessioni comportamentali. Al momento, esistono pochi sistemi per la raccolta di dati comportamentali individuali da colonie (arricchite)^{che ospitano} 16,17,18.

Questi inconvenienti possono avere un impatto specifico sulla ricerca sugli effetti comportamentali della lesione cerebrale acquisita. In primo luogo, è chiaro che la presenza e/o il sesso degli esseri umani e le pratiche di manipolazione influenzano il comportamento dei roditori ^2,19 e queste variabili possono avere un impatto differenziale sul comportamento dei ratti prima rispetto a quelli di cui all’uomo. dopo l’ictus. In secondo luogo, gli esiti comportamentali umani dopo l’ictus possono essere peggiorati da una diminuzione volontaria dell’impegno con il dosaggio raccomandato di esercizi di riabilitazione²⁰. Attualmente, gli esperimenti sui roditori tendono a non modellare questo tipo di contesto, perché i ratti non sono liberi di scegliere di impegnarsi o astenersi dalle sessioni comportamentali.

Questo articolo introduce un protocollo progettato per facilitare i test comportamentali individuali nell’ambito della gabbia di colonie arricchite. Questo approccio non solo affronta i vincoli delle pratiche attuali, ma apre anche strade per l’esplorazione di misure innovative. È stato sviluppato un tornello a un ratto (ORT) che può essere apposto su una gabbia di colonia, consentendo agli animali di entrare nelle camere comportamentali in modo indipendente e avviare le proprie sessioni di addestramento e test. Il sistema è conveniente; ogni ORT può essere assemblato a basso costo (dato accesso a una stampante 3D). In passato, la convalida di questo sistema è stata effettuata utilizzando una camera operante di base, dimostrando che gli animali potevano essere costantemente addestrati a eseguire una semplice pressione a leva operante senza la presenza di uno sperimentatore¹⁶. Tuttavia, la questione se questa configurazione sia applicabile ad altri scenari rimane irrisolta. L’obiettivo è convalidare l’efficacia della configurazione della gabbia per colonie ORT, precedentemente stabilita, per l’addestramento e la quantificazione del comportamento di portata qualificato rilevante per la compromissione motoria a seguito di un ictus. La configurazione è stata utilizzata per generare nuove variabili che in genere non vengono esplorate nella ricerca sull’ictus. Queste variabili includono metriche di performance per il compito di portata qualificata e misurazioni dell’auto-iniziazione, che potrebbero essere pertinenti alla motivazione e al processo decisionale. Inoltre, sono stati rilevati efficacemente i cambiamenti indotti dall’ictus nei modelli circadiani di auto-iniziazione giornaliera durante l’intero periodo di 24 ore.