脳卒中後の欠損を特徴付けるための自発的なラット行動データの収集

ラットモデルを用いた行動訓練と試験は、認知過程の探索から病態など、数え切れないほどの研究分野で^{重要である1。}通常、このトレーニングとテストは、研究者が手動で動物を自宅のケージから取り出し、一時的に何らかの装置に入れて、1対1のセッションで1匹の動物で実施されます。残念ながら、このアプローチにはいくつかの困難と制限があります。まず、行動テストは研究者にとって非常に時間がかかる可能性があり、トレーニングが必要な場合、その時間要件はさらに大きくなります。第二に、このアプローチは、他の場所で確立されたように、取得したデータに自動的に影響を与えるか、潜在的に混乱させることさえ^{あります2。}これらの交絡は、濃縮関連の変数を考慮するときに特に顕著です。具体的には、実験用ラットは伝統的に1匹または2匹のラットにちょうど十分な大きさの小さなケージに収容^{されており3、}ランニングホイールが提供されない場合、彼らは運動する有意義な機会なしに一生を過ごす可能性があります。さらに、孤立した住居は、ラット⁴などの社会種の主要なストレス源になる可能性があります。これらの福祉関連の欠点のいくつかは、ラットの生理機能^5,6に影響を与える可能性が高く、種に典型的な行動発現⁴の発達を先取りし、人間の状況に適用されるげっ歯類モデルの質に影響を与える可能性があります。

近年、研究者はこれらの問題に対するいくつかのタイプの解決策を追求してきました。最も単純なタイプの解決策は、行動テストとトレーニングを自動化することでした ^7,8,9,10、したがって、1人の研究者が1匹の動物に注意を向ける必要がなくなります。追加の解決策は、実験^{チャンバー11,12}への動物の移動を自動化することで、人間の関与の必要性をさらに排除することである。最後に、動物を他の動物と一緒にコロニーケージに収容し、探索と濃縮のためのより多くの余地を与えることを可能にするいくつかの設定が検討されています¹³。これらの利点にもかかわらず、このようなコロニーのセットアップは、個別に差別化された行動データを収集する努力を制限したり、複雑にしたりする可能性があります(ただし、コンピュータービジョンを使用する取り組みを参照)^14,15。個々の行動データが必要な場合、行動セッションのためにコロニーケージから動物を識別して回収することも、より困難または複雑になる可能性があります。現在、(濃縮された)コロニーハウジング16,17,18から個々の行動データを収集するためのシステムはほとんど存在しない。

これらの欠点は、後天性脳損傷の行動への影響に関する研究に特に影響を与える可能性があります。第一に、人間の存在および/または性別、および取り扱い慣行がげっ歯類の行動に影響を与えることは明らか^{であり2,19}、これらの変数は、以前のラットとラットの行動に異なる影響を与える可能性があります。脳卒中後。第二に、脳卒中後の人間の行動結果は、リハビリテーション運動の推奨用量への関与を自発的に減少させることによって悪化する可能性があります²⁰。現在、げっ歯類の実験では、ラットは行動セッションに参加するか棄権するかを自由に選択できないため、この種のコンテキストをモデル化しない傾向があります。

この記事では、濃縮コロニーケージの枠組みの中で個々の行動テストを容易にするために設計されたプロトコルを紹介します。このアプローチは、現在の慣行の制約に対処するだけでなく、革新的な対策を探求するための道を開きます。1匹のラット回転式改札口(ORT)が開発され、コロニーケージに取り付けることができるため、動物は独立して行動室に入り、独自のトレーニングとテストセッションを開始できます。このシステムは手頃な価格です。各ORTは低コストで組み立てることができます(3Dプリンターへのアクセスがある場合)。過去には、このシステムの検証は、基本的なオペラント室を用いて行われ、実験者の立ち会いなしに、動物が単純なオペラントレバープレスを行うように一貫して訓練され得ることを示した¹⁶。それにもかかわらず、この構成が他のシナリオに適用できるかどうかという問題は未解決のままです。目的は、以前に確立されたORTコロニーケージセットアップの有効性を検証することです 脳卒中後の運動障害に関連する熟練したリーチ行動をトレーニングおよび定量化します。この構成は、脳卒中研究では通常調査されない新しい変数を生成するために利用されました。これらの変数には、熟練したリーチタスクのパフォーマンス指標と、モチベーションと意思決定に関連する可能性のある自己開始の測定が含まれます。さらに、脳卒中による24時間にわたる毎日の自己開始の概日パターンの変化が効果的に検出された。