Coleta de dados comportamentais de ratos autoiniciados para caracterizar déficits pós-AVC

O treinamento comportamental e os testes com modelos de ratos são importantes em inúmeras áreas de pesquisa, desde a exploração de processos cognitivos até estados de doença^{e muito mais}. Normalmente, esse treinamento e teste são conduzidos com animais individuais em sessões individuais, com um pesquisador removendo manualmente o animal de sua gaiola doméstica e colocando-o temporariamente em algum tipo de aparelho. Infelizmente, existem várias dificuldades e limitações com essa abordagem. Primeiro, o teste comportamental pode levar muito tempo para os pesquisadores e, quando o treinamento é necessário, esse requisito de tempo se torna ainda maior. Em segundo lugar, essa abordagem afeta automaticamente – ou mesmo potencialmente confunde – os dados adquiridos, como foi estabelecido em outro lugar². Esses fatores de confusão são especialmente salientes quando se consideram variáveis relacionadas ao enriquecimento. Especificamente, os ratos de laboratório são tradicionalmente alojados em pequenas gaiolas que são grandes o suficiente para um ou dois ratos³ e, se não forem fornecidas rodas, eles podem passar a vida inteira sem oportunidades significativas de se exercitar. Além disso, o alojamento isolado pode ser uma grande fonte de estresse em uma espécie social como o rato⁴. Algumas dessas desvantagens relacionadas ao bem-estar provavelmente afetam a fisiologia do rato ^5,6, o que pode antecipar o desenvolvimento da expressão comportamental típica da espécie⁴ e afetar a qualidade dos modelos de roedores aplicados a contextos humanos.

Os pesquisadores têm buscado vários tipos de soluções para esses problemas nos últimos anos. O tipo mais simples de solução tem sido automatizar testes comportamentais e treinamento 7,8,9,10, eliminando assim a necessidade de um único pesquisador atender a um único animal. Uma solução adicional foi automatizar a transferência de animais para câmaras experimentais ^11,12, eliminando ainda mais a necessidade de envolvimento humano. Por último, várias configurações foram exploradas que permitem que os animais sejam alojados em gaiolas de colônia com outros animais e com mais espaço para exploração e enriquecimento¹³. Apesar dessas vantagens, essas configurações de colônias podem limitar ou complicar os esforços para coletar dados comportamentais diferenciados individualmente (embora veja os esforços para usar a visão computacional) ^{14 , 15} . Se forem necessários dados comportamentais individuais, pode ser mais difícil ou complexo identificar e recuperar animais do enjaulamento de colônias também para sessões comportamentais. Atualmente, existem poucos sistemas para coletar dados comportamentais individuais de colônias (enriquecidas) 16,17,18.

Essas desvantagens podem afetar especificamente a pesquisa sobre os efeitos comportamentais da lesão cerebral adquirida. Em primeiro lugar, fica claro que a presença e/ou sexo de humanos, bem como as práticas de manuseio, afetam o comportamento dos roedores ^2,19, e essas variáveis podem impactar diferencialmente o comportamento dos ratos antes vs. após o acidente vascular cerebral. Em segundo lugar, os resultados comportamentais humanos após o AVC podem ser agravados pela diminuição voluntária do envolvimento com a dosagem recomendada de exercícios de reabilitação²⁰. Atualmente, os experimentos com roedores tendem a não modelar esse tipo de contexto, porque os ratos não são livres para escolher se envolver ou se abster de sessões comportamentais.

Este artigo apresenta um protocolo projetado para facilitar o teste comportamental individual dentro da estrutura do enjaulamento de colônias enriquecido. Esta abordagem não só aborda os condicionalismos das práticas actuais, como também abre caminhos para a exploração de medidas inovadoras. Um torniquete de um rato (ORT) foi desenvolvido e pode ser afixado em uma gaiola de colônia, permitindo que os animais entrem nas câmaras comportamentais de forma independente e iniciem suas próprias sessões de treinamento e teste. O sistema é acessível; cada ORT pode ser montada a baixo custo (com acesso a uma impressora 3D). No passado, a validação desse sistema foi realizada usando uma câmara operante básica, mostrando que os animais poderiam ser consistentemente treinados para realizar uma simples pressão de alavanca operante sem a presença de um experimentador¹⁶. No entanto, a questão de saber se essa configuração é aplicável a outros cenários permanece sem solução. O objetivo é validar a eficácia da configuração de gaiola de colônia ORT, que foi previamente estabelecida, para treinar e quantificar o comportamento de alcance qualificado relevante para o comprometimento motor após um acidente vascular cerebral. A configuração foi utilizada para gerar novas variáveis que normalmente não são exploradas na pesquisa de AVC. Essas variáveis incluem métricas de desempenho para a tarefa de alcance qualificado e medidas de autoiniciação, que podem ser pertinentes à motivação e à tomada de decisões. Além disso, mudanças induzidas por AVC nos padrões circadianos de autoiniciação diária durante todo o período de 24 horas foram efetivamente detectadas.