Сбор данных о поведении крыс по собственной инициативе для характеристики постинсультного дефицита

Поведенческое обучение и тестирование на крысовых моделях важны в бесчисленных областях исследований, от изучения когнитивных процессов до болезненных состояний^{и многого} другого. Как правило, это обучение и тестирование проводится с отдельными животными в индивидуальных занятиях, при этом исследователь вручную извлекает животное из домашней клетки и временно помещает его в какой-либо аппарат. К сожалению, в этом подходе есть несколько трудностей и ограничений. Во-первых, поведенческое тестирование может занять много времени у исследователей, а когда требуется обучение, это время становится еще больше. Во-вторых, этот подход автоматически влияет на полученные данные или даже потенциально искажает их, как было установлено в другом месте². Эти путаницы особенно заметны при рассмотрении переменных, связанных с обогащением. В частности, лабораторные крысы традиционно содержатся в небольших клетках^{, которые} достаточно велики для одной или двух крыс, и если не предоставить беговые колеса, они могут всю жизнь не иметь значимых возможностей для физических упражнений. Кроме того, изолированное жилье может быть основным источником стресса у социальных видов, таких как крысы⁴. Некоторые из этих недостатков, связанных с благополучием, вероятно, влияют на физиологию крыс ^5,6, что может предвосхитить развитие типичного для вида поведенческого^{выражения4} и повлиять на качество моделей грызунов применительно к человеческому контексту.

В последние годы исследователи искали несколько типов решений этих проблем. Простейшим решением было автоматизировать поведенческое тестирование и обучение 7,8,9,10, тем самым устранив необходимость одного исследователя заниматься одним животным. Дополнительным решением является автоматизация перемещения животных в экспериментальные камеры^11,12, что еще больше устраняет необходимость участия человека. Наконец, было исследовано несколько установок, которые позволяют размещать животных в клетках колонии с другими животными и с большим пространством для исследования и^{обогащения.} Несмотря на эти преимущества, такие колонии могут ограничить или усложнить усилия по сбору индивидуально дифференцированных поведенческих данных (хотя см. усилия по использованию компьютерного зрения)^14,15. Если требуются индивидуальные поведенческие данные, может быть сложнее или сложнее идентифицировать и извлекать животных из клеток колонии для поведенческих сеансов. В настоящее время существует несколько систем для сбора индивидуальных поведенческих данных из (обогащенных) колоний, в которых содержится 16,17,18.

Эти недостатки могут конкретно повлиять на исследования поведенческих эффектов приобретенной черепно-мозговой травмы. Во-первых, ясно, что присутствие и/или пол людей, а также методы обращения с ними влияют на поведение грызунов ^2,19, и эти переменные могут по-разному влиять на поведение крыс до и до 2000 года. после инсульта. Во-вторых, поведенческие результаты человека после инсульта могут ухудшиться из-за добровольного снижения вовлеченности в рекомендуемую дозировку реабилитационных^{упражнений.} В настоящее время эксперименты на грызунах, как правило, не моделируют такой контекст, потому что крысы не свободны в выборе участия или воздержания от поведенческих сеансов.

В этой статье представлен протокол, предназначенный для облегчения индивидуального поведенческого тестирования в рамках обогащенной клетки колоний. Этот подход не только устраняет ограничения, связанные с нынешней практикой, но и открывает возможности для изучения новаторских мер. Был разработан турникет для одной крысы (ОРТ), который может быть прикреплен к клетке колонии, что позволяет животным самостоятельно входить в поведенческие камеры и инициировать свои собственные сеансы обучения и тестирования. Система доступна по цене; каждый ОРТ может быть собран с небольшими затратами (при наличии доступа к 3D-принтеру). В прошлом валидация этой системы проводилась с использованием базовой оперантной камеры, показывая, что животных можно последовательно обучать выполнять простое оперантное нажатие рычага без присутствия экспериментатора¹⁶. Тем не менее, вопрос о том, применима ли эта конфигурация к другим сценариям, остается нерешенным. Цель состоит в том, чтобы подтвердить эффективность ранее созданной системы ORT-colony для обучения и количественной оценки квалифицированного поведения, связанного с двигательными нарушениями после инсульта. Конфигурация была использована для создания новых переменных, которые обычно не изучаются в исследованиях инсульта. Эти переменные включают в себя показатели эффективности для задачи по охвату квалифицированных специалистов и измерения самоинициации, которые могут иметь отношение к мотивации и принятию решений. Кроме того, были эффективно обнаружены индуцированные инсультом изменения в циркадных паттернах ежедневной самоинициации в течение всего 24-часового периода.