This work was supported by an Ontario Mental Health Foundation grant to B.S, and an Ontario Graduate Scholarship to M.K.

Tutte le procedure sono approvate dal Comitato Animal Care McMaster University e svolta in conformità con le linee guida stabilite dal Consiglio canadese della cura degli animali. 1. Procedure generali <ol><li> Abituare i topi per 1-2 settimane per un 12 ore di luce / buio ciclo esistente (ad esempio, 08:00-8:00). Eseguire tutte le procedure e test durante il ciclo scuro, con RT, l&#39;umidità e l&#39;intensità della luce è relativamente costante. </li><li> Mark o la coda-tattoo tutti i mouse per una facile identificazione numerica per un periodo prolungato e gestirli 1-2 ore ogni giorno per 5-7 giorni. </li><li> Misurazioni giornaliere ripetute di temperatura rettale, il peso corporeo e assunzione di cibo / acqua per rilevare febbre potenziale e / o malnutrizione indotta da invecchiamento o il progresso della malattia. Criteri di esclusione standard includono basso peso corporeo a causa della ridotta cibo / assunzione di acqua, la postura ingobbita con pelliccia arruffata, idrocefalo, porfirina scarico intorno agli occhi, etc. </li><li> Per identifdeficit neurologici y che possono confondere l&#39;attività e le prestazioni complessive, eseguire test sensorimotorie standard come l&#39;arto posteriore stringendo reflex 13, visual sistemazione reflex 14, geotassi prova 15, prova di cesto 16, fascio test del cammino 17-19, rotarod 20, e le prove olfattive 21. Nota: I risultati possono anche aiutare in analisi di correlazione con misure INBEST, più attenta selezione di altre procedure (ad esempio, Morris water maze se i topi sono ciechi, prova romanzo oggetto se i topi sono hyposmic / anosmic), riduzione del all&#39;interno del gruppo la variabilità, e esclusione dei topi con deficit di nascita o di infezione. </li><li> Pulire la plastica e apparecchiature di vetro con un disinfettante per rimuovere tracce urinarie durante il test i topi da gruppi sperimentali e di controllo in modo alternato. </li></ol> 2. Stazione Integrated Behavioral (INBEST) Procedura <ol><li> Casa-cage istituito <ol><li> Riempire dispenser cibos con 20 mg pellet topo Chow. </li><li> Riempire bottiglie con acqua di rubinetto. Nota: Una seconda bottiglia può essere riempito con una soluzione di interesse, quali saccarosio o saccarina soluzione per un test di preferenza. </li><li> Pesare bottiglie per calcolare il volume consumato alla fine della sessione. </li><li> Inserire beccucci bottiglia nel lickometers. Assicurarsi che l&#39;ugello non blocca il sensore a infrarossi; se lo fa, ridurre la lunghezza del beccuccio. </li><li> Mettere rifugi in un angolo selezionato della casa-gabbia. </li></ol></li><li> Computer impostato Nota: I comandi software forniti in passaggi 2,2-2,11 sono rilevanti per il pacchetto software 8.5 Ethovision XT (indicato nella lista dei materiali / apparecchiature) e di condizioni di prova nel nostro laboratorio. <ol><li> Illuminare la stanza con diffusa, luce fioca che è sufficiente per il video-monitoraggio, ma non riflette la casella, pavimento o parete. </li><li> Aprire un progetto predefinito di video-tracking e configurare le impostazioni dell&#39;esperimento, digitandoin dettagli rilevanti (ad esempio, la data / ora di studio, l&#39;assegnazione di gruppo, le condizioni delle camere, ecc). Successivamente, scegliere la sorgente video appropriata (Picolo grabber Diligent), numero di arene (4), i punti di monitoraggio (centrosinistra, nose- e coda-point), e unità di misura (centimetri, secondi e gradi). </li><li> Dopo aver selezionato la scheda Elenco Trial in Imposta, definire il numero di prove facendo clic sul pulsante Aggiungi Trials (1). Avanti, specificare le variabili indipendenti (ad esempio, ID del mouse, il sesso, l&#39;assegnazione di gruppo, deformazione) utilizzando il pulsante Aggiungi variabile. </li><li> Fare clic sulla scheda Impostazioni Arena e catturare l&#39;immagine di sfondo del video in diretta. Definire i parametri della scena individuale delineando il perimetro esterno utilizzando lo strumento di disegno appropriato (come creare rettangolo / polilinea / ellisse). </li><li> Avanti, aggiungere zone di interesse facendo clic sul pulsante Aggiungi gruppo Zone e illustrate le varie zone (ad esempio, piano, lickometers, dispenser di cibo, salendo a rete <em&gt; ecc.) in modo identico. Aggiungere zone nascoste per le aree in cui il mouse non può essere visto (ad esempio, un riparo e ruota in esecuzione, figura 2) facendo clic sul pulsante Aggiungi Hidden Zone Group. Assicurarsi che un ingresso / uscita è specificato e collegato ad ogni zona nascosta. </li><li> Ripetere i passaggi 2,4-2,5 per ogni arena. Eseguire la calibrazione arena evidenziando taratura e utilizzando l&#39;apposito attrezzo (creare scala di taratura / assi) per fornire larghezza arena e la lunghezza. Infine, confermare le impostazioni Arena facendo clic sul pulsante Impostazioni Convalida Arena. </li><li> Evidenziare la scheda Impostazioni di prova di controllo e specificare start / stop le condizioni e la durata del processo. Impostare la condizione di partenza per iniziare quando la durata del punto centrale è superiore a 1 sec nell&#39;arena. Manipolare la durata processo ampliando la casella condizione di arresto e l&#39;impostazione del processo per terminare dopo un ritardo, come 10 ore. </li><li> Nella scheda Impostazioni di rilevamento, evidenziare i metodi di rilevazione adeguati (ad esempio, Sottrazione dinamico e model-based). </li><li> Avanti, afferrare l&#39;immagine di riferimento della scena vuota facendo clic sul pulsante Impostazioni nella scheda Rilevamento e premendo il pulsante di corrente Grab. </li><li> Regolare la gamma di contrasto tale che il centro, naso e rilevazione basata coda per ogni mouse sia affidabile, accurato e continuo. Per i topi albini, specificare che il mouse è più luminoso del fondo, e più scuro dello sfondo se si utilizza un ceppo pigmentato. Nota: Le dimensioni soggetto e frequenza di campionamento video può essere cambiato secondo la distanza tra la telecamera testa e il soggetto, così come la velocità di elaborazione del PC utilizzato (ad esempio, 14,9 fotogrammi / sec). </li><li> Assicurarsi che tutte le modifiche vengono salvate prima di uscire il modulo impostazioni di rilevamento. </li><li> Accendere il dispositivo di interfaccia, che è responsabile della conversione analogico eventi registrati da dispositivi di ingresso (ad esempio, interruzione del fascio infrarosso, il movimento della ruota portante ecc) in dilogs gital. </li></ol></li><li> Acquisizione Dati Nota: Le seguenti comandi software sono rilevanti per il Med PC IV di routine su misura (&quot;wizard&quot;) che fornisce ingresso step-by-step di parametri di sessione (ad esempio, la durata di 10 ore di prova, ID del mouse, assegnazione di gruppo, ecc). <ol><li> Mettere ogni mouse nella casella assegnata. </li><li> Sincronizzare i pacchetti video e di eventi di tracciamento premendo contemporaneamente i tasti &#39;record&#39;. </li><li> Uscite dalla stanza sperimentale tranquillamente. </li><li> Quando il periodo di registrazione scade (ad esempio, poche ore, giorno o settimane), rimuovere i topi e restituirli alla loro casa-gabbie. </li><li> Misurare pesi bottiglia e salvare tutte le registrazioni digitali su supporti digitali (hard disk, chiavetta USB portatile, DVD). </li><li> Trasferimento dati grezzi di un foglio di calcolo. </li><li> Salvare i file MPG per la successiva punteggio di atti comportamentali rari (ad esempio, la stereotipia, convulsioni). </li></ol></li></ol>

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Pubblicazione Open Access di questo articolo è sponsorizzato da Med Associates, Inc. (St. Albans, VT).

Il rilevamento di effetti funzionali in animali dipende in gran parte dalla capacità del ricercatore di limitare la variabilità intrinseca di studi comportamentali. Pertanto, è importante meticolosamente controllo e minimizzare i potenziali confondenti che possono ridurre l&#39;affidabilità e riproducibilità dei dati comportamentali. Allo stesso tempo, è importante rilevare che nessuna prova riflette un singolo dominio di comportamento, che la conoscenza della funzione neurologica è obbligatorio, e che il comportamento è molto sensibile a fattori di stress esterni. Se i postulati di cui sopra sono apprezzati, si può concludere che l&#39;analisi comportamentale globale dovrebbe includere l&#39;andamento nel tempo della risposta misurata, così come, coinvolgere i tratti funzionali di base e paradigmi che tap in aspetti comportamentali specifici. Molti di questi criteri possono essere soddisfatti utilizzando la valutazione computerizzata dei movimenti e atti comportamentali in un ambiente home-cage arricchito. Finora, è stato Emphasized fenotipizzazione che comportamentale di modelli murini di warrants malattie umane considerazioni aggiuntive. Questo concetto si basa sulla premessa che omeostasi funzionale è contestata da fattori stressanti interni ed esterni durante l&#39;insorgenza della malattia. Anche se tutti confonde potenziali non possono essere eliminati con l&#39;introduzione di automatizzato, casa-gabbia fenotipizzazione, le questioni relative alle impostazioni incoerenti ambientali, lo stress del trasporto e la movimentazione ripetuta sono ridotti al minimo. Questo migliora notevolmente la coerenza e la precisione negli studi; anche piccole riduzioni variabilità possono migliorare il rilevamento degli effetti indotti da una malattia incipiente. Infatti, INBEST offre una ricchezza di informazioni, che consente una valutazione più accurata della insorgenza, cinetica, e la gravità dei cambiamenti comportamentali, così come le relazioni importanti tra i vari deficit comportamentali malattia indotta. Affidabile video tracciamento dipende da due condizioni di illuminazione. Innanzitutto, la luce diffusa è necessaria nella camera di prova per impediremanufatti da oggetti vicini riflettenti. In secondo luogo, elevato contrasto colore può essere ottenuto scegliendo un colore piano opportuno differire dal colore soggetto il più possibile. Nel nostro laboratorio, questo è realizzato utilizzando alluvione luci posizionate sotto le scatole e vassoi INBEST pavimento nero durante il monitoraggio topi albini (sfondo bianco o grigio sarebbe sufficiente se testare i ceppi pigmentati). Per quanto riguarda l&#39;aspetto di registrazione degli eventi del INBEST, l&#39;impostazione hardware corrente (1 scheda video Piccolo con 4 ingressi) limita 4 scatole essere utilizzate simultaneamente per PC. Questo è piuttosto piccolo numero di caselle, mentre un più adatto set-up richiederebbe 8 o addirittura 16 gabbie, e quindi 2 o 4 PC, rispettivamente. Preferibilmente, INBEST può essere utilizzato in modo continuativo per 24 ore come la casa-gabbia. Ciò consentirebbe animali abituano pienamente l&#39;ambiente e stabilire, modelli comportamentali circadiani stabili, che possono essere analizzati in modo imparziale. Per evitare la perdita di dati del computer a causa di un&#39;interruzione di corrente, una potenza continua suPPLY (o almeno un gruppo di continuità) devono essere fissati. Infine, per garantire la corretta valutazione della alimentazione quotidiana, va osservato che le dimensioni del pellet alimentari non deve superare la dimensione dei fori del dispenser cibo (la dimensione consigliata di una singola pastiglia cibo è 20 mg). Essa non deve essere trascurato, tuttavia, che questa analisi dovrebbe anche includere come differenti misure INBEST possono interagire con l&#39;altro. Ad esempio, i topi che spendono più tempo nella ruota corsa rischiano di ingerire maggiori quantità di cibo e acqua per soddisfare le loro crescenti richieste caloriche. Allo stesso modo, i topi ingestione più soluzione di saccarosio possono ridurre la loro assunzione di cibo. L&#39;interpretazione di questi risultati può essere ulteriormente complicata dal miglioramento generale delle prestazioni nel tempo, in particolare con riferimento a Ingestive comportamento e funzionamento dell&#39;attività della ruota. Data la loro incentivazione-proprietà, sperimentatori possono anche prendere in considerazione la limitazione dell&#39;accesso alla soluzione di saccarosio e tegli correre ruota per contrastare il rischio di effetti di post-ingestive e eccessiva perdita di peso, rispettivamente. Tuttavia, queste preoccupazioni possono essere più rilevanti in alcuni ceppi di altri a causa diversi ceppi di topi hanno profili comportamentali dissimili. Nonostante sia funzionante sia di base e controlli di valutazione sperimentale per molte delle questioni di cui sopra, gli sperimentatori devono riconoscere che queste variabili devono essere prese in considerazione quando si interpretano i dati INBEST. Allo stesso tempo, alcuni aspetti del comportamento non possono essere studiati in ambiente domestico gabbia, necessitando quindi una combinazione con test standard per completare il profilo del comportamento dei soggetti. Monitoraggio computerizzato all&#39;interno standardizzato, ma ambienti flessibili sembra essere il prossimo passo logico in analisi comportamentale contemporaneo. Tale non invasivo, approccio basato etologicamente permetterà ai ricercatori di osservare il repertorio di risposte comportamentali per un periodo prolungato di tempo. Iloretically, questo può essere ottenuto studiare il comportamento in un ambiente arricchito &quot;virtuale&quot; che assomiglia molto un habitat naturale. Diversi gruppi di ricerca hanno descritto gli strumenti di monitoraggio di visione-based che supportano fenotipizzazione comportamentale di topi nella loro 22-25 in casa gabbia, in diadi 26, 27, o nel contesto dei grandi gruppi sociali 28. Alta precisione e risoluzione spaziale possono essere realizzati integrando video tracciamento con microchip per la raccolta simultanea e sincronizzata di dati comportamentali in un gruppo di topi 28. Telecamere termografiche in grado di rilevare calore firme possono essere combinati con microchip impiantabili o transponder per fornire la posizione relativa e le funzioni fisiologiche di base di ogni mouse (ad esempio, la temperatura del corpo, del cuore / frequenza respiratoria). Inoltre, il sistema di tracciatura 3D advanced produrrebbe riconoscimento più accurato e quantitativa di atti comportamentali. Per eseguire ripetutamente variety di test, un tale sistema dovrebbe essere automatizzato, controllato a distanza, e modulare. Ad esempio, la memoria spaziale può essere studiata in ambienti di grandi dimensioni programmando la comparsa di segnali distali sulle pareti LCD, o presentando / nascondere distributori di cibo appetibile da fondi mobili. In modo simile, nuovi oggetti potrebbero essere presentati / nascosta in momenti specifici durante lo studio. Tale fenotipizzazione computerizzato può aiutare a chiarire i determinanti genetici del comportamento, meccanismi patogenetici modelli malattia di base, e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Se il consenso è raggiunto rispetto alle condizioni di prova, la sequenza di test, così come l&#39;hardware e il software utilizzato, ci si può aspettare che la normalizzazione tanto atteso migliorerebbe la riproducibilità di studi comportamentali e di elevare psicometria sperimentali ad un nuovo livello.

Progressi rapidi in ingegneria genetica nel corso degli ultimi decenni hanno portato ad una proliferazione senza precedenti di modelli animali di malattie umane. I topi hanno acquisito lo status di soggetti sperimentali primarie in scienze biomediche per diversi motivi. Dal punto di vista pratico, hanno un tasso di riproduzione ad alta, sono relativamente poco costoso, e sono facili da alloggiare. Da un punto di vista concettuale, sono geneticamente vicino agli esseri umani, possono essere geneticamente modificati con relativa facilità, e hanno endocrino, immunitario e nervoso altamente sviluppata. Oltre alle lesioni a livello genetico e cellulare, studi contemporanei di disturbi cerebrali richiedono la dimostrazione del deficit replicabili funzionali che evidenziano viso, costruire, o validità predittiva di un nuovo modello di topo 1. Un&#39;infezione acuta in un mammifero homoeothermic traduce spesso in risposta febbrile, che insieme con il comportamento di malattia, costituisce uno degliprincipali meccanismi di sopravvivenza 2. Acutamente animali malati mostrano alterazioni significative nel cibo / assunzione di acqua e le prestazioni in compiti riflettenti di reattività emozionale, comportamento esplorativo, e capacità di apprendimento / memoria. Queste modifiche in gran parte rappresentano ridotta attività sessuale / sociale e la conservazione di energia per reazioni immunitarie di difesa. Tuttavia, quando le condizioni acute girare cronica (come si vede in molti immunologiche, endocrine e malattie neurologiche), prestazioni comportamentale può ulteriormente peggiorare a causa di danni strutturali di vari organi, compreso il cervello 3. Malattie neurodegenerative umane e animali sono spesso accompagnate da una costellazione di deficit neurologici e comportamentali. Pertanto, uno scopo fondamentale negli studi comportamentali degli animali cronicamente malati è distinguere effetti centrali dei deficit indotti da sintomatologia periferico. Tuttavia, la durata relativamente breve dei compiti comportamentali standard, limita la collettaion di informazioni sulle misure funzionali di base, come l&#39;olfatto, riposo, il sonno, il cibo / assunzione di acqua, o episodi epilettici. L&#39;inclusione di queste misure migliora profilazione comportamentale e permette una migliore interpretazione delle performance in compiti di attività esigenti. Perfezionamenti in fenotipizzazione comportamentale di topi malati Le carenze nella valutazione del profilo comportamentale di topi malati hanno reso necessario il monitoraggio continuo di topi singolarmente-ospitati dai PC in rapida trasformazione. Anche se diverse batterie comportamentali possono essere progettati 4, 5, elencate di seguito sono le procedure che sono stati utilizzati per stabilire con successo un modello animale di lupus neuropsichiatrico 6. Questa batteria è ripetutamente applicato in entrambi i modelli sub-cronica e cronica della malattia (Figura 1), come ad esempio decadimento cognitivo lieve e malattia di Alzheimer 7. Dopo una serie di test neurologici 8-10, acApparecchiatura ustom misura, progettato per soddisfare le esigenze di cui sopra utilizzando il monitoraggio continuo delle uscite multiple comportamentali in un ambiente domestico-gabbia arricchito, può essere impiegato. Questo approccio basato su etologico alla valutazione di attività esplorativa spontanea e comportamento motivato fornisce una comprensione più completa dei deficit di performance in altri paradigmi, come quelli riflettente di apprendimento e memoria. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig1.jpg" /> Figura 1. Rappresentazione schematica di fenotipizzazione comportamentale longitudinale nel nostro laboratorio. La batteria comportamentale è progettata per evolvere da Lessing verso più- compiti stressanti, che si ripetono in diversi momenti per valutare gli effetti di fattori sostenuti, come la progressione della malattia, trattamento farmacologico , o reazioni immunologiche. Test INBEST e individuali vengono eseguite durante la p scuroHase, spesso over 10 e 2 ore, rispettivamente, abbreviazioni:. R - riflessi; BW - Beam Test Walking; RR - rotarod; OT - test olfattivi; SP - Test Preferenza saccarosio; SD - Step Down test; NO - Test Object Romanzo; OF - Test in campo aperto; SAB - spontaneo Alternanza Behavior; FS - test di nuoto forzato; MWM - Morris Water Maze. * - Gli aspetti della prova (ad esempio, l&#39;ubicazione, il contesto, colore, forma) che devono essere modificati nel corso degli studi successivi per tutta corso dell&#39;esperimento. Continuo di video-registrazione e l&#39;analisi del comportamento in un ambiente home-gabbia sono stati segnalati nel 2007 11. A più complesso apparato automatizzato che integra test comportamentali utilizzati negli studi con i topi autoimmune è stato presentato al &#39;Comportamento misura&#39; incontrare un anno dopo 12. La stazione comportamentale integrato (INBEST, Figura 2A) è un sistema modulare, che comprises di uno stimolo leggero riparo, computer controllato, due lickometers fotocellula controllati (uno per l&#39;acqua, una per una soluzione di interesse), un distributore automatico di cibo, una ruota in esecuzione computerizzato, e una maglia arrampicata digitalizzato. Latenze, le frequenze e le durate di comportamenti specifici vengono esaminati con il software personalizzato. Locomotore e l&#39;attività esplorativa (ad esempio, di un oggetto o di un romanzo conspecifici non familiare) può essere valutata con il software di video-tracking (Elenco dei materiali / attrezzature), durante il sonno e dei modelli comportamentali meno frequenti, come il comportamento autolesionistico e convulsioni, può essere segnato manualmente con il software di video-tracking o pacchetti evento-registrazione dedicati. Otto completi configurazioni INBEST / video vengono utilizzati, permettendo il controllo simultaneo di 4 animali sperimentali e di controllo 4 (Figura 2B). <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig2.jpg" /&gt; Figura 2. La stazione comportamentale integrato. (A) Rappresentazione schematica di hardware e software utilizzati nella progettazione di una scatola INBEST (L = 39 x W = 53 x H = 50 cm). (B) Otto scatole INBEST complete offrono l&#39;opportunità di concomitante monitoraggio domiciliare-gabbia di quattro topi sperimentali e quattro di controllo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51524/51524fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Variabili dipendenti comprendono misure di assunzione di cibo / acqua, la risposta alla stimolazione appetibile, l&#39;attività ambulatoriale spontanea, arrampicata, corsa volontaria, i comportamenti legati all&#39;ansia (ad esempio, l&#39;esplorazione di nuovi oggetti), governare, cogliendo e dormire. Inoltre, gli stimoli visivi possono essere presentati per il condizionamento e di apprendimento paradigmi. I vantaggi di INBEST oltre test comportamentali di serie comprendono l&#39;eliminazione di confondimento Induc effetticato da stress del trasporto, così come continua, la raccolta automatizzata di misure riflettenti di attività notturna, l&#39;esplorazione, l&#39;ansia legate e comportamenti depressivi-like. L&#39;integrazione di componenti hardware sensibili con un pacchetto di video-tracking produce una ricchezza di informazioni, che consente una migliore valutazione del comportamento in relazione alla progressione di malattia cronica in modelli animali diversi. INBEST può essere usato per studiare altri disturbi cronici del sistema nervoso centrale (ad esempio, l&#39;autismo, depressione maggiore, schizofrenia), così come in studi longitudinali concentrandosi su sviluppo neurologico, effetti comportamentali di disturbi sistemici / neoplastica, e farmacoterapia prolungata.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Power control interface operating package</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>MED-SYST-8</td>
			<td>Interface box and PCI card that manage all A/D data inputs and outputs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulus light</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ENV-221M</td>
			<td>28 V DC, 100 mA, 2.5 cm diameter light (for presentation of a conditioned stimulus)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head entry detector</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ENV-254-CB</td>
			<td>Permits head entry detection into the pellet receptacle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photobeam lickometer</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ENV-351W</td>
			<td>Infrared sensor system for detecting beam interception by snout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Food pellets</td>
			<td>Bio-Serv</td>
			<td>F0163</td>
			<td>Dustless precisions food pellets (20 mg rodent grain-based diet)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Food dispenser</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ENV-203-20</td>
			<td>Automated food dispensing system consisting of elevated plastic container and dispensing tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Food receptacle</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ENV-303R2W</td>
			<td>Infrared sensitive base to signal when food pellet is dispensed or collected</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Climbing mesh</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>CT-Climbing mesh</td>
			<td>Durable metal rungs, dimensions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Med PC IV software</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>SOF-735</td>
			<td>Integrates data acquisition from all electronic devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MPC2XL v1.4</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>SOF-731</td>
			<td>Raw data transfer utility</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft CR Pro v1.05</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>SOF-722</td>
			<td>Remote online monitoring software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Running wheel</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>CT-MSUB-ENV-3042-X1</td>
			<td>Activity wheel for mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital counter</td>
			<td>Med Associates Inc.</td>
			<td>ESUB-ENV-3000</td>
			<td>LCD counter (4 counts = 1 revolution = 54.6 cm length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Picolo Diligent frame grabber</td>
			<td>Euresys</td>
			<td></td>
			<td>High-resolution PCI video capture card</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethovision XT 8.5</td>
			<td>Noldus Information Technology</td>
			<td></td>
			<td>Video-tracking software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>WV-BP334</td>
			<td>Digital, low-lux video camera suspended from a custom-made metal stand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video Splitter</td>
			<td>American Dynamics</td>
			<td>ADQUAD87</td>
			<td>Integrates and digitizes inputs from 4 video cameras</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral phenotyping of murine disease models with the integrated behavioral station (inbest)

A causa di rapidi progressi nel campo dell&#39;ingegneria genetica, piccoli roditori sono diventati i soggetti preferiti in molte discipline della ricerca biomedica. In studi di disturbi cronici del sistema nervoso centrale, vi è una crescente domanda di modelli murini con alta validità a livello comportamentale. Tuttavia, molteplici meccanismi patogeni e deficit funzionali complesse spesso impongono sfide per misurare in modo affidabile e interpretare il comportamento dei topi malati cronici. Pertanto, sono necessari la valutazione della patologia periferico e un profilo comportamentale in diversi punti temporali usando una batteria di test. Video-tracking, spettroscopia comportamentale, e l&#39;acquisizione a distanza di misure fisiologiche sono tecnologie che consentono un&#39;analisi completa, accurata e imparziale comportamento in un ambiente home-base-simile emergendo. Questo rapporto descrive un protocollo fenotipizzazione raffinata, che comprende un apparato di monitoraggio su misura (Stazione comportamentale integrato, INBEST) che si concentra su misurazioni prolungate di bauscite funzionali sic, come l&#39;attività spontanea, cibo / assunzione di acqua e il comportamento motivato in un ambiente relativamente priva di stress. I miglioramenti tecnici e concettuali nel design INBEST possono promuovere ulteriormente la riproducibilità e la standardizzazione degli studi comportamentali.

Figura 3 esemplifica diverse letture in uno studio prolungato comportamentale con i topi CD1. I dati rappresentano le prestazioni di base (giorni 6-2 prima dell&#39;intervento), il recupero post-chirurgico (giorni 2 a 4) ed effetti comportamentali indotti dalla prolungata somministrazione intra-cerebro-ventricolare di anticorpi cervello-reattiva (giorni da 6 a 10, dove 0 denota il giorno chirurgia). Analisi con software di eventi di registrazione rivela che il gruppo sperimentale mostra alterazioni nel comportamento Ingestive, come evidenziato da una minore frequenza di lecca bottiglia d&#39;acqua (A), un aumento della latenza di avvicinarsi alla soluzione di saccarosio (B), e una diminuzione del consumo di cibo (C) durante il periodo di sperimentazione. In coincidenza con questi cambiamenti, mostrano anche attività ruota portante diminuita rispetto ai topi di controllo (D). Come misurato da un software di video-tracking, il gruppo sperimentale ambula anche meno in casa-gabbia (E) e preferisce trascorrere più tempo nel rifugio (F). Queste differenze di comportamento are illustrato ethograms campione (G). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51524/51524fig3.jpg" /> Figura 3. variabili rappresentative in una serie di 10-hr sessioni giornaliere che illustrano il potere discriminante del sistema INBEST. Topi sperimentale (esposti agli anticorpi del cervello-reattiva oltre 2 settimane) bere meno acqua (A), prendere più tempo per affrontare la soluzione di saccarosio ( B), e consumano meno cibo (C) durante il periodo di prova. In concomitanza con questi cambiamenti, mostrano anche l&#39;attività ridotta, come esemplificato da un numero ridotto di ruote corsa (D), diminuzione deambulazione (E) e soggiorno prolungato nel rifugio (F). Queste differenze di comportamento sono illustrati ethograms campione (G). Il pannello superiore visualizza il comportamento di un mouse sperimentale il giorno 6, caratterizzato da un comportamento Ingestive ridotta,attività ruota portante inferiore e aumento del tempo rifugio rispetto ad un mouse di controllo che riceve un veicolo (pannello inferiore). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51524/51524fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Monitoraggio prolungato e completo di topi in un ambiente home-cage fornisce una più profonda comprensione dei comportamenti problema in modelli murini di patologie del cervello. Questo articolo descrive la stazione Behavioral Integrated (INBEST) come componente chiave di analisi comportamentale contemporaneo.

Behavioral Fenotipizzazione di modelli di malattia murini con la stazione Integrated Behavioral (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

behavioral-phenotyping-murine-disease-models-with-integrated

Research

JoVE Journal

Behavior

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

9.8K Views.  McMaster University.  Monitoraggio prolungato e completo di topi in un ambiente home-cage fornisce una più profonda comprensione dei comportamenti problema in modelli murini di patologie del cervello. Questo articolo descrive la stazione Behavioral Integrated (INBEST) come componente chiave di analisi comportamentale contemporaneo. 

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Nest Building as an Indicator of Health and Welfare in Laboratory Mice

The minimization and alleviation of suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this negative experience one must be able to identify when an animal is actually in distress. Pain, illness, or distress cannot be managed if unrecognized. Evaluation of pain or illness typically involves the measurement of physiologic and behavioral indicators which are either invasive or not suitable for large scale assessment. The observation of nesting behavior shows promise as the basis of a species appropriate cage-side assessment tool for recognizing distress in mice. Here we demonstrate the utility of nest building behavior in laboratory mice as an ethologically relevant indicator of welfare. The methods presented can be successfully used to identify thermal stressors, aggressive cages, sickness, and pain. Observation of nest building behavior in mouse colonies provides a refinement to health and well-being assessment on a day to day basis.

We demonstrate the utility of nest building behavior in laboratory mice as an indicator of welfare. Nest scoring is a sensitive technique that is altered by temperature, illness, and aggression. The time to integrate into nest test (TINT) is a simple cage-side assessment that can detect postoperative pain.

The minimization and alleviation of  suffering has moral and scientific implications. In order to mitigate this  negative experience one must be able to ...

Ricerca

Comportamento

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of studies show changes in balance phenotype with age in rodents, very few isolate the vestibular contribution to balance under either normal conditions or during senescence. We use two standard behavioral tests to characterize the balance performance of mice at defined age points over the lifespan: the rotarod test and the inclined balance beam test. Importantly though, a custom built rotator is also used to stimulate the vestibular system of mice (without inducing overt signs of motion sickness). These two tests have been used to show that changes in vestibular mediated-balance performance are present over the murine lifespan. Preliminary results show that both the rotarod test and the modified balance beam test can be used to identify changes in balance performance during aging as an alternative to more difficult and invasive techniques such as vestibulo-ocular (VOR) measurements.

Motor control and balance performance are known to deteriorate with age. This paper presents a number of standard noninvasive behavioral tests with the addition of a simple rotary stimulus to challenge the vestibular system and show changes in balance performance in a murine model of aging.

Behavioral Valutazione del sistema vestibolare invecchiamento mouse

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of ...

Comprehensive Analysis of Transcription Dynamics from Brain Samples Following Behavioral Experience

The encoding of experiences in the brain and the consolidation of long-term memories depend on gene transcription. Identifying the function of specific genes in encoding experience is one of the main objectives of molecular neuroscience. Furthermore, the functional association of defined genes with specific behaviors has implications for understanding the basis of neuropsychiatric disorders. Induction of robust transcription programs has been observed in the brains of mice following various behavioral manipulations. While some genetic elements are utilized recurrently following different behavioral manipulations and in different brain nuclei, transcriptional programs are overall unique to the inducing stimuli and the structure in which they are studied1,2.
In this publication, a protocol is described for robust and comprehensive transcriptional profiling from brain nuclei of mice in response to behavioral manipulation. The protocol is demonstrated in the context of analysis of gene expression dynamics in the nucleus accumbens following acute cocaine experience. Subsequent to a defined in vivo experience, the target neural tissue is dissected; followed by RNA purification, reverse transcription and utilization of microfluidic arrays for comprehensive qPCR analysis of multiple target genes. This protocol is geared towards comprehensive analysis (addressing 50-500 genes) of limiting quantities of starting material, such as small brain samples or even single cells.
The protocol is most advantageous for parallel analysis of multiple samples (e.g. single cells, dynamic analysis following pharmaceutical, viral or behavioral perturbations). However, the protocol could also serve for the characterization and quality assurance of samples prior to whole-genome studies by microarrays or RNAseq, as well as validation of data obtained from whole-genome studies.

This manuscript describes a protocol that applies comprehensive profiling for analysis of transcriptional programs induced in specific brain nuclei of rodents following behavioral paradigms. Herein, this approach is illustrated in the context of profiling genes induced in the nucleus accumbens (NAc) of mice following acute cocaine exposure, utilizing microfluidic qPCR arrays.

Analisi completa di Trascrizione Dynamics da campioni di cervello seguito Behavioral Experience

The encoding of experiences in the brain and the consolidation of long-term memories depend on gene transcription. Identifying the function of specific ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in different areas of their brain for the localization of their seizure focus and eloquent areas. After implantation, the patient must remain in the hospital until the pathological area of brain is found and possibly resected. During this time, these patients offer a unique opportunity to the research community because any number of behavioral paradigms can be performed to uncover the neural correlates that guide behavior. Here we present a method for recording brain activity from intracranial implants as subjects perform a behavioral task designed to assess decision-making and reward encoding. All electrophysiological data from the intracranial electrodes are recorded during the behavioral task, allowing for the examination of the many brain areas involved in a single function at time scales relevant to behavior. Moreover, and unlike animal studies, human patients can learn a wide variety of behavioral tasks quickly, allowing for the ability to perform more than one task in the same subject or for performing controls. Despite the many advantages of this technique for understanding human brain function, there are also methodological limitations that we discuss, including environmental factors, analgesic effects, time constraints and recordings from diseased tissue. This method may be easily implemented by any institution that performs intracranial assessments; providing the opportunity to directly examine human brain function during behavior.

Patients implanted with intracranial electrodes provide a unique opportunity to record neurological data from multiple areas of the brain while the patient performs behavioral tasks. Here, we present a method of recording from implanted patients that can be reproducible at other institutions with access to this patient population.

Esecuzione di attività comportamentali in soggetti con intracraniche Elettrodi

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been maintaining the behavior. There is close correspondence between fear and human anxiety, and therefore studies of extinction learning might provide insight into the biological nature of anxiety-related disorders such as post-traumatic stress disorder, and they might help to develop strategies to treat them. Preclinical research aims to aid extinction learning and to induce targeted plasticity in extinction circuits to consolidate the newly formed memory. Vagus nerve stimulation (VNS) is a powerful approach that provides tight temporal and circuit-specific release of neurotransmitters, resulting in modulation of neuronal networks engaged in an ongoing task. VNS enhances memory consolidation in both rats and humans, and pairing VNS with exposure to conditioned cues enhances the consolidation of extinction learning in rats. Here, we provide a detailed protocol for the preparation of custom-made parts and the surgical procedures required for VNS in rats. Using this protocol we show how VNS can facilitate the extinction of conditioned fear responses in an auditory fear conditioning task. In addition, we provide evidence that VNS modulates synaptic plasticity in the pathway between the infralimbic (IL) medial prefrontal cortex and the basolateral complex of the amygdala (BLA), which is involved in the expression and modulation of extinction memory.

Vagus nerve stimulation (VNS) has emerged as a tool to induce targeted synaptic plasticity in the forebrain to modify a range of behaviors. This protocol describes how to implement VNS to facilitate the consolidation of fear extinction memory.

Stimolazione del nervo vago come strumento per indurre plasticità Percorsi rilevanti per l&#39;apprendimento Extinction

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of current interventions to adequately treat fatigue in all patients leaves a need for new treatment options. Despite the therapeutic need and importance of preclinical research in helping identify promising novel treatments, few preclinical assays of fatigue are available. Moreover, the most common preclinical assay used to assess fatigue-like behavior, voluntary wheel running, is not suitable for use with some strains of mice, may not be sensitive to drugs that reduce fatigue, and has relatively low throughput. The current protocol describes a novel, non-voluntary preclinical assay of fatigue-like behavior, the treadmill fatigue test, and provides evidence of its efficacy in detecting fatigue-like behavior in mice treated with a chemotherapy drug known to cause fatigue in humans and fatigue-like behavior in animals. This assay may be a beneficial alternative to wheel running, as fatigue-like behavior and potential interventions can be assessed in a greater number of mice over a shorter time frame, thus permitting faster discovery of new therapeutic options.

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

Il tapis roulant fatica di prova: un test semplice, high-throughput di stanchezza simile comportamento per il mouse

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Il roditore psicomotorio vigilanza Test (rPVT): un metodo per la valutazione delle prestazioni neurocomportamentali in ratti e topi

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Basic Methods for the Study of Reproductive Ecology of Fish in Aquaria

Captive-rearing observations are valuable for revealing aspects of fish behavior and ecology when continuous field investigations are impossible. Here, a series of basic techniques are described to enable observations of the reproductive behavior of a wild-caught gobiid fish, as a model, kept in an aquarium. The method focuses on three steps: collection, transport, and observations of reproductive ecology of a substrate spawner. Essential aspects of live fish collection and transport are (1) preventing injury to the fish, and (2) careful acclimation to the aquarium. Preventing harm through injuries such as scratches or a sudden change of water pressure is imperative when collecting live fish, as any physical damage is likely to negatively affect the survival and later behavior of the fish. Careful acclimation to aquaria decreases the incidence death and mitigates the shock of transport. Observations during captive rearing include (1) the identification of individual fish and (2) monitoring spawned eggs without negative effects to the fish or eggs, thereby enabling detailed investigation of the study species' reproductive ecology. The subcutaneous injection of a visible implant elastomer (VIE) tag is a precise method for the subsequent identification of individual fish, and it can be used with a wide size range of fish, with minimal influence on their survival and behavior. If the study species is a substrate spawner that deposits adhesive eggs, an artificial nest site constructed from polyvinyl chloride (PVC) pipe with the addition of a removable waterproof sheet will facilitate counting and monitoring the eggs, lessening the investigator's influence on the nest-holding and egg-guarding behavior of the fish. Although this basic method entails techniques that are seldom mentioned in detail in research articles, they are fundamental for undertaking experiments that require the captive rearing of a wild fish.

A series of basic methods to enable the study of the reproductive ecology of fish kept in aquaria are described. These are useful protocols for collecting fish using SCUBA, transporting live fish, and observing the reproductive behavior of wild-caught fish kept in aquaria.

Metodi di base per lo studio dell&#39;ecologia riproduttiva dei pesci in Aquaria

Captive-rearing observations are valuable for revealing aspects of fish behavior and ecology when continuous field investigations are impossible. Here, a ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatizzato, a lungo termine l'analisi comportamentale per funzioni Cognitive in più modelli di genetici del morbo di Alzheimer, utilizzando IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

Behavioral Assessments of Spontaneous Locomotion in a Murine MPTP-induced Parkinson's Disease Model

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a common neurodegenerative disorder disease, causing the phenomenon of shaking, rigidity, slowness of movement and dementia. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) can lead to some Parkinson&#8217;s-like symptoms by destroying dopaminergic neurons in the substantia nigra of the brain. It has been thus used to establish PD models in various animal studies. Here, mice receive MPTP injections (20 mg/kg/day) for seven days and the behavioral tests are performed on the eighth day. This model is adapted efficiently in the study of PD. The behavioral tests here include the cylinder test and the open field test. The cylinder experiment is used to detect the animals&#8217; ability to lift their front paws when put into a different environment. As the PD model mice show arching&#8212;the mouse arches its back&#8212;the number of paw liftings decrease. This test is easy to execute. The open field test is used to detect the amount of time the mice spend on running, walking, and remaining immobile. We analyze animals&#8217; movements in open field using software and obtain data. Lastly, we use L-DOPA, one of the most commonly used PD drugs, as one example to show how to apply this model to the study of PD drugs. Our results indicate that MPTP neurotoxicity induces motor deficit which can be mitigated by L-DOPA.

We describe establishment of a murine model for Parkinson's disease using MPTP, and behavioral assessments using cylinder and open field tests to measure motor function. We then use L-DOPA as one example to show how to apply this model in the study of PD drugs.

Valutazioni del comportamento di locomozione spontanea in un modello murino indotto MPTP del morbo di Parkinson

Parkinson&#8217;s disease (PD) is a common neurodegenerative disorder disease, causing the phenomenon of shaking, rigidity, slowness of movement and ...