全自动高通量行为筛选箱(Sylics)

处理信息的能力(学习)和回忆检索之后一段时间信息的能力(记忆)作为认知功能被神经科学的各领域里广泛研究。
传统研究动物行为的方法通常具备以下特性:
•动物需从饲养箱里被放置到实验设备上,试验完毕后,需要再放回至饲养箱。
•试验持续时间短,一般行为学测试为几分钟。
•一次测试只能集中在行为的一个方面。
•一个基因突变小鼠的筛选需要一系列不同的试验。传统试验方法因其经典性得以普及。但是,由于一些局限性,会使得试验过程中仍存在不足:
•不同系列的测试,耗时并且费用昂贵。
•测试中所需的人为操作引起的误差。
•由于观察时间短,许多重要的动物行为会因未表现出来而错过。
•测试设备和操作规程不规范等。

针对以上现状,诺达思公司开发的全自动高通量行为筛选箱:

该系统具有以下优势:

•将试验设备装置在家居箱,而不是移动或改变动物的所处环境,从而使得动物表现更自然。
•用全自动系统操作来取代人为操作。
•黑暗环境测试,可以观察啮齿动物活动状态。
•长时间持续测量,获得数据更为全面充足。
•传感器与刺激装置可以添加与移除,具有灵活性。
•动物家居环境更为舒适(配置食物,水,遮蔽盒)。

认知和学习行为鉴别测试

认知和学习行为鉴别测试是在家居环境中进行的操作性条件反射测试,在观察箱中只需增加一个带有三个入口的认知隔板(The CognitionWallTM),隔板内放置投食器,并结合动物运动轨迹跟踪系统的实验控制硬件模块共同工作。经典的两个基本的操作性条件反射测试:辨别学习测试(The Discrimination Learning Test)和反向学习测试(Reversal Learning Test),在筛查阿尔茨海默病(AD)模型鼠时,它比水迷宫更具优势。在实验时间、灵敏度、可重复性上都已得到证实。1-2

辨别学习测试(The Discrimination Learning Test)

辨别学习测试能有效的在1-2晚鉴别出认知损伤。将认知隔板放置在一个自动投食器前,当小鼠选择三个入口中的特定一个入口通过时,它会自动得到一个糖丸的奖励。小鼠学会对奖励入口对应的选择倾向率,将作为测量辨别学习的指标。正常小鼠学会此项任务大约需要6个小时。

反转学习测试(Reversal Learning Test)

在辨别学习完成后,奖励入口变为认知隔板的其它入口(反转)。小鼠学会对新的奖励入口的选择倾向率,将作为测量反向学习的指标。加上开始辨别学习的时间, 反向学习测试共需4晚。

辨别学习实验流程与实验效果

(节律:白天7:00-19:00,夜晚19:00-7:00)

     

水迷宫试验与辨别学习试验数据表

            

应用领域

1、认知测试:认知隔板,辨别学习;认知隔板,反转学习;逃避学习;操作性条件反射;

2、焦虑测试:逃避光线

3、自发行为:运动机能、昼夜节律、投食模式、对新鲜事物的反应、活跃度;

4、正在研发中:疼痛探测、工作记忆、认知/注意力、社会交互活动

参考文献:

1)Loos et al., PLoS One. 2014; 9:e108563
2) Maroteaux et al., Genes Brain Behav. 2012; 11:772
3) Remmelink et al., submitted
4) Maroteaux et al., Genes Brain Behav, 2012
5) Remmelink et al., Behav Brain Res, 2015
6) Aarts et al., Behav Brain Res, 2015
7) Loos et al., PLoS One, 2014 ,Loos et al., Mamm Genome, 2015