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Stargazer突變小鼠的家籠行為與癲癇
2024-5-8 閱讀(409)
癲癇不僅僅是癲癇發作，許多兒童期發作的遺傳性癲癇也會導致運動障礙和神經行為障礙。為了研究如此復雜的神經系統特征，標準的短期測試可能不夠。這就是長期家籠分析可以幫助的地方，這種方法在癲癇研究中相對較新且不常見。來自貝勒醫學院（得克薩斯州休斯頓）的科學家利用這一點研究了Stargazer癲癇小鼠模型。
Stargazer突變小鼠的Cacng2基因受到遺傳干擾，因此適合用于精確遺傳治療的研究。這種基因紊亂會導致行走和平衡問題，以及失神性尖峰波癲癇發作。
一系列測試vs家籠測試
為了監測小鼠的行為以及對特定物體和環境變化的反應，研究人員決定采用長時間視頻分析和家籠進行監測。
小鼠的行為或多或少會被持續跟蹤，而不是通過連續的測試，如曠場測試、高架十字迷宮等。相比之下，這些經典的簡短測試更像是快照。越來越多的科學家相信，在沒有實驗者干擾的家籠中實驗，對自發、自然和自我激勵行為的持續分析能提供更可靠的結果。
行為特征分析
施爾默和她的同事們希望研究 Stargazer 突變小鼠行為影響的嚴重程度和范圍，他們的目標是提供行為特征描述。
行為表型
在這項研究中，研究人員進行了各種家籠測試。此外，六只突變小鼠接受了腦電圖植入，以便在測試過程中測量尖峰癲癇發作。
適應家籠
在第一次實驗中，小鼠有兩個小時的時間來適應新環境，即鼠類家居行為活動觀測箱(PhenoTyper)。我們使用動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)對集成攝像頭拍攝的視頻進行了分析。通過該程序，可以對小鼠在觀測箱中的位置、在每個位置停留的時間、移動和速度進行視頻跟蹤。40 秒或更長時間的靜止不動被視為 "睡眠"。
監測飲水和進食行為
實驗期間，動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)自動記錄了舔食兩個水瓶（第二個水瓶裝有蔗糖水）的次數和進入喂食區的次數。
過度活動行為
突變小鼠在富集的新籠子里表現得異常活躍，反復繞圈子并避開新物體。由于步態共濟失調和尖波癲癇實際上可能會限制小鼠的運動，因此這種多動行為有些出乎意料。
家籠行為基線記錄
習慣化后，連續兩天在 14 點開始進行兩次基線記錄，每次長達 23 小時。
在夜間，突變型小鼠比野生型小鼠更加活躍。此外，它們的睡眠次數更多，但睡眠時間更短，在躲避屋中度過的時間更少。造成這種情況的原因尚不清楚。
舔食共濟失調和快感缺失
一般來說，突變小鼠舔水瓶的次數較少，但舔水瓶的時間較長。這可能表明舔舐共濟失調或感覺到口渴加劇。突變體小鼠對蔗糖水的偏好也有所下降，這可能表明它們出現了快感缺失。
燈光和聲音驚嚇測試
接下來，研究人員從光點測試開始，即在夜間將籠子里的燈打開一小時。野生型小鼠被嚇了一跳，并表現出活性的突然增加，而突變型小鼠現在確實表現出了如此強烈的反應。
實驗重復進行，但使用 60 秒的純音。與野生型小鼠相比，突變型小鼠的驚嚇和躲避反應再次減弱，這可能表明小鼠的警惕性降低或漠不關心，可能是由持續或累積的癲癇發作引起的。
其他測試
在光和聲音測試后，小鼠在鼠類家居行為活動觀測箱(PhenoTyper)中又進行了幾次實驗，并再次使用動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)進行拍攝和分析。
使用跑輪
小鼠有23個小時的時間接觸跑輪。幾乎沒有任何突變小鼠能夠使用它，而野生型小鼠則經常使用跑輪，用于喂食和躲避的時間較少。突變小鼠幾乎只把時間花在后兩項活動上，而不是跑步上，這可能是由于快感缺失和平衡問題。
拆除避難所
躲避屋被移走 2 小時。突變型小鼠試圖躲到躲避屋的原址，而野生型小鼠則蜷縮在角落里。
換籠
進行2小時的換籠以測試對新型籠應激的反應。突變型小鼠和野生型小鼠沒有明顯的差異。
癲癇研究和家籠評估
研究人員利用相對較新的家籠研究方法，發現了突變體小鼠與野生型小鼠之間的顯著差異，這些差異是傳統行為測試無法發現的，比如睡眠行為以及對光和聲音的反應的差異。
與經典迷宮實驗相比，這種方法可以很好地應用于癲癇發作、運動異常和神經行為障礙的廣泛研究，并基于更大的數據集提供可靠的結果。
參考文獻
Schirmer, C., Abboud, M. A., Lee, S. C., Bass, J. S., Mazumder, A. G., Kamen, J. L., & Krishnan, V. (2022). Home-cage behavior in the Stargazer mutant mouse. Scientific reports, 12(1), 1-8.
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