ErasmusLadder

Полностью автоматическая система, предоставляющая надёжный метод оценки двигательной активности и моторных навыков у мышей.

Устройство состоит из горизонтальной лестницы, закреплённой между двумя целевыми боксами для животных. Свет и струи сжатого воздуха стимулируют мышей преодолевать препятствие. Сама лестница состоит из чувствительных к прикосновению ступенек, отслеживающих шаговое поведение испытуемых. Данная информация используется пользователем для оценки двигательной активности и моторных навыков в динамике. Система ErasmusLadder является идеальным инструментом для изучения ассоциативных (рефлекторных) моторных навыков и функций мозжечка. Данная методика позволяет создать животному внезапное препятствие, о котором сигнализирует тоновый звуковой сигнал (и препятствие, и предшествующий ему звуковой сигнал генерируется с точным расчётом по времени), способствующий выработке условного рефлекса.

 

Уникальный метод исследования

Большинство методов изучения активности опорно-двигательного аппарата (анализатор походки, рота-род, лазание по канату, тест открытое поле) обеспечивают получение общей информации о двигательной активности. Несмотря на это, они недостаточно специфичны, для того чтобы определять двигательные нарушения, связанные с дисфункцией мозжечка. Большинство тестов, способных выявлять подобные патологии (такие как тест с морганием), являются инвазивными процедурами, занимающими много времени, требующими присутствия специально обученного персонала и подробного мониторинга. Система ErasmusLadder проста в работе, не требует проведения инвазивных процедур, имеет высокую пропускную способность и достаточно специфична для исследования функции мозжечка. Возможность получения подробной информации о параметрах функции опорно-двигательной системы с последующим анализом позволяет определять фенотип животных точнее и быстрее.

 

Показатели, получаемые с помощью системы ErasmusLadder:

·       Продолжительность шага;

·       Размер шага;

·       Количество неверных шагов;

·       Количество шагов назад;

·       Количество прыжков.

Кроме того, программное обеспечение обеспечивает обратную связь с параметрами, связанными с целевыми боксами. Например, такими как задержка перед покиданием бокса после подачи стимулов (светом или струей сжатого воздуха), попытки избежать тестирования во время периода ожидания, количество завершённых исследований.

Система, направленная на индивидуальные исследования

В обычных условиях первая тренировочная сессия используется для обучения мышей методике эффективного пересечения лестницы. Активность испытуемых и улучшение двигательных навыков от эксперимента к эксперименту отражают прогресс в обучении. Во время второй фазы эксперимента мышам создают внезапные препятствия  в виде ступеньки, приподнятой на 12 мм над уровнем поверхности для ходьбы. Программное обеспечение используется для оценки первой части пробега.  Система создаёт препятствие в определённый момент времени в определённом месте таким образом, чтобы мышь была вынуждена использовать передние лапы, чтобы преодолеть его. Тоновый сигнал предупреждает животное о скором возникновении помехи движению. В стандартном протоколе исследования (разработанном компанией Erasmus MC, Роттердам, Нидерланды) промежуток времени между звуковым сигналом и возникновением барьера занимает 250 миллисекунд. Таким образом мышь вынуждена изменять своё движение для того чтобы обойти возникшее препятствие. Данный барьер никогда не возникает во время предварительных пробегов по лестнице.

 

Конструкция системы, продуманная до мелочей

Ступеньки лестницы размещаются справа и слева. Всего в лестнице 74 ступеньки. На каждой стороне ступеньки могут периодически изменять своё положения, перемещаясь вверх или вниз. Каждая ступенька в верхнем положении  находится напротив ступеньки в нижнем положении и наоборот. Поверхность всех ступенек имеет датчик, чувствительный к прикосновению. Для животного удобнее всего учиться использовать верхние ступеньки; при использовании нижних ступенек считается, что мышь оступилась. Расстояние между ступеньками делает передвижение по лестнице достаточно сложной задачей для обычных испытуемых (по этой причине в начале обучения возможны ошибки). Однако мутантные линии мышей или животные, получавшие экспериментальные препараты, достаточно легко пересекают лестницу.

 

Протокол эксперимента

Стандартный протокол включает в себя восемь сессий на одно животное, из которых первые четыре считаются тренировочными и предназначены для оценки двигательной активности и навыков. Следующие четыре сессии включают в себя пробег с возникающими условными и безусловными стимулами (тоновый звуковой сигнал или внезапное препятствие).

Каждая сессия включает в себя 42 испытания. Во время первого этапа испытаний животное начинает пробег в одном из стартовых боксов. Свет включается в качестве стимула для животного, вызывающего желание покинуть целевой бокс и пересечь лестницу по направлению к другому боксу, без света. Если мышь остаётся на месте в течение 5 секунд, снизу подаётся струя сжатого воздуха, заставляющая животное немедленно покинуть убежище. При обнаружении испытуемого на лестнице, вторая струя воздуха (давление струи зависит от расстояния до животного) бьёт мышь в спину. Таким образом, животное пересекает лестницу одинаково раз за разом. Испытание заканчивается тогда, когда мышь достигает другого целевого бокса. При этом прекращается подача сжатого воздуха, а затем, после небольшого перерыва, начинается следующее испытание. Животное вновь мотивируют покинуть бокс с помощью света и воздушной струи. Если испытуемый попытается покинуть бокс до начала следующего испытания, струя воздуха с противоположной стороны принуждает мышь вернуться на место.