Установка "тест с трубой"

Установка для проведения автоматизированного теста с трубой для определения социальной иерархии у мышей

Тест с трубой – хорошо известный эксперимент, позволяющий изучать социальную иерархию у лабораторных животных. Методика с успехом применяется для изучения доминирования в сообществе у мышей (Lindzey et al. 1961). Данный тест часто используется для исследований в трансляционной неврологии, включая моделирование таких заболеваний как аутизм и синдром хрупкой Х-хромосомы. Основа экспериментальной установки – труба, в которую с двух концов запускают по одной мыши. Так как ширины трубы недостаточно для свободного прохождения двух испытуемых одновременно, животные вынуждены отстаивать своё социальное положение. В результате одна мышь отступает назад в начало трубы (более низкий социальный статус), а другая продолжает движение, вытесняя соперника (более высокий социальный статус).

 

Принцип проведения теста

В традиционном варианте тест с трубой не представляет сложностей. Эксперимент проводится ручным методом. Исследователь запускает в трубу пару мышей – одна “побеждает”, другая “проигрывает”. Недостатком ручного проведения теста является необходимость в значительном вмешательстве человека, включая направление животных и, в некоторых ситуациях, проталкивание их в трубу. В результате возникают артефакты в данных  (так как животные встречаются не в центре трубы), что приводит к получению недостоверных результатов.

Стандартный ручной тест с трубой позволяет относительно просто определить, какое животное является “победителем” в каждой сессии. К сожалению, это единственно доступная информация при использовании ручной методики. Более достоверные данные о социальной иерархии можно получить при измерении дополнительных параметров, таких как длительность каждой сессии, задержка перед входом в трубу и др. Возможность получения этой информации считается главным преимуществом автоматической версии теста. Также преимуществом является ограниченное вмешательство человека в эксперимент.

 

Автоматизированный тест с трубой

Устройство для проведения автоматизированного теста с трубой – новейшая установка, позволяющая проводить эксперимент в полностью автоматическом режиме. Система имеет следующие преимущества:

· Ограниченное влияние человеческого вмешательства на животных;
· Отсутствует необходимость заставлять мышей перемещаться по трубе;
· В дополнение к определению “победителя” и ”проигравшего” во время теста считывается множество других важных параметров (см. ниже);
· Данные, получаемые при выполнении теста в автоматическом режиме, более воспроизводимые, достоверные и объективные;
· Автоматизация обеспечивает получение более точных данных, так как начальная точка всегда находится в центре трубы (см. ниже);
· Животные не имеют возможности повредить друг другу;
· Система поставляется в полностью готовом к проведению тестов состоянии; отсутствует необходимость в дополнительных компонентах для сбора данных;
· Пользователь получает руководство по проведению экспериментов и анализу данных.

Четко обоснованная методика проведения теста

Тест с трубой основан на четко обоснованных принципах, его проведение не является сложной процедурой. Доминация в сообществе и социальная иерархия обычно исследуются следующим путём:

1. Тренировочная сессия: перед началом действительного эксперимента мыши должны быть ознакомлены с устройством.

2. Экспериментальные сессии: пара мышей помещается в устройство, каждое животное в своём стартовом боксе. Испытуемые идут по трубе по направлению к друг другу, при этом возникают условия для конкуренции. Доминирующая мышь вытесняет соперника назад в стартовый бокс.

3. Количество “побед” в этом “состязании” подсчитывается для каждой мыши индивидуально.

4. Социальная иерархия в пределах экспериментальной группы животных определяется числом “побед” у каждой мыши.

 

Примеры применения системы

Определение социального положения отдельных особей в сообществах мышей имеет значение в нескольких типах исследований. Например, методика широко применяется для выявления социальной иерархии в группах генетически идентичных мышей и сопоставления этих данных с другими социальными тестами, проводящимися в той же группе. Таким образом учённые  получают ценную информацию о социальном фенотипе конкретной линии животных. Экспериментальная модель включает в себя дизайн исследования “все против всех”, в котором каждое животное в группе тестируется против каждого из других испытуемых. Метод позволяет установить полную социальную иерархию сообщества.

Эксперимент также востребован в качестве тестового параметра, позволяющего обнаружить отличия в социальной иерархии или модели внутри некоторых линий животных, по сравнению с социальной структурой сообществ диких подвидов мышей. Дизайн такого эксперимента предполагает тестирование мутантных линий животных против контрольной группы из диких подвидов.

Комбинация используемого оборудования и программного обеспечения

Автоматизированная установка для проведения теста позволяет проводить все этапы эксперимента в автоматическом режиме. Оборудование (труба, два стартовых бокса, прозрачные дверцы, воздушные клапаны и инфракрасные LED датчики) позволяет мышам проходить по трубе с комфортом, но исключает прохождение животных мимо друг друга. Программное обеспечение используется для контроля компонентов системы, непрерывного сбора данных о положении обоих испытуемых. Также ПО обеспечивает подробный анализ данных.

Интеллектуальная конструкция установки

Многие тесты на социальную доминацию подвержены агрессивным реакциям между участниками, что потенциально может привести к травмам у животных. Размеры установки для автоматизированного теста с трубой ограничивают агрессивное поведение испытуемых во время проведении исследования и не дают возможности повредить друг другу. В ручной версии теста животные фактически “проталкиваются” в трубу, что может привести к погрешностям и неточностям в получаемых данных, а в некоторых случаях эксперимент заканчивается исключением особи из тестовой группы. Установка для проведения автоматизированного теста имеет стартовые боксы, благодаря чему мыши свободны в своём желании войти в проход. Не имеет значения одновременность начала движения по трубе, так как центральная дверца в ней остаётся закрытой до тех пор, пока животные не достигнут её с обеих сторон. Таким образом, тестовая сессия всегда имеет одну и ту же начальную точку, чего очень тяжело добиться при ручном методе тестирования.

Большое количество измеряемых параметров

Большое количество измеряемых параметров позволяет выбрать пользователю необходимые данные в каждом конкретном случае. Неполный список доступных данных и статистических  показателей, получаемых во время эксперимента или подготовки к нему, включает в себя:

· Дата и время начала эксперимента или подготовки к нему;
· Время, прошедшее до первого обнаружения мыши в трубе;
· Время, прошедшее до открытия центральной дверцы и начала сессии;
· Время, необходимое для того чтобы “победившая” мышь вытеснила “проигравшую” особь в её стартовый бокс;
· Идентификация “выигрывающей” особи для каждой сессии;
· Включение или отсутствие включения воздушных клапанов, предназначенных для подачи струи сжатого воздуха (для стимуляции мышей);
· Использовалась ли или нет стимуляция (струей сжатого воздуха) во время сессии.
 

Краткое описание доступных параметров, получаемых во время проведения экспериментальной или тренировочной сессии:

· Идентификация мыши, “выигравшей” сессию и стороны (левой или правой) на которой расположен её стартовый бокс;
· Время, необходимое для того чтобы “победившая” мышь вытеснила “проигравшую” особь назад в её стартовый бокс;
· Сторона (левая или правая) с которой мышь начала двигаться во время тренировочной сессии;
· Дата и время начала экспериментальной или тренировочной сессии;
· Идентификатор мыши, входящей в трубу во время тренировочной сессии;
· Порядковый номер тренировочной или экспериментальной сессии;
· Время, прошедшее до момента первого обнаружения мыши в конце трубы во время проведения тренировочной сессии;
· Время, прошедшее до момента полного перехода мыши в целевой бокс во время тренировочной сессии;
· Время, прошедшее до момента открытия центральной дверцы и начала эксперимента;
· Время, прошедшее до первого обнаружения мыши в трубе;
· Время, прошедшее до момента первого обнаружения мыши на расстоянии 4 см от средней дверцы;
· Включение или отсутствие включения воздушных клапанов, предназначенных для подачи струи сжатого воздуха (для стимуляции мышей);
· Факт того, что проведённый эксперимент прошёл нормально, или же применялись методы стимуляции, вынуждающие животных передвигаться по трубе;
· Время, истекшее от начала тренировочной сессии до момента закрытия дверцы целевого бокса, или до прерывания сессии пользователем.

Руководство по проведению эксперимента и анализа данных

Программное обеспечение, поставляющееся с установкой для проведения автоматизированного теста с трубой, имеет дружеский интерфейс и является простой и эффективной платформой для организации протоколов экспериментов и анализа данных. Данные могут легко экспортироваться в избранное пользователем программное обеспечения для статистического анализа.

Практичность установки

Труба установки на всём её протяжении, между экспериментами,  может открываться для удобства проведения очистки поверхности для ходьбы. Платформы в стартовых боксах облегчают извлечение животных из устройства по окончанию тренировочной или экспериментальной сессии.

Устройство для проведения автоматизированного теста с трубой практично в использовании и обслуживании – система требует минимум времени для установки и не нуждается в дополнительных компонентах для сбора данных.