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Stargazer突变小鼠的家笼行为与癫痫
更新时间:2024-05-08   点击次数:64次

癫痫不仅仅是癫痫发作许多儿童期发作的遗传性癫痫也会导致运动障碍和神经行为障碍。为了研究如此复杂的神经系统特征,标准的短期测试可能不够。这就是长期家笼分析可以帮助的地方,这种方法在癫痫研究中相对较新且不常见。来自贝勒医学院(得克萨斯州休斯顿)的科学家利用这一点研究了Stargazer癫痫小鼠模型。

Stargazer突变小鼠的Cacng2基因受到遗传干扰,因此适合用于精确遗传治疗的研究。这种基因紊乱会导致行走和平衡问题,以及失神性尖峰波癫痫发作。

 

一系列测试vs家笼测试

为了监测小鼠的行为以及对特定物体和环境变化的反应,研究人员决定采用长时间视频分析和家笼进行监测。

 

小鼠的行为或多或少会被持续跟踪,而不是通过连续的测试,如旷场测试、高架十字迷宫等。相比之下,这些经典的简短测试更像是快照。越来越多的科学家相信,在没有实验者干扰的家笼中实验,对自发、自然和自我激励行为的持续分析能提供更可靠的结果。

 

行为特征分析

施尔默和她的同事们希望研究 Stargazer 突变小鼠行为影响的严重程度和范围,他们的目标是提供行为特征描述。

 

行为表型

在这项研究中,研究人员进行了各种家笼测试。此外,六只突变小鼠接受了脑电图植入,以便在测试过程中测量尖峰癫痫发作。

 

适应家笼

在第一次实验中,小鼠有两个小时的时间来适应新环境,即鼠类家居行为活动观测箱(PhenoTyper)。我们使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)对集成摄像头拍摄的视频进行了分析。通过该程序,可以对小鼠在观测箱中的位置、在每个位置停留的时间、移动和速度进行视频跟踪。40 秒或更长时间的静止不动被视为 "睡眠"

 

监测饮水和进食行为

实验期间,动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)自动记录了舔食两个水瓶(第二个水瓶装有蔗糖水)的次数和进入喂食区的次数。

 

过度活动行为

突变小鼠在富集的新笼子里表现得异常活跃,反复绕圈子并避开新物体。由于步态共济失调和尖波癫痫实际上可能会限制小鼠的运动,因此这种多动行为有些出乎意料。

 

家笼行为基线记录

习惯化后,连续两天在 14 点开始进行两次基线记录,每次长达 23 小时。

 

在夜间,突变型小鼠比野生型小鼠更加活跃。此外,它们的睡眠次数更多,但睡眠时间更短,在躲避屋中度过的时间更少。造成这种情况的原因尚不清楚。

 

舔食共济失调和快感缺

一般来说,突变小鼠舔水瓶的次数较少,但舔水瓶的时间较长。这可能表明舔舐共济失调或感觉到口渴加剧。突变体小鼠对蔗糖水的偏好也有所下降,这可能表明它们出现了快感缺失。

 

灯光和声音惊吓测试

接下来,研究人员从光点测试开始,即在夜间将笼子里的灯打开一小时。野生型小鼠被吓了一跳,并表现出活性的突然增加,而突变型小鼠现在确实表现出了如此强烈的反应。

 

实验重复进行,但使用 60 秒的纯音。与野生型小鼠相比,突变型小鼠的惊吓和躲避反应再次减弱,这可能表明小鼠的警惕性降低或漠不关心,可能是由持续或累积的癫痫发作引起的。

 

其他测试

在光和声音测试后,小鼠在鼠类家居行为活动观测箱(PhenoTyper)中又进行了几次实验,并再次使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)进行拍摄和分析。

 

使用跑轮

小鼠有23个小时的时间接触跑轮。几乎没有任何突变小鼠能够使用它,而野生型小鼠则经常使用跑轮,用于喂食和躲避的时间较少。突变小鼠几乎只把时间花在后两项活动上,而不是跑步上,这可能是由于快感缺和平衡问题。

 

拆除避难所

躲避屋被移走 2 小时。突变型小鼠试图躲到躲避屋的原址,而野生型小鼠则蜷缩在角落里。

换笼

进行2小时的笼以测试对新型笼应激的反应。突变型小鼠和野生型小鼠没有明显的差异

 

癫痫研究和家笼评估

研究人员利用相对较新的家笼研究方法,发现了突变体小鼠与野生型小鼠之间的显著差异,这些差异是传统行为测试无法发现的,比如睡眠行为以及对光和声音的反应的差异。

 

与经典迷宫实验相比,这种方法可以很好地应用于癫痫发作、运动异常和神经行为障碍的广泛研究,并基于更大的数据集提供可靠的结果。

 

参考文献

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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