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减少记忆任务中的动物数量

自发识别任务被广泛用于测量动物的记忆。这种新装置可以减少这项任务的可变性,从而大大减少所需的动物数量。该装置的性质使其易于自动化,并用于各种不同的任务,评估依赖于不同神经系统的不同形式的记忆。寻求合作伙伴来帮助开发和验证允许减少自发识别任务的可变性的新设备。

通过CRACK IT解决方案,Alex Easton博士与GSK合作。获得“解决方案”资助后,该团队调整并验证了该装置在小鼠身上的使用,证明每项研究所需的小鼠数量减少了50%(从16- 20只小鼠减少到仅8只)。

该项目及其影响被作为案例研究的特色2019破解IT评论

自发识别任务被广泛用于阿尔茨海默病和其他疾病(包括正常衰老)的研究,这些疾病导致记忆丧失和认知功能下降。在这些自发识别测试中,动物只是探索周围的环境(和物体)。它们对新奇事物的偏好意味着,在探索不同物体时的任何差异都可以用来衡量动物对先前见过物体的记忆。这些物体记忆(或更复杂的物体和地点或物体和上下文的记忆)的测试主要是对每只动物进行一次试验,或者当使用多次试验时,它们以每天一次试验的频率进行。这导致了数据收集缓慢以及测试动物行为的很大程度的可变性,这需要大量的动物才能产生足够的统计能力。

目前允许多次试验的仪器需要动物来回穿梭,在仪器的不同位置进行不同的试验。这意味着只能测试物体识别记忆,而不能测试包括特定位置物体记忆在内的更复杂的任务。这些额外的任务对于理解不同类型记忆的神经机制非常重要,这些记忆通常受到衰老和疾病过程的不同影响。

通过一个nc3rs资助的博士研究生由亚历克斯·伊斯顿博士领导的英国杜伦大学团队开发了一种设备,可以在一次试验中对一只大鼠进行多次试验,而不需要在试验之间进行处理(Ameen-Aliet al .,2012)。这使得不同试验的测试可以在相同的物理位置进行,因此除了对象内存之外,还可以测试内存的空间组件。该设备允许测试试验之间的局部环境发生变化,从而允许测试更多类型的记忆,包括(潜在的)情景记忆模型,这对于了解衰老和疾病过程中的记忆丧失至关重要。该设备允许单只动物在一次试验中进行多次试验,试验之间无需处理。这使得完成这项任务所需的动物数量显著减少。此外,缺乏处理会减少动物的压力。这使得这些任务可以在实验环境中更广泛地使用,既可以观察到更大的数据吞吐量,也可以观察到更细微的行为变化。

该装置是对自发识别记忆任务的改进,因此适用于研究和药物开发,作为动物记忆能力的简单测量。这些任务已被用于基础研究,以探索不同类型记忆的神经机制,但也用于筛选试验,以更好地了解药物对记忆的影响。此外,行为的重复试验性质现在允许这些定义良好的任务适用于单细胞记录,而每天一次试验的任务版本无法做到这一点。在所有这些情况下,这种新型装置显著减少了(约50%)在这项任务中使用的动物数量,并允许在类似的减少数量的情况下使用任务的变体。

参考

  • Ameen-Ali KE, Eacott MJ & Easton A(2012)。一种新的行为装置,以减少动物数量在多种类型的自发对象识别范式在大鼠。神经科学方法杂志211(1): 66 - 76。doi: 10.1016 / j.jneumeth.2012.08.006

为了使该仪器得到更广泛的应用,还需要进一步的工作,将该技术从目前的格式(手动操作,仅在大鼠身上进行测试)发展为所有用户都易于使用的格式(即自动化的,对所有啮齿动物都有用)。这项工作需要合作投入,以开发和测试适合于小鼠研究的新版本的仪器,并需要技术支持,以开发该仪器的改进版本的自动化方法。仪器的自动化需要机械、电气和编程技能。研究人员拥有优秀的机械设备,但在开发适合各种可能的测试情况的自动化设计方面需要支持。此外,该仪器需要在药物开发中进行验证,并寻求能够提供化合物来测试这一点的合作伙伴。

最近的研究表明,使用这种新型仪器,在这项广泛使用的任务中,动物数量可以减少大约一半,同时保持相同的统计能力。这得益于数据可靠性的提高,通过在一次会议中对单个动物进行最小化处理和重复测量。减少处理可以减少动物的压力,这意味着对动物行为的测量更可靠。随着每只动物收集的数据越来越多,这就导致了整体数量的减少。然而,由于压力的降低也产生了更可靠的数据,这意味着更小的效应量可能更容易被观察到。由于对照动物数据的可变性,记忆的自发识别任务经常受到缺乏复制或缺乏显著影响的困扰。这种新设备使研究人员能够克服这两个障碍。此外,这种新型设备的自动化可能会产生一种系统,可以连接到家庭笼子上,允许动物进入并在它们选择的时候进行试验,同时仍然保持与笼子同伴的听觉和嗅觉接触。广泛的文献检索表明,在过去的五年里,这种方法可以减少大约15000只动物在已发表的研究中的使用。

概述|影响|出版

概述

为了鼓励更广泛地采用该设备,特别是在工业领域,Alex Easton博士热衷于将自发物体识别多次试验设备从目前的格式(手动操作,仅在大鼠中测试)开发为所有用户易于使用的格式(即自动化,对所有啮齿动物都有用)。通过CRACK IT解决方案计划,Alex Easton博士与葛兰素史克(GSK,上海)合作,进一步开发仪器,并使用葛兰素史克提供的化合物验证该技术。

影响

该团队已经成功地在原始大鼠装置的改编版本中对小鼠进行了测试,并证明有可能将所需的动物数量减少约50%。传统的自发识别记忆方法每天进行一次试验,需要16 - 20只小鼠进行多日试验。然而,这种新设备只需要8只老鼠连续进行多次试验,就能产生关于记忆的常见任务(自发的物体识别和物体定位)的高度可靠的数据。

他们还使用阿尔茨海默病小鼠模型(TASTPM)证明,在使用这些小鼠的标准每天一项试验程序中产生的模棱两可的结果可能是由于早期试验中的焦虑,这种焦虑在多次试验过程中逐渐减弱。在我们的仪器中,TASTPM小鼠在常见的记忆任务中没有表现出明显的损伤,这与文献中的一些报道相矛盾。这是一个重要的结果,表明由该团队开发的仪器提供的不经处理的长时间测试类型将提供更可靠的数据,不容易被误解。

验证该装置对小鼠有效,并证明结果更可靠,更不容易受到人为因素(如焦虑)的影响,这一结合完全改变了在自己实验室工作的做法。他们在大鼠和小鼠身上使用自发任务进行的所有行为研究现在都使用了一种连续试验装置。此外,他们与其他机构的合作现在正在利用这种方法。

NC3Rs的CRACK IT解决方案资助不仅使这种方法得以验证,而且还有助于确保伊斯顿博士与坎普登仪器公司合作开发用于商业市场的半自动化版本仪器的额外资金。在达勒姆试用了该设备后,原型版本现在正准备在英国的其他实验室进行试验,重点是使动物习惯于该设备,同时运行多个设备,并采用更好的方法来评分行为。这种进一步的发展为更广泛地采用这种方法开辟了道路。

出版

Chan M, Eacott MJ, Sanderson DJ,et al。(2018)。在老鼠身上不断试验自发识别任务:减少动物数量,提高我们对记忆机制的理解。行为神经科学前沿, 12: 214。doi: 10.3389 / fnbeh.2018.00214。

Chan M, Austen JM, Eacott MJ,et al。(2019)当控制记忆的状态依赖性时,NMDA受体拮抗剂MK-801不能损害小鼠的长期识别记忆。学习与记忆神经生物学“,”161: 57 - 62。doi: 10.1016 / j.nlm.2019.03.006。

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