Aún no se ha determinado cómo el cerebro controla los comportamientos sociales y cuáles son exactamente las deficiencias neuronales que causan sus patologías. Para comprender mejor los mecanismos en juego, los científicos realizan miles de pruebas de interacciones sociales, generalmente realizadas en ratones. Sin embargo, tales ensayosson altamente irreproducibles, lo que impide significativamente hacer nuevos descubrimientos. Para abordar este problema, los científicos del Instituto Nencki en Varsovia construyeron un "Gran Hermano" murino: un sistema computarizado llamado Eco-HAB, diseñado para examinar ratones en busca de deficiencias en el comportamiento social.HAB, descrito recientemente en revista científica eLIFE , es el primer dispositivo que garantiza la precisión de la evaluación del comportamiento combinada con resultados altamente reproducibles.
La terapia es realmente eficaz solo cuando se basa en la comprensión completa de los mecanismos responsables de la aparición de una enfermedad. Cuando se trata de antecedentes neuronales de alteraciones del comportamiento social, característico de trastornos como el autismo o la fobia social, las pruebas de comportamientorealizadas en roedores son una fuente importante de conocimiento. Sin embargo, estas pruebas tienen un defecto grave: los científicos a menudo no pueden reproducir los datos obtenidos en otros laboratorios. Este problema notorio acaba de ser resuelto. Un grupo de la Prof. Ewelina Knapska del Instituto Nencki deExperimental Biology en Varsovia, Polonia, introdujo el Eco-HAB, el primer sistema automatizado para la evaluación del comportamiento social en ratones. Asegura la reproducibilidad de los resultados y la evaluación de los componentes de la sociabilidad que son cruciales para hacer frente al funcionamiento diario en undeterminado grupo social. Este dispositivo de alta tecnología imita las características más esenciales del entorno murino natural y rastrea automáticamente el complejo sociall interacciones entre animales.El Eco-HAB, junto con el software de código abierto para el análisis de datos y la descripción precisa que permite su fabricación por cualquier parte interesada, ha sido descrito recientemente en una revista científica eLIFE .
"Uno puede comprar muchos sistemas automatizados para la evaluación del comportamiento en ratones. Sin embargo, ninguno de ellos permite probar los impedimentos del comportamiento social de una manera que afirme la reproducibilidad de los datos. La situación ha sido bastante espantosa: a menudo los experimentos no podrían haberse replicado no solo enotros laboratorios, pero incluso en el mismo laboratorio donde se realizaron en primer lugar ", dice el profesor Knapska.
Para realizar pruebas de comportamiento convencionales de comportamiento social, se debe sacar un ratón de su jaula de alojamiento y colocarlo en el entorno de prueba. Estas arenas de prueba están diseñadas para predisponer a un animal a un comportamiento particular. El aparato más popular es una caja rectangulardividido en tres partes: dos cámaras laterales conectadas por una cámara central. En una de las cámaras laterales se presenta un estímulo social por ejemplo, un ratón desconocido, atrapado debajo de una copa de alambre. La otra cámara lateral contiene unestímulo social por ejemplo, un ladrillo de juguete, también debajo de la taza. Se permite al animal probado moverse libremente y decidir si explorar el estímulo social o no social.
Tal disposición de las pruebas provoca un grado significativo de estrés en los sujetos, lo que confunde los resultados obtenidos. Hace que los animales se comporten de una manera impredecible. Además, el aislamiento social de los compañeros de jaula, reforzado por el diseño experimental, parece ser especialmente estresante para losAdemás, incluso el tipo de estímulo social presentado puede afectar las respuestas conductuales. Ahora que lo pienso, no se debe esperar que un ratón estresado esté interesado en interactuar con otro conespecífico agitado.
Los problemas se agravan aún más por la falta de estándares experimentales unificados. El mismo ensayo de comportamiento puede diferir en términos de ejecución entre laboratorios. Además, no existen normas comúnmente acordadas con respecto a dicha evaluación del comportamiento. Las variables incluyen el sexo de los experimentadores,condiciones de luz y temperatura, y lo más importante, no hay coherencia en lo que respecta al análisis de datos.
"La falta de estandarización de las pruebas de comportamiento es un problema serio. Sería muy difícil catalogar todos los factores que podrían confundir las mediciones de las interacciones sociales. Es por eso que diseñamos nuestro sistema para reducir el estrés experimental en los sujetos al mínimo absolutoAdemás de afirmar el alojamiento grupal de los animales, el Eco-HAB imita la mayoría de las características importantes de los hábitats murinos naturales tan fielmente como es posible en la configuración experimental.Este ambiente provoca comportamientos innatos y permite medir las interacciones sociales espontáneas.Otra ventaja es que Eco-HAB procesa los datos automáticamente, lo cual es muy útil desde el punto de vista de los experimentadores ", dice la Dra. Alicja Puścian, quien diseñó el Eco-HAB en el curso de su programa de doctorado.
Los ratones son animales muy sociales, pero al mismo tiempo son muy territoriales. En la naturaleza, patrullan regularmente sus hábitats, a menudo viajando hasta kilómetros de su centro. Para permitir interacciones sociales espontáneas y una actividad sin obstáculos, elEco-HAB fue equipado con elementos que se asemejan a madrigueras conectadas por corredores subterráneos. En el curso de un experimento particular, el sistema es capaz de rastrear el comportamiento de una docena de animales. Esto permite la observación de interacciones sociales complejas entre conespecíficos particulares.
Además, Eco-HAB permite la evaluación del interés en nuevos estímulos sociales. La falta de impulso para interactuar con nuevas personas es uno de los síntomas centrales del autismo, por lo que es crucial poder evaluar dichos comportamientos en modelos de ratón. Sin embargo,los roedores muestran su interés por la novedad social de manera diferente a los humanos.
"El olfato es el sentido dominante en los roedores. Es por eso que usamos el olor de un conespecífico desconocido en lugar de su presencia como un estímulo social. En la naturaleza, los ratones desconocidos, especialmente los machos, tienden a evitarse unos a otros, porque cada encuentro de este tipoconlleva un riesgo de agresión. Aún así, siempre están interesados en el olor de otro ratón. Al igual que los perros, los ratones se conocen a través de las marcas de olor ", explica el Dr. Puścian.
Para rastrear a los ratones en el entorno Eco-HAB, los científicos utilizaron antenas RFID identificación por radiofrecuencia, que registran el paso de microchips ubicados debajo de la piel de cada ratón los veterinarios utilizan chips similares para proteger a nuestras mascotas deA partir de esa información, el software de análisis, escrito en Python, no solo registra la actividad, sino que también realiza un análisis adecuado del comportamiento social. Se han elegido parámetros de comportamiento personalizados para garantizar la reproducibilidad de los resultados obtenidos.
El Eco-HAB permite un análisis no invasivo y confiable de muchos aspectos de la sociabilidad murina. Puede usarse no solo para probar si los ratones están interesados en un estímulo social dado, sino también para establecer si pares particulares de animales siguen o evitanPara estandarizar el sistema, el grupo del Prof. Knapska lo probó en diferentes laboratorios y utilizando varios modelos de ratón que presentan diversos comportamientos sociales.
"En nuestro artículo proporcionamos documentación completa del Eco-HAB, dimensiones de todos los elementos, lista de materiales utilizados, esquemas electrónicos y el código fuente del software. De esa manera, cualquier persona interesada en construir el sistema en su laboratoriodeben poder personalizar el software para que se adapte a sus necesidades. Pueden ejecutar sus experimentos, con la seguridad de que los resultados pueden ser verificados por otros laboratorios ", dice el profesor Knapska y enfatiza otro activo importante del Eco-HAB: su precio.El costo total de construcción no supera los 2000 euros, lo que hace que el aparato sea más que asequible en comparación con otros equipos diseñados para la investigación del comportamiento en roedores.
El grupo de científicos dirigido por el profesor Knapska junto con el equipo del Dr. Grzegorz Kasprowicz de la Facultad de Electrónica y Tecnología de la Información de la Universidad Tecnológica de Varsovia, con el apoyo de la subvención del Centro Nacional de Ciencias SYMFONIA y el Programa Polaco-Suizo, han estado trabajando en másversión tecnológicamente avanzada de Eco-HAB, que ya ha sido patentada.
El Instituto Nencki de Biología Experimental de la Academia de Ciencias de Polonia se estableció en 1918 y es el mayor centro no universitario de investigación biológica de Polonia. Los campos prioritarios del Instituto incluyen neurobiología, neurofisiología, biología celular y bioquímica y biología molecular.- en el nivel de complejidad desde organismos tisulares a través de orgánulos celulares hasta proteínas y genes. Hay 31 laboratorios en el Instituto, entre ellos el moderno Laboratorio de Microscopía Confocal, Laboratorio de Citometría, Laboratorio de Microscopía Electrónica, Pruebas de Comportamiento y Electrofisiológicas. El Institutoestá equipado con equipos de investigación de última generación y casa de animales modernizada, donde se crían animales de laboratorio, también animales transgénicos, de acuerdo con los más altos estándares. Calidad de los experimentos, publicaciones y estrechos vínculos con la comunidad científica internacional, colocanInstitute entre los principales centros de investigación biológica de Europa.
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Materiales proporcionado por Instituto Nencki de Biología Experimental . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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