CN108289434A - 用于表征小鼠定向它自身的能力的仪表化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于研究至少一只小鼠在迷宫中找到其方位的能力的设备(100)，所述设备包括分布在中央广场(150)周围的多个房子(111‑115)，在房子中刺激工具(121‑125)允许至少一只小鼠进行某些活动和/或满足某些基本需求。每个房子(111‑115)还包括用于测量小鼠在所述房子(111‑115)中活动并且更特别地测量它对刺激工具(121‑125)的使用的至少一个传感器(131‑132)。最后，传感器(210)使得能够检测和测量设备(100)中的每只小鼠的移动。因此，从这些测量产生的量化参数使得能够突出该至少一只小鼠的地理记忆的质量。

Description

用于表征小鼠定向它自身的能力的仪表化设备
技术领域
本发明涉及一种用于研究至少一只小鼠在涉及地形记忆和空间记忆的迷宫中对其自身定向的能力的设备。
本发明涉及实验室仪器领域，更特别地意在实验室动物的学习和行为分析。
背景技术
在已知的方式中，病理性衰老或痴呆(例如阿尔茨海默型)的发展的早期迹象是在熟悉的环境中的定向障碍。然而，在动物研究中，目前还没有处理表征这种个体在熟悉的环境(即动物以前已经熟悉该环境相当长的一段时间)中发现它的方位的能力的行为过程。
已知一种包括中央平台和容纳食物的各种盒子的设备，这些盒子通过配备有不透明门(CN101884306A)的通道连接到中央平台。
对于动物的记忆训练设备也是已知的，其由迷宫构成，并且包括连接到马达的中央转动设备(US2013/0233249)。
针对大鼠的迷宫类型的设备也是已知的，其包括几排堆叠的训练箱，其中相邻笼子之间特别地通过梯子联通(CN201995441U)。
存在G.Winocur等人的已知文献“A study of remote spatial memory in agedrats”，Neurobiology of Aging，31(2010)，143-150，其中，将大鼠群体引入包括多个隔室的复杂环境中，使得能够满足大鼠的特殊需求(玩刷、进食、饮用、互动)中之一。由于对于大鼠来说所有的隔室总是可见的，因此该文献不能够在复杂环境中测试大鼠的定向能力。此外，对隔室中的大鼠提供的各种活动没有记录，并且没有测量与使用所述活动有关的量化数据。最后，仅针对大鼠描述了该测试，并且该测试不适合小鼠。到目前为止，它已被用于海马体损伤后的药理学研究，但不用于阿尔茨海默病的情况。
事实上，目前使用的行为测试(活动、记忆力、焦虑、对压力的反应、成瘾等的测试)强烈依赖于所使用的动物物种，或者甚至依赖于所考虑物种所使用的血统。因此，用于大鼠和小鼠的测试经常是不同的，例如，因为小鼠比大鼠更具移动性和探索性，然而后者在过程中更有能力。因此，测量复杂的行为反应需要开发特别适合所考虑的物种的新的行为测试。
目前在行为神经药理学中使用各种动物行为测试。然而，没有一个专门针对小鼠的地形记忆。参考测试针对空间记忆，诸如在Richard Morris推广的在圆形游泳池中的学习或者在具有八个臂的径向臂迷宫中的学习，其允许同时分析参考记忆和工作记忆的错误。这些测试具有用于大鼠和小鼠的优点。然而，它们本质上是关于测量学习缺陷。
本发明的目的是至少在很大程度上答复以上问题，并且此外提供其他优点。
本发明的另一目的是直接提供一种可用于模拟阿尔茨海默病的所有转基因小鼠系的测试。本发明的另一个目的是更有效和精确地测量小鼠群体的定向能力。
本发明的另一个目的是提供一种能够表征自闭症和/或进食行为和/或社交互动和/或移动科学和/或小鼠群体的抑郁状态的测试。
本发明的另一个目的是提供一种用于分析小鼠在复杂环境中的行为的新型自动化平台。
发明内容
利用用于研究至少一只小鼠的地形记忆的设备实现上述目标中的至少一个，所述设备包括：
-被称为广场的中央空间，其至少部分地闭合并且在至少一侧是开放的，
-被称为房子的多个闭合空间，其位于广场的周边，所述房子在一侧是开放的并且连接到被称为街道的、允许至少一只小鼠到达广场的至少一个交通空间，
-位于多个房子中的用于刺激至少一只小鼠的多个工具，
所述至少一个交通空间形成迷宫，迷宫被布置成使得广场和每个房子之间的距离是相等的，每个房子能从广场经由长度相同的至少两条直接路径进入，将每个房子连接到广场的所有直接路径具有相等长度。可选地，这些交通空间能够通过门在某些限定的位置处被关闭，以便分析小鼠采用的探索策略。
因此，可以将小鼠群体放置在特殊结构中，该特殊结构将刺激它们的定向能力、它们对所述结构的地形记忆，并且特别是它们对在其中小鼠将找到活动和奖励的房子的地形记忆。优选地，所述结构中放置6至8个个体。
广场是无遮盖的中央空间，在至少一侧对设备的交通空间是开放的。实验开始时将小鼠放置在广场中。
房子均位于广场周围，并且与后者距离相等，使得从设备中心开始时，对于所有房子达到它的可能路径长度是相同的。因此，还未熟悉设备的健康小鼠将到达任何一个房子的概率是相同的。
直接路径是由从一个点走到另一个点所采用的最小的街道组合构成的。直接路径是至少一只小鼠为尽可能快地到达给定目的地(房子之一)、而在不进行U形转弯和/或不采用不通向所期望地点的街道的情况下采用的路径。
为了分析至少一只小鼠所采用的探索策略，交通空间在某些位置处能够通过门暂时或永久关闭。
优选地，所有的房子位于单一平面上，和/或根据星形图分布在广场周围，每个房屋位于所述星形的一个点处。有利地，根据五角星图组织广场。
更特别地，根据本发明的第一方面的设备还包括：
-多个传感器，其优选地位于房子中并且被布置成用于测量至少一只小鼠利用所述刺激工具的活动，以及
-处理单元，其被编程为用于根据由多个传感器进行的测量来确定所述设备中的至少一只小鼠的行为参数。
处理单元被编程为用于处理由设备的各种传感器和/或仪器和/或摄像头返回的信息。优选地，所述返回的信息被实时处理。处理单元被编程为用于记录根据特定方案收集的信息，该特定方案使得能够从所有的仪器数据中选择感兴趣的信息。通过非限制性示例，该方案允许用户展示设备上感兴趣的区域、小鼠监测阈值、采集时间、传感器的采集频率和/或摄像头的采样频率。
有利地，该设备还能够包括控制单元，该控制单元被布置成用于更改所述设备的传感器和/或摄像头和/或光源和/或仪器的运行参数。控制单元通过有线或无线地连接到所述设备的摄像头和/或光源和/或传感器和/或仪器中的至少一些，并且被配置为用于传输配置参数和/或接收数据。
通过位于设备中的多个传感器，在各种房子和交通空间中均测量小鼠在设备中的活动，从而使得能够收集关于小鼠在设备中的行为的量化或可量化数据。通过非限制性的示例，以下参数最终使得能够以可量化的方式表征在设备中小鼠的行为以及它们的定向能力的某些方面：
-每只小鼠进入每个房子的次数，
-去各种房子的行程时间，
-到达各种房屋的错误次数，错误被认为是进入与到那里的最短路径不对应的街道，
-交通空间中行程的总路径，
-进入交通空间中每一个的次数，
-设备中每只小鼠的位置，
-小鼠的运动，
-每只小鼠的移动速度，
-设备中存在的不同小鼠之间的互动，
-每只小鼠在交通空间中进行U形转弯的次数和位置，
-每只小鼠在设备中的站立活动的次数和位置，
-每只小鼠在设备中的梳洗活动的次数和位置，
-在每个房子中花费的时间。
它们能够是由传感器、视频监控直接测量的参数或者是测量然后计算的数据的提取数据。
为了这个目的，优选根据特定方案将小鼠引入其中，该特定方案包含两个阶段：
-学习的第一阶段，在该阶段期间，小鼠自由地探索设备以及各种房子，并且优选地以几个个体(例如6-8)的组的方式。因此，该第一阶段允许引入设备的小鼠记住各种房子的位置、引导它们到那里的各种路径，并且允许小鼠对它们将在那里找到的活动的类型变得熟悉；
-模拟小鼠的地形记忆的第二阶段，在该阶段期间，它们被置于使得它们优选试图到达特定房子的状态。
学习的第一阶段包括几个可变持续时间的课程(session)。例如，学习阶段能够包括一个、四个、八个或十六个分别等于一天、一周、两周或四周的持续时间的课程。
第二阶段优选在最后学习课程之后的某个时间(例如24小时、48小时或7天)进行。它能够包括可变持续时间以及不同实验条件下的几个测试课程。
实验条件使得能够产生小鼠的特定渴望，特别是关于它们在设备中能够找到的活动之一或刺激之一。例如，小鼠能够被剥夺饮品或食物一些小时(例如20小时的量级)。
小鼠还能够受到特定的处理，以便引起特定的缺陷，优选与它们的记忆力和/或寻找它们的方位的能力有关。通过非限制性示例，在阿尔茨海默病的非转基因模型中或者在转基因动物(例如过度表达人类APP(APP:Amyloid Precursor Protein，淀粉样前体蛋白)的突变形式并且自然触发阿尔茨海默病的动物)出现第一症状的年龄，能够通过诱导病理状态来测试小鼠地形记忆的质量。
为了强调某些行为差异，在没有受到任何压力的情况下，某些小鼠也能够经历第二阶段。
在第二阶段期间，小鼠能够被单独或集体地放回到设备中。
例如，根据本发明的设备适合于研究任何类型品系的小鼠，诸如C57BL/6或瑞士的小鼠。
更特别地，多个刺激工具包括至少一个用于以下的工具：
-给至少一只小鼠食物，和/或
-给至少一只小鼠饮品，和/或
-使至少一个小鼠玩耍，和/或
-使至少一个小鼠奔跑，和/或
-将至少一只小鼠放在另一只小鼠面前，
-在一个房子内使用的每个刺激工具，并且每个房子仅包括单一类型的刺激工具。
因此，可以通过明确定义的独立刺激来刺激至少一只小鼠，从而使得能够设计多个压力情况并且测量一个或更多个剥夺对至少一只小鼠的一般行为的影响，并且更特别是对在设备中找到其方位的能力的影响。
因此，通过本设备，可以进行用于表征自闭症，和/或小鼠的进食行为，和/或它们的社交互动和/或移动科学和/或小鼠群体的抑郁状态的测试。
优选地，多个刺激工具能够包括食物分配器，并且多个传感器能够包括被布置为用于测量至少一只小鼠进食的食物量和/或所述食物分配器的使用次数和/或使用它所花费的时间的至少一个传感器。
此外，去往包括用于给至少一只小鼠提供食物的工具的房子的行程时间以及到达那里的错误次数是被测量和计算的两个参数。
在特定实施方式中，食物分配器能够包括：
-用于食物的主容器，
-连接到主容器的喂食容器，以及
-位于主容器和喂食容器之间的翻板(机动化的或非机动化的)，所述翻板被布置成根据喂食容器中存在的食物的水平自动地打开和关闭。
有利地并且可应用于本发明的各种实施例，多个刺激工具包括至少一个饮品分配器，并且多个传感器包括被布置成用于测量至少一只小鼠饮用的液体量和/或使用每个饮品分配器的次数和/或使用它所花费的时间的至少一个传感器。
此外，去往包括用于给至少一只小鼠提供饮品的工具的房子的行程时间以及到达那里的错误次数是被测量和计算的两个参数。
在特定实施例中，用于给至少一只小鼠提供饮品的工具能够包括：
-容纳液体的至少一个容器，以及
-位于所述容器底部的奶嘴。
优选地，用于提供饮品的工具包括至少两个容器，以便能够对小鼠摄取淡水或糖水进行比较研究，并且从而测量它们的享乐状态。
优选地并且可应用于本发明的各种实施例，多个刺激工具包括游戏平台，该游戏平台包括被布置成使得能够被至少一只小鼠穿过的至少一个管。
有利地，至少一个管由半透明材料制成，使得能够看到其内部的小鼠，例如由有机玻璃、玻璃或对红外光透明的塑料制成。
在这种情况下，多个传感器还能够包括用于测量至少一个小鼠在至少一个管中的活动的摄像头。
有利地并且可应用于本发明的各种实施例，多个刺激工具包括游戏平台，该游戏平台包括至少一个活动轮。
在这种情况下，多个传感器还能够包括用于测量所进行的轮的转数和/或每个活动轮的平均速度和/或瞬时速度和/或使用时间的至少一个传感器。
优选地并且与本发明的所有实施例兼容地，多个刺激工具包括具有适合容纳另一只小鼠的尺寸的镂空笼子，其被布置为允许位于房子中的至少一只小鼠与位于所述笼子中的另一只小鼠接触。
将笼子放置在房子中的一个中，使得进入房子的小鼠能够与封闭在笼子中的小鼠互动，并且优选地利用其鼻子的端部和/或至少一个爪子的端部接触封闭在笼子中的小鼠。
笼子优选由格栅制成，其网格允许在小鼠之间建立这种类型的身体接触。
在这种情况下，多个传感器能够包括用于测量至少一个小鼠与另一小鼠的互动的摄像头。
特别地，以下附加参数最终使得能够以可量化的方式表征在设备中小鼠的行为以及它们的定向能力的某些方面：
-取水的次数和量，
-取食物的次数和量，
-轮的转数、身体活动的持续时间，
-社交互动的持续时间，
-在隧道中花费的时间。
特别地并且可应用于本发明的各种实施例，多个传感器包括用于检测和测量至少一个小鼠在迷宫内的移动的至少一个传感器。为了这个目的，用于检测和测量至少一个小鼠在迷宫内的移动的所述至少一个传感器被布置成用于对至少一只小鼠在迷宫的底板上投射的阴影进行检测和跟踪，例如通过确定其重心或其鼻子，以便以一般的方式更精确地追踪其与设备的交互。
该传感器使得能够更特别地测量至少一只小鼠在迷宫中的移动以及它在迷宫(街道和/或房子)中的行为。如上解释，这些测量和/或针对每个房子和每个活动进行的那些测量，使得能够计算一定数量的参数，这些参数使得能够特别是通过对针对引入设备的多只小鼠的每只小鼠测量的数据进行统计处理来表征这种小鼠的地理记忆的质量。
此外，去往分别包括用于给至少一只小鼠提供饮品和食物的工具的房子的行程时间以及到达那里的错误次数是被测量和计算的两个参数。
在这种情况下，所述设备的底板的至少一部分能够由对红外辐射透明的材料制成。
优选地，该设备还能够包括：
-至少一个红外源，其位于设备的第一侧上并且被布置为均匀地照明所述设备的底板，以及
-至少一个摄像头，其对位于设备的第二侧上的红外辐射敏感并且被布置成用于通过探测至少一只小鼠在所述设备的底板上的阴影来测量其在迷宫内的移动。
因此，可以精确地测量每只小鼠在设备内的路径，此外每个小鼠能够通过任何标记来识别。
优选地，发射红外线的二极管被布置成用于提供根据本发明的设备的底板的背光照明；并且红外摄像头位于足够的高度以在设备的所有元件中跟踪至少一只小鼠。该设备优选由对红外辐射透明的塑料构成。
根据本发明的另一方面，可应用于第一方面的实施例中的任一个，提出了一种用于评估至少一只小鼠在根据本发明[前述权利要求中任一项]的设备中对其自身定向的能力的方法，所述方法包括：
-至少一个学习步骤，包括使所述至少一个小鼠处于所述设备中预定时间，所述预定时间被称为学习时间，
-剥夺所述至少一只小鼠的水和/或食物一段时间的步骤，所述一段时间被称为剥夺时间，
-测试步骤，在该测试步骤期间，至少一只小鼠被放回到设备中，
处理单元确定在到每个房子的路径上所犯的错误的次数，和/或进入每个房子的行程时间，和/或所采用的路径。
附图说明和具体实施方式
一方面从以下描述并且另一方面从参照所附的示意图以指示和非限制性的方式给出的几个实施方式，本发明的其他优点和特征也将变得显而易见，其中：
-图1示出了根据本发明的设备的俯视图，
-图2示出了根据本发明的设备的侧视图，
-图3示出了在熟悉设备后24小时测试的被剥夺水的动物的表现，
-图4示出了在熟悉设备后24小时测试的被剥夺食物的动物的表现，
-图5示出了在熟悉设备后24小时测试的被剥夺水的健康动物的表现，然后用阿尔茨海默病的急性模型感染该健康动物并且在7天后再次测试的表现；以及辨别的指标。
下面将要描述的实施方式决不是限制性的；特别地，可以设想，本发明的变型仅包括下面描述的、独立于所描述的其他特征的特征的选集，只要该特征的选集足以赋予技术优势或者使本发明与现有技术的状态区分。这种选集包括至少一个、优选为功能性的特征，其没有结构细节，或仅具有结构细节的一部分，只要这一部分独自足以赋予技术优势或使本发明与现有技术状态区分。
特别地，如果从技术观点而言，对所描述的所有实施例和所有变型的彼此组合不反对，则所描述的所有实施方式和所有变型能够彼此组合。
在图中，几个附图所共有的元件保留相同的标记。
参照图1和图2，根据本发明的设备100包括多个房子111-115—在这里数量为五个—它们分布在称为广场150的中央空间周围，并且通过称为街道的交通工具161-165、171-175、181-185彼此连接，形成迷宫。
由此形成的迷宫优选为五角星的形状，其中，房子111-115各自占据一个顶点。障碍物141-145位于星的臂的中间并且使得能够特别限定两个交通环路：
-外交通环路，其包括交通工具161-165并且因此限定用于连接两个连续房子的最短方式；
-内交通环路171-175，其围绕位于星的中心的广场175。
外交通环路161-165经由通道181-185连接到内交通环路171-175，通道181-185使得能够避开障碍物141-145。
优选地，形成外交通环路的交通工具161-165的外侧壁具有的高度使得至少一只小鼠不能越过它离开设备100。
有利地，形成外交通环路的交通工具161-165的外侧壁由半透明材料制成，以便能够观察至少一只小鼠在内部移动，并且允许动物通过利用与房间和设备的配置关联的外部参考点来在这些外交通路径上使用其空间记忆，并且从而增强了其对所述设备的地图和/或地形记忆。
因此，房子111-115全部位于距离广场150相等的距离处，并且具有从广场150到达它们的相同数量的可能路径，直接路径全部具有相同的长度。换句话说，房子111-115被布置为使得针对它们中的每一个从广场150到达它们的概率是相同的。
房子111-115具有足以让至少一只小鼠能够进入并在内部移动的尺寸。特别是，它们具有足以使至少一只小鼠能够直立站立的高度。
有利地，房子侧的尺寸大约是280mm×160mm，高度是300mm。
每个房子111-115具有允许至少一只小鼠进入和离开的开口241-245。
每个房子111-115的每个开口241-245通往允许至少一只小鼠在设备100中走动的交通空间161-165。
根据本发明的设备100采用了包括多个交通空间161-165和171-175、房子111-115以及障碍物141-145的迷宫的形式。
在图1和图2中所示的实施方式中，障碍物141-145具有即使小鼠以其后腿站立起来它们也不能看到另一侧的房子111-115的高度。通常地，障碍物的高度至少等于房子的高度，例如300mm。
在图1和2所示的实施例中，每个房子111-115包括对小鼠进行刺激的工具。这意味着能够刺激小鼠的感官中的至少一种和/或允许它进行活动。
因此，房子111包括至少一个活动轮121，至少一只小鼠能够进入该活动轮并且能够在其中奔跑，该轮围绕固定的转动轴线转动。在下面的段落中，房子111被称为RUN。
另外地，房子111还能够包括至少一个传感器131，该至少一个传感器131用于利用所述活动轮测量小鼠的活动。通常地但非限制性地，至少一个传感器131能够是安装在活动轮上以便测量平均和瞬时转速、加速度的速度传感器类型、用于测量旋转次数的转数计以及用于测量所述活动轮的使用持续时间的计时器。能够设想基于来自Bioseb的自发活动轮的系统(www.bioseb.com/bioseb/anglais/default/item id＝40.php)。
房子112包括占据所述房子112的空间的至少一部分的笼子122，并且小鼠被引入该笼子中。优选地，它是与在设备100中移动的那些小鼠的异性的小鼠。笼子122被布置为使得封闭在其中的小鼠能够与进入房子112的至少一只小鼠互动。通常地，笼子122包括格栅，格栅的网格被充分地间隔开，以使小鼠在所述笼子122的任一侧上推动它们的鼻子的端部穿过和/或建立彼此的物理接触。在下面的段落中房子112被称为INTERACT(互动)。
另外地，房子112还能够包括至少一个传感器132，该至少一个传感器132用于测量所述房子112中的小鼠的活动，并且更特别地，其与封闭在笼子122中的小鼠的互动。通常地但非限制性地，至少一个传感器132能够是摄像头类型的，以便能够研究房子112中的小鼠的行为，和/或识别某些特定举止，揭示某些行为病理或异常，例如小鼠和放置在格栅后面的隔室中的动物之间的直接接触的时间和次数。
房子113包括至少一个活动管123，至少一只小鼠能够进入并且在其中行走，并且它能够自由穿过该活动管。优选地，至少一个管位于相对于底板水平和/或略微升高的位置。在下面的段落中，房子113被称为PLAY(玩耍)。
另外地，房子113还能够包括至少一个传感器133，该至少一个传感器133用于测量小鼠利用例如由透明树脂玻璃制成的至少一个活动管123的活动。通常地但非限制性地，至少一个传感器133能够是摄像头类型的，以便研究管中的至少一只小鼠的行为和/或某个特定举止并且揭示某些行为病理或异常，例如在至少一个管中花费的时间和/或至少一只小鼠进入管的次数。
房子114包括食物分配器124，该食物分配器124布置成使得小鼠能够在那里完全自主地进食。优选地，食物分配器124是自动颗粒分配器类型的，包括用于食物颗粒的主容器、通过自动门连接到主容器的次容器，该自动门允许次容器在为空时或者在某个阈值之下时被填充。至少一只小鼠因此能够从次容器自由地进食。在下面的段落中，房子114被称为EAT(进食)。
另外地，房子114还能够包括至少一个传感器134，该至少一个传感器134用于测量小鼠利用分配器124的活动。通常地但非限制性地，至少一个传感器134能够被布置成用于测量在每次摄取时由至少一只小鼠摄入的食物量、该小鼠使用所述分配器124的次数和/或其使用时间。此外，至少一个传感器134还使得能够测量每次食物摄取(每一口)的日期和时间、持续时间以及摄入的量。能够使用来自Research Diets Inc.的BioDAQ型自动化系统(http://www.researchdiets.com/biodaq/applications/food-water-intake)。
最后，房子115包括至少一个液体分配器125。优选地，房子115包括两个分配器125，以便能够进行享乐主义的测量，第一分配器包括例如糖水溶液，而第二分配器包括淡水溶液。优选地，分配器125容纳可由至少一只小鼠食用的液体。分配器125能够包括被布置成容纳给定量的液体的容器以及允许至少一只小鼠自主饮用的吸液管。在下面的段落中，房子115被称为DRINK(饮用)。
另外地，房子115还能够包括至少一个传感器125，该至少一个传感器125用于测量小鼠利用液体分配器125的活动。通常地但非限制性地，至少一个传感器125能够被布置成用于测量由至少一只小鼠消耗的每一部分水的量、其使用所述分配器125的次数和/或其使用时间。能够使用来自Research Diets Inc.的BioDAQ型自动化系统(http:// www.researchdiets.com/biodaq/applications/food-water-intake)。
如图2所示地，根据本发明的设备100还能够包括被称为环境传感器210的至少一个传感器，该环境传感器210被布置成用于测量设备100中的至少一个小鼠的总体活动，并且特别是其在迷宫内的移动。
有利地，至少一个传感器210能够是摄像头类型的，其具有至少部分地覆盖设备100的视场。
以一种聪明的方式，能够通过基于对由至少一只小鼠在底板230上投射的阴影进行跟踪的技术来测量至少一只小鼠的移动。为此目的，至少一个光源221-224被布置在设备100的一侧上，以便均匀地照明后者的底板。
优选地，至少一个光源221-224位于所述设备的底板之下。
有利地，至少一个光源221-224是红外线源类型的，使得小鼠不受底板230的照明的干扰和/或影响。
在此特定实施方式中，底板230对于由至少一个光源221-224发射的辐射是透明的，并且至少一个环境传感器210对红外辐射敏感。因此，当至少一只小鼠在底板上移动时，传感器210在所述小鼠的位置处检测到较少的光。因此，可以有效地并且低成本地测量至少一只小鼠在整个迷宫中的移动。
设备还包括处理单元，该处理单元使得能够利用由位于每个房子111-115中的各个传感器121-125以及由至少一个环境传感器210测量的所有数据。根据用户限定的方案(感兴趣区域的图画、动物的监测阈值、获取的持续时间、用于信息收集的时间间隔等)收集测量的数据。最后的数据优选以非常通用的格式的电子表格的形式呈现，以允许用户应用他们自己的计算宏。
通过非限制性实施例，能够根据来自一组传感器121-125、210的数据计算以下参数：
-进入广场150和房子111-115中的每一个的次数。
-进入房子111-115以及更特别是至少一只小鼠能够饮用的房子115和进食的房子114花费的时间。
-到达房子111-115以及更特别是至少一只小鼠能够饮用的房子115和进食的房子114的错误的次数。
-设备100中存在的每只小鼠所采用的所有路径。
-进入交通空间161-165、171-175和181-185中的每一个的次数。
-设备100中的每只小鼠的前进速度。
-设备100中存在的每只小鼠之间的互动。
-每只小鼠的站立活动的次数和地点。
-每只小鼠的梳洗活动的次数和地点。
-设备100中每只小鼠的路径变化的次数和位置(U形转弯)。
-水摄取的次数和量以及在相应的房子内所花费的时间。
-食物摄取的次数和量以及在相应的房子内所花费的时间。
-轮子的转数、体力活动的时间以及在相应的房子内所花费的时间。
-社交互动的时间以及在相应的房子内所花费的时间。
-在隧道所花费的时间以及在相应的房子内所花费的时间。
因此，本发明涉及一种用于研究至少一只小鼠在迷宫中找到其方位的能力的设备，所述设备包括分布在中央广场周围的多个房子，在房子中刺激工具允许该至少一只小鼠进行某些活动和/或满足某些基本需求。每个房子还包括用于测量小鼠在所述房子中的活动并且更特别地测量它对刺激工具的使用的至少一个传感器。最后，传感器使得能够检测和测量设备中的每只小鼠的移动。因此，从这些测量产生的量化参数使得能够突出该至少一只小鼠的地理记忆的质量。
现在将描述根据本发明的设备的测试和使用的若干实施例：
·小鼠在4天熟悉后的行为：在第一系列实验过程中，将小鼠训练4天(每天4小时)，允许它们在设备中自由移动。最后一次训练课程后的24小时，将动物单独放置在设备中并且测量和分析它们的探索10分钟。表1中呈现了用于进入每个房子的延迟时间、进入的次数以及在每个房子中花费的总时间。
小鼠倾向于以不同的方式探索各种房子，进入房子Run(奔跑)的次数最多，房子Drink的得分最低。然而，所有的房子都被动物正确认识，这表明它们有效地探索了整个设备的复杂性。
●设备中的小鼠经过4天熟悉后的记忆：然后测试小鼠的地形学习；它们在被放回设备之前被剥夺了水或食物20个小时。熟悉期从零到1天、1周、2周或4周不等。在这个实验中，对动物的表现进行了测量和分析，并且更特别地，进入房子DRINK或EAT的延迟时间以及广场和每一个房子之间所犯的错误的次数。
图3中呈现了针对被剥夺饮品的动物的结果，并且图4中呈现了针对被剥夺食物的动物获得的结果，在每种情况下与对照动物(Ctl)相比较。
如图3中能够看出，看起来没有被剥夺的动物显示出适度的表现，不管熟悉期如何，用于进入房子DRINK的平均延迟时间是156s，以及平均错误次数是27(针对延迟时间R2＝0.012并且针对错误次数R2＝0.183)。另一方面，被剥夺水的动物显示出延迟时间和错误次数随着熟悉期显著减少，并且在熟悉1天、2周或4周后显著减少。错误的数据图表随着课程显著下降(R2＝0.563)。
图4示出被剥夺食物的动物的表现。就进入房子EAT的延迟时间而言(平均148s，R2＝0.002)，无论熟悉期如何，没有被剥夺的动物显示出适度的表现。然而，令人惊讶的是，错误次数随着课程减少(R2＝0.847)。另一方面，被剥夺食物的动物显示出延迟时间和错误次数显著减少，特别是在熟悉2周或4周后。此外，延迟时间和错误次数低于未熟悉的对照动物。关于被剥夺的动物的测量值的数据图表随着课程的次数显着减少(针对延迟时间R2＝0.381并且针对错误次数R2＝0.343)。
●由淀粉样蛋白毒性引起的地形定向障碍：这里的目的是判断阿尔茨海默类型的病理状态是否能够诱导小鼠遗忘地形记忆。为了这个目的，一批动物熟悉该设备2周以上。然后，被剥夺水后第一次测试他们的学习。最后，通过脑室内途径给它们注射Aβ25-35肽寡聚物制剂。这种制剂代表了实验室中常用的阿尔茨海默病急性模型。
结果呈现在图5中。对于已经吸收房子DRINK的位置并且在测试当天显示出比没有被剥夺的对照组显著更低的延迟时间的动物来说，淀粉样肽的注射诱导遗忘，这对于利用对照肽处理的组来说没有被观察到。后者甚至在熟悉结束后的8天一直有效地(或者效率甚至更高)记住房子DRINK的位置。
简单的计算使得能够限定定向障碍指数(DI)：
DI＝(PT7/PT0)-(PT7/PT0)对照组
其中，PT7＝注射Aβ25-35肽后7天的记忆力测试值，PT0＝注射Aβ25-35之前即刻的记忆力测试值。
因此，对于对照动物(没有被剥夺水并且被注射无毒的Sc.Aβ肽的小鼠)该指数为零，并且在用淀粉样肽Aβ25-35处理的动物中显著更高，使得能够提出用于测试候选药物分子是否减弱或阻止该指数的增加并且因此减弱或阻止地形定向障碍的药理学研究。
因此，对根据本发明的设备的熟悉构成丰富且复杂的环境，其影响大脑可塑性和海马体的神经形成。
因此，特别是在神经药理学和临床前动物研究的背景下，本发明允许量化测量动物行为，特别是针对基于复杂环境的自发潜在探索的学习过程和小鼠对该环境熟悉过程的测量。
本设备使得能够测量在熟悉情况下的动物与在没有熟悉情况下的动物(针对水或食物)在遗忘测试中的行为之间的显著差异。熟悉期能够从一天到4周或更长时段。
本设备能够测量特别是与年龄、遗忘的药理学模型(例如利用东莨菪碱的治疗)、痴呆的药理学和遗传学模型(如此处所说明的注射淀粉样肽，还有阿尔茨海默病的转基因系)以及其他衰弱情况(例如有压力的或抑郁的动物)相关的认知缺陷的影响。
因此，本发明特别使得能够分析阿尔茨海默病的重要早期征兆之一：空间定向障碍的症状。
根据实施例之一，该设备使得能够表征自闭症。
根据其他实施例之一，该设备使得能够表征进食行为。
根据其他实施例的另一个，该设备使得能够表征社交互动。
根据其他实施例的另一个，该设备使得能够表征运动科学。
根据其他实施例的另一个，该设备使得能够表征小鼠群体的抑郁状态。
当然，本发明不限于刚刚描述的示例，并且在不超出本发明的范围的情况下能够对这些实施例进行大量调整。特别地，由于本发明的不同特征、形式、变型和实施例不是互不兼容的或互相排斥的，因此它们能够根据各种组合彼此组合。特别是，先前描述的所有变型和实施例能够彼此组合。

Claims (13)

1.一种用于研究至少一只小鼠的地形记忆的设备(100)，所述设备(100)包括：
-被称为广场(150)的中央空间，其在至少一侧是开放的，
-被称为房子(111-115)的多个闭合空间，其位于所述广场(150)的周边，所述房子(111-115)在一侧是开放的并且连接到被称为街道(161-165、171-175、181-185)的、允许所述至少一只小鼠到达所述广场(150)的至少一个交通空间，以及
-位于所述多个房子(111-115)中的所述至少一只小鼠的多个刺激工具(121-125)，
其特征在于，所述至少一个交通空间(161-165、171-175、181-185)形成迷宫，所述迷宫被布置成使得所述广场(150)和每个房子(111-115)之间的距离是相等的，每个房子(111-115)能从广场(150)经由长度相同的至少两条直接路径进入，将每个房子(111-115)连接到所述广场(150)的所有所述直接路径具有相等长度。
2.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，还包括：
-多个传感器(131-135)，其被布置成用于测量所述至少一只小鼠利用所述多个刺激工具(121-125)的活动，以及
-处理单元，其被布置成用于根据由所述多个传感器(131-135)进行的测量来确定所述设备(100)中的所述至少一只小鼠的行为参数。
3.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，所述多个刺激工具(121-125)包括食物分配器；并且在于，所述多个传感器(131-135)包括被布置成用于测量所述至少一只小鼠进食的食物量和/或所述食物分配器的使用次数和/或使用所述食物分配器花费的时间的至少一个传感器。
4.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，所述食物分配器包括：
-用于食物的主容器，
-连接到所述主容器的喂食容器，以及
-位于所述主容器和所述喂食容器之间的翻板，所述翻板被布置成根据所述喂食容器中存在的食物的水平自动地打开和关闭。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述多个刺激工具(121-125)包括至少一个饮品分配器；并且在于，所述多个传感器(131-135)包括被布置成用于测量所述至少一只小鼠饮用的液体量和/或使用每个饮品分配器的次数和/或使用其花费的时间的至少一个传感器。
6.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，所述饮品分配器包括：
-容纳液体的至少一个容器，以及
-位于所述容器底部的奶嘴。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述多个刺激工具(121-125)包括游戏平台，所述游戏平台包括至少一个管，所述至少一个管被布置成使得所述至少一个小鼠能够从中穿过；并且在于，所述多个传感器(131-135)包括用于测量所述至少一个小鼠在所述至少一个管中的活动的摄像头。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述多个刺激工具(121-125)包括奔跑平台，所述奔跑平台包括至少一个活动轮；并且在于，所述多个传感器(131-135)包括用于测量所进行的轮的转数和/或每个活动轮的平均速度和/或瞬时速度和/或使用时间的至少一个传感器。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述多个刺激工具(121-125)包括具有适于容纳另一只小鼠的尺寸的镂空笼子，其被布置成允许位于所述房子(111-115)中的所述至少一只小鼠接触位于所述笼子中的另一只小鼠；并且在于，所述多个传感器(131-135)包括用于测量所述至少一只小鼠与所述另一只小鼠互动的摄像头。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述多个传感器(131-135)包括用于检测和测量所述至少一只小鼠在所述迷宫内的移动的至少一个传感器(210)。
11.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，所述设备(100)的底板(230)的至少一部分由对红外辐射透明的材料制成。
12.根据前一权利要求所述的设备(100)，其特征在于，还包括：
-至少一个红外源(221-224)，其位于所述设备(100)的第一侧上并且被布置成用于均匀地照明所述设备(100)的所述底板(230)，
-至少一个摄像头(210)，其对位于所述设备(100)的第二侧上的红外辐射敏感并且被布置成用于通过检测所述至少一只小鼠在所述设备(100)的底板上的阴影来测量所述至少一只小鼠在迷宫中的移动。
13.一种用于评估至少一只小鼠在根据权利要求10至12中任一项所述的设备(100)中对其自身定向的能力的方法，所述方法包括：
-至少一个学习步骤，包括使所述至少一个小鼠处于所述设备(100)中预定时间，所述预定时间被称为学习时间，
-剥夺所述至少一只小鼠的水和/或食物一段时间的步骤，所述一段时间被称为剥夺时间，
-测试步骤，在该测试步骤期间，所述至少一只小鼠被放回到所述设备(100)中，
所述处理单元确定在到每个房子(111-115)的路径上所犯的错误的次数，和/或进入每个房子(111-115)的行程时间，和/或所采用的路径。
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