موش‌های آزمایشگاهی در بوته آزمایش

محققان آمریکایی بر این باورند که این مسئله به باکتری‌های روده موارد مورد آزمایش بستگی دارد. از سوی دیگر، محققان در خلال کارهای آزمایشگاهی، گاهی باید کارهایی را به موش‌ها آموزش دهند که معمولاً زمان زیادی را از محققان تلف می‌کند اما کارهای ساده‌تری هم برای آموزش آن‌ها وجود دارد. مجله Lab Life Scientist به این موضوع پرداخته است.

تمام پستانداران به میکروبیوتا یا مجموعه‌ای از میکرواورگانیسم‌هایی که در بدن آن‌ها میزبان هستند، وابسته‌اند. تکامل جانداران، میکروبیوتا را در هرکدام از حیوانات شکل می‌دهد که به نفع جمعیت‌های میکرواورگانیسم‌هاست که به حیوانات کمک می‌کند تا در برابر محیط‌زیست خود و بیماری‌هایی که با آن مواجه می‌شوند، زنده بمانند.

اما موش‌های آزمایشگاهی، موش‌های خانگی نیستند بلکه تحت شرایط کنترل‌شده رشد و تغذیه می‌کنند و بزرگ می‌شوند بنابراین، هر موش ویژگی‌های و الگوی ژنتیکی قابل پیش‌بینی دارد. این امر در تحقیقات زیستی یک مزیت به شمار می‌رود که محققان از قبل می‌دانند با چه موجودی روبرو هستند.

محققان تصمیم گرفتند به موش‌های آزمایشگاهی چیزی را بدهند که در شرایط تحت کنترل ازدست‌داده‌اند و آن، میکروبیوتای روده در موش‌های وحشی و غیر آزمایشگاهی است که به‌طور طبیعی در بدن موش‌های خانگی و موجود در طبیعت ایجاد می‌شود. آن‌ها برای دستیابی به این باکتری‌های روده، بیش از 800 موش غیر آزمایشگاهی را از 8 نقطه مختلف به دام انداختند تا از میان آن‌ها، نامزدهای سالم و مناسب را برای اهدای میکروبیوتای روده بیابند.

پژوهشگران سپس آن‌ها را مورد آزمایش قراردادند و میکروبیوتای روده را در موش‌های غیر آزمایشگاهی و میکروبیوتای موش‌های آزمایشگاهی را موسوم به C57BL/6 مقایسه کردند. آن‌ها تأیید کردند که ویژگی‌های C57BL/6 در موش‌های غیر آزمایشگاهی نسبت به میکروبیوتای موجود در بدن موش‌‌های وحشی متمایز است.

محققان، میکروبیوتای موش‌های وحشی را به موش‌های باردار آزمایشگاهی پیوند زدند که در محیطی استریل رشد یافته بودند و به‌خودی‌خود میکروبیوتا نداشتند. آن‌ها برای مقایسه، یک گروه کنترل را نیز آماده کردند به‌طوری‌که میکروبیوتای گرفته‌شده از موش آزمایشگاهی C57BL/6 را به گروهی از موش‌های باردار و فاقد میکروب پیوند زدند.

آن‌ها مشاهده کردند که چهار نسل بعدازاین موش‌ها نه دارای میکروبیوتای وحشی و نه میکروبیوتای موش‌های آزمایشگاهی تحت کنترل بودند. 92 درصد از موش‌های آزمایشگاهی دارای میکروبیوتای وحشی، در مواجهه با مقادیر بالایی از ویروس آنفلوانزا زنده ماندند، درحالی‌که تنها 17 درصد موش‌های آزمایشگاهی و موش‌های گروه کنترل توانستند زنده بمانند.

در آزمایش‌های دیگر، موش‌های آزمایشگاهی که محققان، میکروبیوتای موش‌های وحشی را به آن‌ها پیوند زده بودند، در مواجهه با تومورهای روده بزرگ نتایج درمانی بهتری از خود نشان دادند درحالی‌که سایر موش‌ها تعداد تومورهای بیشتر و درنتیجه بیماری شدیدتری داشتند. اثرات مفید میکروبیوتای موش‌های وحشی با کاهش التهاب در هر دو مدل موش‌ها در ارتباط بود. محققان با نتایج مثبتی که از این آزمایش‌ها به دست آوردند، امیدوارند که بتوانند روش استفاده از میکروبیوتای طبیعی را در موش‌های آزمایشگاهی بهبود دهند.

آموزش موش‌ها

دانشمندان ژاپنی به‌منظور پیشبرد مطالعات علوم اعصاب، سیستم جامعی را برای مطالعه رفتار و فیزیولوژی موش‌ها برقرار کرده‌اند که بسیار سریع‌تر از روش‌های دستی نتیجه را در اختیار محققان قرار می‌دهد. هدف استفاده از این روش جدید، علاوه بر ارائه داده‌های بزرگ‌تر و استاندارد، کاهش تعداد حیوانات آزمایشگاهی و زمان ذخیره از طریق دستگاه‌های خودکار است.

علوم اعصاب رفتاری مانند مطالعه بینایی و شناخت همیشه مستلزم آموزش حیواناتی است که بتوانند بعضی کارهای آزمایشی را مانند فشردن دکمه انجام دهند تا از این طریق مشخص کنند که این کار نشانه ارجحیت یا حافظه آن‌هاست. این آموزش ماه‌ها زمان می‌برد و یک یا چند محقق زمان خود را به این کار اختصاص می‌دهند تا بتوانند فعالیت‌های مغزی موش‌ها را ثبت کنند.

باوجوداین، خصوصیات این الگوها و ادغام آن‌ها با رشد آرایش جدیدترین سیستم‌های ثبت فیزیکی فعالیت مغزی، به علت تنوع مداخلات انجام‌گرفته، تفاوت زیادی با آزمایشگاه‌ها دارد. نبود استانداردسازی منجر به شکل‌گیری موضوعات مرتبط با تولید مجدد می‌شود و احتمال بزرگ و قابل اشتراک‌گذاری مجموعه داده‌هایی را از بین می‌برد که به‌طور قابل‌توجهی شتاب اکتشافات پزشکی و اعتبار آن‌ها را بالا می‌برد. این مسائل به‌ویژه در تحقیقاتی که روی موش‌های آزمایشگاهی انجام می‌گیرند، بیشتر به چشم می‌آید و عظیم‌ترین ابزار شناختی را برای مطالعه مدارهای عصبی روی رفتار محسوب می‌شوند. موش‌های آزمایشگاهی نیز طی این آزمایش‌ها دچار استرس می‌شوند و آموزش و آزمایش‌هایی که روی آن‌ها صورت می‌گیرد در آزمایشگاه‌های مختلف، متفاوت است.

یک سیستم آموزشی استاندارد و مطلوب برای محققان باید ویژگی‌های زیر را داشته باشد:

• تثبیت اتوماتیک سر موقع آموزش رفتاری و کشف سریع چند مجموعه پارامتر رفتاری به همراه کم‌ترین تداخلات صورت گرفته از سوی فرد آزمایش گیرنده.
• بازده بالای آموزش خودکار
• ظرفیت اکتشاف منابع مختلف داده‌های روان‌سنجی
• یکپارچه‌سازی انعطاف‌پذیر چند سیستم ضبط روان‌شناسی/ و سیستم تحریک
• نسل کارآمد مجموعه داده‌های بزرگ، قابل اشتراک‌گذاری و قابل‌تجدید به‌منظور استانداردسازی فرآیندها در داخل و بین آزمایشگاه‌ها.

نتایج به‌دست‌آمده از این تحقیقات، تولید پلتفرمی خودکار و آزمایشی برای آموزش رفتاری موش‌هاست که از ویژگی‌‌های آن می‌توان به خودکار بودن کامل آن، تثبیت داوطلبانه سر و ظرفیت بالای پذیرش اشاره کرد.

این پلتفرم قابل‌اندازه‌گیری بوده و بر اساس وجوه حسی مختلف، امکان آموزش رفتاری را ایجاد می‌کند و به‌منظور تجزیه‌وتحلیل سطوح و مدارهای عصبی، به‌آسانی با طرح مجازی و فیزیولوژی ادغام می‌شود. قابلیت دسترسی از راه دور به آن و طراحی مبتنی بر وب، این پلتفرم را به گزینه‌ای مناسب برای انجام کارهایی در مقیاس بزرگ تبدیل کرده است.

محققان، موش‌ها را با دو عملکرد بینایی و شنیداری مورد آموزش قرار دادند. در آزمایش بینایی، محققان موش را به‌گونه‌ای آموزش دادند که بتوانند با تکیه‌بر توانایی بینایی دو چشم بتوانند انتخاب کنند. پژوهشگران، یک معمای تعاملی دوبعدی مرتبط با بینایی طراحی کردند که در آن‌یک شبکه دایره‌ای شکل در بخش مرکزی میدان بینایی موش قرار می‌گرفت و حرکتی در جهت یا برخلاف جهت عقربه‌های ساعت داشت. موش در ابتدا باید پنجه‌های جلویی را روی چرخ کوچکی بگذارد و مانع از چرخش آن شود.

سپس محرکی به مدت یک ثانیه روی صفحه نمایشگر نمایش داده می‌شود. بعدازآن، موش‌ها درک خود را از چرخش محرک نسبت به چرخش چرخ، و چرخش شبکه نسبت به چرخش چرخ در جهت چرخش محرک بینایی در زمان واقعی نشان می‌دهند. پاسخ صحیح، چرخش در جهت عقربه‌های ساعت در مقابل چرخش برخلاف عقربه‌های ساعت در محرک بود که منجر به جهت‌گیری عمودی شبکه می‌شود. محققان در واکنش به موش‌هایی که پاسخ صحیح داده بودند، به‌عنوان جایزه مقدار کمی آب دادند.

محققان، موش‌ها را هرروز در جلسات 20 دقیقه‌ای مورد آموزش قرار می‌دادند. بعدازاین دوره، 8 موش از بین 12 موشی که در این آموزش‌ها شرکت کرده بودند، وارد مرحله پیش آموزشی شدند. یادگیری کامل کوچک‌ترین زاویه چرخش با دقت 75 درصدی در موش‌ها حدود 8 هفته زمان می‌برد.

محققان در گام بعدی، موش‌ها را مورد آزمایش شنوایی قراردادند. آن‌ها بلندگویی را به‌منظور تحریک شنیداری در مقابل موش‌ها گذاشتند و با تنظیماتی، سروصداهای اطراف را کاهش دادند. در این حالت، موش باید صداهایی با 80 دسی‌بل و 10 کیلوهرتز را که پنج مرتبه پخش‌شده بود را تشخیص دهند. این صداها در 70 درصد آزمایش پخش می‌شد و در 30 درصد باقی‌مانده نیز موش‌ها در معرض صداهای پس‌زمینه 50 دسی‌بلی قرار می‌گرفتند.

محققان در پاسخ صحیح، به موش‌ها جایزه ندادند و مورد مجازات هم قرار نگرفتند. در آزمایش‌هایی با هشدار اشتباه، محققان، موش‌ها را بازمان انتظار اضافه‌تر جریمه کردند. درنهایت، دانشمندان نشان دادند که آن‌ها زمانی می‌توانند موش‌ها را به‌عنوان نمونه تصور کنند که آزمایش‌های صورت گرفته را به‌خوبی یاد گرفته باشند. این تحقیقات حاکی از آن بود که موش‌ها توانستند بدون دخالت انسان در آزمایش‌های یادگیری رفتاری مشارکت کنند.

پیش‌ازاین، آموزش هر موش آزمایشگاهی حدود 15 ساعت از زمان یک محقق را می‌گرفت. اما با آزمایش‌ها و تنظیمات جدید، تنها یک ساعت و نیم صرف آموزش موش‌ها می‌شود.

برای دسترسی به مجله Lab Life Scientist فایل پیوست را ملاحظه فرمائید.

 

مترجم: ندا اظهری

 

No tags for this post.