Badania na szczurach - omówienie metodologii

Badania na szczurach - omówienie metodologii

Badania na zwierzętach to kontrowersyjny temat, a ich zwolennicy i przeciwnicy toczą wojnę na argumenty, dyskutując o etycznych aspektach takich eksperymentów. W związku z tym być może zastanawiałeś się kiedyś, w jaki sposób przeprowadza się testy behawioralne na szczurach?

Testy przesiewowe

Każde badanie, niezależnie czy przebiega z wykorzystaniem zwierząt czy bez, musi być rzetelne. Z tego powodu pierwsza próba, którą zazwyczaj się przeprowadza, ma za zadanie sprawdzić, czy wszystkie szczury są jednakowo zdrowe. Jednym z takich eksperymentów jest przesiewowy test Rotarod, oparty na tzw. reakcjach wymuszonych. Zwierzaki umieszcza się na walcu, który obraca się z określoną, zazwyczaj zmienną prędkością. Gryzonie mają za zadanie utrzymać się na obrotowej platformie i wykorzystując swoje umiejętności lokomotoryczne poruszać się w wyznaczonym tempie. Doświadczenie jest doskonałą miarą koordynacji ruchowej oraz wytrzymałości. Jeżeli szczur bez problemu porusza się na kręcącym się walcu, jest uznawany za odpowiednio sprawnego. Te, które sobie nie radzą, np. często spadają, nie są wykorzystywane do dalszych badań, gdyż mogłyby negatywnie wpłynąć na rzetelność wyników.

Test nowości

To jakie testy przeprowadzamy, zależy od celu naszych eksperymentów. Każdemu z nich przypisujemy określone funkcje. Jednym z ciekawszych badań jest test nowości, który sprawdza głównie aktywność lokomotoryczną w nowym otoczeniu. Zwierzę umieszcza się w specjalnej klatce wyposażonej w czułe fotokomórki, zliczające ruchy szczura podczas badania. W zależności od rodzaju wykonanego manewru, wyodrębniamy ruchy horyzontalne (w płaszczyźnie poziomej), wertykalne (pionowe) oraz ambulatoryjne (każde kolejne przesłonięcie fotokomórki). Specjalne cyfrowe liczniki dokumentują nasilenie eksploracji gryzonia, a na podstawie końcowych wyników określa się profil jego aktywności. Rejestracji reakcji behawioralnych zwierzęcia w nowym dla niego otoczeniu dokonywać można przez dwie godziny pomiędzy 16.00 a 18.00 (według wytycznych Piazza i współpracowników). Wypełnianie tych norm wpływa na standaryzację eksperymentów. Zachowanie zwierzaka może być bowiem zróżnicowane, w zależności od pory dnia. Po wykonaniu eksperymentu analizujemy otrzymane dane, czyli dokonujemy klasyfikacji na szczury o wysokiej oraz niskiej aktywności ruchowej(HR - high responders/LR - low responders). Podczas interpretacji bierzemy pod uwagę liczbę ruchów horyzontalnych. Przyjmuje się, że zwierzęta, które wykonały mniej niż 2000 manewrów, określa się jako LR (mało aktywne). Natomiast szczury HR to te, które osiągnęły minimalny wynik 3500 ruchów podczas swobodnej, dwugodzinnej eksploracji. Uznaje się, że różnice w aktywności wynikają z innego, wyjściowego poziomu lęku. Gryzonie chętniej eksplorujące otoczenie odczuwają mniejszy strach. Teza znajduje potwierdzenie także w innych testach, gdyż zwierzęta HR częściej docierają do końca otwartego ramienia w uniesionym labiryncie krzyżowym. Oprócz tego wykazują tendencję do poszukiwania nowości oraz szybciej uzależniają się od substancji odurzających.

Test otwartego pola

Typowym testem sprawdzającym nasilenie lęku jest test otwartego pola. Szczury to zwierzęta preferujące ciemne pomieszczenia. W środowisku naturalnym eksploracja na jasnej, pustej przestrzeni może być śmiertelnie groźna, gdyż zwierzę jest narażone na atak drapieżników. Ekspozycja na oświetlonej, podzielonej na 25 kwadratów planszy, jest dla tych gryzoni sytuacją wysoce stresującą. Z tego powodu ten test jest często wykorzystywany do badań nad lekami przeciwlękowymi. Przeciętny szczur umieszczony w boksie, nad którym umieszcza się jasną żarówkę, nie eksploruje otoczenia. Podczas trwającego 20 minut eksperymentu obserwuje się aktywność zwierzaka i rejestruje charakterystyczne zachowania: latencję startu, pokonany dystans (np. w postaci liczby przekroczonych kwadratów), czyszczenie się, wspinanie, znieruchomienie, defekację oraz mikcję. Skuteczne leki przeciwlękowe oraz substancje odurzające zwiększają nasilenie aktywności motorycznej szczura, gdyż osłabiają naturalny strach przed tego typu otoczeniem, niosącym potencjalne zagrożenie.

Labirynt wodny Morrisa

Nieco innym rodzajem testów są eksperymenty poznawcze, które pomagają określić różne umiejętności zwierząt, w tym zdolności uczenia się i zapamiętywania. Jednym z popularniejszych doświadczeń tego typu jest Labirynt wodny Morrisa (Morris Water Maze). Badanie odbywa się w specjalnie przygotowanym basenie wypełnionym ciepłą wodą. Jej temperatura nie powinna sprawiać badanym gryzoniom dyskomfortu. U podstaw testu leży założenie, że szczur przebywający w wodzie będzie szukał jakiejś formy ucieczki, aktywnie pływając. Z tego powodu w wodzie umieszcza się specjalną platformę, a zwierzę po jej odnalezieniu natychmiast się na nią wspina. Każda kolejna próba odnajdywania platformy powinna być krótsza. Gryzoń rozpoznaje drogę, ponieważ kieruje się różnymi wskaźnikami pomieszczenia, w którym wykonuje się testy. Przypuszczalnie tworzy wizualną mapę przestrzenną, pomocną w nawigacji. Tego typu doświadczenia są niezwykle istotne i mogą być wykorzystywane między innymi w badaniach szczurzych modeli Alzheimera oraz innych zaburzeń poznawczych.

Inne testy poznawcze

Inne sposoby badania sprawności uczenia się to testy labiryntu oraz pamięci socjalnej. Eksperymenty przeprowadzane w labiryncie pokazują, jak szybko zwierzę zdobywa informacje i jak efektywnie korzysta z nabytego wcześniej doświadczenia. Na końcu ostatniego korytarza czeka na niego atrakcyjny pokarm – forma nagrody za poprawne wykonanie zadania. Badania pamięci socjalnej wykorzystują zdolność szczurów do rozpoznawania po zapachu osobników swojego gatunku. Gryzoniowi eksponuje się inne zwierzę tej samej płci, dwukrotnie, z przerwą liczącą dokładnie 30 minut. Jeżeli testowany zwierzak wykaże żywe zainteresowane tym samym osobnikiem prezentowanym pół godziny wcześniej, to oznacza, że wykazał się sprawnością pamięci krótkotrwałej.
Testy przeprowadzane na szczurach umożliwiają ocenę skuteczności nowych leków, które z racji etyki nie mogą być pierwotnie testowane na ludziach. Dzięki tego typu badaniom odkryto wiele zależności, które pozwolą nam poznać nie tylko behawior szczurów. Natomiast każdego badacza obowiązuje przestrzeganie norm etycznych, które służą regulacji oraz optymalizacji tego typów eksperymentów, w których minimalizuje się ryzyko poniesienia przez zwierzęta cierpienia.

opracowała: Paulina Golińska

Bibliografia:

  1. Dellu, F., Piazza P.V., Mayo, W., Le Moal, M., Simon, M., Zuckermann, M., (1996). Psychobiology of Sensation Seeking. Neuropsychobiology, 34, 136-145.
  2. Szulc, M., (2004). Historia badań procesów poznawczych i pamięci w zwierzęcych modelach chorób człowieka. Nowiny lekarskie, 73, 3, 253-257.
  3. Vorhees, Ch., Williams, M. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2895266/, dostęp: 8.02.15.

 

Majaczenie, nazywane też delirium (od łacińskiego delirare - „bredzić, mówić od rzeczy”), to postać zaburzenia neuropoznawcze... czytaj więcej
Mianem paraliżu sennego określa się niezwykłe doświadczenie utraty kontroli nad mięśniami przy zachowaniu świadomości, przytr... czytaj więcej
Zaburzenia językowe stanowią bardzo rozbudowaną i złożoną rodzinę. Układ nerwowy ciężko pracuje abyśmy mogli, pozornie bezwys... czytaj więcej
Jednym ze sposobów na poradzenie sobie z trudnościami w życiu jest psychoterapia. Dysponujemy wieloma jej rodzajami. Każdy z... czytaj więcej