베르 미 첼리와 Capellini 처리 시험 : 쥐 및 생쥐의 손재주가 앞발 기능의 단순 양적 측정

본 영상은 식품 취급 중의 낮은 손재주(dexterity)를 정량화하는 절차를 보여줍니다. 설치류의 경우, 각 동물은 먼저 홈 케이지에서, 그다음으로 테스트 환경에서 짧은 길이의 익히지 않은 파스타에 노출됩니다. 테스트 환경에서 동물의 파스타 조작(fopo) 동작을 비디오로 촬영합니다. 파스타를 먹는 동안, 각 파스타 조작 시 이루어진 조정 동작들을 슬로우 모션 비디오 재생을 통해 식별하고 집계합니다.

비디오 분석을 통해 비정형적인 조작 행동을 식별합니다. 식사 중 음식물을 조작하는 데 사용되는 움직임을 정량화하여, 뇌 손상 후 또는 노화 과정에서 나타나는 네 가지 서투른 기민성(poor dexterity)의 변화를 확인한 결과를 보여줍니다. 안녕하세요, 저는 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 심리학과 Teresa Jones 교수 연구실의 Kelly Tenet이며, 저는 Jones 교수 연구실의 RNAi입니다.

오늘은 쥐를 이용한 버미셀리 조작 테스트(Vermicelli Handling Test)와 마우스를 이용한 CAPI 조작 테스트의 절차를 보여드리겠습니다. 저희 실험실에서는 뇌 손상 후 또는 노화 과정에서 음식 조작 시의 숙련도(dexterity)가 어떻게 변화하는지 연구하기 위해 이 절차들을 사용합니다. 그럼 시작하겠습니다.

테스트를 위해 파스타 조각을 준비하려면, 초미세 팁 마커를 사용하여 카드스톡 템플릿을 이용해 DeCheco 브랜드, CAPI 및 Skinner 브랜드의 버미첼리를 특정 간격으로 표시합니다. capal의 경우 0.86 centimeter 간격으로, 버미첼리의 경우 1.75 centimeter 간격으로 표시합니다. 이는 파스타 가닥의 움직임을 시각화하는 것을 용이하게 합니다.

급여 시, 면도날을 사용하여 마우스용 capi는 2.6 centimeter 길이로 자르고, 랫드용 vermicelli는 7 centimeter 길이로 자릅니다. 파스타 브랜드마다 질감과 직경이 달라 취급 방식에 영향을 줄 수 있으므로, 반복 실험 시에는 단일 공급원의 파스타를 사용할 것을 권장합니다. 신물질 공포증(neophobic responses)을 극복하고 취급 숙련도를 높이기 위해, 테스트 전 몇 주 동안 동물들의 홈 케이지에 파스타 조각을 노출시키십시오. 매회 동물당 약 4조각씩 5~10일 동안 노출시키는 것으로 충분합니다.

적응된 동물이라 하더라도 카메라 앞에서 먹이를 먹는 것을 꺼릴 수 있습니다. 이러한 이유로, 한 번 이상의 적응 세션 동안 테스트 구역 앞에 카메라를 배치하십시오. 동물이 파스타 조각에 노출된 후, 동물들을 테스트 환경에 넣고 그곳에서 먹이를 먹는 것에 적응시키십시오.

일반적으로 동물들은 이 환경에서 파스타를 쉽게 섭취합니다. 준비가 완료된 후 3~5회의 섭취 세션을 거쳤다면, 쥐(rats)와 마우스(mice)에서 파스타 핸들링 시험을 실시하는 방법을 알아보겠습니다. 테스트 세션은 한 회의 시험당 하나의 파스타를 섭취하는 순차적인 시험들로 구성됩니다.

한 세션은 일반적으로 쥐(rat)당 4~5회, 생쥐(mouse)당 3~4회의 시행으로 구성됩니다. 쥐는 보통 뒷다리로 곧게 서서 파스타를 먹으므로 당기는 동작을 가장 쉽게 관찰할 수 있습니다. 카메라를 챔버 바닥 높이에서 약간 위쪽 각도로 배치했을 때, 생쥐는 몸을 앞으로 굽혀 파스타를 비스듬히 잡는 경향이 있습니다.

따라서 바닥이 뚫린 테스트 챔버를 거울 위에 놓습니다. 카메라는 바닥보다 약간 높은 위치에 배치하고, 거울에 비친 발바닥의 반사상을 포착할 수 있도록 아래쪽으로 각도를 조절합니다. 비디오 녹화를 시작하기 전에 파스타 조각 하나를 테스트 챔버 안에 넣습니다.

섭식을 유도하고 동물을 적절한 카메라 시야 내로 이동시키기 위해서는, 동물이 카메라를 향하게 하고 카메라 줌을 10배에서 12배까지 충분히 확대해야 합니다. 네 발과 모든 손가락의 개별적인 조절 동작을 관찰하기 위해, 동물의 위치와 카메라 설정이 첫 번째 시도 투하를 시작하는 즉시 양발의 너클 부위가 보여야 합니다. 또는 동물 바로 앞에 파스타 조각을 매달아 놓고 기록을 시작합니다. 섭식이 시작되기 전, 파스타 조각을 베어 무는 각 소리가 들려야 합니다.

따라서 섭식 여부를 확인하는 데 오디오 녹음이 유용합니다. 나머지 시험을 계속 진행하십시오. 마찬가지로, 동물들이 최적의 시청 위치에서 벗어나지 않도록 시험 간의 지연 시간을 최소화하는 것이 가장 좋습니다.

이제 네 가지 부적절한 조정(four poor adjustments)과 섭취 시간에 대한 정량적 비디오 분석 방법을 알아보겠습니다. 섭취 중 네 가지 부적절한 조정에 대한 분석은 쥐의 중추신경계(CNS) 손상 후 측면화된 장애 및 생쥐의 연령 관련 변화에 민감한 간단한 정량적 측정법입니다. 분석 시 비디오 재생 속도를 실제 시간의 약 50%로 늦추거나, 필요에 따라 프레임별 이동을 통해 조정을 식별합니다. 정량 분석 구간은 페이스트 조각이 처음 입에 놓일 때 시작하여, 마지막 페이스트 조각이 구멍에서 떨어져 입속으로 사라질 때 종료됩니다.

포어가 이전 조각을 놓았다가 다시 접촉할 때마다 조정 1회로 계산합니다. 포어 홀이 재형성되거나 손가락의 신전, 굴곡 또는 외전이 일어날 때, 각 조정 횟수는 왼쪽과 오른쪽 포어에 대해 각각 별도로 기록합니다. 손가락의 움직임이나 손잡이의 위치 변경 없이 포어가 마스터피스 위를 미끄러지는 경우에는 조정 횟수로 계산하지 않습니다.

가공 조각(pastor piece)과 접촉하지 않은 상태에서의 빈약한 움직임 또한 측정에서 제외합니다. 섭식 시간은 각 시도마다 시작 시점부터 가공 조각이 입안으로 완전히 사라질 때까지 기록합니다. 동물이 섭식을 일시 중단했으나 조각을 계속 잡고 있는 경우, 해당 일시 중단 시간은 총 시간에서 차감하며, 해당 시도는 분석에서 제외합니다.

섭식 과정 중 어느 부분에서라도 일시 정지 상태의 관찰이 가려지거나 동물이 조각을 부순 경우(조각이 짧아지면 조작 패턴이 달라지기 때문), 생쥐가 섭식 중에 파스타를 떨어뜨렸다가 짧은 휴식 후 다시 집어 들어 섭식을 재개하는 경우가 있습니다. 이는 주의 산만이나 부분적 포만감 때문일 수 있습니다. 섭식이 빠르게 재개된다면 해당 시험을 제외하지 않으나, 조각을 떨어뜨린 시간은 총 섭식 시간에서 제외합니다.

비디오 분석을 통해 얻은 측정값은 기공당, 개체당 평균 조정 횟수, 개체당 평균 섭식 시간 및 조정 속도입니다. 이제 몇 가지 비정형 조작 패턴을 살펴보겠습니다. 비정형 조작 패턴은 서로 다른 중추신경계(CNS) 손상 유형을 구분하고 연령 관련 변화를 밝혀낼 수 있습니다.

또한 이러한 행동들을 기록하는 것은 보조 분석으로서 유용합니다. 온전한 동물들은 일반적으로 한쪽 족(paw)은 파스타의 아래쪽에, 다른 쪽 족은 입 근처에 두어 섭식을 시작합니다. POS는 일반적으로 모든 시행에서 동일한 위치를 유지합니다.

비전형적인 행동에서 동물은 두 사지의 위치를 바꿀 수 있습니다. 정상 동물은 먹는 도중 조각이 매우 짧을 때 구멍을 나란히 더 대칭적인 위치로 이동시키거나 손가락을 사이에 둡니다. 중추신경계(CNS) 손상이 있는 일부 동물은 그렇게 하지 못하며, 대신 조각이 길 때 막대들을 대칭적으로 잡은 상태로 함께 배치합니다.

쥐와 생쥐에서 나타나는 두 가지 추가적인 비정형 행동은 식사 중에 장시간 동안 한쪽 구멍으로 파스타 조각에 접촉하지 않는 것과, 파스타의 위치를 조정하기 위해 입을 사용하여 구멍을 통해 파스타를 당기는 것입니다. 구부정한 자세나 식사를 시작한 후 파스타를 떨어뜨리는 것과 같은 일부 행동은 쥐에게는 비정형적이지만 생쥐에게는 일반적일 수 있습니다. 하지만 중추신경계(CNS) 손상 후에는 생쥐의 파스타 낙하 빈도가 증가할 수 있으므로, 두 종 모두에서 낙하 빈도를 기록하는 것이 유용합니다.

고령의 생쥐는 종종 파스타의 전진으로 이어지지 않는 조절 동작을 보입니다. 이는 조절 동작이 파스타를 입안으로 이동시키는 뚜렷한 움직임으로 이어지지 않은 매 횟수를 측정하여 산출합니다. 이제 핸들링 테스트의 몇 가지 결과물을 보여드리겠습니다.

감각 운동 피질 손상이 있는 쥐를 분석한 결과, 동물들은 병변의 반대측 당기기에 대해 동측보다 더 적은 조정을 수행하는 것으로 나타났습니다. 일방성 중대뇌동맥 폐쇄는 반대측 사지의 조정 감소와 비전형적인 핸들링 행동의 증가를 모두 초래합니다. 생쥐의 비디오 분석 결과, 고령의 동물은 젊은 성체 생쥐에 비해 파스타 조각을 먹는 데 더 오랜 시간이 걸리며, 파스타를 입안으로 밀어 넣지 못하는 조정을 더 많이 수행하는 것으로 나타났습니다.

지금까지 쥐와 생쥐의 파스타 조작 행동을 정량화하는 방법을 살펴보았습니다. 이 절차를 수행할 때는 파스타 조정 동작이 정확하게 식별되고 있는지 확인하기 위해 평가자 간 신뢰도를 점검하는 것이 중요합니다. 이것으로 모든 설명을 마칩니다.

시청해주셔서 감사합니다. 귀하의 실험에 좋은 결과가 있기를 바랍니다.