行動の研究は、前臨床神経科学研究の主要な要素です。行動検査は、病気、神経損傷、遺伝子改変、薬物乱用や中毒、様々な薬剤や治療法への曝露によって生じる可能性のある脳機能の変化を特徴付けるために用いられます。
前臨床神経科学研究における行動研究は、神経科学の分野において、動物モデルを用いて行動の変化やパターンを研究し、神経系の基礎的なメカニズムを理解するための研究アプローチです。この種の研究は、ヒトの神経疾患や行動異常に関連する基礎的なメカニズムを解明するために重要です。
行動研究の一般的な目的と内容は以下の通りです。
行動研究の目的と内容
行動の観察と評価
動物の行動を観察し、定量化するためのさまざまなテストや評価ツールを使用します。これには、学習、記憶、運動機能、感覚知覚、社会的行動、情動反応などの評価が含まれます。
動物モデルの利用
前臨床研究では、マウスやラットなどの動物モデルを用います。これらの動物に遺伝的操作を加えたり、特定の薬物や刺激を与えたりして、行動変化を誘発します。
神経基盤の理解
行動の変化を引き起こす神経基盤を探求します。これは、脳の特定の領域や神経回路の活性化を調べたり、神経伝達物質の役割を研究したりすることを含みます。
疾患モデルの構築
神経疾患や精神疾患のモデルを構築し、これらの疾患の行動面での特徴を再現しようとします。これによって、疾患の進行や症状の根本的な原因を解明することが可能になります。
治療法の探索
動物モデルを使って、潜在的な治療法や薬物の効果を評価します。行 動変化を追跡することで、治療法の有効性や副作用を調べることができます。
このような行動研究は、神経科学の前臨床段階で重要な役割を果たしており、ヒトの疾患に関する研究や治療法の開発に向けた基礎的なデータを提供します。
前臨床神経科学における行動研究の応用例や研究分野
前臨床神経科学における行動研究は、さまざまな応用例や研究分野において広く利用されています。以下は、一般的な応用例や研究例です。
神経疾患のモデル研究
行動研究は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病などの神経変性疾患のモデルを構築し、これらの疾患が行動に与える影響を調べるために利用されます。これにより、疾患の進行や病理学的なメカニズムを理解し、治療法の探索に役立てることができます。
精神疾患のモデル研究
うつ病、統合失調症、不安障害、自閉症スペクトラムなど、精神疾患に関連する行動特性を研究するために、動物モデルを使用します。これらのモデルを用いて、疾患の行動的な特徴を再現し、病理的なメカニズムを解明することができます。
薬物および治療法の評価
行動研究は、新しい薬物や治療法の効果を評価するためにも利用されます。動物モデルを用いて、治療法が特定の行動異常を改善するかどうかを調べることで、薬物の有効性や副作用を評価します。
学習と記憶の研究
行動研究は、学習と記憶に関連する脳のプロセスを理解するためにも使用されます。迷路タスクや条件付け実験などを通じて、動物の学習能力や記憶保持能力を評価し、これらのプロセスの神経基盤を調べます。
神経可塑性と再生の研究
神経系の可塑性や再生能力を研究するた めにも、行動研究が利用されます。脳や脊髄の損傷後の行動変化を観察し、リハビリテーションの効果や神経再生の可能性を評価することで、神経障害からの回復メカニズムを理解することができます。
感覚・運動系の研究
動物モデルを用いて、感覚・運動系の働きを理解するための研究も行われます。これは、感覚情報の処理や運動制御に関連する神経回路を特定するのに役立ちます。
以上のように、前臨床神経科学の行動研究は、神経疾患の理解、治療法の開発、神経系の基礎的な機能の解明など、多岐にわたる応用と研究分野で重要な役割を果たしています。
emka TECHNOLOGIES テレメトリー・デジタル遠隔測定システム
emka TECHNOLOGIES社のeasyTEL+およびrodentPACKデジタル遠隔測定システムは、行動試験中に、小動物から大動物まで、様々な生理学的エンドポイントのワイヤレス記録を提供します。これらのシステムは同じ収集ハードウェアを使用するため、研究間のニーズの変化に対応するためのシームレスで手頃な価格での移行が可能です。
emka TECHNOLOGIES社とNoldus Information Technology社との緊密な協力関係に加え、デジタル遠隔測定における最近の進歩により、従来の行動学的研究に統合的なアプローチを取ることができるようになりました。
送信機と受信機間の伝送距離は15cmから5mに延長され、高解像度の生理学的記録と同時に中断のない行動観察が可能になりました。
どちらのシステムも、オプションで同期化された動画とともに、最大32の単一またはグループ飼育の被験者を管理することができます。研究では、脳波異常の調査だけでなく、行動変化と連動した発作責任や睡眠の変化も扱うことができます。実際、生理学的エンドポイントには、最大4つの生体電位（EEG、EMG、ECG、EOG）、2つの圧力（動脈圧、心室圧）、体温、活動量、呼吸数が含まれます。
収集ソフトウェア内のリアルタイム表示とアラーム機能は、モジュール式分析プラットフォームによって補完されます。このプラットフォームは、神経、心臓血管、呼吸器の分析ニーズに対応したアラカルトモジュールを同期動画とともに提供します。
各システムのユニークな特徴、サンプルシステム設計、関連論文の詳細は以下のとおりです。
easyTEL
埋め込み型遠隔測定
easyTEL+埋め込み型テレメトリーは、小動物および大動物の複数の生体電位（EEG、EMG、ECG、EOG）および圧力（動脈、心室）、体温、活動、呼吸数を取得することができます。小動物用インプラントが最大150日間、2つの生体電位と1つの圧力を記録するのに対し、大動物用インプラントは最大295日間、4つの生体電位と2つの圧力を記録できます。
完全埋め込み型システムの主な利点は、水ベースのテスト（モリス水迷路、強制水泳テスト）との互換性です。トランスミッターの状態（オン／スリープ）・再構成可能な設定（サンプリング・レート、分解能、送信パワー、送信周波数など）は、ワイヤレスで制御できます。これにより、人間とのインタラクションを減らすことができ、行動テスト中の動物の自然な状態の可能性が高まります。これらのインプラントの電極は、バイポーラまたはコモングラウンド構成が可能です。
様々な行動試験中に生理学的データを取得するためにセットアップされたeasyTEL+システムの例を以下に示します。
モリス水迷路
モリス水迷路とEEG同時記録により、空間学習を評価し、記憶プロセスおよび認知障害（健忘症、認知症、せん妄）の治療に使用される化合物の効果を理解します。
尾部垂試験
尾懸垂試験と脳波同時記録により、気分障害の遺伝的要素の理解、抗うつ薬のスクリーニング、行動毒性学などを行います。
驚愕テスト
統合失調症や自閉症などの精神疾患でよく見られる感覚運動障害や侵害受容を、EEGトレースからの睡眠スコア分析とともに評価します。
rodentPACK
頭部装着型遠隔測定
rodentPACKは、最大4つの低ノイズ生体電位（皮質脳波または貫通脳波、EMG、ECG、EOG）と、行動試験中の50g以上のげっ歯類の活動を取得するワイヤレスデジタルテレメトリーシステムです。外部化されたトランスミッターは、被験者、コホート、研究間で再利用することができ、大規模な被験者プールを必要とする行動研究の立ち上げコストを削減することができます。
emka TECHNOLOGIES社のトランスミッターのカスタムデザイン（電極、電極ワイヤー、極性）は、ユーザーが設定可能なサンプリングレート、分解能、ゲインと組み合わされ、ユーザーに様々な研究デザインのオプションを提供します。簡単に交換可能なバッテリーは、最大150時間の連続記録が可能です。
様々な行動テスト中に生理学的データを取得するためにセットアップされた齧歯類PACKシステムの例を以下に示します。
ロータロッドテスト
ロータロッドテスト中のEEGモニタリングにより、薬剤開発中の運動協調に対する潜在的な副作用を調べます。
T字迷路試験
T字迷路試験と脳波の同時記録により、記憶プロセスと神経疾患（アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、外傷性脳損傷など）を理解します。
記憶にはさまざまなタイプ（短期記憶、長期記憶など）があり、脳の異なる領域（海馬、扁桃体、小脳、前頭前皮質など）を使用する細分化された記憶もある。分析オプションには、スペクトル分析、自動睡眠スコアリング、発作検出などがあります。
高架式十字迷路
高架式十字迷路の研究は、薬物（抗不安薬など）の開発や、ストレスが不安様行動を誘発するメカニズムの解明に役立ちます。
easySYNC
データ収集 & 行動追跡ソフトウェアとの連動
easySYNCデバイスにより、ユーザーはIOX2データ収集ソフトウェアのアクションを外部からトリガーすることができます。外部トリガーはeasySYNC TTL*入力を通して駆動され、より高いタイミング精度と生理学的データストリーミング、保存、ビデオスタート/ストップ、コメント追加などの直接外部制御を提供します。
easySYNCデバイスは行動研究において特に有用で、Noldus EthoVision行動追跡ソフトウェアがEMKAのIOX2収集ソフトウェアを外部トリガーすることを可能にします。
動物の行動、運動、活動の追跡と分析はEthoVisionで行われ、EMKAのeasyTEL+またはrodentPACKワイヤレス遠隔測定システムからの同期された生理学的データはIOXデータ収集ソフトウェアで収集されます。
* Transistor-Transistor Logic
emka TECHNOLOGIES社は、1992年にフランスで設立され、当初は、アイソレーテッドオーガンバスやランゲンドルフ灌流装置を開発、製造しており、2000年には非侵襲性のテレメトリーをリリース、2014年には、SCIREQ社（カナダ）をグループに入れることにより、呼吸器研究用機器を製品ポートフォリオに加え、幅広い分野の機器を、世界の研究者の方々に提供しています。
オレンジサイエンスはemka TECHNOLOGIESの日本総代理店です。日本では唯一emka TECHNOLOGIES社と取引できる窓口となっております。日本国内で展開される様々な研究プロジェクトを支え、研究者の皆様がより効果的かつ効率的に研究を進められるよう、迅速で専門的なサポートを提供しています。
主な製品
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マウス・ラット用テレメトリー
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ジャケットテレメトリー
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オーガンバス
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ランゲンドルフ
主な製品
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マウス・ラット肺機能測定装置
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マウス・ラット呼吸測定装置
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吸入暴露装置
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細胞暴露装置
