نظام افعل ذلك بنفسك للتغذية المجدولة لقوارض المختبر في قفص منزلهم

توضح هذه الورقة بالتفصيل التصميم والتجميع والبروتوكول لنظام التغذية الآلي جنبا إلى جنب مع تعديل بديل للغطاء والقفص يمكن تنفيذه على أقفاص القوارض القياسية مع الحد الأدنى من التعديلات لتجارب القياس الضوئي أو القياس الضوئي الوراثي المربوط. يوفر نظام التغذية أداة فعالة من حيث التكلفة للتغذية الموقوتة و / أو تقييد السعرات الحرارية.

يتجه الصيام المتقطع والأبحاث المحيطة بتأثير تقييد السعرات الحرارية الموقوتة على تنظيم وزن الجسم ونتائج الشيخوخة ، سواء في المجتمع أو في المختبر. لدراسة التغذية المقيدة بالوقت و / أو تقييد السعرات الحرارية في المختبر ، يتم توزيع الكميات المخصصة من الطعام على فترات زمنية محددة. تتضمن التكنولوجيا الحالية للتغذية المجدولة للقوارض إما أقفاصا متخصصة مع منافذ دخول طعام مسورة ، أو قواديس رقمية مقفلة بمرور الوقت ، أو توصيل الطعام يدويا. يمكن أن تكون المعدات المتخصصة لمثل هذه التجارب مكلفة وغالبا ما تتطلب التغذية اليدوية من الباحثين القدوم في وقت متأخر من الليل / الصباح الباكر ، مما يحول دون إجراء دراسات مطولة. يوفر نظام التغذية الآلي الموصوف هنا أداة فعالة من حيث التكلفة للتغذية الموقوتة و / أو تقييد السعرات الحرارية التي يمكن تنفيذها على أقفاص القوارض القياسية بأقل قدر من التعديلات. يستخدم البروتوكول وحدة تغذية تلقائية جاهزة تم تجهيزها بغطاء قفص معزول دقيق قياسي (أغطية قفص الفئران أو الهامستر أو الفئران أو خنزير غينيا) ويمكنه إدارة مخصصات الطعام المطلوبة على فترات زمنية مبرمجة في قفص منزل. يمكن تعديل تصميمنا لقبول مغذيات مختلفة أو اختلافات طفيفة في أبعاد القفص. نحن نقدم التصميم والتجميع والبروتوكول لنظام التغذية جنبا إلى جنب مع تعديل بديل للغطاء والقفص لتجارب القياس الضوئي أو القياس الضوئي الوراثي أو الألياف المربوطة.

الصيام المتقطع هو مجال مهم لأبحاث التمثيل الغذائي والشيخوخة. يمكن أن تؤدي المحاذاة الصحيحة للتغذية وإيقاع الساعة البيولوجية إلى تغيير تأثير النظام الغذائي على وزن^{الجسم 1،2،3،4}. علاوة على ذلك ، يرتبط الصيام المتقطع لفترات طويلة بزيادة طول العمر وتحسين الاضطرابات المرتبطة بالعمر^5،6،7،8. عادة ما تتطلب الدراسات البحثية التي تنفذ بروتوكولات الصيام طويلة الأمد (>20 يوما) معدات متخصصة. في حين أنه من الممكن توصيل الطعام يدويا لبروتوكولات التغذية المجدولة ، فقد يتطلب ذلك وجود محقق في العديد من النقاط الزمنية خارج ساعات العمل لفترة طويلة. على سبيل المثال ، تتطلب ثلاث أوقات تغذية تفصل بينها 4 ساعات التسليم اليدوي في الساعة 8:00 مساء و 12:00 صباحا و 4:00 صباحا. من المحتمل أن يكون تحدي الامتثال لأكثر من بضعة أيام.

بدائل التوصيل اليدوي للأغذية لقوارض المختبرات هي 1) أقفاص متخصصة مع وصول آلي إلى البوابة إلى الطعام أو 2) أنظمة النطاط الرقمية التي توفر وصولا آليا ومبرمجا إلى الطعام ، مثل FED3⁹. أنظمة الأقفاص مع الوصول إلى الأغذية المسورة مكلفة وبعضها لا يوفر بيئة قفص منزلية مناسبة للدراسات طويلة الأجل. على سبيل المثال ، صناديق التكييف التقليدية الفعالة قادرة على توصيل الطعام آليا ولكن لها أرضية مبشورة سلكية لا تساعد على السكن طويل الأجل. يوفر نظام BioDAQ من Research Diets الطعام والماء عبر منافذ خارجية مسورة. تسمح البوابات الآلية القابلة للبرمجة بدراسات التغذية أو الشرب المجدولة على المدى الطويل ، ومع ذلك ، فإن النظام استثمار مكلف. تعد أنظمة القادوس الميكانيكية أداة أخرى لبروتوكولات التغذية المجدولة^{الآلية 9،10}. يأتي الاثنان من القواديس الميكانيكية المذكورة مع تحذير تقليل مساحة المعيشة في قفص المنزل. قد تمضغ الجائعة المقيدة بالطعام أجهزة التغذية و / أو قد تتداخل حطام الأقفاص مع ميكانيكا النطاط للدراسات طويلة الأجل. أخيرا ، تم تصميم قادوس ميكانيكي طورته مجموعة أبحاث تاكاهاشي جنبا إلى جنب مع تقنية فينومي خصيصا لدراسات التغذية المجدولة طويلة^{الأجل 3}. في هذا النظام ، يتم وضع قادوس ميكانيكي فوق الرف السلكي لقفص قياسي مع شلال ينقل الطعام. ومع ذلك ، لا يوفر نظام Phenome المرونة للحيوانات المربوطة بكابل التصحيح (تجارب البصريات الوراثية / القياس الضوئي للألياف) ، وهو مكلف نسبيا مقارنة بجهاز التغذية التلقائية الموصوف هنا.

استجابة للتحديات السائدة في بروتوكولات التغذية المجدولة ، نقترح علاجا فعالا من حيث التكلفة. يسهل نظامنا الآلي توصيل الطعام بدقة على فترات زمنية محددة مسبقا. من خلال مزيج من الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد جنبا إلى جنب مع وحدة تغذية الأسماك الأوتوماتيكية المتوفرة تجاريا ، نبتكر نظام تغذية خارجي افعلها بنفسك (DIY) يمكن تجهيزه على أقفاص القوارض المستقلة التي تستخدم قمم العزل الدقيق. يمكن تطبيق نظام التغذية والأجزاء الموضحة هنا مباشرة على أي من أقفاص القوارض التالية: الفأر أو الفئران أو الهامستر أو خنزير غينيا ، بشرط أن تستخدم الأقفاص المستقلة قمم العزل الدقيق. نظرا لاختلاف الأقفاص في الحجم ، فقد تختلف المواضع قليلا ، ولكن الأقواس المطبوعة ثلاثية الأبعاد ونظام التغذية وتصميم زجاجة المياه الخارجية قابلة للتطبيق بشكل عام عبر أقفاص القوارض المستقلة ذات الأغطية المعزولة الدقيقة.

نحن نضع نموذجا واحدا على وحدة التغذية التلقائية ، ولكن تتوفر العديد من المغذيات التلقائية الأخرى الجاهزة ويمكن تركيبها على النظام المعياري مع تغييرات طفيفة في الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد. لتسهيل سهولة ضبط الحامل المطبوع ثلاثي الأبعاد إلى مغذيات بديلة أو اختلافات طفيفة في أبعاد الأقفاص ، نثبت ملف SolidWorks ثلاثي الأبعاد قابل للتعديل مع ملف STL مصاحب.

يوفر الموضع الخارجي للمغذي التلقائي مساحة كاملة داخل القفص المنزلي ويسمح بفصل وتعقيم وإعادة تحميل أو استبدال وحدة التغذية دون تعطيل. نظام التغذية الآلي فعال للتسجيلات طويلة الأجل ، وبأسعار معقولة ، وقابل للعديد من بروتوكولات التغذية و / أو تقييد السعرات الحرارية المقيدة بالوقت. نحن نقدم رسومات فنية مفصلة لتجميعات القفص والتصميم والبروتوكول لتنفيذ نظام التغذية ، جنبا إلى جنب مع بيانات العينة. ثانيا ، نقدم مجموعة من التعليمات لتعديل الأقفاص القياسية لاستخدام وحدة التغذية التلقائية مع المربوطة بكابل تصحيح لتجارب القياس الضوئي أو القياس الضوئي للألياف.

تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة رعاية واستخدام المؤسسية بجامعة ماساتشوستس في أمهيرست.

1. تجميع وحدة التغذية التلقائية على غطاء قفص معزول دقيق قياسي (الشكل 1)

1. باستخدام أداة دوارة بعجلة قطع مقاس 1.5 بوصة ، قم بقص مربع مقاس 20 × 25 مم في غطاء قفص عازل دقيق. ضع الفتحة على بعد 2.75 سم من حافة الغطاء وتوسيطها فوق رف السلك (الشكل 1 ب ، على اليسار).
2. طباعة ثلاثية الأبعاد حامل لإقران وحدة التغذية التلقائية على غطاء القفص (الشكل 1 أ والملف التكميلي 1). قم بتثبيت الحامل على فتحة غطاء القفص (الخطوة 1.1 ؛ الشكل 1 ب ، في الوسط) وحرك وحدة التغذية التلقائية على الجزء العلوي من الحامل الآمن (الشكل 1 ب [يمين] ، ج).

الشكل 1: تعديل وتجميع قوس المغذي التلقائي وغطاء القفص. (أ) الرسم الفني لقوس وحدة التغذية التلقائية (انظر ملفات SolidWorks / STL في الملف التكميلي 1 للمقياس في 3D). (ب) من اليسار إلى اليمين ، أعلى القفص مع ثقب 20 × 25 مم ؛ قوس مثبت على أعلى القفص ومثبت مع المغذي التلقائي Petbank. (ج) وحدة التغذية التلقائية للحيوانات الأليفة المجمعة على قفص مع حبيبات الطعام التي تسقط على رف سلكي قياسي بزجاجة ماء. قضبان المقياس = 25 سم). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. برمجة واستخدام مثال المغذي التلقائي الجاهز

1. بالنسبة للتجارب الموقوتة، اضبط أوقات التغذية أولا وآخر ساعة التغذية المتزامنة حيث ستؤدي التعديلات اللاحقة إلى تغيير وقت الساعة.
2. تأكد من شحن وحدة التغذية بشكل كاف. اضغط مع الاستمرار على زر الإعدادات حتى يومض إعداد الساعة على الشاشة.
3. تابع إلى إعداد الوقت . باستخدام السهمين لأعلى ولأسفل ، اضبط الوقت على أول فترة تغذية مجدولة مطلوبة.
4. اضبط عدد المخصصات لهذه النقطة الزمنية (يشار إليها بعدد النقاط بجوار إعداد الخلاصة). كرر الخطوات 2.2-2.4 ، لما يصل إلى نقطتين زمنيتين إضافيتين.
5. قم بتحميل غرف التغذية التلقائية بمخصصات الطعام المطلوبة البالغة ≤1.5 جم من طعام القوارض القياسي. إذا كانت هناك حاجة إلى المزيد من الطعام ، فاضبط وحدة التغذية لتسليم مخصصات متعددة في نقطة زمنية معينة. يحتوي المغذي المثال على 16 غرفة.
   ملاحظة: يمكن طلب الطعام حسب الحجم أو قصه بالمقص.
6. قم بتسمية غرفة واحدة بشريط أو طلاء لتأكيد دوران الغرفة المبرمج وتوصيل الطعام. تحقق يوميا أثناء تشغيل المغذيات.

3. نظام قفص معدل للحيوانات المربوطة بوحدة التغذية التلقائية

1. ملحق غطاء بديل اختياري للحيوانات المربوطة بسلك التصحيح (الشكل 2)
   1. قم بقص قطعة من الأكريليك الشفاف بسمك 3 مم وفقا لمواصفات الشكل 2 أ (انظر أيضا الملف التكميلي 2). تم تصميم ملحق الأكريليك بعلامات تبويب لتثبيتها في الجزء العلوي من القفص. يسمح الشق المركزي (190 × 5 مم) بمرور كابل التصحيح. الفتحة المربعة مقاس 20 × 25 مم تناسب قوس المغذي التلقائي. 20 فتحة تهوية تسمح بتدوير الهواء النقي.
   2. باستخدام مفك براغي مسطح الرأس أو أداة إسفين ، انزع الغطاء العلوي للقفص المثقوب لغطاء معزل دقيق قياسي. اعمل على تحرير الألسنة من فتحات علامات التبويب وإزالة كل من الملحق المثقوب وورق الترشيح (الشكل 2C ، اليسار والوسط).
   3. تحت الجزء العلوي المثقب وورق الترشيح توجد شبكة دعم مضلعة داخلية. استخدم أداة دوارة وعجلة قطع مقاس 1.5 بوصة لإزالة شبكة الدعم ؛ باتباع مؤشرات الأسهم الموضحة في وسط الشكل 2C. بعد القطع لإزالة شبكة الدعم ، قم بملف لتنعيم الحافة المقطوعة.
   4. قم بتثبيت ملحق لوحة الأكريليك البديل (الخطوة 3.1) في الجزء العلوي من القفص. ابدأ التثبيت عن طريق تحريك ألسنة اللوحة في فتحات علامات التبويب على طول أي من الحواف القصيرة ثم إحدى الحواف الطويلة واضغط برفق حتى تستقر اللوحة في مكانها (الشكل 2C [يمين] ، D).
2. حامل زجاجة ماء خارجي اختياري للحيوانات مربوطة بسلك تصحيح (الشكل 3)
   1. حفر منفذ لزجاجة الماء: ثقب قطره 11 مم ، 50 مم من الأرض ، متمركز على الحافة القصيرة للقفص (الشكل 3 ب والملف التكميلي 3).
   2. على جانبي الفتحة المركزية (± 27.5 مم) ، قم بحفر فتحتين قطرهما 6 مم. اختياريا ، استخدم أداة ثقب مربعة مقاس 8 مم لحفر ثقوب مربعة (كما هو موضح في الشكل 3 ب).
   3. طباعة ثلاثية الأبعاد لحامل زجاجة ماء خارجي (الشكل 3 أ والملف التكميلي 4). قم بتركيب حامل زجاجة الماء في قاع القفص باستخدام مسامير نقل (بطول 2 سم ، 6 × 1 مم ، أو 0.75 بوصة بطول 1/4 × 20 ؛ الشكل 2 ب ، ج).
   4. بالنسبة لزجاجة الماء ، قم بتركيب أنبوب مخروطي قياسي سعة 50 مل ، مغطى بمجموعة الشرب / السدادة (# 7 Stopper W / 3-1 / 2 "Curved sipper ، انظر جدول المواد) على القوس الخارجي. أعد تعبئة المياه كل 2-3 أيام.

الشكل 2: تجميع لوحة الأكريليك على الجزء العلوي من القفص. (أ ، ب) الرسومات الفنية للوحة الأكريليك وقابس منفذ التغذية. (ج) أعلى قفص قياسي يسار مع ملحق وفلتر مثقوب. المركز, إزالة الإدخال المثقوب والفلتر (يجب قطع الشبكة المضلعة على طول الخطوط المشار إليها السهم). صحيح ، لوحة الأكريليك في مكانها. (د) تجميع الغطاء الكامل. أشرطة المقياس = 25 سم. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: تجميع قوس زجاجة الماء. (أ) الرسم الفني لقوس زجاجة المياه المطبوعة ثلاثية الأبعاد. (ب) تعديلات القفص وتجميع قوس زجاجة الماء ؛ (ج) قوس مثبت؛ (د) تجميع القفص الكامل. أشرطة المقياس = 10 سم. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4: ملخص تجميع القفص الكامل مع وحدة التغذية التلقائية. (أ) قفص قياسي مع رف سلكي ، (ب) قفص معدل للحيوانات المربوطة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

دراسة تقييد السعرات الحرارية (21 يوما) للحث على العقم في إناث الفئران (المغذي التلقائي وتصميم القفص ، الشكل 4 أ)
نقص الطاقة المزمن كاف لتثبيط الخصوبة في الثدييات ، وهي استجابة محفوظة في القوارض والبشر على حد سواء^11،12. في هذه الدراسة ، نستخدم تقييد السعرات الحرارية للحث على فقدان وزن الجسم على المدى الطويل. كانت الإناث البالغات C57BL / 6 الفئران ، التي تتراوح أعمارهن بين 15 و 18 أسبوعا ، في منزل واحد وفي 12:12 ساعة من الإضاءة: دورة الظلام ، مع إطفاء الأضواء في Zeitgeber Time 12 (ZT12). تم وزن الرف السلكي الذي يحتوي على الطعام يوميا لكل على مدار أسبوع لتحديد تناول الطعام الأساسي ، 3.80 ± 0.64 جم / يوم (متوسط ± SE). بعد ذلك ، تم تقييد الطعام للحث على فقدان الوزن. تم تقنين الطعام إلى ثلاثة أجزاء وتوزيعه بواسطة وحدة التغذية التلقائية على ثلاث فترات: ZT 12 و 16 و 20 (تكوين القفص ، الشكل 4 أ). في البداية 48 ساعة ، تم تقييد بنسبة 50٪ من تناول الطعام الأساسي. بعد ذلك ، تم تقييد ب ~ 70٪ من الغذاء الأساسي خلال ال 19 يوما التالية ، مع تعديلات طفيفة في النصف الأخير من القيد للحفاظ على 80-90٪ من الوزن الأساسي (الشكل 5 أ ، أسفل).

بين ZT 0 و ZT 1 ، تم وزن وتقييمها لتنظيم دورة التبويض عن طريق التوصيف النسيجي للخلايا التي تم جمعها عن طريق غسل مهبلي باستخدام محلول ملحي مخزن بفوسفات 0.1 M. تمت مراقبة طول الدورة لمدة 11 يوما على الأقل قبل وأثناء فقدان الوزن بنسبة 80-90٪. كان فقدان الوزن المستمر بأكثر من 10٪ كافيا للحث على العقم عند إناث الفئران ، كما نشر^{سابقا 11}.

تم مسح المغذيات التلقائية يوميا من أجل التناوب المناسب وتوصيل الطعام (خطوة البروتوكول 3.1). تم التخلص من أي طعام متبقي على الأرض أو متبقي في الرف السلكي. يحتوي مثال المغذي الموضح هنا على 16 غرفة ويمكن ضبطه لتوصيل الطعام على ثلاث فترات (انظر جدول المواد). قررنا أن الحد الأقصى لحجم الطعام الذي يناسب الغرفة هو 2 جم ، والذي يمكن قصه أو ترتيبه حسب الحجم. قررنا أيضا أن توصيل الطعام يستغرق ~ 10 ثوان بمجرد الوصول إلى الوقت المبرمج. يستغرق الأمر 7 ثوان حتى تفتح بوابة الأرضية بالكامل ثم 3 ثوان أخرى حتى تتحرك الغرفة فوق الفتحة ، وتوزيع حبيبات الطعام. هناك ضوضاء تتزامن مع فتح البوابة وسقوط حبيبات الطعام في رف سلكي فارغ (فيديو 1 ، مع تسجيل صوتي).

على مدار 21 يوما ، لاحظنا الدقة الكاملة للدورات وتوصيل الطعام باستخدام وحدة التغذية المحددة هذه من Petbank (جدول المواد). في وقت الاختبار ، كانت المغذيات بين 3 و 6 أشهر من استخدامها الأولي وحافظت البطاريات الداخلية القابلة لإعادة الشحن على مؤشرات الشحن الكاملة طوال فترة التجربة التي استمرت 21 يوما. نظرا لأن هذه كانت عينة صغيرة نسبيا من المغذيات (ن = 4) ، فقد أجرينا بعد ذلك دراسة أخرى لمدة 21 يوما مع 10 مغذيات تلقائية ، تم تعيينها لتوزيع الطعام بمعدل متطابق. أجريت الدراسة اللاحقة بعد 10 أشهر من الاستخدام الأولي للمغذيات. خلال التجربة التي استمرت 21 يوما ، فقدت وحدة تغذية واحدة شريطا واحدا من الطاقة (~ 25٪ من فقدان الطاقة) في اليوم 15 وفقدت أخرى شريطا واحدا في اليوم 17 ، بينما كانت المغذيات الثمانية المتبقية تحتوي على مؤشرات شحن كاملة لمدة 21 يوما بأكملها. يشار إلى مستوى الطاقة في وحدة التغذية على سبيل المثال على أنه أربعة أشرطة. يفترض القياس الكمي أن كل شريط يمثل 25٪ من الطاقة. كما هو الحال مع اختبارنا الأولي ، أجرت المغذيات في الدراسة اللاحقة مرة أخرى التناوب وتوصيل الطعام دون خطأ طوال مدة الدراسة.

الشكل 5: مسار وزن الجسم مع بيانات ركوب الدراجات الشبقية المتراكبة في إناث الفئران أثناء تقييد السعرات الحرارية باستخدام وحدة التغذية التلقائية. (أ) متوسط مسار فقدان الوزن (أسفل) باستخدام وحدة التغذية التلقائية لتوفير 50-70٪ من تناول الطعام الأساسي على مدى ثلاث نقاط زمنية (4 ساعات ، بدءا من إطفاء الأنوار). بيانات دورة الشبق التمثيلية المتوافقة مع فقدان الوزن (أعلى). يشير التمييز الرمادي إلى فقدان الوزن بنسبة تزيد عن 10٪ من الوزن الأولي. يشير السهم إلى العودة إلى الوصول إلى الطعام الإعلاني عن طريق ملء الرف السلكي بالطعام وإزالة وحدة التغذية التلقائية. (ب) ركوب الدراجات أثناء فقدان الوزن ؛ مقارنة داخل الموضوع للنسبة المئوية للوقت في ديستروس عندما تكون بين 1٪ و 10٪ (شريط مفتوح) فقدان الوزن مقابل فقدان الوزن بنسبة >10٪ (شريط رمادي ؛ ملاحظة: الاعتقال في ديستروس هو علامة على العقم) ن = 4. (ج) مؤامرة الشلال لفقدان الوزن مقابل ركوب الدراجات. مع فقدان الوزن بنسبة تصل إلى 8٪ ، كانت 100٪ من خصبة وركوب الدراجات ، بينما عند فقدان الوزن بنسبة 20٪ ، كانت 100٪ من غير دورية وعقيمة. الاختصارات: P = proestrus. ه = الشبق. د = ديستروس. تمثل أشرطة الخطأ الخطأ المعياري للمتوسط الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

فيديو 1: ضوضاء تشير إلى فتح البوابة وسقوط حبيبات الطعام في رف سلكي فارغ. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.

الملف التكميلي 1: ملف مضغوط يحتوي على الرسم الفني وملفات SolidWorks + STL لقوس وحدة التغذية التلقائية. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الملف التكميلي 2: الرسم الفني للوحة الأكريليك. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الملف التكميلي 3: ملف مضغوط يحتوي على الرسم الفني وملفات SolidWorks + STL لقابس المنفذ. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الملف التكميلي 4: ملف مضغوط يحتوي على الرسم الفني وملفات SolidWorks + STL لحامل زجاجة الماء وحامل الزجاجة. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

في النماذج الحيوانية قبل السريرية ، يعد تقييد السعرات الحرارية أداة تجريبية قوية لمعالجة عملية التمثيل الغذائي ودراستها بدقة. فقدان الوزن المستمر له آثار على السمنة والسكري والشيخوخة والخصوبة وانقطاع الطمث (نوع من الشيخوخة الإنجابية) ، وكلها نقاط نهاية انتقالية مهمة. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب الحفاظ على نماذج تقييد السعرات الحرارية لفترة طويلة. في هذه المخطوطة ، نقدم حلا فعالا من حيث التكلفة لتحقيق تقييد السعرات الحرارية على المدى الطويل في بيئة معملية. يتم توفير تعليمات لربط وحدة التغذية الأوتوماتيكية الجاهزة بقفص القوارض بغطاء معزول دقيق قياسي. يتم تجميع وحدة التغذية في قفص منزل وهي مبرمجة لتوصيل الطعام في الأوقات المحددة. يتحكم توصيل الطعام المجدول في كمية وتوقيت وصول الطعام وخالي من دخول المعالج إلى الغرفة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يعمل النظام الفعال من حيث التكلفة لفترة طويلة (أشهر) ، مما يحسن القدرة على تحقيق تقييد السعرات الحرارية على المدى الطويل في بيئة المختبر.

تسمح التطورات الحديثة في علم الأعصاب للباحثين إما بالتلاعب أو التسجيل من الخلايا العصبية التي تعزز التغذية في المستيقظة والتصرف. على وجه التحديد ، تم إجراء تسجيلات القياس الضوئي للألياف (تقنية تسجيل في الجسم الحي) لتغذية الخلايا العصبية بسلسلة من الصيام ، لتعزيز النشاط العصبي ، ثم إعادة التغذية ، للتحقيق في التغيير في النشاط العصبي^13،14،15. في حين أنه من الأفضل أداء التسجيلات في الجسم الحي في قفص منزل¹⁶ ، إلا أنها غالبا ما يتم إجراؤها في ساحة خارجية لتوفير التنقل أثناء ربطها بكابل التصحيح. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتأثر التسجيلات في الجسم الحي بدخول معالج إلى الغرفة دون وسيلة للوصول إلى الطعام المسور. لمعالجة كلتا المشكلتين المربكتين لتسجيلات القياس الضوئي للخلايا العصبية في دوائر التغذية ، قمنا بتصميم تعديل قفص منزلي لإيواء المربوطة لفترة طويلة ، والتي تقترن بوحدة التغذية التلقائية (قسما البروتوكول 3 و 4). أحد القيود المفروضة على هذا النهج هو أن تصميم إدراج غطاء القفص يتطلب قاطعا بالليزر. بينما يمكن استخدام أداة دوارة وجهاز تسجيل لقطع ملحق الأكريليك ، فمن المحتمل أن تفشل الأدوات في إنشاء علامات تبويب صغيرة وشق رفيع.

هناك قيود على نظام التغذية الموصوف هنا. وهي أن التجميع يتطلب أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد. علاوة على ذلك ، تعمل ساعة المغذي التلقائي للنموذج على دورة مدتها 24 ساعة ، لذلك يجب محاذاة توقيت توصيل الطعام للدراسات اليومية يدويا مع فترة التشغيل الحر للحيوان¹⁷. أخيرا ، يقتصر الجهاز على 16 غرفة وثلاث فترات زمنية مبرمجة. توزع وحدة التغذية الطعام. لا يراقب الاستهلاك. يمكن استرداد الطعام الذي لا يتم استهلاكه خلال فترة زمنية محددة من أرضية القفص أو الرف السلكي ، ولكن قد تكون هناك أخطاء في حساب واسترجاع الطعام غير المأكول.

لتسليط الضوء على مزايا وحدة التغذية التلقائية التجارية الجاهزة المجهزة بقفص القوارض القياسي ، نظهر أن الجهاز سهل الاستخدام ويوفر مخصصات دقيقة من الطعام على فترات زمنية محددة. هذا النظام لا يعيق منطقة قفص المنزل. نظرا لأن وحدة التغذية موضوعة خارج قفص ويمكن فصلها بسهولة عن الحامل المطبوع ثلاثي الأبعاد ، يمكن إجراء الصيانة الدورية وإعادة تعبئة الطعام والتنظيف بأقل قدر من الإزعاج للحيوان.

على سبيل المثال ، استخدمنا وحدة التغذية التلقائية للحث على تقييد السعرات الحرارية ، وفي النهاية العقم. أوضحنا استخدام وحدة التغذية الذاتية في دراسة تقييد السعرات الحرارية لمدة 21 يوما (الشكل 5) واستخدمنا بعد ذلك المغذيات في العديد من التجارب في المختبر. كما هو موضح في النتائج ، كانت المغذيات موثوقة وسلمت طعاما بدقة. يبدو أن البطارية الداخلية القابلة لإعادة الشحن تتضاءل إلى حد ما بمرور الوقت ، ولكن بعد ما يقرب من عام من استخدام المغذيات ، تعمل لمدة لا تقل عن 15 يوما قبل تسجيل فقدان طفيف في الطاقة. تشير التقديرات من قبل الشركة المصنعة إلى أن البطارية يمكن أن تعمل لمدة 60 يوما ، بدءا من الشحن الكامل. بالنسبة للدراسات المطولة (>30 يوما) ، ينصح بالحصول على مغذيات بديلة مشحونة بالكامل لتدويرها عندما يكون عمر بطارية وحدة التغذية أقل من 50٪ من الحد الأقصى للشحن.

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

يتم دعم Jason Lê من قبل برنامج التعليم البحثي لما بعد البكالوريا الممول من المعاهد الوطنية للصحة.