Namísto stavby lepší pasti na myši postavili výzkumníci Georgia Institute of Technology lepší klec na myši. Vytvořili systém nazvaný EnerCage (Energized Cage) pro vědecké experimenty na bdělých, volně se chovjících malých zvířatech. Bezdrátově napájí elektronická zařízení a senzory tradičně používané při výzkumných experimentech na hlodavcích, ale bez použití propojovacích vodičů nebo objemných baterií. Jejich cílem je vytvořit v kleci co nejpřirozenější prostředí pro myši a krysy, aby vědci získali konzistentní a spolehlivé výsledky. Systém EnerCage také využívá technologii videoher Kinect společnosti Microsoft ke sledování zvířat a rozpoznávání jejich aktivit, což automatizuje proces, který obvykle vyžaduje, aby výzkumníci stáli a přímo pozorovali hlodavce nebo sledovali nespočet hodin nahraných záznamů, aby zjistili, jak reagují na experimenty.
Systém bezdrátově napájený klece byl představen tento měsíc na mezinárodní konferenci IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) v Orlandu na Floridě.
Klec Georgia Tech EnerCage je obalena pečlivě orientovanými proužky měděné fólie, které mohou indukčně napájet klec a elektroniku implantovanou nebo připojenou k jednomu nebo více zvířecím subjektům uvnitř klece. Systém může běžet neomezeně dlouho a sbírat data bez lidského zásahu díky bezdrátové komunikaci a přenosu energie.
„Vždy je lepší chovat zvíře v jeho přirozeném prostředí s minimální zátěží nebo stresem, aby se zlepšila kvalita experimentu,“řekl Maysam Ghovanloo, docent na School of Electrical and Computer Engineering, který vyvinul EnerCage."Cokoli, co je abnormální nebo nepřirozené, může zkreslit experiment, bez ohledu na to, jaký experiment v jakékoli oblasti. To zahrnuje uchopení zvířete za účelem připojení nebo odpojení drátů, výměnu baterií nebo jeho přenesení z jedné klece do druhé."
Ghovanloo používá čtyři rezonující měděné cívky k vytvoření homogenního magnetického pole uvnitř klece. Vestavěný mechanismus pro regulaci výkonu s uzavřenou smyčkou dodává dostatek energie pro kompenzaci všech volně se chovající činnosti zvířete, ať už stojí, přikrčí se nebo chodí po kleci. Malá hlava pro zvíře je také obalena rezonátory, které dodávají energii do přijímací cívky.
Kinect je zavěšen asi tři stopy nad klecí. Má kameru s vysokým rozlišením, infračervenou hloubkovou kameru a čtyři mikrofony pro záznam a analýzu chování zvířat. Dokáže zachytit jak dvourozměrný snímek s vysokým rozlišením polohy krysy, tak i trojrozměrný snímek, který by identifikoval polohu jejího těla.
„Vytváříme počítačové algoritmy, abychom určili, zda zvíře stojí, sedí, spí, pečuje, jí, pije nebo nic nedělá,“řekl Ghovanloo. "Doufáme, že snížíme drahé náklady na vývoj nových léků a zdravotnických prostředků tím, že umožníme strojům vykonávat všední, opakující se úkoly, které jsou nyní přiděleny lidem." Tým Georgia Tech spolupracuje s Emory University v naději, že ovlivní klinickou účinnost hluboké mozkové stimulace (DBS). Rostoucí počet klinických studií používá DBS k léčbě poruch centrálního nervového systému, jako je Parkinsonova choroba, deprese a obsedantně kompulzivní porucha. Buněčné mechanismy, které přispívají ke klinické účinnosti DBS, však zůstávají z velké části neznámé.
Donald (Tig) Rainnie z Emory a jeho výzkumný tým používají volně se pohybující modely hlodavců ke zkoumání účinků DBS na nervové okruhy, o kterých se předpokládá, že jsou narušeny při depresi. Testovali systém EnerCage.
„Požadavek na použití připoutaného headsetu k záznamu nervových dat a použití DBS brání pokroku v této oblasti,“řekl Rainnie, výzkumník z Emory's Yerkes National Primate Research Center a profesor na katedře psychiatrie a chování. Věda. "Poskytli jsme kritickou zpětnou vazbu prostřednictvím beta testování systému EnerCage, jak maximalizovat užitečnost systému pro různé behaviorální aplikace. Zjistili jsme, že klíčovou výhodou systému EnerCage je to, že umožní výzkumníkům provádět chronické DBS a sledovat související změny chování po dobu dnů, ne-li týdnů, aniž by došlo k vyrušení testovacích zvířat."
Až dosud, říká Rainnie, to nebylo možné a je to klíčové pro pochopení dlouhodobých přínosů DBS u pacientů.
Dalšími kroky v Georgia Tech je navrhování implantátů kompatibilních s EnerCage, jako je jeden pro podávání léků, a rozšíření systému na síť desítek klecí, které mohou shromažďovat data od více zvířat současně.
