Dispositivo stampabile 3D per il condizionamento automatico degli operatori nel topo “. Di Raffaele Mazziotti, Giulia Sagona, Leonardo Lupori, Virginia Martini e Tommaso Pizzorusso.

RICERCATORI ITALIANI SVILUPPANO DISPOSITIVI STAMPABILI 3D A BASSO COSTO IN GRADO DI CONDIZIONARE IL COMPORTAMENTO DEGLI ANIMALI

Un team di ricercatori dell’Università di Firenze e dell’Istituto di Neuroscienze di Pisa ha sviluppato un aggeggio stampabile in 3D in grado di condizionare i topi per eseguire una determinata azione. I ricercatori citano il dispositivo come rappresentativo di un “buon equilibrio tra prestazioni, costi e versatilità”. Da quando ha confermato la sua efficacia negli esperimenti psicologici, il team intende passare a sperimentazioni farmacologiche, in cui il dispositivo verrà utilizzato per studiare gli effetti collaterali dell’apprendimento e della memoria di vari interventi terapeutici.

Condizionamento operante

Il condizionamento operante è una tecnica classica nella psicologia comportamentale in base alla quale ad un animale viene insegnato a compiere un’azione per ricevere una ricompensa – di solito un trattamento zuccherino. Utilizzando il condizionamento operante, i ricercatori sono in grado di determinare le curve di apprendimento e misurare i tempi di reazione. Queste metriche sono considerate un’ottima rappresentazione delle capacità cognitive generali e possono essere utilizzate per studiare gli effetti collaterali delle malattie e dei loro trattamenti.

Esistono già dispositivi di condizionamento operanti disponibili in commercio (a quanto pare esiste un mercato per tutto) ma raramente sono personalizzabili e tendono ad essere abbastanza costosi. Il design open source automatizzato e stampabile in 3D è più che conveniente, per un totale di soli 163 € per i materiali. Ciò include tutto il filamento, i LED, un Raspberry PI, una fotocamera, un cicalino, motori e un assortimento di fili.

Il dispositivo è stato progettato pensando alla riproducibilità, in modo che i laboratori di tutto il mondo possano scaricarlo e utilizzarlo per i propri esperimenti. Il dispositivo è anche facilmente personalizzabile, permettendogli di adattarsi alle specifiche di una serie di esperimenti diversi. L’arena principale della scatola di condizionamento misurava 160 x 160 x 160 mm ed era stampata in PLA su una stampante 3D Kentstrapper Verve . I ricercatori hanno incluso uno slot per una telecamera in modo che la posizione dei topi potesse essere monitorata in ogni momento.

La parete frontale dell’arena comprendeva un display a LED stampato, due pulsanti a sfioramento stampati, una cannuccia di ricompensa stampata e un cicalino. I LED indicano quale dei due pulsanti dovrebbe essere toccato per rilasciare un campione di latte condensato all’1% dalla cannuccia della ricompensa mentre il cicalino produceva un tono di 3300Hz quando i topi toccavano il pulsante corretto.

Il team ha addestrato con successo sei topi nel corso dell’esperimento, ognuno dei quali ha mostrato curve di apprendimento stereotipate. Dopo due giorni di condizionamento, i topi hanno raggiunto una media del 70% + precisione dei pulsanti. Guardando i loro dati dall’esperimento, i ricercatori hanno concluso che il loro design sarebbe un’alternativa adeguata ai dispositivi commerciali leader di oggi, consentendo alla scienza di eccellere senza il prezzo sfavorevole.

Ulteriori dettagli sulla progettazione del dispositivo sono disponibili nel documento intitolato ” Dispositivo stampabile 3D per il condizionamento automatico degli operatori nel mouse “. È co-autore di Raffaele Mazziotti, Giulia Sagona, Leonardo Lupori, Virginia Martini e Tommaso Pizzorusso.

Una delle aree in cui la stampa 3D brilla davvero è lo sviluppo di attrezzature educative e di ricerca. Di recente, un team di ricercatori dell’Università di Bath ha sviluppato e rilasciato un progetto open source per un microscopio “da laboratorio” , con materiali di stampa 3D che costano solo $ 18. Il microscopio OpenFlexure è completamente automatizzato, con posizionamento del campione motorizzato, controllo della messa a fuoco e un preciso stadio meccanico.

Altrove, in Indiana, una coppia di ricercatori ha pubblicato un documento che illustra in dettaglio il design e la costruzione di un polarimetro stampato in 3D per l’uso in lezioni di chimica . Il dispositivo è in grado di misurare l’angolo di rotazione della luce polarizzata dopo che è passato attraverso una sostanza o un prodotto chimico otticamente attivi.

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