MorphoKinematicFST, um banco de dados unificado de dados categóricos, cinemáticos e morfológicos de ratos submetidos ao Teste do Nado Forçado (FST), validado por procedimentos metrológicos

Abstract

Estudos comportamentais com modelos animais mostram-se importantes para estudar doenças neurobiológicas e os mecanismos de ação de drogas com potencial para aliviar essas condições. O Teste de Nado Forçado (TNF) é um teste comportamental baseado na observação humana em ratos, utilizado para avaliar drogas com efeitos antidepressivos; e como em qualquer instrumento de medição, a confiabilidade do desempenho do observador deve ser avaliada antes e durante a coleta de dados. Neste trabalho, foi desenvolvido procedimentos para melhorar a validade destes dados, refinando o catálogo comportamental, propostas de treinamento e coleta de dados e a criação de um banco de dados comportamentais, com descritores cinemáticos e morfológicos de ratos submetidos ao TNF, validado por procedimentos metrológicos. Foi realizada uma revisão sistemática a fim de constatar o estado atual da literatura, se são empregadas métricas, protocolos e testes de confiabilidade em estudos envolvendo ratos submetidos ao TNF. Um observador inexperiente utilizou o software Ethowatcher® para transcrição, de modo a permitir a identificação do comportamento quadro a quadro, bem como para o cálculo de índices de concordância (concordância total: CT%; Cohen Kappa: CK; concordância ao acaso: CA; concordância em frequência: %F) a partir das transcrições repetidas (15 dias de intervalo), foi refinado o catálogo comportamental utilizado amplamente na literatura, através de proposições lógicas, além de criado uma proposta de treinamento e protocolo de extração de dados para a formação do banco de dados. Os resultados da revisão sistemática evidenciaram uma fraca adesão por parte dos pesquisadores a adotar protocolos que possam reduzir erros sistemáticos em suas pesquisas e a falta de utilização de métricas de confiabilidade nos resultados dos dados observacionais. O refinamento do catálogo mostrou um aumento no índice Kappa, principalmente em relação a Concordância ao acaso (Mínimos: Cat. Antigo: CK = 0,28, CT = 0,42; Cat. Novo: CK = 0,57, CA = 0,33). As concordâncias intra-observador no treinamento se mostraram constantes, tendo pouca variabilidade (CK: 0,78 ? 0,82) entre os ciclos de análises (entre um dia e outro seguinte), quando analisados o desempenho por vídeos houve diferenças na variação da concordância ao acaso (0,47-0,50). E finalmente, foi criado o banco de dados, possuindo 138 arquivos em .CSV e .SEGC, referentes a comportamentos de imobilidade, nado e escalada de ratos submetidos ao TNF. As métricas de concordância intraobservador durante a coleta se mostraram estáveis temporalmente (CK: 0,73 ? 0,82). Os dados atuais indicam que a magnitude dos erros de concordância no FST garante a importância de relatar e monitorar continuamente os índices de confiabilidade do examinador antes e durante a coleta de dados. O banco de dados foi submetido a um repositório open source, o Open Science Framework, atendendo aos princípios de dados FAIR (findability, acessibility, interoperability, reusability).

Abstract: Behavioral studies using animal models prove to be important for studying neurobiological diseases and the mechanisms of drug action with potential to alleviate these conditions. The Forced Swim Test (TNF) is a behavioral model based on human observation in rats, used to evaluate drugs with antidepressant effects; and as with any measuring instrument, the reliability of observer performance should be evaluated before and during data collection. In this work, procedures were developed to improve the validity of these data, by refining the behavioral catalog, training proposals and data collection and the creation of a behavioral database, with kinematic and morphological descriptors of rats submitted to TNF validated by metrological procedures . A systematic review was performed to verify the current state of the literature, if metrics, protocols and reliability tests were used in studies involving rats submitted to TNF. An inexperienced observer used the Ethowatcher® software for transcription, to allow the identification of the frame-by-frame behavior, as well as for the calculation of concordance indices (total agreement: CT%, Cohen Kappa: CK; frequency agreement:% F) from the repeated transcripts (15 days interval), the behavioral catalog widely used in the literature was refined through logical propositions, besides a proposal of training and data extraction protocol for the formation the database. The results of the systematic review evidenced a low adherence by the researchers to adopt protocols that can reduce systematic errors in their researches and the lack of use of reliability metrics in the results of observational data. The refinement of the catalog showed an increase in the Kappa index, mainly in relation to the random agreement (Minimums: Old Cat: CK = 0.28, CT = 0.42; New Cat: CK = 0.57, CA = 0 , 33). The intraobserver agreement in the training was shown to be constant, with little variability (CK: 0.78 - 0.82) between the analysis cycles (between one day and the next), when video performance was analyzed. agreement to chance (0.47-0.50). Finally, the database was created, with 138 files in .CSV and .SEGC, referring to immobility, swimming and climbing behaviors of rats submitted to TNF. The intraobserver agreement metrics during collection were temporarily stable (CK: 0.73 - 0.82). Current data indicate that the magnitude of FST mismatch guarantees the importance of continually reporting and monitoring the examiner reliability indexes before and during data collection. The database was submitted to an open source repository, the Open Science Framework, based on FAIR (findability, accessibility, interoperability, reusability) data principles.