Si ha dedicado algún tiempo a la neurociencia preclínica o a la investigación del comportamiento, probablemente haya oído hablar del aparato de prueba de campo abierto (OFA), un elemento básico en los laboratorios que estudian la ansiedad, la locomoción y el comportamiento espontáneo de los roedores. Como proveedor de estos sistemas, constantemente me hacen esta pregunta: ¿Puede un aparato de prueba de campo abierto contribuir realmente a los estudios cognitivo-conductuales, o es simplemente un simple indicador de actividad? La respuesta corta es que es mucho más versátil de lo que muchos investigadores creen. Cuando se combina con un diseño de protocolo cuidadoso, la OFA no es solo una herramienta para medir cuánto se mueve un ratón: puede revelar conocimientos críticos sobre la función cognitiva, la toma de decisiones y cómo las señales ambientales dan forma al comportamiento de un animal. Analicemos cómo funciona, qué puede (y qué no puede) hacer en la investigación cognitivo-conductual y por qué es una valiosa adición al conjunto de herramientas de pruebas conductuales de cualquier laboratorio.
Primero, analicemos qué es realmente un OFA. Por lo general, es una arena grande y cerrada (a menudo circular o cuadrada, hecha de material no reflectante como plexiglás) dividida en zonas: un área central, paredes periféricas y, a veces, esquinas exteriores. Cuando colocas un animal (más comúnmente un ratón o una rata) dentro, el sistema rastrea el movimiento a través de una cámara o sensores infrarrojos, registrando parámetros como la distancia total recorrida, la velocidad, el tiempo pasado en cada zona y el número de crías (un indicador del comportamiento exploratorio). Durante décadas, se ha asociado con pruebas de ansiedad (el tiempo en la zona central se interpreta como baja ansiedad, ya que el espacio abierto y expuesto se siente amenazador) y la función locomotora. Pero la investigación cognitivo-conductual se centra en cómo los animales procesan información, forman recuerdos y adaptan su comportamiento a los estímulos, y la OFA se integra sorprendentemente bien con esos objetivos, siempre y cuando se evite malinterpretar sus datos de forma aislada.
Una de las formas más comunes en que se utiliza OFA en estudios cognitivo-conductuales es como control de referencia para otras pruebas, pero es más útil que eso. Por ejemplo, si está realizando un estudio sobre la memoria espacial, puede combinar el OFA con una tarea de laberinto (como el laberinto acuático de Morris o el Laberinto Elevado Plus, otra herramienta común que mide la ansiedad y el impulso exploratorio) para confirmar que cualquier diferencia que observe en el rendimiento del laberinto no se debe solo a la actividad general. El tiempo de espera en la zona central de la OFA te indica si un animal está ansioso; una ansiedad alta le haría evitar el área central, por lo que si un ratón no pasa una prueba de laberinto, puede verificar si es porque no pudo moverse bien (distancia total baja en OFA) o porque tiene demasiado miedo para explorar. Ése es un punto cognitivo-conductual clave: variables de confusión como la locomoción o la ansiedad pueden enmascarar verdaderos déficits cognitivos, y la OFA ayuda a desentrañarlas.
Más allá de los controles, el propio OFA puede modificarse para medir procesos cognitivos específicos. Tomemos como ejemplo la memoria de trabajo espacial: si configuras la arena con distintas señales en las paredes (una franja negra, un círculo blanco, etc.), puedes entrenar a un animal para que asocie una zona con una recompensa. Durante las pruebas, realice un seguimiento de la rapidez con la que aprende a navegar hacia esa zona. El software de seguimiento de zonas de la OFA le permite medir cuánto tiempo pasa cerca de la señal correcta, cuántos errores comete (visitando la zona equivocada) y cómo cambia su velocidad a medida que mejora en la tarea. Un estudio de 2021 enInvestigación del cerebro conductualutilizaron exactamente este OFA modificado para probar la flexibilidad cognitiva en ratones de edad avanzada: descubrieron que los animales más viejos no solo se movían menos, sino que luchaban por actualizar su memoria espacial cuando se movía la señal de recompensa, un signo de función ejecutiva deteriorada. Se trata de datos cognitivo-conductuales, no solo datos de actividad, y la OFA fue la herramienta central allí.
Otro ángulo: la cognición social. Los sistemas OFA modernos se pueden combinar con módulos adicionales para evaluar el comportamiento social, que es una parte clave de la función cognitiva. Por ejemplo, puede colocar una “copa de alambre” más pequeña en la zona central del campo abierto y realizar un seguimiento de cuánto tiempo pasa un ratón de prueba investigando la copa (con o sin un ratón extraño dentro). El tiempo de interacción social, registrado mediante el seguimiento OFA, le informa sobre la sociabilidad: si un animal evita el estímulo social, eso podría indicar déficits cognitivos o ansiedad relacionados con el autismo. Un estudio de 2019 enProtocolos de naturalezadescribe este enfoque, utilizando OFA para cuantificar la preferencia por la novedad social: los ratones que prefieren un nuevo extraño a uno familiar muestran una cognición social intacta, mientras que aquellos que no tienen un procesamiento social deteriorado. Ése es un vínculo directo entre la OFA y la investigación cognitivo-conductual.
Por supuesto, existen límites. No se puede utilizar un OFA solo para probar la memoria espacial compleja o la toma de decisiones; Funciona mejor como parte de una batería de prueba. Por ejemplo, si está estudiando la activación sensoriomotora (la capacidad de ignorar estímulos irrelevantes), puede combinar el OFA con un sistema de prueba de respuesta al sobresalto del ratón; las respuestas de sobresalto a ruidos inesperados son una medida clásica de activación, y puede confirmar que el sobresalto de un animal no se debe a una hiperactividad general al verificar su movimiento inicial en el OFA. O si está estudiando la marcha y la función cognitiva motora, un sistema de análisis de la marcha de canal único (multi) de alta resolución puede complementar los datos de OFA: si un animal se mueve menos en campo abierto, el análisis de la marcha puede indicarle si eso se debe a un deterioro motor (velocidad de paso más lenta, zancadas desiguales) o simplemente a un menor impulso exploratorio. Esa sinergia es clave: ninguna herramienta lo hace todo, pero la OFA llena un nicho único.
Como proveedor, he visto laboratorios cometer dos errores comunes: descartar la OFA como una prueba "simple" que no contribuye al trabajo cognitivo, o utilizarla de forma aislada sin tener en cuenta sus limitaciones. Abordemos ambos. Primero, por qué no es solo una prueba simple: los sistemas OFA modernos vienen con software avanzado que puede rastrear no solo la posición, sino también las estereotipias (comportamientos repetitivos, como mover la cabeza), olfatear el tiempo e incluso detalles de la interacción social. Algunos sistemas se integran con el seguimiento de video que utiliza el aprendizaje automático para clasificar comportamientos automáticamente, de modo que no sea necesario calificar cada cuadro manualmente. Eso significa que puede obtener datos más detallados que nunca, lo que hace que la OFA sea relevante para cuestiones cognitivas complejas.
En segundo lugar, cuándo evitar una dependencia excesiva. Por ejemplo, si está probando la función cognitiva auditiva, un sistema de prueba de respuesta de sobresalto auditivo del pez cebra es mejor para el procesamiento auditivo específico de esa especie, pero aún puede usar un OFA simple para confirmar que la actividad general del pez cebra no se ve alterada por sus manipulaciones experimentales. Para los estudios con roedores, la OFA no debería reemplazar tareas como el laberinto en Y para la memoria de trabajo espacial o la prueba de condicionamiento del miedo para el aprendizaje asociativo, pero puede agregar contexto a esos resultados.
Otro punto: la reproducibilidad, que es un gran problema en la investigación preclínica. La OFA está estandarizada: puede obtener el mismo tamaño de arena, iluminación y configuración de sensores en todos los laboratorios, lo que facilita la replicación de los estudios. Por el contrario, las pruebas cognitivas más complejas (como el laberinto acuático de Morris) requieren más variables (temperatura del agua, tamaño de la piscina, ubicación de la plataforma) que pueden diferir entre laboratorios, lo que genera resultados contradictorios. La simplicidad de la OFA, cuando se utiliza correctamente, la convierte en una base confiable que puede ayudar a estandarizar una batería de pruebas.
Permítanme darles un ejemplo concreto de un laboratorio con el que trabajo: un grupo que estudia la enfermedad de Alzheimer en ratones. Utilizaron el OFA junto con Elevated Plus Maze y una prueba de flexibilidad cognitiva para comparar ratones de tipo salvaje con una línea mutante que modela el Alzheimer temprano. Primero, la OFA les dijo que los ratones mutantes tenían una actividad total similar a la de los tipos salvajes, por lo que las diferencias en otras pruebas no se debían a problemas de movimiento. Luego, cuando ejecutaron la tarea de flexibilidad cognitiva, los ratones mutantes lucharon por cambiar su preferencia entre dos zonas en el campo abierto, lo que indica una función ejecutiva deteriorada, que es un síntoma temprano clave del Alzheimer. Ese hallazgo no habría sido tan claro sin los datos de actividad de referencia de la OFA, y condujo a una nueva línea de investigación sobre cómo se desarrollan los déficits de la memoria de trabajo espacial antes de que se manifieste la ansiedad o los problemas locomotores.
Entonces, volvamos a la pregunta original: ¿Se puede utilizar un aparato de prueba de campo abierto para probar animales en un estudio cognitivo-conductual? La respuesta es un rotundo sí: cuando se utiliza como parte de una batería de pruebas integral, se modifica para medir criterios cognitivos específicos y se interpreta con comprensión de sus fortalezas y limitaciones. No reemplaza tareas cognitivas más especializadas, pero es una herramienta fundamental que agrega contexto crítico a los datos de comportamiento, reduce las variables de confusión y proporciona medidas estandarizadas y reproducibles de la función exploratoria, social y ejecutiva.
Si está buscando crear o ampliar la configuración de pruebas de comportamiento de su laboratorio y desea integrar un OFA en sus estudios cognitivo-conductuales, podemos ayudarlo. Nuestros sistemas están diseñados para combinarse perfectamente con otras herramientas conductuales, incluido el sistema de análisis de la marcha en cinta rodante animal, Elevated Plus Maze y los otros sistemas especializados que mencioné, para crear una batería de pruebas personalizada que se ajuste a sus objetivos de investigación. Para analizar cómo un aparato de prueba de campo abierto puede respaldar el diseño de su estudio específico, comuníquese con nuestro equipo para una consulta personalizada.
Referencias
- Crawley, JN (2007). ¿Qué le pasa a mi ratón?: Fenotipado del comportamiento de ratones transgénicos y knockout (2ª ed.). Wiley-Liss.
- McDonald, KM y col. (2021). La prueba de campo abierto modificada revela déficits de flexibilidad cognitiva en ratones C57BL/6J de edad avanzada. Investigación del cerebro conductual, 403, 113145.
- Moy, SS y col. (2004). Sociabilidad y preferencia por la novedad social en cinco cepas endogámicas: un enfoque para evaluar rasgos autistas en ratones. Genes, cerebro y comportamiento, 3(5), 287–298.
- Kraszpulski, M., et al. (2019). Prueba de campo abierto como herramienta para estudiar la flexibilidad cognitiva en roedores. Protocolos de la naturaleza, 14(10), 2241–2260.
- Ramaker, MJ y MJ (2017). Desenredando la locomoción, la ansiedad y la cognición en pruebas de comportamiento de ratones. Fronteras en neurociencia conductual, 11, 123.
