Summary
Los déficits en la coordinación motora fina puede ser evaluada con la prueba de barra de equilibrio. Desempeño en la viga se cuantifica mediante la velocidad a la que se recorre la viga y el número de veces que el ratón se desliza sobre la viga.
Abstract
Lesión cerebral, las manipulaciones genéticas, y los tratamientos farmacológicos pueden resultar en alteraciones de las habilidades motoras en ratones. La coordinación motora fina y el equilibrio puede ser evaluado mediante el ensayo de caminar viga. El objetivo de esta prueba es para el ratón para mantenerse en pie y caminar a través de un haz estrecho elevado a una plataforma segura. Esta prueba se lleva a cabo durante 3 días consecutivos: 2 días de entrenamiento y un día de la prueba. Desempeño en la viga se cuantifica mediante la medición del tiempo que tarda el ratón para atravesar el haz y el número de hojas de la pata que se producen en el proceso. Aquí se presenta el protocolo utilizado en nuestro laboratorio, y los resultados de representante de un grupo de ratones C57BL / 6. Esta tarea es particularmente útil para la detección de los déficits en las habilidades motoras sutiles y el equilibrio que no puede ser detectado por las pruebas de motor, tales como la rotarod.
Protocol
1. Este protocolo se basa en las de Southwell et. al. (2009) y Carter et. al. (2001).
- El aparato consiste en un haz de rayos metros con una superficie plana de 12 mm o 6 mm de ancho) en reposo 50 cm por encima de la mesa en dos polos. Un cuadro negro se coloca en el extremo de la viga en el punto de llegada. (Madera contrachapada y otros tipos de madera para las vigas, postes, y la caja se puede encontrar en cualquier ferretería). El material de nidificación de las jaulas en casa se coloca en la caja de negro para atraer el ratón al punto final. Una lámpara (con una bombilla de 60 vatios) se utiliza para brillar la luz por encima del punto de inicio y sirve como un estímulo aversivo. El tiempo para cruzar el centro de 80 cm se mide por dos detectores de movimiento (fabricado por Visopia): una a 0 cm que se inicia un temporizador y una de 80 cm que se detiene el cronómetro. Una hamaca de nylon (que se puede obtener de una tienda de telas local) se extiende por debajo de la viga, ~ 7.5 cm por encima de la mesa, para amortiguar cualquier caída. Una cámara de video se encuentra en un trípode para grabar el espectáculo. El aparato utilizado en esta demostración fue construido en el sitio.
- Una cohorte de al menos 10 ratones para cada condición, se recomienda para esta prueba. Los ratones se encuentran en grupos, siempre que sea posible, en un 12 horas de luz (7am-7pm) / oscuridad ciclo y se aclimataron a las jaulas en las instalaciones de comportamiento por lo menos 2 semanas antes del comienzo de la prueba. Aproximadamente 10 minutos antes del entrenamiento / prueba, los ratones pueden ser transportados a la sala que contiene el aparato de la viga.
- Los días de entrenamiento, cada ratón cruza el haz de 12 mm 3 veces y luego los tiempos de haz 6 mm 3. Vigas de mayor ancho (es decir, 28 mm) se puede utilizar para los ratones que no son capaces de atravesar los estrechos o grandes ratones. Los ratones se colocan en un extremo de una viga y el tiempo requerido para cruzar a la caja de escape en el otro extremo (80 cm) se mide por los detectores de movimiento. El temporizador se inicia por la nariz del ratón entre el centro de 80 cm, y se detuvo cuando el animal llega al final de los 80 cm. Los ratones reposar durante 10 min en sus jaulas en casa entre sesiones de entrenamiento en los dos haces. Durante este período, entre ensayos, otro 3-4 ratones pueden ser entrenados para hacer un uso eficiente del tiempo. Ratones C57BL / 6 suelen cruzar la viga con una cantidad mínima de parar o detener. Sin embargo, cuando lo hacen puesto, oler o mirar a su alrededor, sin proceder hacia adelante, el investigador debe fomentar el ratón para seguir avanzando por la insistencia, picar, o empujando desde atrás con los dedos enguantados. Una vez que los ratones se encuentran en la caja de seguridad, se les permite un tiempo (menos de 15 segundos) para descansar antes de la próxima prueba. Después de cada sesión de entrenamiento, los ratones son devueltos directamente a sus jaulas y llevado de vuelta a su habitación de la vivienda. Es de destacar que los ratones pueden detenerse más si tienen más capacitados y tener demasiada familiaridad con la tarea y el aparato. Por otro lado, la formación se puede continuar por días adicionales si los ratones todavía no atraviesan toda la viga con éxito después de dos días de entrenamiento. Si los tratamientos se aplican a los ratones, una medida de referencia sobre el rendimiento debe ser obtenido antes del tratamiento.
- En el día de la prueba, los tiempos para cruzar cada haz se registran. Dos ensayos con éxito en el que el ratón no puesto en la viga se promedian. Las grabaciones de vídeo se puede utilizar para el análisis más fino de deslizamiento y otros déficits motores observables. Una forma alternativa de evaluar a pie del haz es de un 1,2 de puntuación el sistema neurológico, que las tasas de la imposibilidad de cruzar el rayo como una puntuación de "1" y la capacidad de atravesar el haz normalmente con las dos patas sobre la superficie de la viga y menos de dos se desliza el pie como un "7". Un deslizamiento se define como el pie viene de la parte superior de la viga. En este sistema de indexación, una puntuación de "3" corresponden a cruzar la viga arrastrando extremidades. Un animal que los resultados de una en dos ensayos no una nueva prueba. Descripción del desempeño en la viga en relación con otros resultados se pueden encontrar en Feeney et al., (1982) y Carter et al., (2001).
- Las vigas y el cuadro se limpian los excrementos de ratón y se limpió con una toalla empapada con el 70% de etanol y agua antes de la siguiente viga se coloca sobre el aparato.
2. Los resultados representativos:
Figura 1. Tiempos de cruz de C57BL6 hombres y mujeres en las vigas de 6 mm y 12 mm. Una cohorte de 9 a 11 semanas de edad, los ratones C57BL/6-NCRL PESO fueron probados en los dos haces después de 2 días de entrenamiento. Los tiempos promedio para el cruce de la viga de 12 mm fueron 4,6 ± 0,4 segundos para los hombres (n = 14) y 3,3 ± 0,3 segundos para las mujeres (n = 11). Veces en la barra de 6 mm fueron 6,8 ± 0,7 segundos para los hombres (n = 13) y 5,9 ± 0,5 segundos para las mujeres (n = 10) (los errores se presentan como SEM).
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Discussion
El rendimiento en la barra de equilibrio es una medida útil de la coordinación fina y el equilibrio y ha sido validado por el trabajo anterior. Haz la prueba puede detectar déficits motores debido a la edad, lesiones nerviosas centrales Syst `, y la manipulación genética y farmacológica de los roedores jóvenes y mayores 2,3,4. Los ratones con lesiones corticales impacto a menudo exhiben contralateral caer en la viga de 5,6. Haz la prueba también se ha utilizado para diferenciar las habilidades motoras de tipo salvaje (WT) y la enfermedad de Huntington (HD) los modelos de ratón con el tiempo y para evaluar las mejoras en los ratones de alta definición con el tratamiento 7,8. Otro modelo de ratón genético en los déficits motores se han detectado en la barra de equilibrio son un modelo de ratón de la enfermedad de Sandhoff, una enfermedad de depósito lisosomal 9. En la detección de deficiencias en la coordinación motora inducida por las benzodiazepinas, haz la prueba era más sensible que el rotarod. Stanley (2005) mostró que sólo un 30% de GABA (A) la ocupación del receptor por el diazepam o lorazepam era necesaria a fin de observar el déficit motor en la viga en comparación con más del 70% de ocupación de los receptores de los déficit en la rotarod 10. Vigas de ancho más estrecho puede ser usado para detectar diferencias más sutiles.
En este estudio, hemos probado un grupo de 9 a 11 semanas de edad, los ratones WT C57BL/6-NCRL en el de 12 mm y 6 mm de vigas. Los tiempos promedio para el cruce de la viga de 12 mm fueron 4,6 ± 0,4 segundos para los hombres (n = 14) y 3,3 ± 0,3 segundos para las mujeres (n = 11). Veces en la barra de 6 mm fueron 6,8 ± 0,7 segundos para los hombres (n = 13) y 5,9 ± 0,5 segundos para las mujeres (n = 10) (errorsare reportados como SEM). No se desliza unos pocos y no cae en estos ratones de estos rayos. En genética o farmacológicamente animales manipulados, los resbalones y las caídas pueden ser más frecuentes y se pueden cuantificar. Deterioro de los ratones pueden aferrarse a un lado de la viga, lo que aumenta su tiempo para cruzar. El nivel de actividad puede variar dependiendo de la edad y la tensión de los ratones. Ratones C57BL / 6 son generalmente animales activos 6.
Las modificaciones de esta prueba que puede animar a los ratones para avanzar incluyen el uso de un haz inclinado en lugar de una horizontal de 2,4. Los ratones también pueden ser colocados en la plataforma de seguridad durante unos segundos para aumentar la voluntad de llegar a la meta 2. Los factores de confusión para la evaluación de la coordinación motora utilizando la barra de equilibrio incluyen la motivación, y los ratones que se sobreentrenamiento puede aburrirse y no cooperativos. Si el déficit motor se encuentran, otras pruebas como análisis de la huella de la marcha del aparato locomotor, malla de escalada, natación, polo de escalada, y la prueba de la escalera se puede utilizar para evaluar mejor el 2,4 déficit.
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Disclosures
Los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las directrices y normas establecidas por el Cuidado de Animales Caltech institucional y el empleo (IACUC).
Acknowledgments
Ámbar Southwell La instalación del equipo y entrenó a los autores en su uso. El financiamiento fue proporcionado por una beca del NINDS a Paul Patterson.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Beams: 1-m strips of smooth wood with small, medium, and large square (i.e., 6, 12, and 28 mm wide) cross-sections | |||
| Support stand to hold up the start section of the raised beam (∼1.5-cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Goal box (20 cm on each side) mounted on a support stand (3 cm cross-section, 50 cm high) | |||
| Hammock-∼7.5 cm above tabletop | |||
| 60-watt (W) desk lamp | |||
| Video camera, tripod, and blank video tapes | |||
| Ethanol, paper towels, cleaning materials |
References
- Feeney, D. M., Gonzalez, A., Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science. 217, 855-857 (1982).
- Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. Motor coordination and balance in rodents. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8, (2001).
- Wallace, J. E., Krauter, E. E., Campbell, B. A. Motor and reflexive behavior in the aging rat. J Gerontol. 35, 364-370 (1980).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user's guide. Nat Rev Neurosci. 10, 519-529 (2009).
- Fox, G. B., Fan, L., Levasseur, R. A., Faden, A. I. Sustained sensory/motor and cognitive deficits with neuronal apoptosis following controlled cortical impact brain injury in the mouse. J Neurotrauma. 15, 599-614 (1998).
- Buccafusco, J. J. Methods of behavioral analysis in neuroscience. , 2nd edn, CRC Press. (2009).
- Southwell, A. L., Ko, J., Patterson, P. H. Intrabody gene therapy ameliorates motor, cognitive, and neuropathological symptoms in multiple mouse models of Huntington's disease. J Neurosci. 29, 13589-13602 (2009).
- Carter, R. J. Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation. J Neurosci. 19, 3248-3257 (1999).
- Gulinello, M., Chen, F., Dobrenis, K. Early deficits in motor coordination and cognitive dysfunction in a mouse model of the neurodegenerative lysosomal storage disorder, Sandhoff disease. Behav Brain Res. 193, 315-319 (2008).
- Stanley, J. L. The mouse beam walking assay offers improved sensitivity over the mouse rotarod in determining motor coordination deficits induced by benzodiazepines. J Psychopharmacol. 19, 221-227 (2005).
