Summary
Brister i finmotorik samordning kan bedömas med balansen strålen testet. Prestanda på strålen är kvantifieras av den hastighet med vilken strålen är slut och det antal gånger på musen glider på balken.
Abstract
Hjärnskada, genetisk manipulation, och farmakologisk behandling kan leda till förändringar av motoriken hos möss. Finmotorik koordination och balans kan bedömas genom strålen gå analys. Målet med detta test är att musen för att hålla sig upprätt och gå över en upphöjd smal stråle till en säker plattform. Testet äger rum under tre på varandra följande dagar: 2 dagar av träning och en testdag. Prestanda på balken kvantifieras genom att mäta tiden det tar för musen för att passera balken och antalet tass glider som uppstår i processen. Här rapporterar vi det protokoll som används i vårt laboratorium, och resultaten representant från en kohort av C57BL / 6 möss. Denna uppgift är särskilt användbart för att upptäcka subtila brister i motorik och balans, som inte kan upptäckas av andra motoriska test, såsom Rotarod.
Protocol
1. Detta protokoll är baserade på de av Southwell et. al. (2009) och Carter et. al. (2001).
- Balken Utrustningen består av 1 meter balkar med en plan yta på 12 mm eller 6 mm bredd) vila 50 cm över bordsskivan på två poler. En svart låda är placerad i slutet av balken som slutpunkt. (Plywood och andra typer av ved till balkar, stolpar och box finns på de flesta järnaffärer). Bomaterial hemifrån burar placeras i den svarta lådan att locka musen till slutpunkt. En lampa (med 60 watts glödlampa) används för att lysa ovanför startpunkten och fungerar som en aversiva stimulus. Tiden för att korsa centrum 80 cm mäts genom två rörelsedetektorer (tillverkas genom Visopia): en vid 0 cm som startar en timer och en på 80 cm som stoppar timern. En nylon hängmatta (som kan erhållas från en lokal tygaffär) är utsträckt under balken, ~ 7,5 cm över bordsskivan, för att dämpa eventuella fall. En videokamera är inställd på ett stativ för att spela in föreställningen. Den apparat som används i denna demonstration byggdes på plats.
- En grupp om minst 10 möss för varje tillstånd rekommenderas för detta test. Möss är inrymt som grupper, om möjligt, i en 12 timmars ljus (7:00 till 7:00) / mörker-cykel och acklimatiserad till sina burar i beteende-anläggningen i minst 2 veckor före starten av testet. Cirka 10 min före träning / testning, kan mössen transporteras till rummet som innehåller strålen apparaten.
- På utbildningsdagar, korsar varje mus på 12 mm stråle 3 gånger och sedan 6 mm balk 3 gånger. Balkar av bredare bredder (dvs 28 mm) kan användas för möss som inte kan korsa smalare eller för större möss. Möss är placerade i ena änden av en bom och den tid som krävs för att korsa den fly rutan i den andra änden (80 cm) mäts med rörelsedetektorer. Timern startas genom näsan på musen kommer in i centrum 80 cm, och slutade när djuret når slutet av 80 cm. Mössen vila 10 min i deras hem burar mellan träningspass på två balkar. Under denna intertrial period kan ytterligare 3-4 möss tränas att effektiv användning av tid. C57BL / 6 möss över normalt strålknippe med en minimal mängd av stopp eller vid stopp. Men när de gör stall, lukta eller titta runt utan fortsätter framåt, bör utredaren uppmuntra musen för att fortsätta gå framåt genom att prodding, peta, eller trycka den bakifrån med handskar på fingrarna. När möss är i kassaskåp, tillåts de lite tid (~ 15 sek) för att vila där innan nästa försök. Efter varje träningspass, är de möss tillbaka direkt till sina hem burar och tas tillbaka in i deras bostäder rum. Notera, kan möss stall mer om de är över-utbildade och bli alltför familjär med uppgiften och apparater. Å andra sidan kan utbildningen fortsätta i ytterligare dagar om mössen fortfarande inte korsa hela balken framgångsrikt efter 2 dagars utbildning. Om behandlingar tillämpas på möss, bör ett utgångsvärde mått på prestanda uppnås före behandling.
- På testdagen, finns tillfällen att korsa varje bom registreras. Två lyckade försök där musen inte stannar på balken är i genomsnitt. Videoinspelningar kan användas för finare analys av halka och andra observerbara underskotten motor. Ett alternativt sätt att bedöma stråle gå är genom en neurologisk poängsystem 1,2, vilket satser oförmågan att korsa balken som en värdering av "1" och förmågan att korsa balken normalt med båda tassarna på strålen ytan och färre än två fot glider som en "7". En slip definieras som foten kommer från toppen av balken. I denna indexering system skulle en poäng på "3" motsvarar korsar strålen genom att dra lemmar. Ett djur som betygsättning 1 på två försök inte testas. Beskrivning av prestanda på balken anknytning till andra resultat kan hittas i Feeney et al., (1982) och Carter et al., (2001).
- Balkarna och lådan städas av mus spillning och torkas av med hushållspapper indränkt med 70% etanol och sedan i vatten innan nästa balken placeras på apparaten.
2. Representativa resultat:
Figur 1. Typisk cross tider av manliga och kvinnliga C57Bl6 på 6mm och 12mm balkar. En kohort på 9 till 11 veckor gamla C57BL/6-NCRL WT möss testades på båda balkarna efter 2 dagars utbildning. Genomsnittlig tid för passage av 12 mm balk var 4,6 ± 0,4 sek för män (n = 14) och 3,3 ± 0,3 sek för kvinnor (n = 11). Gånger på 6 mm balk var 6,8 ± 0,7 sek för män (n = 13) och 5,9 ± 0,5 sek för kvinnor (n = 10) (fel rapporteras som SEM).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Prestanda på balansen strålen är ett användbart mått på fina koordination och balans och har godkänts av tidigare arbete. Strålen test kan upptäcka motoriken grund av ålder, centrala nervsystemet syst `lesioner, och genetiska och farmakologiska manipulationer hos unga och äldre gnagare 2,3,4. Möss med kortikal påverkan lesioner uppvisar ofta kontralaterala glider på balken 5,6. Balken test har också använts för att differentiera motoriken av vild-typ (WT) och Huntingtons sjukdom (HD) modeller musen över tiden och att bedöma förbättringar i HD-möss med behandling 7,8. En annan genetisk musmodell där motoriken har upptäckts på den skoparmen inkluderar en musmodell av Sandhoff sjukdom, en lysosomala lagring sjukdom 9. I att upptäcka brister motorik orsakad av bensodiazepiner, var strålen testet känsligare än Rotarod. Stanley (2005) visade att endast 30% GABA (A) receptorn med diazepam eller lorazepam behövdes för att observera motoriken på balken jämfört med över 70% receptorn för underskott på Rotarod 10. Balkar av smalare bredder kan användas för att upptäcka även mer subtila skillnader.
I denna studie testade vi en kohort på 9 till 11 veckor gamla C57BL/6-NCRL WT möss på 12 mm och 6 mm balkar. Genomsnittlig tid för passage av 12 mm balk var 4,6 ± 0,4 sek för män (n = 14) och 3,3 ± 0,3 sek för kvinnor (n = 11). Gånger på 6 mm balk var 6,8 ± 0,7 sek för män (n = 13) och 5,9 ± 0,5 sek för kvinnor (n = 10) (errorsare redovisas som SEM). Det fanns få halk och ingen faller med dessa möss i dessa balkar. I genetiskt eller farmakologiskt manipulerade djur, kan halk-och fallolyckor bli vanligare och kan kvantifieras. Försämrad möss kan klamra sig fast vid sidan av balken, vilket ökar deras tid att korsa. Graden av aktivitet kan variera beroende på ålder och stam av möss. C57BL / 6 möss är vanligen aktiva djur 6.
Ändringar av detta test som kan uppmuntra mössen att gå framåt inkluderar användning av en lutande balk snarare än en horisontell en 2,4. Mössen kan även placeras i säker plattform för ett par sekunder för att öka viljan att nå målet 2. Påverkande faktorer för bedömning av motorik med skoparmen inkluderar motivation, och möss som är övertränad kan bli uttråkad och samarbetsvillig. Om motoriken upptäcks, kan andra tester inklusive fotavtryck analys av rörelseapparaten gång, maska klättring, simning, pol klättring, och trappan test användas för att ytterligare utvärdera underskott 2,4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Försök på djur har utförts i enlighet med de riktlinjer och regler som anges av Caltech Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC).
Acknowledgments
Amber Southwell ställa upp utrustningen och utbildade författarna i dess användning. Finansierades av ett bidrag från NINDS till 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).
