Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

גישה חדשנית להעריך תוצאה מנוע של אפקטים גירוי מוחי עמוק בתוך עכברוש Hemiparkinsonian: המדרגות צילינדר מבחן

Published: May 31, 2016 doi: 10.3791/53951

Abstract

גירוי מוחי עמוק של גרעין subthalamic הוא אפשרות טיפול יעילה לטיפול במחלת הפרקינסון. במעבדה שלנו הקמנו פרוטוקול להקרין דפוסי עצביים שונים hemiparkinsonian חולדות (חד-צדדי lesioned). הוא מורכב יוצרי הגידול של חד-הצדדית פרקינסון באמצעות הזרקת 6-hydroxydopamine (6-OHDA) לתוך צרור המוח הקדמי התקין המדיאלי, השתלת אלקטרודות גירוי כרוניות לתוך גרעין subthalamic והערכת תוצאות מנועות בסוף 24 תקופות hr של עצבי חיצוני נכנס כבל . הגירוי נערך עם גירוי זרם קבוע. משרעת נקבע 20% מתחת לסף הבודד עבור תופעות לוואי. הערכת תוצאת המנוע נעשתה על ידי הערכת שימוש כפה ספונטנית במבחן הגליל פי Shallert ועל ידי ההערכה מיומנת להגיע במבחן המדרג פי מונטויה. פרוטוקול זה מתאר בפירוט את האימון בתיבת המדרגות, גylinder בדיקה, כמו גם את השימוש בשני בחולדות hemiparkinsonian. השימוש בשני המבחנים יש צורך, כי המבחן המדרגות נראה יותר רגיש לירידת ערך מיומנות מוטורית עדינה ותערוכות רגישות רבה יותר לשנות במהלך עצבי. השילוב של מודל פרקינסון חד-הצדדי ושתיים הבדיקות התנהגותיות מאפשר הערכת פרמטרי גירוי שונים בדרך אחידה.

Introduction

גירוי מוחי עמוק של גרעין subthalamic (STN) הוא אפשרות טיפול יעילה להפרעות מחל 1 ותנועה אחרת פרקינסון. המנגנונים שבבסיס עדיין לא הובנו בצורה גרועות בכמה גורמים אבל תכונת מפתח היא האפנון של פעילות רשת עצבית על ידי שלילת קוטביות חוזרת של אקסונים בקרבת האלקטרודה ממגרת 2-4. בתדר גבוה (> 100 הרץ) גירוי נדרש עבור השפעה חיובית ברוב מטרות מוח ועבור רוב הסימנים של DBS. תופעות לוואי של תוצאת גירוי מוחי עמוק מן coactivation המכוונת של סיבים אחרים, אשר מכוסים על ידי נפח הגירוי ואשר המשרתות פונקציות שונות, כגון מערכת הפירמידה. לפיכך, רצוי לפתח פרמטרי גירוי, אשר מעדיפים להפעיל אלמנטים עצביים מועילים, תוך הימנעות coactivation של אלמנטי תופעת לוואי 5,6. למרות לנוירופיזיולוגיה עשוי להציע tuni בסדר כזהאפשרויות ng של DBS, להתקדמות המדעית היו מינימאליות במהלך שני העשורים האחרונים, כי אסטרטגיות תכנות כבר העריכו בעיקר על ידי "ניסוי וטעייה" בחולים מוגבלים על ידי אפשרויות תכנות המוגבלות של מכשירי DBS זמינים מסחרי, ולא באמצעות תובנה הנוירופיזיולוגיים והגדיר הגדרות ניסיוניות לחקור את חלל פרמטר המלא באופן שיטתי.

כדי להתגבר על מחסום translational במחקר DBS שאנו מציעים פרוטוקול להקרין פרמטרי גירוי חלופיים במודלים של מכרסמים של פרקינסון לפני חיפושים קליניים. מחלת פרקינסון חד-צדדי בחולדות היא מודל באמצעות זריקות 6-hydroxydopamine לתוך צרור המוח הקדמי המדיאלי התקין 7,8. הנגע וכתוצאה מכך, מתואר בפירוט רב יותר כמו hemiparkinsonian, נבחן במבחן הידרוכלורידי ידי הערכה של סיבוב ציון לאחר הזרקה הידרוכלורידי במינון נמוך ואשר פוסט מורטם ידי immunohist hydroxylase טירוזיןochemistry. השיטה קלה ליישום מאוד לשחזור, בעוד נושאת תמותה ותחלואה נמוכה. גירעונות המנוע וכתוצאה מכך הם מאוד דיסקרטיים 7,8; חי תערוכת ליקוי קל של כף רגל השמאל הנגדית במהלך אחיזת חיפושים ספונטניים הוא ומורכב התנהגות 9,10.

כדי להעריך את מידת היעילות של פרוטוקולי גירוי עמוקים במוח בדיקות נדרשות המאפשרים מדידים שינוי מהיר ואמין בביצועי מנוע ניתן לחזור לאורך זמן עם הגדרות עצביות שונות. כמה קבוצות הציעו גישות גירוי שונות ובדיקות שונות על מנת להעריך את התפקודים המוטוריים בחולדות 11 עם תוצאות משתנות ובלתי עקביות מאוד 11-14. זה אלץ אותנו לבחור סדרה של בדיקות עם גבוהה לחזות תוקף משלים. בנוסף, להערכת התוצאה המנוע בתנאים גירוי מוחי עמוק, בדיקות הועדפו אשר יכול להתבצע על ידי Aniיונקים מחוברים באמצעות כבל אל הגנרטור הגירוי. למטרות אלה הקמנו סוללת הבדיקה שלנו המורכב מבחן אחד באסימטריה כפה שימוש ולבדוק אחד להגעה מיומנת. מערך המחקר מתואר באיור 1.

לשימוש כפה ספונטנית ביצענו את הבדיקה גליל שתיאר Shallert 15, שהוא מבחן בשימוש נרחב לשימוש כפה במהלך פעילות חיפוש אנכי. אין הכשרה של החיה נדרשת. להערכת התנהגות אחיזה מורכבת יותר הקמנו את הבדיקה המדרגת פי מונטויה 16. הפרוטוקול שלנו משתנה בהתאם Kloth 17. החולדות מאומנות לתקופה של שנתי עשרה ימים להגיע כדורים מתיבת הבדיקה. לאחר תקופת הכשרת המבחן יכול להיות מיושם על מנת למדוד את התנהגות האחיזה המורכבת על ידי ספירת שיעור ההצלחה מתואר במספר הכדוריות אכלו. המאמר מציג את האימון המפורט בתיבה המדרגת וכן את הביצועים של השנייה ביהבדיקות avioral תחת נאיבי, hemiparkinsonian ותנאי גירוי מוחי עמוק.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ניסויים בבעלי החיים אושרו על ידי האוניברסיטה וירצבורג ואת רשויות המדינה המשפטיות של תחתון פרנקוניה בהתאם להנחיות הגנה על בעלי חיים והנחיות מועצת הקהילה האירופית (מספר אישור: 55.2-2531.01 76/11). כל המאמצים נעשו כדי למזער את כאב או אי נוחות של בעלי החיים המשמשים.

הערה: השתלת אלקטרודה בוצעה כמתואר במקום אחר 18.

1. צילינדר מבחן (איור 2)

  1. הכן גליל זכוכית פלסטיק שקוף (גובה: 40 ס"מ, קוטר: 19 ס"מ) על ידי ניקוי הצילינדר עם פתרון חומצה אצטית 0.1%.
  2. הכין קלפים עם מועד ניסוי פרטי זיהוי של חולדה.
  3. מניחים שתי מראות 90 ° זווית מאחורי התוף.
  4. מניח את המצלמה מול הגליל כך המרחק בין המצלמה לבין הצילינדר מאפשר תצפית טובה על הכפות.
  5. מניחים את החולדה בתיבת התחבורה.
    הערה: החיים צריכים להיות מטופלים על ידי הנסיין לפני הבדיקה, כדי למנוע לחץ.
  6. הובלת עכברוש מהכלוב הביתה הצילינדר באמצעות תיבת התחבורה.
  7. מניחים את החולדה בצילינדר (איור 3).
    1. תמיד לבצע את כל הבדיקות התנהגותיות באותו הזמן של היום, כדי למנוע בדלי יממה בפעילות. אם החיה מחוברת לגנרטור הגירוי באמצעות כבל לוודא שהכבל אינו מעווה במהלך הניסוי.
  8. לחצו על כפתור "הקלט" על המצלמה. הראה את הכרטיס עם התאריך המדויק של ניסוי ומספר זיהוי של עכברוש למצלמה. התחלת ההקלטה.
  9. אחרי חמש דקות, ולהסיר את חית מגליל והחזיר אותו לתוך הכלוב הביתה באמצעות תיבת התחבורה.
  10. נקה את הגליל עם פתרון חומצה אצטית 0.1%.
  11. להעריך את השימוש כפה מן הווידאו המוקלט על ידי ספירת המגעים הקיר כפה על ימין ועל שמאל (שימוש כפה באחוזים) וכן rעגילים (עומד על רגליו האחוריות עם או בלי תמיכה על הקיר גליל). מבחן גליל גם ניתן להעריך באופן אוטומטי על ידי תוכנה מתאימה.
    הערה: עכברוש בריא משתמשת בשתי הכפות לא פחות. עכברוש hemiparkinsonian משתמש הכפה מושפעת עקב נגע ובמידה פחותה.

2. מדרגות מבחן (איור 4)

  1. שלב רכישה
    1. יום אחד לפני האימון להכיר את החיות עם הכדורים בשימוש במבחן המדרג.
      1. אופציונאלי: כדי להגביר את המוטיבציה של בעל החיים להשתמש הגבלה תזונתית (10-15 גרם של צ'או מעבדה הסטנדרטי כדי לשמור על משקל גוף ב -90% מרמת ההאכלה החופשית 16). עם זאת, זה לא חובה להשיג אפקט אימון חיובי. מחקר זה נערך ללא הגבלת מזון.
    2. הכן תיבת מדרגות זכוכית פלסטיק שקוף (גובה: 34.5 ס"מ, אורך: 35.5 ס"מ, רוחב: 12 ס"מ ס"מ 6 תא צר) על ידי ניקוי תיבת עם AC 0.1%פתרון חומצה etic. הערה: תיבת המדרגות היא תיבה ושניים תא עם במה מוגבהת ושתי מדרגות בתא הצר. השלבים נותרים על המדרגות בתא הצר ניתן להגיע רק עם הכפה השמאלית שלו, את הצעדים הנכונים רק עם הכפה הימנית.
      ההערה: תיבות המדרגות הסטנדרטיות מורכבות משני תאים עם מכסה, אם הוא רוצה לשמש בניסויים עם חולדות המגורות באמצעות כבל, להשתמש בתיבה גבוהה ללא מכסה.
    3. הסר את המדרגות למלא את הבארות על כל צעד עם שמונה 45 כדורי מ"ג.
    4. הכנס את המדרגות ולשים שמונה כדורים נוספים על הפלטפורמה הגבוהה.
    5. מניחים את החולדה בתיבת התחבורה.
    6. הובלת העכברוש מכלוב הביתה בתיבה המדרגת באמצעות תיבת התחבורה.
    7. מניחים את החולדה בתיבת מדרגות (איור 5).
    8. אחרי חמש דקות, ולהסיר את החיה מתיבת המדרגות ולשים אותו בחזרה לתוך הכלוב הביתה באמצעות תיבת התחבורה.
    9. הערה כמהכדורים נאכלו מפלטפורמה ו (בסופו של דבר) מן המדרגות ימינה ושמאלה.
    10. למלא את המדרגות על ידי מילוי הבורות בכל שלב עם שמונה 45 כדורי מ"ג.
    11. נקה את תיבת המדרגות עם פתרון חומצה אצטית 0.1% ומקום כדורי נוספות על הרציף.
    12. חזור על הליך זה (שלב רכישה) שלושה ימים ברציפות.
      הערה: כל הניסויים שתוארו בוצעו על חולדות זכרים ספראג Dawley. משכתי את מערכי הדרכה השונים יכול להיות שונה בחולדות של זן, מין למוכר שונה.
  2. מבחן בחירה חופשית
    1. נקה את תיבת המדרגות עם פתרון חומצה אצטית 0.1%.
    2. הסר את המדרגות למלא את הבארות על כל צעד עם שמונה 45 כדורי מ"ג.
    3. מניחים את החולדה בתיבת התחבורה.
    4. הובלת העכברוש מכלוב הביתה בתיבה המדרגת באמצעות תיבת התחבורה.
    5. מניחים את החולדה בתיבת המדרגות.
    6. אחרי חמש דקות, להסיר את החיה מן המדרגהתיבה במקרה ומחזיר אותו לכלוב בבית באמצעות תיבת התחבורה.
      הערה כמה כדורים נאכלו מן מדרגות ימין ושמאל.
    7. הערה: אם החיות עדיין יש בעיות עם האחיזה גלולה, להוסיף קצת יותר על הפלטפורמה שבו הם יכולים להגיע בקלות.
    8. למלא את המדרגות על ידי מילוי הבורות בכל שלב עם שמונה 45 כדורי מ"ג.
    9. נקה את תיבת המדרגות עם פתרון חומצה אצטית 0.1% עבור החיה הבאה.
    10. חזור על הליך זה (שלב בחירה חופשית) שלושה ימים ברציפות.
      הערה: התוצאות המוצגות התקבלו על ידי אימון שנערך ללא תקופת מנוחה בין מודולים. קבוצות שמעדיפות יום מנוחה קונסולידציה, כדי לתמוך בתהליך ההכשרה.
  3. בחירה מאולצת מבחן
    1. נקה את תיבת המדרגות עם פתרון חומצה אצטית 0.1%.
    2. הסר את המדרגות למלא את הבארות על כל צעד על המדרגות מהשמאל עם שמונה (שלושה ימים ראשונים של המודול) או ארבע (thr ברציפותימי א 'א' של כדורי מ"ג מודול) 45.
      1. בצע את בחירת המבחן נאלץ בצד, כאשר הירידה תתרחש.
        הערה: אנו מבצעים את נגע פרקינסון על האונה הימנית ולכן לאמן את כפו השמאלית סלקטיבי.
    3. מניחים את החולדה בתיבת התחבורה.
    4. הובלת העכברוש מכלוב הביתה בתיבה המדרגת באמצעות תיבת התחבורה.
    5. מניחים את החולדה בתיבת המדרגות.
    6. אחרי חמש דקות, ולהסיר את החיה מתיבת המדרגות ולשים אותו בחזרה לתוך הכלוב הביתה באמצעות תיבת התחבורה.
    7. הערה כמה כדורים נאכלו מן המדרגות משמאל.
    8. למלא את המדרגות על ידי מילוי הבורות בכל שלב עם שמונה או ארבעה 45 כדורי מ"ג (מספר כדורים תלוי יום אימונים).
    9. נקה את תיבת המדרגות עם פתרון חומצה אצטית 0.1% עבור החיה הבאה.
    10. חזור על הליך זה (שלב בחירה בכפייה) שישה ימים ברציפות.
  4. קליטת נתונים
      <li> בצע את הניסוי כמתואר עבור מודול הבחירה הכפוי (ארבעה כדורים בכל טוב על המדרגות מהשמאל) על ימים רצופים. חשב את מידת הצלחה (מספר הכדורים אכלו) כממוצע של שני הימים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

כל בעלי החיים עברו אימות היסטולוגית פוסט מורטם של שני נגע דופאמין ואת מיקום האלקטרודה. רק חיות עם מיקום האלקטרודה נכון בתוך STN (איור 6) ואת נגע דופאמין מלא (> 90% אובדן של נוירונים דופאמינרגיים ב nigra substantia) נכללו לתוך קטע תוצאות (איור 7).

מבחן גליל בצע בתנאי lesioned הראה כי השימוש כפה עזב lesioned ירד מכ -50% (נאיבי, עכברוש בריא) כדי 15.11% (ממוצע). תחת גירוי קבוע 130 הרץ לאחר תקופת גירוי 24 שע '(רוחב דופק 60 μsec), המהווה את הפרוטוקול הסטנדרטי בחולי פרקינסון, השימוש כפה עלה ל -21.9% (איור 8). בשל סטיית תקן גבוהה הבדל זה אינו מובהק סטטיסטי. מספר rearings הראה שום בידולCES בין זיוף ו מצב מגורה, אבל הפרמטר הזה ייכלל מחקרים נוספים כמו מדידת הפעילות של העכברוש. המופע היה כנראה לא מוטרד כבל הגירוי (איור 9).

כל בעלי החיים המשמשים במחקר גירוי מוחי עמוק שלנו הצליחו ללמוד גלולה להגיע בתוך ציר הזמן המתואר של שנים עשר ימים. שיעור ההצלחה הממוצע לפני lesioning היה 13.5 מתוך 28 כדורים (48.2%). לאחר lesioning שיעור ההצלחה הממוצע ירד משמעותי ל -2.4 כדורים (8.6%). זה עלה שוב ל -7 כדוריות (25%) תחת גירוי קבוע 130 הרץ בסוף תקופת גירוי 24 שע '(איור 10). המופע לא היה מוטרד כבל הגירוי (איור 7). שתי בדיקות רכב היו משלימים בהערכת גירעונות מנוע בחולדה hemiparkinsonian והיה תוקף לחזות טוב המבוסס על השיפור תחת therap מחדל תנאי eutic. כבל הגירוי נראה שאין לו השפעה על הביצועים במבחן (איור 11).

איור 1
איור 1:.. לימוד עיצוב השלבים היחידים לערוך ניסוי על פרוטוקולי גירוי שונים בחולדות hemiparkinsonian אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2:.. התקנת בדיקת צילינדר תיבת הגליל מסודרת עם מראות אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

3 "src =" / files / ftp_upload / 53,951 / 53951fig3.jpg "/>
איור 3:.. מבחן צילינדר עכברוש hemiparkinsonian במהלך בדיקת גליל אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4:. התקנת מבחן מדרגות תיבת המדרגות מסודרת עם כדורים על מדרגות שמאלה. (א) תמוך, הבט, (B) מבט מלמעלה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5: מבחן מדרגות חולדה hemiparkinsonian במהלך הבדיקה המדרגות..אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6:.. אתר גירוי סעיף במוח חולדה כלילית (thionine מכתים) עם STN תקין שמציינים עיגול שחור ואת האות ספייק המקביל רשמה במהלך ניתוח ההשתלה אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7
איור 7: תיעוד של הנגע 6-OHDA אימונוהיסטוכימיה עבור hydroxylase טירוזין, אנזים סמן של נוירונים דופאמינרגיים.. סעיף כלילית של ומאחור במוח החולדהאה נגע 6-OHDA חד-צדדי. השוואה של הצד בריא שמאלה (Le) ואת הצד הימני lesioned (הר"י). הפסד חד-צדדית של סיבי דופאמין בסטריאטום (א) ו נוירונים דופאמינרגיים ב nigra substantia pars compacta (SNC), (ג). סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

הספרה 8
איור 8: Paw להשתמש במבחן גליל התוצאות של בדיקת הגליל מבוטאת נגדי (מושפעות עקב נגע) שימוש כפה באחוזים (100% - כפת ipsilateral להשתמש [%]), בתנאים שונים (גירוי לעומת 130 רץ lesioned). . הנתונים ניתנים כממוצע ± SEM, n = 7. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 9
איור 9:. צילינדר בדיקה עם כבל גירוי מגורה עכברוש hemiparkinsonian במהלך בדיקת גליל. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 10
איור 10:. שיעור הצלחה במבחן מדרגות התוצאות של הבדיקה המדרגת מבוטאות במספר הכדוריות תפסו בתנאים שונים (בריאים, lesioned ו -130 גירוי הרץ). הנתונים ניתנים כממוצע ± SEM, n = 7. P <0.05 (*) נחשב משמעותי מבחינה סטטיסטית (ANOVA דרך אחת + t-test).3951 / 53951fig10large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 11
איור 11:. בדיקה מדרגת עם כבל גירוי מגורה עכברוש hemiparkinsonian במהלך בדיקה מדרגת. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מאמר זה מתאר פרוטוקול אימונים מפורט עבור בדיקת גליל מדרגות. זה האחרון נועד להעריך את התנהגות אחיזה מורכבת ותנועת מוטוריקה עדינה בשל מיומן לכת חולדות 16,17. מדידת התוצאה מבוטאת במספר הכדוריות אכלו במהלך הבדיקה, אשר מהווה מדד אובייקטיבי. הפרוטוקול ניתן להשתמש במודלים של עכברים למחלת הפרקינסון ומודלי מחל מנועים אחרים. מבחן הגליל כרוך גישה פשוטה להעריך שימוש כפה אצל חולדות. זה לא דורש הכשרה וניתן להשתמש בו בצורה סטנדרטית ביותר, על ידי הערכה עיוורת מקלטת וידאו. אנחנו בוחרים בדיקות אלה בין יתר (שדה פתוח, גלולה אחת מבחן לכת, ניתוח הליכה) מכמה סיבות. שתי הבדיקות באופן מהימן להראות ירידת כפה שנוצר מודל פרקינסון שלנו 10. הם יחסית חזקים התוצאה ואת תוצאות הבדיקה ניתן להשיג באופן אובייקטיבי ביותר. ניתן להשתמש בדיקות שניהם שוב ושוב shמרווחי זמן אורט. במהלך הבדיקה המדרגת, מגדילה אחיזה גלולה במהלך שלב הלמידה ומייצב ברמת רמת פרט, כך לאחר שהגיע רמה, ניתן להשתמש בו מבלי לשקול שיפור הכשרה תלויה לאורך זמן 16,20.

בעוד מבחן הגליל קל ליישום, חולדות יכולות השתעממו פעילה. החיות יכולות לבוא מטעמים של חושך (ביצוע הבדיקה עם אור אדום) או מאוחר מחזור האור הכהה. מדידת rearings מועילה לפקח על הפעילות התקינה של העכברוש. לאימונים מדרגים מוצלחים, חשוב להניע החיות במהלך שלב הרכישה. חשוב להבטיח כי החולדה היא מסוגלת לתפוס כמה כדורי נייר גישת האחיזה הראשונה. הגמול החיובי מיידית תוצאת השפעות אימון טובות בשלבים מאוחר יותר. עוד צעד קריטי מתרחש כאשר החולדה אינה מעוניינת המשימה. במקרה זה ייתכן שיהיה צורך להחיל הגבלת מזון מתונה עדרמת המוטיבציה הנכונה הוא הגיע.

סוגיה חשובה נוספת עבור מערך המחקר שלנו הייתה תוקף ניבוי טוב של ההליך הוקם. העיצוב תוכנן לשמש כפלטפורמת הקרנה עבור פרוטוקולי גירוי רומן. למרות גירוי מוחי עמוק הוא אפשרות טיפול לא רק לטיפול במחלת הפרקינסון, אך גם עבור רעד, דיכאון, הפרעות כפייתיות, דיסטוניה ומצבים רבים אחרים, את המנגנונים שוכבים מאחוריה אפקטיבי נשארו לא ידוע ולא מובן 1,21. כדי לטפל רומן, גירוי מבוסס רציונלי גישות במודל חיה טוב נדרש.

גישה מעשית יותר הכריחה אותנו לבחור הגדרת התנהגות אשר יכול להתבצע על ידי בעלי חיים מחוברים דרך כבל להתקן הגירוי. הגליל היה מתאים למטרה זו. תיבת המדרגות הזמינה המסחרי לו מכסה, ולכן עצבנו עותק של התיבה המקורית, שהוא גבוה וללא מכסה. זה מאפשר לבחוןביצועים בזמן גירוי מוחי עמוק. הבעיה של גירוי כבל מונע נפוצה מחקר פרה-קליני. יש כמה מכשירים המאפשרים גירוי בלי כבל, אך השימוש בהן עדיין מוגבל 22-24. לצורך המחקר שלנו אנחנו צריכים להגדיר דפוסי גירוי שונים וגם לבצע גירוי לטווח ארוך. כרגע זה יכול להיעשות רק על ידי גירוי כבל מונע משום שהוא מאפשר תכנות מחדש מהיר של תכונות גירוי שונות בלי לגעת החיה. מבחינה זו עיצוב במחקר זה מתאים ביותר לקבוצות המחקר העוסקות תוצאה מנועה בחולדות מגורה מוחיות עמוקות.

לסיכום, כתב היד הזה מציג פרוטוקול באורך מלא ללימוד תוצאה מנועה בחולדות hemiparkinsonian בתנאי DBS ניסויים שונים. הוא מתאר פרוטוקול מפורט לאימונים בתיבת המדרגות, כמו גם את השימוש במבחן הגליל. בעיות הקשורות שיטת האימון תארה עלולות להתרחש כאשר חולדות של שונהזן, מין או למוכר משמש. חולדות שונות בהתאם למין זן בביצועים שלהם של בדיקות התנהגותיות 20,25,26. בחולדות נשים הייחום יש גם השפעה על הביצועים היומיים שלהם 27. כדי להתמודד עם מגבלה זו, חולדות נקבות ניתן שוכנו ללא זכרים אשר desynchronizes מחזור הייחום 28. זה יכול להיות גם צורך להתאים את משך הזמן של שלב ההכשרה על פי עקומות למידה אישית זני עכברוש outbreed. הגבלת מזון משמשת לעתים קרובות בדיקות התנהגותיות יש להחיל בזהירות. מניעת מזון עשויה להגביר את המוטיבציה אך מצד השני מקטינה את הדיוק של אחיזת 20,29. הסוללה התנהגותיים המתוארת, בשילוב עם מודל hemiparkinsonian, יכולה לשמש כדי לחקור אפשרויות טיפול שונות והשפיעו על תוצאת מנוע. עבור גירוי מוחי עמוק של גרעין subthalamic, עיצוב במחקר זה יש תוקף ניבוי גבוה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Staircase box without lid Glas Keil, Germany custom made
Cylinder box Glas Keil, Germany custom made
Dustless precision pellets, 45 mg Bio Serv F0021

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fasano, A., Lozano, A. M. Deep brain stimulation for movement disorders: 2015 and beyond. Current opinion in neurology. , (2015).
  2. McIntyre, C. C., Savasta, M., Kerkerian-Le Goff, L., Vitek, J. L. Uncovering the mechanism(s) of action of deep brain stimulation: activation, inhibition, or both. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 115, 1239-1248 (2004).
  3. Deniau, J. M., Degos, B., Bosch, C., Maurice, N. Deep brain stimulation mechanisms: beyond the concept of local functional inhibition. The European journal of neuroscience. 32, 1080-1091 (2010).
  4. Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation. Interface focus. 1, 61-74 (2011).
  5. Groppa, S., et al. Physiological and anatomical decomposition of subthalamic neurostimulation effects in essential tremor. Brain : a journal of neurology. 137, 109-121 (2014).
  6. Reich, M. M., et al. Short pulse width widens the therapeutic window of subthalamic neurostimulation. Annals of clinical and translational neurology. 2, 427-432 (2015).
  7. Blandini, F., Armentero, M. T., Martignoni, E. The 6-hydroxydopamine model: news from the past. Parkinsonism & related disorders. 14, Suppl 2 124-129 (2008).
  8. Bove, J., Perier, C. Neurotoxin-based models of Parkinson's disease. Neuroscience. 211, 51-76 (2012).
  9. Metz, G. A., Tse, A., Ballermann, M., Smith, L. K., Fouad, K. The unilateral 6-OHDA rat model of Parkinson's disease revisited: an electromyographic and behavioural analysis. The European journal of neuroscience. 22, 735-744 (2005).
  10. Miklyaeva, E. I., Castaneda, E., Whishaw, I. Q. Skilled reaching deficits in unilateral dopamine-depleted rats: impairments in movement and posture and compensatory adjustments. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 14, 7148-7158 (1994).
  11. Li, X. H., et al. High-frequency stimulation of the subthalamic nucleus restores neural and behavioral functions during reaction time task in a rat model of Parkinson's disease. Journal of neuroscience research. 88, 1510-1521 (2010).
  12. Darbaky, Y., Forni, C., Amalric, M., Baunez, C. High frequency stimulation of the subthalamic nucleus has beneficial antiparkinsonian effects on motor functions in rats, but less efficiency in a choice reaction time task. The European journal of neuroscience. 18, 951-956 (2003).
  13. Fang, X., Sugiyama, K., Akamine, S., Namba, H. Improvements in motor behavioral tests during deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in rats with different degrees of unilateral parkinsonism. Brain research. 1120, 202-210 (2006).
  14. Lindemann, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus in the 6-hydroxydopamine rat model of Parkinson's disease: effects on sensorimotor gating. Behavioural brain research. 230, 243-250 (2012).
  15. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
  16. Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. The 'staircase test': a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. Journal of neuroscience. 36, 219-228 (1991).
  17. Kloth, V., Klein, A., Loettrich, D., Nikkhah, G. Colour-coded pellets increase the sensitivity of the staircase test to differentiate skilled forelimb performances of control and 6-hydroxydopamine lesioned rats. Brain research bulletin. 70, 68-80 (2006).
  18. Fluri, F., Volkmann, J., Kleinschnitz, C. Microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation. JoVE. , (2015).
  19. Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotactic coordinates. , (2008).
  20. Nikkhah, G., Rosenthal, C., Hedrich, H. J., Samii, M. Differences in acquisition and full performance in skilled forelimb use as measured by the 'staircase test' in five rat strains. Behavioural brain research. 92, 85-95 (1998).
  21. Angelov, S. D., Dietrich, C., Krauss, J. K., Schwabe, K. Effect of Deep Brain Stimulation in Rats Selectively Bred for Reduced Prepulse Inhibition. Brain stimulation. , (2014).
  22. de Haas, R., et al. Wireless implantable micro-stimulation device for high frequency bilateral deep brain stimulation in freely moving mice. Journal of neuroscience methods. 209, 113-119 (2012).
  23. Heo, M. S., et al. Fully Implantable Deep Brain Stimulation System with Wireless Power Transmission for Long-term Use in Rodent Models of Parkinson's Disease. Journal of Korean Neurosurgical Society. 57, 152-158 (2015).
  24. Gut, N. K., Winn, P. Deep brain stimulation of different pedunculopontine targets in a novel rodent model of parkinsonism. J. Neurosci. 35, 4792-4803 (2015).
  25. Whishaw, I. Q., Gorny, B., Foroud, A., Kleim, J. A. Long-Evans and Sprague-Dawley rats have similar skilled reaching success and limb representations in motor cortex but different movements: some cautionary insights into the selection of rat strains for neurobiological motor research. Behavioural brain research. 145, 221-232 (2003).
  26. Honndorf, S., Lindemann, C., Tollner, K., Gernert, M. Female Wistar rats obtained from different breeders vary in anxiety-like behavior and epileptogenesis. Epilepsy research. 94, 26-38 (2011).
  27. Jadavji, N. M., Metz, G. A. Sex differences in skilled movement in response to restraint stress and recovery from stress. Behavioural brain research. 195, 251-259 (2008).
  28. Kucker, S., Tollner, K., Piechotta, M., Gernert, M. Kindling as a model of temporal lobe epilepsy induces bilateral changes in spontaneous striatal activity. Neurobiology of disease. 37, 661-672 (2010).
  29. Smith, L. K., Metz, G. A. Dietary restriction alters fine motor function in rats. Physiology & behavior. 85, 581-592 (2005).

Tags

התנהגות גיליון 111 חולדה גירוי מוחי עמוק בדיקה מדרגת מבחן גליל 6-OHDA מודל גרעין subthalamic
גישה חדשנית להעריך תוצאה מנוע של אפקטים גירוי מוחי עמוק בתוך עכברוש Hemiparkinsonian: המדרגות צילינדר מבחן
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rattka, M., Fluri, F., Krstić,More

Rattka, M., Fluri, F., Krstić, M., Asan, E., Volkmann, J. A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test. J. Vis. Exp. (111), e53951, doi:10.3791/53951 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter