Waiting
Login processing...

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

Behavior

En ny tilgang til Vurdere Motor Resultat af Deep Brain Stimulation Effekter i Hemiparkinsonian Rat: Staircase og Cylinder Test

Published: May 31, 2016 doi: 10.3791/53951

Abstract

Deep brain stimulation af nucleus subthalamicus er en effektiv behandling mulighed for Parkinsons sygdom. I vores laboratorium har vi etableret en protokol til at screene forskellige Nervestimulerings- mønstre i hemiparkinsonian (ensidig læsioner) rotter. Den består i at skabe en ensidig Parkinsons læsion ved at injicere 6-hydroxydopamin (6-OHDA) i højre mediale forhjernebundt, implantere kroniske stimulation elektroder i nucleus subthalamicus og evaluere motoriske resultater ved udgangen af ​​24 timers perioder med kabel-bundne ekstern neurostimulation . Stimuleringen blev udført med konstant strøm stimulation. Amplituden blev sat 20% lavere end det individuelle tærskel for bivirkninger. Motoren resultatevaluering blev gjort ved vurderingen af ​​spontan pote brug i cylinderen testen ifølge Shallert og ved vurderingen af ​​dygtige nå i trappen testen ifølge Montoya. Denne protokol beskriver i detaljer, træningen i trappen boksen, cylinder test, samt anvendelsen af ​​både i hemiparkinsonian rotter. Brugen af ​​begge tests er nødvendig, fordi trappen test synes at være mere følsomme for finmotorisk færdighed værdiforringelse og udviser større følsomhed over for ændringer i løbet af neurostimulation. Kombinationen af ​​den ensidige Parkinson-modellen og de to adfærdsmæssige tests muligt at vurdere forskellige stimuleringsparametre på en standardiseret måde.

Introduction

Deep brain stimulation af nucleus subthalamicus (STN) er en effektiv behandling mulighed for Parkinsons sygdom 1 og andre bevægelsesforstyrrelser. De underliggende mekanismer er stadig dårligt forstået og multifaktoriel, men et centralt element er modulering af neuronal netværk aktivitet ved gentagne depolarisering af axoner i nærheden af stimulerende elektrode 2-4. Højfrekvens (> 100 Hz) stimulation er nødvendig for en gavnlig virkning i de fleste hjerneområder mål og for de fleste indikationer af DBS. Bivirkninger af deep brain stimulation resultat fra utilsigtet coactivation af andre fibre, der er dækket af stimulering volumen, og som subserve forskellige funktioner, såsom pyramideformede tarmkanalen. Derfor ville det være ønskeligt at udvikle stimuleringsparametre, som fortrinsvis aktiverer gavnlige neurale elementer, og samtidig undgå den coactivation af bivirkningsindberetninger elementer 5,6. Selvom neurofysiologi kan tilbyde sådanne fine Tuning muligheder for DBS, har været minimal de videnskabelige fremskridt i løbet af de seneste to årtier, fordi programmering strategier primært er blevet vurderet af "trial and error" i patienter og begrænset af de begrænsede programmering muligheder for kommercielt tilgængelige DBS enheder, frem for at bruge neurofysiologisk indsigt og defineret eksperimentelle indstillinger til systematisk at udforske den fulde parameter rummet.

For at overvinde den translationelle vejspærring i DBS forskning vi foreslår en protokol til at screene alternative stimuleringsparametre i gnaver modeller af parkinsonisme forud for klinisk udforskning. Ensidig Parkinsons sygdom i rotter er modelleret ved anvendelse af 6-hydroxydopamin injektioner i højre mediale forhjernebundt 7,8. Den resulterende læsion, yderligere beskrevet som hemiparkinsonian, vurderes i apomorphin test ved evaluering af rotation stillingen efter lav dosis apomorfin injektion og bekræftet post mortem ved tyrosinhydroxylase immunohistochemistry. Fremgangsmåden er let at anvende og meget reproducerbar, samtidig med en lav dødelighed og sygelighed. De resulterende motoriske mangler er meget diskrete 7,8; dyrene udviser en svag forringelse af den kontralaterale venstre pote under både spontane udforskning og kompleks gribe adfærd 9,10.

At vurdere effektiviteten af ​​deep brain stimulation protokoller forsøg er påkrævet, som muliggør måling af en hurtig og pålidelig ændring i motorisk ydeevne og kan gentages over tid med forskellige Nervestimulerings- indstillinger. Flere grupper har foreslået forskellige stimulation tilgange og forskellige test til at vurdere de motoriske funktioner i rotter 11 med meget varierende og inkonsistente resultater 11-14. Det tvang os til at vælge en række test med høj forudsige gyldighed og komplementaritet. Derudover, for vurdering af motorisk udfald under deep brain stimulation betingelser, tests blev foretrukket som kunne udføres af animals forbundet via kabel på stimulus generator. Til disse formål etablerede vi vores testbatteri bestående af en test for pote brug asymmetri og en test for faglært nå. Undersøgelsen design er illustreret i figur 1.

Til spontan paw brug udførte vi cylindertesten beskrevet af Shallert 15, som er et meget anvendt test for paw brug under lodret udforskning. Ingen uddannelse af dyret er påkrævet. Til vurdering af mere komplekse greb adfærd etablerede vi trappen test ifølge Montoya 16. Vores protokol er modificeret ifølge Kloth 17. Rotterne trænes i en periode på tolv dage at nå pellets fra testen kassen. Efter træningsperioden testen kan anvendes til at måle den komplekse gribe adfærd ved at tælle succesraten beskrevet som antallet af pellets spist. Artiklen præsenterer den detaljerede uddannelse i trappen boksen samt udførelsen af ​​både behavioral tests under naive, hemiparkinsonian og deep brain stimulation forhold.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dyreforsøg blev godkendt af University of Würzburg og juridiske statslige myndigheder i Unterfranken i overensstemmelse med retningslinjerne for dyrebeskyttelse og Europæiske Fællesskaber Rådets retningslinjer (autorisationsnummer: 55,2-2531,01 76/11). blev gjort alt for at minimere smerte eller ubehag af de anvendte dyr.

Bemærk: Elektrode implantation blev udført som beskrevet andetsteds 18.

1. Cylinder Test (figur 2)

  1. Forbered en klar plast glascylinder (højde: 40 cm, diameter: 19 cm) ved at rense cylinderen med en 0,1% eddikesyreopløsning.
  2. Forbered kort med datoen for eksperiment og hver rotte identifikationsnummer.
  3. Placer to spejle i 90 ° vinkel bag cylinderen.
  4. Anbring kameraet foran cylinderen således, at afstanden mellem kameraet og cylinderen tillader en god visning af poter.
  5. Placer rotte i transportkassen.
    Bemærk: Dyrene skal håndteres af forud for testen at undgå stress forsøgslederen.
  6. Transportere rotten fra hjemmet bur til cylinderen ved hjælp af transportkassen.
  7. Placer rotte i cylinderen (figur 3).
    1. udføre altid alle adfærdsmæssige test på samme tidspunkt af dagen for at undgå døgnrytmen forskelle i aktivitet. Hvis dyret er forbundet med stimulus generator via kabel sørg for ledningen ikke er snoet under eksperimentet.
  8. Tryk på knappen "record" på kameraet. Vis kortet med den faktiske dato for eksperiment og rotte identifikationsnummer på kameraet. Start optagelse.
  9. Efter fem minutter, fjerne dyret fra cylinderen og sætte det tilbage i hjemmet bur ved hjælp transportkassen.
  10. Rengør cylinder med en 0,1% eddikesyreopløsning.
  11. Vurdere pote brug fra optaget video ved at tælle de venstre og højre pote væg kontakter (pote brug i procent) samt rearings (stående på bagpoter med eller uden støttemateriale på cylindervæggen). Cylinderen Testen kan også evalueres automatisk af en passende software.
    Bemærk: En sund rotte bruger både poter lige. Den hemiparkinsonian rotte bruger påvirket på grund af læsion i mindre grad pote.

2. trappetest (figur 4)

  1. erhvervelse Phase
    1. En dag forud for træning sætte dyrene med pellets, der anvendes i trappetest.
      1. Valgfrit: At øge dyrets motivation bruge en kosten begrænsning (10-15 g standard laboratorium chow at opretholde kroppens vægt på 90% af den frie fodring level 16). Men dette er ikke obligatorisk at opnå et positivt træningseffekt. Denne undersøgelse blev foretaget uden mad begrænsning.
    2. Forbered en klar plast glas trappe kasse (højde: 34,5 cm, længde: 35,5 cm, bredde: 12 cm og smalle rum 6 cm) ved at rense kassen med en 0,1% acietisk syreopløsning. Bemærk: Trappen boks er en to-rums-boks med en hævet platform og to trapper i den smalle rum. Den venstre trin på trappen i den smalle rum kan nås kun med venstre pote, de rigtige skridt kun med den rigtige pote.
      Bemærk: De faste trappe kasser består af to rum med et låg, hvis det skal anvendes til forsøg med rotter stimuleret via kabel, bruge en høj kasse uden låg.
    3. Fjern trappen og fyld brøndene på hvert trin med otte 45 mg pellets.
    4. Sæt trappen og sætte yderligere otte piller på den øgede platform.
    5. Placer rotte i transportkassen.
    6. Transport rotten fra hjemmet bur til trappen boksen ved hjælp af transportkassen.
    7. Placer rotte i trappen (Figur 5).
    8. Efter fem minutter, fjerne dyret fra trappen kassen og sætte det tilbage i hjemmet bur ved hjælp transportkassen.
    9. Bemærk hvor mangepellets blev spist fra platform og (til sidst) fra højre og venstre trappe.
    10. Refill trappen ved at fylde brøndene på hvert trin med otte 45 mg piller.
    11. Rengør trappe boks med en 0,1% eddikesyreopløsning og placere de ekstra pellets på platformen.
    12. Gentag denne procedure (erhvervelse fase) tre dage i træk.
      Bemærk: Alle beskrevne eksperimenter blev udført på Sprague Dawley rotter. Varigheden af ​​de forskellige uddannelsesmoduler kan variere i rotter af forskellig stamme, køn og vender.
  2. Frit valg Test
    1. Rengør trappe boks med en 0,1% eddikesyreopløsning.
    2. Fjern trappen og fyld brøndene på hvert trin med otte 45 mg pellets.
    3. Placer rotte i transportkassen.
    4. Transport rotten fra hjemmet bur til trappen boksen ved hjælp af transportkassen.
    5. Placer rotte i trappe boksen.
    6. Efter fem minutter tages af dyret fra trappetilfælde box og sætte det tilbage i hjemmet bur ved hjælp transportkassen.
      Bemærk hvor mange piller blev spist fra højre og venstre trappe.
    7. Bemærk: Hvis dyrene stadig har problemer med at fatte pellet, tilføje nogle mere på platformen, hvor de let kan nås.
    8. Refill trappen ved at fylde brøndene på hvert trin med otte 45 mg piller.
    9. Rengør trappe boks med en 0,1% eddikesyreopløsning for næste dyr.
    10. Gentag denne procedure (frit valg fase) tre dage i træk.
      Bemærk: De præsenterede resultater blev opnået ved at uddanne gennemføres uden en hvileperiode mellem modulerne. Nogle grupper foretrækker en hvile dag for konsolidering, for at støtte uddannelsesprocessen.
  3. Tvungen Valg Test
    1. Rengør trappe boks med en 0,1% eddikesyreopløsning.
    2. Tag trappen og fylde brøndene på hvert trin på den venstre trappe med otte (første tre dage af modulet) eller fire (i træk three dage i modul) 45 mg piller.
      1. Udfør den tvungne choice test på den side, hvor nedskrivninger vil forekomme.
        Bemærk: Vi udfører Parkinson læsion på højre hjernehalvdel, og derfor træner selektivt venstre pote.
    3. Placer rotte i transportkassen.
    4. Transport rotten fra hjemmet bur til trappen boksen ved hjælp af transportkassen.
    5. Placer rotte i trappe boksen.
    6. Efter fem minutter, fjerne dyret fra trappen kassen og sætte det tilbage i hjemmet bur ved hjælp transportkassen.
    7. Bemærk hvor mange pellets blev spist fra venstre trappe.
    8. Refill trappen ved at fylde brøndene på hvert trin med otte eller fire 45 mg pellets (antal piller afhænger træningsdag).
    9. Rengør trappe boks med en 0,1% eddikesyreopløsning for næste dyr.
    10. Gentag denne procedure (tvungen valg fase) seks dage i træk.
  4. Dataindsamling
      <li> Udfør eksperimentet som beskrevet for den tvungne valg modul (fire piller i hver brønd til venstre trappe) på to på hinanden følgende dage. Beregn succesraten (antal pellets spist) som gennemsnit af de to dage.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Alle dyr undergik en post mortem histologisk verifikation af både dopaminerge læsion og elektroden placering. Kun dyr med korrekt elektrodeplacering inde i STN (figur 6) og fuldstændig dopaminerg læsion (> 90% tab af dopaminerge neuroner i substantia nigra) blev inkluderet i resultatafsnittet (figur 7).

Cylinderen test udføres under læderede tilstand viste, at den læderede forladt bruge pote faldt fra ca. 50% (naive, sund rotte) til 15.11% (middelværdi). Under almindelig 130 Hz stimulation efter en 24 timers stimulering periode (puls bredde 60 psek), som er den standard-protokol i patienter med Parkinsons sygdom, det pote anvendelse steg til 21,9% (figur 8). På grund af en høj standardafvigelse denne forskel er ikke statistisk signifikant. Antallet af bagbenene viste ingen differences mellem humbug og stimuleret tilstand, men denne parameter vil indgå i yderligere undersøgelser som måling af rottens aktivitet. Præstationen var tilsyneladende ikke forstyrres af stimuleringen kabel (figur 9).

Alle dyr, der anvendes i vores deep brain stimulation undersøgelse var i stand til at lære pillen nå inden den beskrevne tidslinje for tolv dage. Den gennemsnitlige succesrate før læsionsdannelsen var 13,5 ud af 28 piller (48,2%). Efter læsionsdannelsen den gennemsnitlige succesrate faldt betydeligt til 2,4 pellets (8,6%). Det steg igen til 7 pellets (25%) under regelmæssig 130 Hz stimulation ved afslutningen af en 24 timers stimulering periode (figur 10). Præstationen var ikke forstyrres af stimuleringen kabel (figur 7). De to motoriske tests var komplementære vurdere motoriske underskud i hemiparkinsonian rotter og havde en god forudsige gyldighed baseret på forbedring under standard Therap eutic forhold. Stimulering kabel syntes at have nogen indflydelse på test resultater (figur 11).

figur 1
Figur 1:.. Studiedesign De enkelte skridt til at gennemføre et eksperiment på forskellige stimulation protokoller hemiparkinsonian rotter Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2:.. Cylinder testopstilling Cylinderen kasse arrangeret med spejle Klik her for at se en større version af dette tal.

3 "src =" / files / ftp_upload / 53951 / 53951fig3.jpg "/>
Figur 3:.. Cylinder test En hemiparkinsonian rotte under cylinder test Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4:. Staircase test setup Trappen kasse arrangeret med træpiller på venstre trappe. (A) fra siden, (B) set fra oven. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5
Figur 5: Staircase test En hemiparkinsonian rotte under trappe test..Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 6
Figur 6:.. Stimulation websted Koronar rottehjerne sektion (thionin farvning) med højre STN angivet med sort cirkel og den tilsvarende spike signal registreret under implantation kirurgi Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 7
Figur 7: Dokumentation af 6-OHDA læsion Immunhistokemi for tyrosin hydroxylase, et markørenzym af dopaminerge neuroner.. Koronar sektion af rottehjernen agtersteER ensidig 6-OHDA læsion. Sammenligning af den venstre sunde side (Le) og den læderede højre side (Ri). Ensidig tab af dopaminerge fibre i striatum (a) og dopaminerge neuroner i substantia nigra pars compacta (SNC), (c). Scale bar = 100 um. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 8
Figur 8: Paw bruge cylinder test Resultaterne af cylindertesten udtrykt som kontralaterale (påvirket på grund af læsion) paw brug i procent (100% - ipsilaterale pote anvende [%]), under forskellige betingelser (læderede vs. 130 Hz stimulation). . Dataene er angivet som middelværdi ± SEM, n = 7. Zoom klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 9
Figur 9:. Cylinder test med stimulation kabel A stimuleret hemiparkinsonian rotte under cylinder test. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 10
Figur 10:. Succesrate i trappen test Resultaterne af trappen test udtrykt som antallet af forstået pellets under forskellige betingelser (sunde, læderede og 130 Hz stimulation). Dataene er angivet som middelværdi ± SEM, n = 7. P <0,05 (*) blev betragtet som statistisk signifikant (envejs-ANOVA + t-test).3951 / 53951fig10large.jpg "target =" _ blank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 11
Figur 11:. Trappe test med stimulation kabel A stimuleret hemiparkinsonian rotte under trappe test. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne artikel beskriver en detaljeret træning protokol for cylinderen og trappe test. Sidstnævnte er designet til at vurdere komplekse gribe adfærd og finmotorisk bevægelse på grund af dygtige nå i rotter 16,17. Resultatet Målingen er udtrykt som antallet af pellets spist under testen, som er en objektiv måling. Protokollen kan bruges i rottemodeller for Parkinsons sygdom og andre motor sygdomsmodeller. Cylinderen test involverer en enkel fremgangsmåde til at evaluere paw anvendelse i rotter. Det kræver ingen træning og kan anvendes i et meget standardiseret måde ved blindet evaluering fra et videobånd. Vi vælger disse tests blandt andre (åbent felt, enkelt pille nå test, og gangart analyse) af flere grunde. Begge tests viser pålideligt poten værdiforringelse skabt i vores Parkinsons model 10. De er relativt robust i resultatet og testresultaterne kan opnås i en meget objektiv måde. Begge tests kan bruges flere gange i shOrt tidsintervaller. I trappetest, pellet grådige stiger under indlæringsfasen og stabiliserer på individuelt plateau niveau, så efter at have nået plateauet, det kan bruges uden at skulle betragte uddannelse-afhængig forbedring over tid 16,20.

Ud fra følgende betragtninger cylinderen testen er let at anvende, kan rotterne blev keder sig og inaktive. Dyrene kan være motiveret af mørke (testen udføres med rødt lys) eller sent i lys-mørke-cyklus. Målingen af ​​bagbenene er nyttigt at overvåge rottens normal aktivitet. For vellykkede trappe træning, er det afgørende at motivere dyrene under købet fase. Det er vigtigt at sikre, at rotten er i stand til at få fat i pellets ved den første fatte tilgang. Den umiddelbare positive belønning resulterer i gode uddannelse effekter i senere faser. En anden afgørende skridt opstår, når rotten er ikke interesseret i opgaven. I dette tilfælde kan det være nødvendigt at anvende en mild fødebegrænsning indtilrette motivation niveau er nået.

Et andet vigtigt spørgsmål for vores undersøgelse design var en god prædiktiv validitet af det etablerede procedure. Designet var planlagt til at blive brugt som en screening platform for nye stimulation protokoller. Selvom deep brain stimulation er en behandlingsmulighed ikke kun for Parkinsons sygdom, men også for tremor, depression, kompulsive lidelser, dystoni og mange andre tilstande, de mekanismer der ligger bag det effektivitet stadig dårligt forstået 1,21. For at løse roman, rationel baseret stimulation nærmer sig en god dyremodel er påkrævet.

En mere pragmatisk tilgang tvunget os til at vælge en adfærdsmæssig setup, der kunne udføres af dyr, der er forbundet via kabel til stimulering enhed. Cylinderen var passende til dette formål. Det kommercielt tilgængelige trappe kasse har et låg, derfor har vi designet en kopi af den originale kasse, som er højere, og uden låg. Dette gør det muligt at testeydeevne under dyb brain stimulation. Problemet med kabel drevet stimulation er almindelig i præklinisk forskning. Der er nogle enheder muliggør stimulation uden et kabel, men deres anvendelse er stadig begrænset 22-24. For vores forskning, vi er nødt til at indstille forskellige stimulation mønstre og også udføre langsigtet stimulering. På nuværende dette kan kun gøres via kabel drevet stimulering, fordi det giver mulighed for en hurtig omprogrammering af forskellige stimulation funktioner uden at røre dyret. I denne henseende dette studie design er velegnet til de fleste forskergrupper beskæftiger sig med motor udfald i dybe hjerne stimuleret rotter.

Sammenfattende dette manuskript præsenterer en fuld længde protokol for at studere motor resultat i hemiparkinsonian rotter under forskellige eksperimentelle DBS betingelser. Den beskriver en detaljeret protokol til træning i trappen boksen, samt anvendelsen af ​​cylinderen testen. Problemer i forbindelse med den beskrevne undervisningsmetode kan forekomme, når rotter af forskelligstamme, køn eller vender anvendes. Rotter variere afhængigt af køn og stamme i deres præstationer af adfærdsmæssige tests 20,25,26. I hunrotter har også østrus cyklus indflydelse på deres daglige præstation 27. At beskæftige sig med denne begrænsning, kan hunrotter være anbragt uden hanner som desynchronizes den østrus cyklus 28. Det kan også være nødvendigt at justere varigheden af ​​træningsfasen efter individuelle læringskurver i outbreed rottestammer. Fødebegrænsning ofte i adfærdsmæssige tests bør anvendes omhyggeligt. Underernæring kan øge motivationen men på den anden side reducerer nøjagtigheden af fatte 20,29. Den beskrevne adfærdsmæssige batteri, i kombination med hemiparkinsonian model, kan bruges til at studere forskellige behandlingsmuligheder og deres indvirkning på motorens resultat. For deep brain stimulation af nucleus subthalamicus, denne undersøgelse design har en høj prædiktiv gyldighed.

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

Adfærd Rat deep brain stimulation trappe test cylinder test 6-OHDA model nucleus subthalamicus
En ny tilgang til Vurdere Motor Resultat af Deep Brain Stimulation Effekter i Hemiparkinsonian Rat: Staircase og Cylinder Test
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