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Behavior

Course de roue et la complexité de l'environnement comme une intervention thérapeutique dans un modèle animal de l'ETCAF

Published: February 2, 2017 doi: 10.3791/54947
Automatic Translation
1, 1
1Department of Psychological and Brain Sciences, University of Delaware

Summary

L'exercice cardiovasculaire et des expériences stimulantes dans un environnement complexe ont des effets bénéfiques sur plusieurs mesures de neuroplasticité dans le cerveau des rongeurs. Cet article va discuter de la mise en œuvre de ces interventions comme un "superintervention" qui combine la course roue et la complexité de l'environnement et se penchera sur les limites de ces interventions.

Abstract

L' exercice aérobie (par exemple, la roue en cours d' exécution (WR) largement utilisé dans la recherche animale) un impact positif sur de nombreuses mesures de potentiel neuroplastique dans le cerveau, comme les taux de neurogenèse adulte, l' angiogenèse, et l' expression de facteurs neurotrophiques chez les rongeurs. Cette intervention a également été montré pour atténuer les aspects comportementaux et neuroanatomiques des impacts négatifs de tératogènes (c. -à- exposition de développement à l' alcool) et la neurodégénérescence liée à l' âge chez les rongeurs. la complexité de l'environnement (CE) a été montré pour produire de nombreux avantages neuroplastiques dans les structures corticales et sous-corticales et peut être couplé avec la roue en marche pour augmenter la prolifération et la survie de nouvelles cellules dans l'hippocampe adulte. La combinaison de ces deux interventions fournit un "superintervention" robuste (WR-CE) qui peuvent être mis en œuvre dans une gamme de modèles de rongeurs de troubles neurologiques. Nous allons discuter de la mise en œuvre de WR / CE et son constituant dansinterventions pour une utilisation comme une intervention thérapeutique plus puissant chez les rats en utilisant le modèle animal de l'exposition prénatale à l'alcool chez l'homme. Nous allons également discuter de quels éléments des procédures sont absolument nécessaires pour les interventions et celles qui peuvent être modifiés en fonction de la question ou des installations de l'expérimentateur.

Introduction

L'élevage dans des environnements différents a longtemps été connu pour provoquer des changements dans diverses mesures de bien-être neurologique. De nombreuses études portent sur les effets bénéfiques de l' élevage dans un environnement complexe (CE) en commençant par la recherche de pointe par Diamond et Rosenzweig (par exemple, 1, 2) et Greenough (Par exemple, 3, 4). CE a été démontré avoir un effet positif indéniable sur les changements synaptiques et cellulaires dans le cerveau 5, 6, 7. CE peut affecter un grand nombre de régions du cerveau , y compris l'hippocampe 8, 9 et le cortex visuel 10, 11, striatum ventral 12, 13, ainsi queen fonction neuroimmunitaire cerveau à l' échelle (revue dans 14). Un intérêt particulier a mis au point à partir des études sur l' hippocampe quand il a été démontré que la CE peut augmenter le taux de cellules granulaires adultes-né du gyrus denté survie à travers la plasticité dendritique 9, 13. Ce dernier point a recueilli beaucoup d' intérêt en raison de la masse croissante de la littérature indiquant que l' exercice cardiovasculaire favorise la neurogenèse adulte dans le cerveau à la fois sain et endommagé 15, 16, 17, 18. Roue roulement (WR) est un outil facile à mettre en œuvre sous forme d'activité cardiovasculaire volontaire qui a été montré pour être bénéfique dans des modèles de rongeurs de troubles neurologiques ou de vieillissement 17, 19, 20. WR affecte l'expression de facteurs de croissance à la fois dans le système nerveux central et périphérique 21, 22, 23.

La combinaison (suite) WR et CE dans un "superintervention" (WR-CE) (soit 12 jours de WR suivie de 30 jours dans l'affaire CE) prévoit une forte augmentation de la neurogenèse adulte hippocampique et l' augmentation de la survie des cellules nouvellement proliféré 8, le effet que, dans le modèle animal de l'ETCAF est pas obtenue par des composants individuels (voir ci-dessous). Comme les deux composantes du WR-CE affectent un large éventail de structures dans le cerveau 13 (WR examinées dans 22, EC a examiné en 24), la mise en œuvre de cette intervention peut facilement être appliquée à des modèles de rongeurs des deux vie modèles d' apparition de développement et ultérieures de neurologique dépréciation (par exemple, l' exposition à l'alcool néonatale, le vieillissement, le stress au début de la vie).

nt "> Intégration de WR-CE dans les périodes adultes adolescent et précoce (c. -à- jours postnataux 30 - 72) peut améliorer certains des effets négatifs d'un modèle de rat de troubles du spectre de l' alcoolisation fœtale (ETCAF) 8 Une collection d'études ont. démontré que les rongeurs exposés à l' alcool de postnatale jour (PD) 4 à 9 affichage des déficits importants dans les mesures neuroanatomiques tels que la complexité dendritique 25, le développement cérébelleux 26, 27 et réactivité neuroimmunitaire 28, ainsi que des manifestations de troubles de l' apprentissage et de la mémoire 29, 30, 31 . Même une quantité réduite d'exposition à l'alcool au sein de cette fenêtre de temps (c. -à- PD 7 à 9) peut conduire à des déficits dans l' apprentissage et la mémoire chez des rats adolescents et adultes 32 alors que certaines structures ne voient plus sigdépréciation neuroanatomique nificant 27. Beaucoup de ces déficits - en plus des troubles de comportement dans les tâches de l' hippocampe dépendant - ont été atténués suite à une exposition à ce paradigme WR-CE 8, 33 ou WR seuls 25, 31. Bien que WR seul a été une intervention largement utilisée, la combinaison de WR-CE n'a pas encore été utilisé dans la littérature en dépit de sa capacité à maintenir les avantages relativement court terme de WR 8. Cet article va discuter de la mise en œuvre de l'intervention WR-CE au cours de l'adolescence. Bien que ce modèle est utilisé dans le contexte de l'exposition à l'alcool postnatale, il peut être introduit dans divers modèles de rongeur pour évaluer le potentiel du cerveau pour la neuroplasticité dans les modèles de troubles cérébraux.

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Protocol

Déclaration d'éthique: Le protocole suivant a été approuvé par le Comité institutionnel des animaux soin et l'utilisation (IACUC) de l'Université du Delaware.

1. Exposition de développement (ou modèle de Binge-like Ethanol exposition)

  1. Sur PD3, déterminer le sexe de chaque animal et de contre-favoriser les animaux si nécessaire pour maintenir la taille des portées (8 animaux) et le sexe (4 mâles: 4 femelles) cohérente au sein de chaque portée.
    NOTE: Il est important de garder la taille des portées et le sexe aussi cohérente que possible afin d'éviter les facteurs confusionnels expérimentaux. Bien que ce protocole utilise 8 chiots (4 mâles et 4 femelles) par portée, la taille des portées alternatives ou des distributions de sexe peuvent être adaptées aux besoins de la conception expérimentale.
  2. Sous-cutanée d'injecter une petite quantité de l'encre de Chine dans les pattes pour identifier les animaux dans chaque portée.
  3. Pseudo-aléatoire assigner portées comme expérimentales (contenant 50% de contrôle de sham-intubé alcool exposée (AE) et 50% (SI) chiots) ou téter contrôle (SC) (animaux qui ne subissent aucune intubation, queue écrêtage, ou des protocoles de séparation du PD 4-9, sauf pour les jours de pesée et l'oreille-poinçonnage).
    1. Pour conserver la taille du groupe cohérent, attribuer deux fois plus portées expérimentales que portées SC.
  4. Peser chaque animal, puis le retourner à sa cage. pesée des animaux devrait avoir lieu tous les jours pendant la période d'intubation (PD 4-9).
    1. Retirez toute la portée du barrage.
    2. Placez chiots sur pad chauffé.
    3. Noter le poids de chaque chiot individuel.
  5. Sur PD4, après avoir pesé chaque animal calculer la quantité d'alcool nécessaire pour un total de 5,25 g / kg / jour par chaque animal (sur la base du poids des petits de l' étape 1.4) 8.
    1. Administrer l'alcool comme l'éthanol 11,9% en substitut de lait (vol / vol).
  6. À partir de 9 heures, retirer un chiots de la litière de la mère à la fois.
  7. Administrer l'éthanol en lait pour chaque chiot AE
  8. Sham-intuber chaque chiot SI 8.
  9. Répétez les étapes 1.5. grâce à 1,8. pour chaque portée expérimentale.
  10. Deux heures après la première dose, répétez la procédure de dosage (étapes 1.5 à 1.8) pour une deuxième dose d'alcool.
  11. Une heure et demie après la dose d'alcool seconde (le point où la teneur en alcool dans le sang quotidien pic est atteint), recueillir et centrifuger le sang des chiots AE et SI via la queue d' écrêtage pour l' avenir de l' alcool dans le sang analyse du contenu 35.
    1. Recueillir 60 pi de sang.
    2. Placer le sang dans un microtube de 1 ml. sang Centrifugeuse à 1,5 g pendant 25 min.
    3. Recueillir soigneusement le sérum surnageant du tube de centrifugeuse et à épargner pour les futures analyses de teneur en alcool dans le sang.
  12. Répétez la procédure de dosage (étapes 1.5 à 1.8) en utilisant du lait au lieu de l'éthanol en lait pour éviter les déficits nutritionnels de l'incapacité des soins infirmiers dans AEchiots.
    1. Effectuer un total de 2 doses de lait supplémentaires 2 h d'intervalle sur PD 4.
  13. Répétez les étapes 1.4 à 1.12 (sauf pour l'étape 1.11) sur PD 5-9.
  14. Suite à la dose de lait supplémentaire final sur PD9, oreille poinçon tous les chiots pour l'identification dans la cage CE.
    1. Coordonner l' oreille perforé avec un certain nombre ou identifiant déchets (par exemple, les portées impaires au sein d' une cohorte obtiendraient leur oreille gauche poing tandis que les animaux de portées paires obtiendraient leur oreille droite des coups de poing). Ainsi, il sera plus facile d'identifier les animaux dans la cage CE doivent plusieurs animaux de portées différentes ont le même modèle de pawmark.

2. sevrage

  1. Sur PD 23, maison tous les animaux dans des cages de 2 - 3.
    1. Veiller à ce que tous les animaux logés dans la même cage sont du même sexe.
    2. Inclure un SC, un SI, et un animal AE par cage lorsque cela est possible.
    3. Minimiser le nombre de compagnons de cage eau sont de la même portée.
    4. Assurez-vous que tous les animaux sont capables d'accéder à la nourriture et de l'eau.

Course 3. Roue

  1. Le PD30, allouer la moitié des cages avec des animaux à WR. Maison ces animaux dans des cages avec un accès libre à joint roue de roulement en acier inoxydable.
    1. Veiller à ce que les roues ont un compteur d'évaluer le nombre total de révolutions.
  2. Peser tous les animaux sur PD 30 et PD 36.
  3. Vérifiez le nombre de tours de chaque roue à 9 heures tous les jours.
  4. Laissez les animaux dans leur état de logement respectif pendant 12 jours.

4. Complexité environnementale

  1. Préparer la cage CE avant 9 heures le jour qui correspond à PD 42 pour les animaux de laboratoire.
    1. Obtenez un "x 18" x 36 "cage en acier galvanisé 30.
      NOTE: La cage doit avoir de multiples niveaux, être capable de supporter le poids de plusieurs rats, être rempli avec la normeliterie, et ont de multiples endroits pour attacher des bouteilles d'eau et des distributeurs alimentaires.
    2. Placez roman, objets colorés de tailles variables et des formes dans la cage.
      1. Placez 6 gros jouets dans la cage CE. Assurez-vous que chaque jouet est assez grand pour 3 ou plus des rats pour interagir avec en même temps.
      2. Placez 6 jouets moyennes dans la cage CE. Assurez-vous que chaque jouet est assez grand pour 3 - 4 rats d'interagir avec en même temps.
      3. Placez un lot (au moins 20) des petits jouets dans la cage CE.
      4. Utilisez des jouets de différentes couleurs, les formes, la taille, etc. La nouveauté est essentielle à cette intervention (voir la discussion).
    3. Placez deux plats de nourriture aux extrémités opposées de la cage.
    4. Placer deux bouteilles d'eau au niveau des extrémités opposées de la cage.
  2. A 9 heures du matin le PD 42, peser tous les animaux et de déplacer les animaux WR à la cage CE. Chaque cage CE doit contenir 9 - 12 animaux.
    1. Assurez-vous qu'aucun animal ont tous deux la même pawmark et l'oreille-punmotifs ch.
  3. Vérifiez tous les aliments et de l'eau tous les jours.
  4. Tous les deux jours, retirer les jouets de la cage CE et les remplacer (selon l'étape 4.1.2.).
  5. Tous les trois jours, nettoyer la cage CE.
    1. Retirer les animaux de la cage CE et de les mettre dans des cages de détention provisoire de 2 - 3 animaux.
    2. Éliminer toute la litière à partir du fond de la cage.
    3. Retour les mêmes jouets à la cage sauf si ce jour coïncide avec le calendrier de remplacement du jouet (selon l'étape 4.4.).
    4. Remplacer tous les aliments et de l'eau.
    5. Remplacer les rats dans la cage CE.

5. Tissue Collect

REMARQUE: la collecte de tissus (par exemple, la perfusion avec du paraformaldehyde) et de stockage (par exemple, la congélation, l' inclusion en paraffine) peut être réalisée avec une variété de méthodes. Ce qui suit va expliquer le processus de perfusion avec 4% de paraformaldehyde dans 0,1 M tampon phosphate salin (4% de paraformaldehyde dans du PBS) Solution 8.

Attention: Le paraformaldéhyde est cancérigène et peut également causer une irritation de la peau, une réaction allergique cutanée, ou des lésions oculaires. Utiliser une protection appropriée des yeux / peau.

  1. Exposer un rat à la fois à l'isoflurane pour anesthésier légèrement l'animal.
  2. Injecter par voie intrapéritonéale chez le rat avec 2 mL / kg de mélange kétamine / xylazine (1,5 ml de xylazine mélangé avec 10 ml de kétamine).
    REMARQUE: kétamine et de xylazine sont tous deux à des concentrations mères de 100 mg / mL avant de les combiner pour le mélange d'injection.
  3. Une fois que le rat est plus sensible, perfuser l'animal avec 0,1 M de tampon phosphate salin (PBS; pH = 7,2), suivie de 4% de paraformaldehyde dans du PBS (pH = 7,2).
  4. Retirer le cerveau et stocker dans 4% de paraformaldehyde dans du PBS à 4 ° C pendant 48 h.
  5. Au bout de 2 jours, le transfert à une solution de 30% de saccharose ajouté à 4% de paraformaldehyde dans du PBS à 4 ° C.

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Representative Results

Afin d'évaluer l'effet de l'intervention de super, nous devons examiner les effets de chacun de ses éléments constitutifs - WR et CE - sur nos mesures d'intérêt. Les figures 1 à 3 (ci - dessous) est apparu dans une publication précédente en utilisant ce paradigme 8. Figure 4 est apparu dans une thèse de doctorat 36. Ces données illustrent l'impact de WR-CE sur la neurogenèse adulte hippocampique dans le gyrus denté. Tous les graphiques illustrent les moyennes de groupe, avec des barres d'erreur indiquant une seule erreur standard de moyenne. La figure 1 montre l' augmentation de la prolifération cellulaire après la partie WR de notre intervention, ce qui indique que le composant WR est robuste capable d'accroître la prolifération cellulaire dans la direction générale de l'hippocampe dans le développement normal, au début de la vie souligné, les animaux exposés à l'alcool. Figure 2démontre la capacité des CE d'augmenter la survie des cellules adultes généré dans la DG chez les animaux qui ont été exposés soit le stress ou l'alcool neonatally. La figure 3 illustre l'augmentation des cellules qui se différencient en un phénotype neuronal, ce qui indique que le WR-EC peut augmenter la prolifération et la survie des cellules granulaires gyrus denté adultes nés chez les animaux qui subissent une exposition néonatale à l' alcool ou le stress d'intubation, impliquant comme thérapeutique déficits de sauvetage dans la neurogenèse adulte hippocampique. Enfin, la figure 4 confirme l'effet WR-CE sur la plasticité dendritique: la longueur des dendrites doublecortine positif des cellules granulaires gyrus denté de chez le rat AE est plus différent du contrôle. Teneur en alcool dans le sang (BAC) sur PD 4 était 321,19 ± 14,03 mg / dl (moyenne ± SEM), comparable à d' autres études utilisant cette exposition paradigme 28, 37. Des études antérieures ont démontré que les animaux d'unetraversent ces groupes de traitement ne diffèrent pas des distances gérées pendant WR 15.

Figure 1
Figure 1. WR Augmente vigoureusement la prolifération cellulaire dans la DG hippocampique. Photomicrographies illustrent les différences dans la prolifération des cellules de la DG sur PD42 (la cessation de WR) comme marqué avec Bromo-désoxyuridine (BrdU) chez les animaux AE suivants WR (A) et le logement social (B). WR augmente vigoureusement proliférations cellulaires , quel que soit le traitement néonatal (C). A deux voies ANOVA a révélé un effet principal de l' état du logement (WR vs. SH) (F 1,40 = 19,703, p <0,001), alors qu'aucun effet principal significatif du traitement postnatal (SC vs. SI vs. AE) ou l' interaction entre les deux facteurs ont été observés. comparaisons post hoc ont été réalisées comme les tests de Tukey. Toutes les valeurs repréenvoyé moyenne ± erreur standard de la moyenne (SEM). * P <0,05, #p <0,01. Ce chiffre a été reproduit à partir de Hamilton et al. 2012 8. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. WR Suivi par Sauvetages CE Déficits dans la cellule de survie après une exposition néonatale L' alcool ou le stress Sham. Photomicrographies illustrent les différences de cellules marquées avec BrdU chez les animaux AE de WR-CE (A) et les conditions sociales logées (B) injectés avec BrdU sur PD41. animaux socialement logés affichent une baisse suite à l'exposition à l'alcool par rapport à téter contrôles. Les animaux subissant les superintervention affichage a augmenté le taux de survie WR-CE de cellules proliférantes après PD41 dans les deux groupes SI et AE (C). A deux voies ANOVA a révélé un effet principal de l' état du logement (WR vs. SH) (F 1,29 = 11,402, p <0,01) et une interaction significative entre le traitement postnatal et l' état du logement (F 1,29 = 3,870, p < 0,05), alors qu'aucun effet principal significatif du traitement postnatal (SC vs SI vs AE) a été observée. Une ANOVA à une voie dans les animaux SH a révélé un effet principal du traitement postnatal (F 1,19 = 3,727, p <0,05) , alors qu'une ANOVA à une voie dans les animaux WREC n'a révélé aucune différence significative entre les traitements post - natales. comparaisons post hoc ont été réalisées comme les tests de Tukey. Toutes les valeurs représentent la moyenne ± SEM. * P <0,05, #p <0,01. Ce chiffre a été reproduit à partir de Hamilton et al. 2012 8. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figuré.

figure 3
Figure 3. WR-CE Sauvetages Déficits en neurogenèse Après exposition néonatale L' alcool ou le stress Sham. Co-localisation de BrdU (vert) expression et NeuN (rouge) dans les cellules granulaires hippocampiques. images confocales fluorescentes ont été acquises à la suite des procédures immunohistochimiques. BrdU a été injecté sur le tissu PD41 a été recueilli sur PD72. Deux BrdU et NeuN ont été observées dans la direction générale (A, B). Bien que les animaux SC n'a pas montré une augmentation significative du nombre de proliférer neurones, les animaux AE et SI ont montré une augmentation de la neurogenèse (comme indiqué par un double marquage avec BrdU et NeuN) qui suit le paradigme WR-CE par rapport aux animaux logés socialement (C) . A deux voies ANOVA a révélé un effet principal de l' état du logement (WR vs. SH) (F 1,28 = 20,48, p <0,001), alors qu'aucun effe principal significatifct du traitement postnatal (SC vs SI vs AE) ou l' interaction entre les deux facteurs ont été observés. comparaisons post hoc ont été réalisées comme les tests de Tukey. Toutes les valeurs représentent la moyenne ± SEM. * P <0,05, #p <0,01. Ce chiffre a été reproduit à partir de Hamilton et al. 2012 8. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4. WR-CE Sauvetages Déficits en dendritique Complexité des cellules hippocampiques DG granule. Sholl analyse des intersections dendritiques illustrent l'effet d'amélioration de WR-CE sur la complexité dendritique dans le gyrus denté de rats adultes après exposition à l'alcool néonatale. Dans des conditions de logement social, les animaux AE ont une diminution du nombre de cellules granulaires DG les intersections des dendrites par rapport aux animaux témoins (a). Logement en WREC augmente le nombre d'intersections des animaux AE par rapport aux témoins logés socialement (b). Animaux AE élevés dans notre paradigme WREC affichent un nombre similaire d'intersections par rapport aux animaux témoins logés dans WREC (c). mesures répétées ANOVA ont été réalisées sur les données de chaque graphique. Panel a démontre un effet principal du traitement postnatal (F 1,11 = 6,265, p = 0,029). Panel b montre une tendance vers un effet principal entre les conditions de logement (F 1,6 = 4.181, p = 0,087). Panel c montre pas de différence significative entre le SC et les animaux AE dans la condition de logement WREC. Toutes les comparaisons post hoc ont été effectuées comme les tests de Tukey. Toutes les valeurs représentent la moyenne ± SEM. ^ P <0,01, * p <0,05. Ce chiffre a été reproduit à partir de Hamilton 2012 36.pg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

Dans le protocole ci-dessus, nous avons démontré une intervention opportune pour sauver les déficits neuroanatomiques suite à une exposition à l'alcool néonatale. Cette intervention peut être utilisée comme agent thérapeutique dans d'autres modèles animaux, en raison de la robustesse de chacune des composantes de l'intervention. Activité cardiovasculaire volontaire sous forme de WR a été montré pour bénéficier plusieurs résultats comportementaux 38, 39 et induire des altérations en plastique fonctionnels dans les régions du cerveau telles que l'hippocampe (revue dans 40). Ceci est en partie due à l' expression de facteurs de croissance et d' autres mécanismes neuroprotecteurs dans le parenchyme cérébral chez les rongeurs et les humains 21, 41. Complétant ces effets, CE peut induire bénéfique cellulaire 6, 11, 42, 43, Structurel 2 et pharmacologique 12, 44 changements chez les rongeurs.

Pour WR soit au maximum efficace dans ce modèle particulier du syndrome humain, il est essentiel pour les animaux d'avoir accès volontaire à une roue de roulement fonctionnelle; accès roue quotidienne devrait durer une longue période de temps 45 au moins 10-12 heures par jour et de préférence 24 h (certains effets indésirables de retrait de la roue de roulement ont été signalés). Ce paradigme de WR dure 12 jours pour permettre la combinaison de WR et CE pour entrer dans l'adolescence et l'âge adulte. La durée, l' âge à l' exposition, et les modalités d'exercice (entre autres facteurs) peuvent affecter l'efficacité de l' exercice comme une intervention thérapeutique 46, et ces facteurs critiques doivent être pris en compte lors de la planification à la mise en œuvre de ce protocole ou tout autre paradigme WREC. Un élément clé de ce paradigme C'est le pasVelty des multiples objets dans l'environnement et de l' interaction sociale (revue dans 14, 47). Par conséquent, il est essentiel que les éléments de ce paradigme à remplacer toutes les 48 h. Sur la base de la nécessité pour plusieurs articles, l'interaction avec les éléments et leur exploration, et l'interaction sociale, nous constatons que notre nombre d'éléments uniques, la fréquence de l'élément de remplacement, et le nombre de compagnons de cage est suffisante pour induire des résultats thérapeutiques sur les mesures neuroanatomiques que nous évaluons. Nous avons constaté que l'exposition continue pendant 30 jours est plus approprié pour surmonter les déficits induits par l'exposition à l'alcool que l'exposition néonatale interaction limitée à un nouvel environnement.

L'objectif de ce protocole est d'introduire un paradigme WREC qui répond à la fois l'exercice cardio-vasculaire et les composants de la nouveauté de l'environnement d'intervention plastique. Pour cette raison, nous allons aborder la modification qui peut être faite à l'paradigm mais qui garde l'utilisation de modifications qui peuvent modifier la façon dont les animaux interagissent dans le paradigme, ainsi que les conclusions expérimentales qui peuvent être tirées. Une modification possible serait l'introduction de roues de roulement pour l'environnement EC. Ce faisant, il serait difficile de déterminer les contributions relatives de chaque composant. Il serait de plus difficile d'assurer que tous les animaux participent à la fois les composants WR et composants CE du paradigme que le logement de 8 - 10 animaux ensemble est requis pour CE. Toutefois, étant donné que l' accès à long terme à l' exercice est essentiel à l'efficacité de cette intervention 45, d' autres recherches pourraient aborder le rapport optimal d'accès WR à l' accès CE (bien que les méthodes de ce protocole ont montré implications neuroanatomiques et comportementales robustes 8, 33) . Les modifications apportées à des éléments individuels utilisés dans l'environnement EC sont acceptables, mais il est critical pour les articles à être intéressant, complexe, roman, stimulant et souvent rafraîchie 14.

Ce paradigme ne contient plusieurs limitations innées entre nos mains, ce qui devrait être pris en considération lors de la planification à mettre en œuvre cette "super intervention". Une limitation de la composante WR du paradigme est l'incapacité à évaluer la distance parcourue par chaque animal. L'une des solutions évidentes et directes serait un logement individuel des animaux pendant le composant WR. Cependant, il faut souligner que le logement individuel est largement acceptée comme préjudiciable aux animaux et peut même contrecarrer directement les effets bénéfiques de la roue en cours d' exécution 48. Une alternative supplémentaire (même si de temps et imparfaite) serait d'enregistrer de la vidéo la roue de roulement à tout moment que les animaux ont accès. Cela nécessiterait un identifiant unique pour chaque animal dans une cage (par exemple, la peinture des couleurs uniques ou patterns sur la fourrure de chaque animal) 49. Cette technique serait encore soumis à de multiples facteurs de confusion animaux utilisant la roue simultanément. Une difficulté similaire porte à CE où il devient difficile à la nourriture restreindre les animaux individuels (sans limiter la durée de la consommation alimentaire). Pour réduire l'impact de cela, nous recommandons un logement dans la CE pour une période de 30 jours, suivie d'un paradigme immédiat de restriction alimentaire. montants de temps prolongée sur CE pourrait inhiber la plasticité qui se produit au cours de ce paradigme induit.

Comme mentionné précédemment, l'importance de cet article est de permettre la caractérisation cohérente du paradigme CE et sa mise en œuvre suite à l'exercice cardio-vasculaire sous forme de WR. Précédent paradigmes CE ont exposé les animaux au logement CE sans exposition à WR 12, 50, WR à l' intérieur de la cage CE pour un court laps de temps 51ou avec moins de 52 animaux, ou les animaux ont été exposés à un environnement EC pour une quantité de temps plus longue avec changement moins fréquent des éléments de la cage 13. Il est probable que les effets bénéfiques de la CE exigent la plasticité induite par WR dans une fenêtre de temps temporellement pertinente pour montrer des avantages à long terme. De cette façon, nous pensons que le couplage WR et EC pendant 12 et 30 jours respectivement permet une intervention au maximum bénéfique et concis.

À ce stade, l'utilisation de ce modèle a été limité à des périodes de temps des adultes adolescents et au début. Un examen plus approfondi de la robustesse de cette intervention à des stades différents, et l'ontogenèse des avantages neuroplastique devrait être examinée plus à l'avenir. En outre, l'utilisation de différents déficits de développement est fortement encouragée, car cela contribuera à l'élaboration d'interventions thérapeutiques efficaces pour les personnes touchées par ces troubles. la littérature antérieure a démonstrated effets indépendants de WR ou CE sur la neurogenèse adulte, l' apprentissage et la mémoire, ou des comportements anxieux comme dans un modèle de souris génétique de l' anxiété 53. La robustesse de ces deux interventions et l'effet synergique de la CE pour soutenir les effets à court terme des avantages induits par le WR- a augmenté ( par exemple, la prolifération cellulaire hippocampique et neurogenèse) rend bien placé pour l' intégration dans un large éventail de questions de recherche.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Female Time-pregnant Long Evans Rats Envigo (Formerly: Harlan, Inc.) Average litter size is 8 - 10 pups
Black India Ink Higgins (Chartpak, Inc.) 44201
Syringes and Injection Needles Becton, Dickinson and Company (BD) Assorted For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution
Ear Punch Kent Scientific Corporation INS750076
Running Wheels Wahmann Labs Wahmann Running Wheel is discontinued. One per cage.
EC Cage Martin's Cages, Inc. R-695
Small EC Toys Assorted
Medium EC Toys Assorted Should be able to fit 1 - 2 rats inside of/on top of object
Large EC Toys Assorted Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Diamond, M. C., et al. Increases in cortical depth and glia numbers in rats subjected to enriched environment. J Comp Neurol. 128 (1), 117-126 (1966).
  2. Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L., Hebert, M., Morimoto, H. Social grouping cannot account for cerebral effects of enriched environments. Brain Res. 153 (3), 563-576 (1978).
  3. Greenough, W. T. Experiential modification of the developing brain. Am Sci. 63 (1), 37-46 (1975).
  4. Volkmar, F. R., Greenough, W. T. Rearing complexity affects branching of dendrites in the visual cortex of the rat. Science. 176 (4042), 1445-1447 (1972).
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Gursky, Z. H., Klintsova, A. Y.… More

Gursky, Z. H., Klintsova, A. Y. Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD. J. Vis. Exp. (120), e54947, doi:10.3791/54947 (2017).

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