Summary
Kardiyovasküler egzersiz ve karmaşık bir ortamda uyarıcı deneyimler kemirgen beyninin içinde nöroplastisitesi birden önlemlerle ilgili olumlu faydaları vardır. Bu makale tekerlek çalışan ve çevre karmaşıklığı birleştirir ve bu müdahalelerin sınırlamaları hitap edecek bir "superintervention" olarak bu müdahalelerin uygulanması görüşecek.
Abstract
(Yoğun hayvan araştırmalarında kullanılan örneğin tekerlek çalışan (WR)) Aerobik egzersiz gibi yetişkin nöron, anjiyogenez ve kemirgenler nörotrofik faktörlerin ifade oranları gibi beyinde nöroplastik potansiyelinin olumlu etkileri pek çok tedbir. Bu müdahale de kemirgenlerde teratojen (alkol, yani gelişimsel maruz kalma) ve yaşa bağlı nörodejenerasyon negatif etkilerinin davranışsal ve nöroanatomik yönlerini azaltmak için gösterilmiştir. Çevresel karmaşıklık (EC) kortikal ve subkortikal yapılarda çok sayıda nöroplastik fayda üretmek için gösterilmiştir ve yetişkin hipokampus çoğalmasını ve yeni hücrelerin hayatta kalmasını artırmak için tekerlek çalışan ile birleştiğinde olabilir. Bu iki müdahale kombinasyonu nörolojik bozuklukların kemirgen modellerinde bir dizi uygulanabilir sağlam "superintervention" (WR-AT) içerir. Biz WR / EC uygulanmasını ve onun kurucu görüşecekİnsanlarda alkol prenatal maruziyetin hayvan modeli kullanılarak sıçanlarda daha güçlü bir tedavi yöntemi olarak kullanım için buluşlar. Biz de prosedürlerin elemanları müdahaleler için kesinlikle gerekli ve hangilerinin deneycinin soru ya da tesislerine bağlı olarak değişebilir hangi tartışacağız.
Introduction
Farklı ortamlarda yetiştirilmesi uzun nörolojik wellness çeşitli önlemler değişikliklere neden olduğu bilinmektedir. Birçok çalışma, örneğin Diamond ve Rosenzweig (tarafından araştırma çığır ile başlayan karmaşık bir ortamda yetiştirilmesi yararlı etkilerinin (EC) bakmak 1, 2) ve Greenough (Örneğin, 3, 4). AT beyin 5, 6, 7 sinaptik ve hücresel değişikliklerle ilgili yadsınamaz olumlu etkilere sahip olduğu gösterilmiştir. AT da hipokamp 8, 9 ve görsel korteks 10, 11, ventral striatum, 12, 13 dahil olmak üzere, beyin bölgelerinin çok sayıda etkileyebilirBeyin çapında nöroimmün fonksiyonu olarak (14 gözden). AT dendritik plastisite 9, 13 ile dentat girus yetişkin doğumlu granül hücrelerinin hayatta kalma oranını artırabilir göstermiştir zaman özel ilgi hipokampus ile ilgili çalışmaların geliştirmiştir. Bu son nokta nedeniyle kardiyovasküler egzersiz, hem sağlıklı ve hasarlı beynin 15, 16, 17, 18 yetişkin nörogenezi teşvik belirten literatür büyüyen vücuda çok ilgi topladı. Tekerlek döndürme (WR) nörolojik bozukluklar ya da 17, 19, 20 yaşlanma kemirgen modellerinde yararlı olduğu gösterilmiştir isteğe kardiyovasküler aktivitesi şeklini uygulamak kolaydır. WR büyüme faktörlerinin ekspresyonunu etkilemektedir hem merkezi hem de çevresel sinir sistemi 21, 22, 23 ve.
Bir "superintervention" (WR-AT) içine (sonradan) WR ve EC birleştiren (yani, AT 30 gün takip WR 12 gün) bir hipokampal yetişkin nöron sağlam bir artış ve yeni hücrelerin çoğalması 8 artmış sağkalım sağlar FASD hayvan modelinde ayrı ayrı bileşenlerin elde edilmez etkisi (aşağıya bakınız). WR-EC iki bileşen beyin 13 içinde yapıların çeşitli bir dizi etkiler tarihinden bu müdahalenin uygulanması kolayca nörolojik hem gelişimsel ve sonradan hayat başlangıçlı modellerin kemirgen modellerinde uygulanabilir, (22 gözden WR, AK 24 gözden) bozukluğu (örneğin, yenidoğan alkol maruz kalma, yaşlanma, erken yaşam stresi).
nt "> ergen ve erken erişkin dönemlerinde (örneğin, doğum sonrası günler 30-72) 'de WR-EC Entegrasyonu fetal alkol spektrum bozuklukları sıçan modelinde (FASDs) olumsuz bazı etkileri iyileştirmek için 8 çalışmaların var koleksiyonu. gösterdi ki bu tür dendritik karmaşıklığı 25, serebellar gelişme 26, 27 ve nöroimmün tepki 28 yanı sıra bozulmuş öğrenme ve hafıza 29, 30 tezahürleri, 31 olarak nöroanatomik önlemler 9 ekran önemli açıkları yoluyla doğum sonrası gün (PD) alkol 4 maruz kemirgenler bazı yapılar artık SIG görürken. Bu zaman penceresi içinde alkol maruz kalmanın bile azaltılmış miktarda (yani 9 arasındaki PD 7) ergen ve erişkin sıçanlarda 32 öğrenme ve hafıza problemleri yol açabiliranlamlı nöroanatomik bozukluğu 27. Hipokampus bağımlı görevleri davranışsal bozukluklar yanında - - Bu açıkların çoğu bu WR-EC paradigma 8, 33 ya da tek başına WR 25, 31 maruz kaldıktan sonra hafifletilmiş edilmiştir. Yalnız WR yaygın olarak kullanılan bir müdahale olmasına rağmen, WR-EC birleşimi henüz WR 8 nispeten kısa vadeli faydalar sürdürme yeteneğine rağmen literatürde konu olmamışsa. Bu makalede, ergenlik döneminde WR-EC müdahale uygulanmasını görüşecek. Bu paradigma erken doğum sonrası alkol maruz kalma bağlamında kullanılmasına rağmen, beyin bozukluklarının modellerinde nöroplastisite için beyin potansiyelinin değerlendirilmesi için çeşitli kemirgen modellerine sokulabilir.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Etik Beyanı: Aşağıdaki protokol Delaware Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı.
1. Gelişimsel Maruz Kalma (ya da Aşırı benzeri Etanol Maruz Kalma Model)
- PD3, her hayvanın cinsiyeti belirlemek ve çöp boyutu (8 hayvan) ve cinsiyet dağılımı (4 erkek 4 kadın) tutmak için gerekirse herhangi bir hayvan çapraz teşvik her çöp içinde tutarlı.
NOT: deneysel boşa önlemek için mümkün olduğunca tutarlı çöp boyutu ve cinsiyet dağılımı tutmak önemlidir. Bu protokol çöp başına 8 yavrular (4 erkek ve 4 kadın) kullanmasına rağmen, alternatif çöp boyutları ya da cinsiyet dağılımı deneysel tasarım ihtiyaçlarına göre olabilir. - Subkutan her çöp içindeki hayvanları tanımlamak için pençeleri içine siyah çini mürekkebi az miktarda enjekte.
- Sözde rastgele% 50 alkol maruz AE () ve% 50 sahte-entübe denetimi içeren deneysel ibrelerin (atama (SI) yavruler) veya emzirmek kontrolü (SC) (PD 4 herhangi entübasyon, kuyruk kırpma, ya da ayırma protokolleri uğramayan hayvanlar - günlük) ağırlığında ve kulak delme hariç 9.
- tutarlı grup boyutunu korumak için, SC litre iki katı kadar deneysel ibrelerin atayın.
- Daha sonra evde kafes iade her hayvan tartılır. Hayvan entübasyon döneminde (- 9 PD 4) sırasında günlük gerçekleşmelidir ağırlığında.
- barajdan bütün çöp çıkarın.
- ısıtmalı pad üzerinde yavrular yerleştirin.
- her bir yavru ağırlığını kaydedin.
- PD4, her hayvan tartıldıktan sonra, her hayvan başına 5.25 ug / kg / gün arasında toplam için gerekli alkol miktarı hesaplanır (adım 1.4 yavru ağırlığına dayalı olarak) 8.
- % 11,9 etanol-in-süt yerine (hacim / hacim) olarak alkol yönetme.
- 9 am başlayarak, bir seferde anneden bir çöp en yavrular kaldırın.
- Her AE yavru etanol-in-süt yönetme
- Her SI yavru 8 Sahte-entübe.
- Yineleyin 1.5 adımları. 1.8 ile. Her deneysel çöp için.
- İlk dozu takiben iki saat, ikinci alkol dozu dozlama işlemi (1.8 ile 1.5 adımları) tekrarlayın.
- Bir buçuk saat, ikinci alkol dozu (pik günlük kan alkol içeriği elde edildiği noktası) sonra, toplamak ve gelecekteki kandaki alkol oranı analizi 35 kırpma kuyruk yoluyla AE ve SI yavrular gelen santrifüj kan.
- kan 60 mcL toplayın.
- 1 ml mikrosantrifüj tüpü içinde kanın. 25 dakika boyunca 1.5 x g'de santrifüj kan.
- Dikkatle santrifüj tüpüne süpernatant serumu toplamak ve gelecekteki kandaki alkol oranı analizi için kaydedin.
- AE hemşirelik yetersizlik beslenme açıklarını önlemek için etanol-in-süt yerine süt kullanarak dozajlama işlemi (1.8 arasındaki adımları 1.5) tekrarlayınyavrular.
- PD 4 2 saat arayla 2 ek süt dozlarda toplam gerçekleştirin.
- 9 - tekrarlayın PD 5 1.4 (adım 1.11 hariç) 1.12 arasındaki adımları.
- PD9 üzerinde son ek süt dozu takiben, kulak AK kafeste tanımlanması için tüm yavrular yumruk.
- Çöp numarası veya tanımlayıcı bazı ölçü ile delikli kulak koordinat (çift sayılı litre gelen hayvanlar sağ kulakları delinmiş alacağı ise, örneğin, bir grup içindeki tek sayılı ibrelerin sol kulak alacağı delikli). Bu daha kolay farklı litre birden fazla hayvan aynı pawmark desenine sahip olmalıdır AK kafeste hayvanları tanımlamak için yapacaktır.
2. Memeden kesme
- PD 23, ev 2 kafeslerde tüm hayvanlar - 3.
- Aynı kafeste muhafaza bütün hayvanlar aynı cinsiyet olduğundan emin olun.
- bir SC, bir SI ve kafes başına bir AE hayvan mümkün bulunmaktadır.
- kafes arkadaşları sayısını en aza indirmek inciAynı çöp vardır.
- tüm hayvanlar su ve yiyecek erişebilen emin olun.
3. Tekerlek Koşu
- PD30 günü, WR hayvanların kafesleri yarısını tahsis. Ev bağlı paslanmaz çelik çalışan tekerlek ücretsiz erişimli kafeslere bu hayvanlar.
- tekerlekler devir sayısını değerlendirmek için bir sayaç var olduğundan emin olun.
- PD 30 ve PD 36 tüm hayvanları tartılır.
- 9 am her gün, her tekerleğin devir sayısını kontrol edin.
- 12 gün boyunca kendi konut durumda hayvanları bırakın.
4. Çevre Karmaşıklık
- Deney hayvanları için PD 42 karşılık gelen günde 9 am önce AK kafesi hazırlayın.
- 30 "x 18" x 36 "galvanizli çelik kafes alın.
NOT: kafes, birden fazla seviye birden sıçanların ağırlığını destekleyen yeteneğine sahip olmalıdır standart ile doldurulmalıdırçarşaf ve su şişeleri ve gıda dağıtıcıları takmak için birden çok yeri var. - roman, kafes içinde değişken boyutlarda ve şekillerde renkli nesneler koymayın.
- AK kafese 6 büyük oyuncaklar koyun. Her oyuncak ile eş zamanlı etkileşim 3 veya daha fazla sıçanlar için yeterince büyük olduğundan emin olun.
- AK kafese 6 orta oyuncaklar koyun. 4 sıçan ile eş zamanlı etkileşim - 3 her oyuncak yeterince büyük olduğundan emin olun.
- AK kafese küçük bir sürü oyuncak (en az 20) yerleştirin.
- (Tartışma) Yenilik Bu müdahale için kritik vb farklı renkler, şekiller, boyutu, oyuncak kullanın.
- kafesin zıt uçlarında gıda iki yemekleri yerleştirin.
- Kafesin karşılıklı uçlarında iki şişe su koyun.
- 30 "x 18" x 36 "galvanizli çelik kafes alın.
- PD 42 9 am, tüm hayvanlar tartmak ve AK kafesine WR hayvanları değiştirin. 12 hayvan - Her AT kafes 9 içermelidir.
- hiçbir hayvan aynı pawmark ve kulak-cinas hem olduğundan emin olunch desenler.
- tüm gıda ve su günlük kontrol edin.
- Her iki gün, AK kafes oyuncakları çıkartın ve bunların yerine (adım 4.1.2 göre.).
- Her üç gün, AK kafesini temizleyin.
- AK kafes hayvanları kaldırın ve 2 geçici tutma kafeslere koyun - 3 hayvanlar.
- Kafesin altından yatak tüm kaldırın.
- Bu gün oyuncak değiştirme programı ile çakışmaktadır sürece kafes aynı oyuncaklar Dönüş (4.4 adıma göre.).
- yiyecek ve su tüm değiştirin.
- AK kafes içine sıçan değiştirin.
5. toplayın Doku
Not: Doku Toplama (örneğin, paraformaldehid ile perfüzyon) ve depolama (örneğin, dondurma, parafine gömme) çeşitli yöntemler ile gerçekleştirilebilir. Aşağıdaki 0.1 M fosfat tamponlu tuz (PBS içinde% 4 paraformaldehid içinde% 4 paraformaldehit ile perfüzyon işlemi açıklar) Çözeltisi 8.
Dikkat: Paraformaldehyde kanserojen ve aynı zamanda deride tahrişe, alerjik cilt reaksiyonu, veya göz hasarına neden olabilir. Uygun göz / deri koruması kullanın.
- hafifçe hayvan uyutmak için izofluran için bir defada bir sıçan Açığa.
- İntraperitoneal Ketamin / ksilazin karışımı (ketamin 10 mL karışık 1.5 ml ksilazin) 2 ml / kg sıçan enjekte edilir.
Not: Ketamin ve ksilazin enjeksiyonu karışımı bir araya getirilmeden önce 100 mg / ml stok konsantrasyonunda her ikisi de. - (PH = 7.2 PBS), PBS içinde% 4 paraformaldehid, ardından (pH = 7.2), sıçan, artık duyarlı sonra, 0.1 M fosfat tamponlu salin ile hayvana serpmek.
- 48 saat boyunca 4 ° C'de PBS içinde% 4 paraformaldehid içinde beyin ve mağaza çıkarın.
- 2 gün sonra,% 30 sukroz çözeltisi transfer 4 ° C'de PBS içinde% 4 paraformaldehid ilave edildi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
WR ve AT - - süper müdahalenin etkisini değerlendirmek için, biz kurucu öğelerinin her etkilerine bakmak gerekir ilgi bizim önlemlerle ilgili. 3 (aşağıda) ile 1 bu paradigmayı 8 kullanan bir önceki yayında ortaya çıktı rakamlar. Şekil 4 doktora tezi 36 çıktı. Bu veriler kıvrımlarının hipokampal yetişkin nöron üzerinde WR-EC etkisini göstermektedir. Tüm grafikler hata çubukları ortalama tek bir standart hata belirtilerek, grup anlamına gelir göstermektedir. Şekil 1, WR bileşeni normal olarak gelişmekte olan hipokampüsün dg içinde hücre çoğalmasını artırma sağlam yeteneğine sahip olduğunu gösteren, bizim müdahale WR kısmı takip eden hücre çoğalmasının artış gösterir, erken yaşam stresli ve alkol maruz kalan hayvanlar. şekil 2neonatally stres ve alkol ya da maruz kalan hayvanlarda DG yetişkin üretilen hücrelerin hayatta kalmasını geliştirmek için AT yeteneğini göstermektedir. Şekil 3 bir terapötik olarak karıştığı, WR-EC alkol veya entübasyon strese yenidoğan maruz tabi hayvanlarda yetişkin doğumlu dentat girus granül hücrelerinin çoğalmasını ve hayatta kalma artırabilir belirten bir nöronal fenotip içine ayırt hücrelerde artış göstermektedir hipokampal yetişkin nöron kurtarma açıkları. AE sıçanlarda dentat girus 'granül hücrelerinin doublekortin pozitif dendritler uzunluğu artık farklı kumanda edilir: Son olarak, Şekil 4 dendritik plastisite üzerinde WR-AT etkisi onaylar. PD 4 Kan alkol içeriği (BAC) Bu poz paradigma 28, 37 kullanan diğer çalışmalara benzer 321,19 ± 14.03 mg / dl (± SEM ortalama) idi. Daha önceki çalışmalar göstermiştir hayvanlarBu tedavi grupları WR 15 sırasında çalıştırılan mesafeler farklılık yok çapraz.
Şekil 1. WR şekilde sağlam Hipokampal DG hücre çoğalmasını arttırır. Fotomikrograflar, Wr (A) ve konut (b) kullanılarak PD42 DG (WR kesilmesi) AE hayvanlarda bromo-deoksiüridin (BrdU) ile etiketlenmiş olarak hücre çoğalması farklılıkları göstermektedir. WR sağlam yenidoğan tedavi (C) 'nin bağımsız olarak, hücre proliferasyonları arttırır. İki yönlü ANOVA, (SH vs WR) (F 1,40 = 19,703, p <0.001) konut durumun temel etkisi ortaya koyarken veya etkileşim (.. AE vs SI vs SC) doğum sonrası tedavi anlamlı ana etkisi iki faktör arasında gözlenmiştir. Post hoc karşılaştırmaları Tukey testi olarak yapıldı. Tüm değerler repreortalama ± ortalamanın (SEM) standart hata gönderdi. * P <0.05, #p <0.01. Bu rakam Hamilton ve ark çoğaltılamaz edilmiştir. 2012 8. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Yenidoğan Alkol Pozlama veya Sham Stres ardından Hücre Survival AK kurtarır Açıklarının Ardından Şekil 2. WR. Fotomikrograflar, WR-EC (A) ve PD41 ilgili BrdU enjekte sosyal yer koşullarına (B) AE hayvanlarda BrdU ile işaretlenmiş hücrelerin farklılıkları göstermektedir. Sosyal yer hayvanlar kontrolleri emzirmek göre alkol maruziyeti takiben bir düşüş göstermiştir. PD4 sonra çoğalan hücrelerin WR-EC superintervention ekran artan sağkalım oranları geçiren HayvanlarSİ ve AE grupları (C) 1. İki yönlü ANOVA (SH vs WR) (F 1,29 = 11,402, p <0.01) ve doğum sonrası tedavi ve konut durum (F 1,29 = 3,870, p arasında anlamlı bir etkileşim konut durumun temel etkisi < doğum sonrası tedavi için hiç önemli bir temel etkisi (SC genel SI genel AE) gözlenirken 0.05). SH hayvanlar içinde bir tek yönlü ANOVA WREC hayvanlar içinde ANOVA sonrası tedaviler arasında anlamlı farklar saptandı tek yönlü ise doğum sonrası tedavi temel etkisi (F 1,19 = 3,727, p <0.05) saptandı. Post hoc karşılaştırmaları Tukey testi olarak yapıldı. Tüm değerler ortalama ± SEM temsil etmektedir. * P <0.05, #p <0.01. Bu rakam Hamilton ve ark çoğaltılamaz edilmiştir. 2012 8. Bu figu büyük halini görmek için buraya tıklayınızyeniden.
Yenidoğan Alkol Pozlama veya Sham Stres ardından nöron Şekil 3. WR-EC kurtarır Açıklar. hipokampal granül hücrelerinde BrdU (yeşil) ifade ve Neun (kırmızı) Eş-lokalizasyonu. Floresan konfokal görüntüleri immünohistokimyasal prosedürler izlenerek elde edildi. BrdU PD41 dokuya enjekte edilmiştir PD72 toplanmıştır. BrdU ve NeuN Hem DG gözlenmiştir (A, B). SC hayvanlar nöronlar çoğalan sayısında önemli bir artış göstermedi rağmen, hem AE ve SI hayvanlar sosyal ev sahipliği hayvanlara kıyasla WR-EC paradigma aşağıdaki gibidir (BrdU ve neun çift etiketleme ile belirtildiği gibi) nörogenezizde bir artış gösterdi (C) . İki yönlü ANOVA, (SH vs WR) (F 1,28 = 20.48, p <0.001) konut durumun temel etkisi ortaya anlamlı ana effe ikeniki faktör arasındaki doğum sonrası tedavi ct (SC vs SI vs AE) ya da etkileşim gözlenmemiştir. Post hoc karşılaştırmaları Tukey testi olarak yapıldı. Tüm değerler ortalama ± SEM temsil etmektedir. * P <0.05, #p <0.01. Bu rakam Hamilton ve ark çoğaltılamaz edilmiştir. 2012 8. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Hipokampal DG Granül Hücreleri dendritik Karmaşıklık Şekil 4. WR-EC kurtarır Açıklar. Sholl dendritik kavşaklar analizleri yenidoğan alkol maruziyet sonrası yetişkin farelerin dentat girus dendritik karmaşıklığı WR-AK'nin iyileştirici etkilerini göstermektedir. sosyal konut koşullarında, AE hayvanlar DG granül hücre sayısında azalma var kontrol hayvanlarına göre dendrit kavşaklar, (a). WREC Konut sosyal yerleştirilmiş kontroller (b) göre AE hayvanlarda kavşakların sayısını artırır. Bizim WREC paradigmada yetiştirilen AE hayvanlar WREC (c) 'de yer kontrol hayvanlarına göre kavşaklar içindeki numaralarını gösterir. Tekrarlanan ölçer ANOVA Her grafik verileri üzerinde yerine getirilmiştir. Panel sonrası tedavi temel etkisi (F 1,11 = 6,265, p = 0,029) göstermektedir. Panel b konut koşulları arasında bir ana etki yönünde bir eğilim (F 1,6 = 4.181, p = 0.087) göstermektedir. Panel c WREC konut koşulu içinde SC ve AE hayvanlar arasında anlamlı bir fark göstermektedir. Tüm post hoc karşılaştırmalar Tukey testleri olarak gerçekleştirilmiştir. Tüm değerler ortalama ± SEM temsil etmektedir. ^ P <0.01, * p <0.05. Bu rakam Hamilton 2012 36 çoğaltılamaz edilmiştir.pg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Yukarıdaki protokol, yenidoğan alkol maruziyeti takiben nöroanatomik açıklarını kurtarmak için bir çare müdahale göstermiştir. Bu müdahale nedeniyle müdahale bileşenlerin her biri sağlamlığına diğer hayvan modelleri bir terapötik olarak kullanılabilir. WR şeklinde gönüllü kardiyovasküler aktivitesi birçok davranış sonuçları 38, 39 yarar ve (40 gözden) hipokampus gibi beyin bölgelerinde fonksiyonel plastik değişiklikler indüklediği gösterilmiştir. Bu, 41 nedeniyle, her iki kemirgen beyin parenşimasındaki büyüme faktörleri ve diğer nöro-koruyucu mekanizmaların ifade parçası ve 21 insanlarda. Bu etkileri ilave, AT yararlı hücresel 6, 11, 42, 43 uyarabilirYapısal 2 ve 12 farmakolojik, kemirgenlerde 44 değişiklik.
hayvanlar fonksiyonel bir koşu tekerlek gönüllü erişime sahip için WR insan sendromu bu modelle de en üst düzeyde etkili olabilmesi için, bu önemlidir; Günlük tekerlek erişim süresi 45, en az 10-12 saat günde ve tercihen 24 saat uzun bir süre için sürmelidir (koşma tekerleği çekilme bazı yan etkiler rapor edilmiştir). 12 gün ergenlik ve erken yetişkinlik içine sığacak şekilde WR ve AT kombinasyonu sağlamak için bu WR paradigma sürer. Süresi, maruz kalma yaşı ve (diğer faktörlerin yanı sıra) egzersiz yöntemi bir terapötik müdahale 46 olarak egzersiz etkinliğini etkileyebilir ve bu protokol veya diğer herhangi bir WREC paradigma uygulamak planlarken bu tür kritik faktörler dikkate alınmalıdır. Bu AK paradigmanın temel bir bileşeni hayırçevre ve sosyal etkileşim içinde birden çok nesnenin velty (14 yılında 47 yorum). Nedenle, her 48 saatte değiştirilir bu paradigmada öğeler için önemlidir. birden çok öğe için ihtiyaca göre, öğeleri ve bunların keşif ve sosyal etkileşim ile etkileşim, biz benzersiz öğeleri, öğe değiştirme sıklığı ve kafes arkadaşları sayısı sayımız nöroanatomik önlemlere ilişkin tedavi sonuçları ikna etmek için yeterli olduğunu bulmak biz değerlendirmek söyledi. Biz 30 gün boyunca sürekli maruz kalma yeni bir ortama sınırlı maruz kalma etkileşim daha yenidoğan alkol maruz tarafından uyarılan açıkları üstesinden gelmek için daha uygun olduğunu gördük.
Bu protokolün amacı, kardiyovasküler egzersiz ve plastik müdahalenin çevresel yenilik bileşenlerini hem hitap eden WREC paradigma tanıtmaktır. Bu nedenle, paradig yapılabilir modifikasyonu ele alacakm ama hayvanlar paradigması yanı sıra çizilebilir deneysel sonuçlar içinde etkileşim yollarını değiştirebilir değişiklikler kullanımını dikkat. Olası bir değişiklik AK çevreye tekerlekleri çalışan tanıtımı olacaktır. Bu şekilde, her bir bileşenin göreceli katkıları belirlemek zordur. Birlikte EC için gerekli olan 10 hayvandan - ek tüm hayvanlar WR bileşenleri ve 8 konut olarak paradigma AK bileşenleri hem de katılmalarını temin etmek zor olacaktır. (Bu protokol yöntemleri sağlam nöroanatomik ve davranışsal etkileri 8 göstermiştir rağmen, 33) Bununla beraber, egzersiz uzun vadeli erişimi, bu müdahalenin 45 etkinliği kritik olduğundan, daha fazla araştırma AK erişim WR erişim optimal oranı hitap edebilir . AK ortamında kullanılan ürüne göre yapılacak değişiklikler kabul edilebilir, ancak bu critica olduğunuöğeler l, ilginç, karmaşık, roman uyarıcı ve sık sık 14 yenilenir için.
Bu paradigma, bu "süper müdahale" uygulamayı planlayan dikkate alınması gereken bizim ellerde, çeşitli doğuştan sınırlamalar içermiyor. paradigmanın WR bileşenine bir sınırlama bireysel hayvanlar tarafından işletilen mesafeyi değerlendirmek için yetersizliğidir. açık ve anlaşılır çözümlerden biri WR bileşeninin sırasında hayvanların bireysel konut olurdu. Ancak, bireysel konut yaygın hayvanlara zararlı olarak kabul edilir ve hatta doğrudan tekerlek çalışan 48 yararlı etkilerine karşı olduğunu vurguladı gerekir. Ek bir alternatif (zaman alıcı ve kusurlu olsa da) Video kaydına hayvanların erişimi olması her zaman çalışan tekerlek olacaktır. Bu benzersiz renk veya Patte boyama, örneğin bir kafes içinde her bir hayvan için (benzersiz bir tanımlayıcı gerektirirHer bir hayvanın kürk) 49 RNS. Bu teknik halen aynı anda tekerlek kullanan çoklu hayvanların karıştırıcıların tabi olacaktır. o (gıda tüketiminin süreyi sınırlama olmadan) gıda bireysel hayvanları kısıtlamak zor olur nerede benzer bir zorluk EC taşır. Bu etkisini azaltmak için, biz hemen yiyecek kısıtlaması paradigma ardından tam 30 gün boyunca EC konut öneriyoruz. EC zaman aşımına Genişletilmiş miktarları, bu paradigma sırasında meydana plastisite kaynaklı inhibe olabilir.
Daha önce belirtildiği gibi, bu maddenin önemi WR şeklinde kardiyovasküler egzersiz aşağıdaki tutarlı AK paradigma karakterizasyonu ve bunun uygulanması için izin vermektir. Önceki AK paradigmalar WR 12, 50, zaman 51 daha kısa bir süre için AT kafesin içinde WR maruz kalmadan AK konut hayvanlar gözler önüne serdiveya daha az hayvan 52, ya da hayvanların kafes ürün 13 daha az sıklıkla değiştirilmesi ile daha uzun bir süre için bir AT ortama maruz bırakıldı. EC yararlı etkileri uzun vadeli yarar göstermek için bir zamansal ilgili zaman penceresinde WR indüklenen plastisite ihtiyaç olması muhtemeldir. Bu şekilde, sırasıyla 12 ve 30 gün için WR ve AK bağlayan bir maksimum yararlı ve kısa müdahale sağlar inanıyoruz.
Bu noktada, bu modelin kullanımı ergen ve erken erişkin süreler sınırlı kalmıştır. farklı aşamalarda bu müdahalenin sağlamlığı ve nöroplastik yarar ontogeny daha muayene gelecekte daha fazla muayene edilmelidir. Bu tür bozukluklar tarafından tutulmuş kişiler için etkili tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde yardımcı olacak Ek olarak, farklı gelişim açıkların kullanımı büyük ölçüde, teşvik edilmektedir. Önceki literatür de vardıryetişkin nöron, öğrenme ve bellek, ya da anksiyete 53 genetik fare modelinde anksiyete benzeri davranışları üzerindeki WR veya EC bağımsız etkilerini monstrated. Bu iki müdahalelerin sağlamlık ve AT sinerjik etkisi artan WR-kaynaklı faydalar (yani, hipokampal hücre çoğalması ve nöron) de araştırma sorularına çeşitli bir yelpazede entegrasyonu için hazırlanıyor yapar kısa vadeli etkilerini sürdürmek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Greenough, W. T.
- 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).
- Greenough, W. T., Volkmar, F. R., Juraska, J. M. Effects of rearing complexity on dendritic branching in frontolateral and temporal cortex of the rat. Exp Neurol. 41 (2), 371-378 (1973).
- Sampedro-Piquero, P., Zancada-Menendez, C., Begega, A. Housing condition-related changes involved in reversal learning and its c-Fos associated activity in the prefrontal cortex. Neuroscience. 307, 14-25 (2015).
- Sirevaag, A. M., Greenough, W. T. Differential rearing effects on rat visual cortex synapses. III. Neuronal and glial nuclei, boutons, dendrites, and capillaries. Brain Res. 424 (2), 320-332 (1987).
- Hamilton, G. F., Boschen, K. E., Goodlett, C. R., Greenough, W. T., Klintsova, A. Y. Housing in environmental complexity following wheel running augments survival of newly generated hippocampal neurons in a rat model of binge alcohol exposure during the third trimester equivalent. Alcohol Clin Exp Res. 36 (7), 1196-1204 (2012).
- Kempermann, G., Kuhn, H. G., Gage, F. H. More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature. 386 (6624), 493-495 (1997).
- Juraska, J. M., Greenough, W. T., Elliott, C., Mack, K. J., Berkowitz, R. Plasticity in adult rat visual cortex: an examination of several cell populations after differential rearing. Behav Neural Biol. 29 (2), 157-167 (1980).
- Turner, A. M., Greenough, W. T. Differential rearing effects on rat visual cortex synapses. I. Synaptic and neuronal density and synapses per neuron. Brain Res. 329 (1-2), 195-203 (1985).
- Brenes, J. C., Rodriguez, O., Fornaguera, J. Differential effect of environment enrichment and social isolation on depressive-like behavior, spontaneous activity and serotonin and norepinephrine concentration in prefrontal cortex and ventral striatum. Pharmacol Biochem Behav. 89 (1), 85-93 (2008).
- Kolb, B., Gorny, G., Soderpalm, A. H., Robinson, T. E. Environmental complexity has different effects on the structure of neurons in the prefrontal cortex versus the parietal cortex or nucleus accumbens. Synapse. 48 (3), 149-153 (2003).
- Singhal, G., Jaehne, E. J., Corrigan, F., Baune, B. T. Cellular and molecular mechanisms of immunomodulation in the brain through environmental enrichment. Front Cell Neurosci. 8, 97 (2014).
- Helfer, J. L., Goodlett, C. R., Greenough, W. T., Klintsova, A. Y. The effects of exercise on adolescent hippocampal neurogenesis in a rat model of binge alcohol exposure during the brain growth spurt. Brain Res. 1294, 1-11 (2009).
- van Praag, H., et al.
- van Praag, H., Shubert, T., Zhao, C., Gage, F. H. Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. J Neurosci. 25 (38), 8680-8685 (2005).
- Vivar, C., Peterson, B. D., van Praag, H. Running rewires the neuronal network of adult-born dentate granule cells. Neuroimage. 1 (131), 29-41 (2015).
- Mustroph, M. L., et al. Increased adult hippocampal neurogenesis is not necessary for wheel running to abolish conditioned place preference for cocaine in mice. Eur J Neurosci. 41 (2), 216-226 (2015).
- Patten, A. R., et al. Long-term exercise is needed to enhance synaptic plasticity in the hippocampus. Learn Mem. 20 (11), 642-647 (2013).
- Carro, E., Nunez, A., Busiguina, S., Torres-Aleman, I. Circulating insulin-like growth factor I mediates effects of exercise on the brain. J Neurosci. 20 (8), 2926-2933 (2000).
- Cotman, C. W., Berchtold, N. C. Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends Neurosci. 25 (6), 295-301 (2002).
- Praag, H., Fleshner, M., Schwartz, M. W., Mattson, M. P. Exercise, energy intake, glucose homeostasis, and the brain. J Neurosci. 34 (46), 15139-15149 (2014).
- van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H.
- Hamilton, G. F., Criss, K. J., Klintsova, A. Y. Voluntary exercise partially reverses neonatal alcohol-induced deficits in mPFC layer II/III dendritic morphology of male adolescent rats. Synapse. 69 (8), 405-415 (2015).
- Goodlett, C. R., Thomas, J. D., West, J. R. Long-term deficits in cerebellar growth and rotarod performance of rats following "binge-like" alcohol exposure during the neonatal brain growth spurt. Neurotoxicol Teratol. 13 (1), 69-74 (1991).
- Goodlett, C. R., Lundahl, K. R. Temporal determinants of neonatal alcohol-induced cerebellar damage and motor performance deficits. Pharmacol Biochem Behav. 55 (4), 531-540 (1996).
- Boschen, K., Ruggiero, M., Klintsova, A. Neonatal binge alcohol exposure increases microglial activation in the developing rat hippocampus. Neuroscience. 324, 355-366 (2016).
- Goodlett, C. R., Peterson, S. D. Sex differences in vulnerability to developmental spatial learning deficits induced by limited binge alcohol exposure in neonatal rats. Neurobiol Learn Mem. 64 (3), 265-275 (1995).
- Murawski, N. J., Klintsova, A. Y., Stanton, M. E. Neonatal alcohol exposure and the hippocampus in developing male rats: effects on behaviorally induced CA1 c-Fos expression, CA1 pyramidal cell number, and contextual fear conditioning. Neuroscience. 206, 89-99 (2012).
- Thomas, J. D., Sather, T. M., Whinery, L. A. Voluntary exercise influences behavioral development in rats exposed to alcohol during the neonatal brain growth spurt. Behav Neurosci. 122 (6), 1264-1273 (2008).
- Hamilton, G. F., et al. Neonatal alcohol exposure disrupts hippocampal neurogenesis and contextual fear conditioning in adult rats. Brain Res. 1412, 88-101 (2011).
- Hamilton, G. F., et al. Exercise and environment as an intervention for neonatal alcohol effects on hippocampal adult neurogenesis and learning. Neuroscience. 265, 274-290 (2014).
- Kelly, S. J., Lawrence, C. R. Alcohol: Methods and Protocols. Nagy, L. E. , (2008).
- Helfer, J. L., et al. Binge-like postnatal alcohol exposure triggers cortical gliogenesis in adolescent rats. J Comp Neurol. 514 (3), 259-271 (2009).
- Hamilton, G. F. Behavioral Interventions to Alleviate the Impact of Neonatal Alcohol Exposure on Cell Morphology in the Rodent Hippocampus and Medial Prefrontal Cortex. Doctor of Philosophy thesis. , University of Delaware. (2012).
- Klintsova, A. Y., et al. Persistent impairment of hippocampal neurogenesis in young adult rats following early postnatal alcohol exposure. Alcohol Clin Exp Res. 31 (12), 2073-2082 (2007).
- Brockett, A. T., LaMarca, E. A., Gould, E. Physical exercise enhances cognitive flexibility as well as astrocytic and synaptic markers in the medial prefrontal cortex. PLoS One. 10 (5), e0124859 (2015).
- Creer, D. J., Romberg, C., Saksida, L. M., van Praag, H., Bussey, T. J. Running enhances spatial pattern separation in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (5), 2367-2372 (2010).
- Patten, A. R., et al. The benefits of exercise on structural and functional plasticity in the rodent hippocampus of different disease models. Brain Plast. 1 (1), 97-127 (2015).
- Van der Borght, K., et al. Physical exercise leads to rapid adaptations in hippocampal vasculature: temporal dynamics and relationship to cell proliferation and neurogenesis. Hippocampus. 19 (10), 928-936 (2009).
- Johansson, B. B., Belichenko, P. V. Neuronal plasticity and dendritic spines: effect of environmental enrichment on intact and postischemic rat brain. J Cereb Blood Flow Metab. 22 (1), 89-96 (2002).
- Sirevaag, A. M., Greenough, W. T. Differential rearing effects on rat visual cortex synapses. II. Synaptic morphometry. Brain Res. 351 (2), 215-226 (1985).
- Pham, T. M., Winblad, B., Granholm, A. C., Mohammed, A. H. Environmental influences on brain neurotrophins in rats. Pharmacol Biochem Behav. 73 (1), 167-175 (2002).
- Patten, A. R., et al. Long-term exercise is needed to enhance synaptic plasticity in the hippocampus. Learn Mem. 20 (11), 642-647 (2013).
- Patten, A. R., et al. The Benefits of Exercise on Structural and Functional Plasticity in the Rodent Hippocampus of Different Disease Models. Brain Plasticity. 1 (1), 97-127 (2015).
- Abou-Ismail, U. A. Are the effects of enrichment due to the presence of multiple items or a particular item in the cages of laboratory rat? Appl Ani Behav Sci. 134 (1-2), 72-82 (2011).
- Stranahan, A. M., Khalil, D., Gould, E. Social isolation delays the positive effects of running on adult neurogenesis. Nat Neurosci. 9 (4), 526-533 (2006).
- Boschen, K. E., Hamilton, G. F., Delorme, J. E., Klintsova, A. Y. Activity and social behavior in a complex environment in rats neonatally exposed to alcohol. Alcohol. 48 (6), 533-541 (2014).
- Artola, A., et al. Long lasting modulation of the induction of LTD and LTP in rat hippocampal CA1 by behavioural stress and environmental enrichment. Eur J Neurosci. 23 (1), 261-272 (2006).
- Bergami, M., et al. A critical period for experience-dependent remodeling of adult-born neuron connectivity. Neuron. 85 (4), 710-717 (2015).
- Fréchette, M., Rennie, K., Pappas, B. A. Developmental forebrain cholinergic lesion and environmental enrichment: behaviour, CA1 cytoarchitecture and neurogenesis. Brain Res. 1252, 172-182 (2009).
- Rogers, J., et al. Dissociating the therapeutic effects of environmental enrichment and exercise in a mouse model of anxiety with cognitive impairment. Transl Psychiatry. 6, e794 (2016).
