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Behavior

Neurologico Reflex Test in neonatali Rat Pups

Published: April 24, 2017 doi: 10.3791/55261

Summary

test comportamentale è il gold standard per determinare i risultati in seguito a lesione cerebrale, e in grado di identificare la presenza di disabilità dello sviluppo nei neonati e nei bambini. i riflessi dello sviluppo neurologico sono un indicatore precoce di queste anomalie. Una serie di prove riflessi sviluppo facilmente realizzabile in roditori neonatale sono stati sviluppati e descritti qui.

Abstract

test riflesso neurologico è comunemente utilizzato nella pratica clinica per valutare la maturazione del sistema nervoso. riflessi dello sviluppo neurologico sono anche denominati riflessi, come primitivi. Sono sensibili e coerenti con i risultati successivi. riflessi anomali sono descritti come un'assenza, persistenza, ricomparsa, o latenza dei riflessi, che sono indici predittivi di neonati che sono ad alto rischio di disturbi dello sviluppo neurologico. Modelli animali di disabilità dello sviluppo neurologico, come la paralisi cerebrale, spesso mostrano riflessi sviluppo aberranti, come sarebbe essere osservato nei neonati umani. Le tecniche descritte valutare una varietà di riflessi dello sviluppo neurologico nei ratti neonati. test del riflesso neurologico offre l'investigatore un metodo di prova che non è altrimenti disponibili in tali animali giovani. La metodologia qui presentata si propone di aiutare gli investigatori in esame tappe dello sviluppo nei ratti neonati come un metodo per rilevare br ad esordio precocelesioni ain e / o determinare l'efficacia degli interventi terapeutici. La metodologia qui presentata si propone di fornire un orientamento generale per gli investigatori.

Introduction

riflessi dello sviluppo neurologico, o tappe dello sviluppo, sono una delle prime valutazioni utilizzate sui neonati umani e neonati. riflessi neurologici sono movimenti involontari e ripetitivi che dimostrano tronco cerebrale e riflessi del midollo spinale. Maturazione delle maggiori reti corticali caratterizzate evolvendo migrazione, mielinizzazione, e sinaptogenesi promuovere controllo volontario e l'inibizione corticale. Alterazioni nel normale progressione dell'evoluzione del sistema nervoso centrale possono interrompere lo sviluppo cerebrale, con conseguente anomala cablaggio corticale, funzionamento, e mielinizzazione, causando ritardi riflessi neurologico o assenze. neonati umani ad alto rischio per la disabilità sviluppo neurologico spesso mostrano anomale primi riflessi. riflessi anormali possono presentare come un ritardo nell'acquisizione, assenza, presenza prolungata o ricomparsa tardi nella vita, e sono predittivi di disabilità dello sviluppo. 1, 2 Perciò, È importante simulare ritardi riflessi in modelli sperimentali di disabilità dello sviluppo neurologico.

I roditori sono comunemente impiegati come modelli sperimentali. cuccioli di ratto sono altricial quando nasce, e quindi troppo immatura per intraprendere motore specifico o complessa, compiti comportamentali sensoriali e / o cognitive. A questo proposito, la loro immaturità sviluppo riguarda sia il loro sviluppo fisico e organo. I ratti sono nati senza pelo con l'incapacità di termoregolazione, sono ciechi, e in grado di camminare. Con riferimento allo sviluppo del cervello, notevole maturazione corticale si verifica dopo la nascita. cuccioli di ratto appena nati (giorno della nascita indicati come postnatale giorno 1; PD1) sono stati suggeriti per raggiungere un livello di maturazione del cervello che è simile a un cervello umano pretermine di 23 - 28 settimane di gestazione, mentre PD7-10 cuccioli sono equivalenti a vicino- cervello umano termine. 3, 4, 5, 6Questa correlazione si basa su analisi anatomiche lordi, tuttavia, sono anche state descritte altre misure di maturazione cerebrale come mielinizzazione e ampiezza integrato elettroencefalogramma. 5, 7 Ad esempio, pre-oligodendrociti sono le cellule predominanti nella sviluppo del cervello fetale umano da 23 - 32 settimane in utero, e questa fase di maturazione corrisponde ad un roditore PD1-3. 5, 8, 9, 10 Inoltre, myelination inizia in utero nell'uomo che nei ratti neonati appare nel proencefalo intorno PD7-10; il roditore cervello neonato rimane in gran parte non-mieliniche. 11, 12 Tucker et al. trovato che l'ampiezza integrato modello elettroencefalogramma di un ratto P1 per essere simile ad un 23 settimane gestazione feto umano, mentre un cucciolo PD7 e PD10 è simile a un 30-32 settimana e periodo infantile, rispettivamente. 7 Per queste ragioni, neonato test del riflesso in cuccioli di ratto neonatale offre l'opportunità per catturare l'ontogenesi e / o interruzione dello sviluppo del cervello.

La batteria di riflessi descritte qui sotto sono adattati da studi di WM Fox e A. Lubics 13, 14 WM Fox è stato uno dei primi investigatori rispetto alla ontogenesi dei riflessi nel topo. 13 Questi riflessi includono, ma non sono limitati a, arto presa e posizionamento, evitamento scogliera, raddrizzamento, accelerato raddrizzamento, andatura, trasalimento uditivo, la postura e l'apertura degli occhi. Sia forelimb e arti posteriori presa (denominato palmo-plantare afferrare nell'uomo, rispettivamente) sono facilitati da riflessi spinali e inibizione corticospinale dalle aree motorie non primarie. 15, 16 arti posteriori immissione (riflessologia plantare) riflette la maturazione del tratto corticospinale. 16, 17, 18 Cliff evitamento (risposte protettive), raddrizzamento (labirinto), e accelerato raddrizzamento comporta l'integrazione e la comunicazione tra ingresso e uscita del motore sensoriali (come quelli coinvolti nella vibrisse e sistemi vestibolari). 19, 20, 21 Gait riflette locomozione. 14 trasalimento uditivo valuta stimolazione acustica e connessioni sinaptiche dei neuroni giganti nel nucleo reticularis pontis caudalis. 21 postura coinvolge appropriate / proiezioni corticali-spinale spinali-corticale, la forza muscolare e innervazione neuromuscolare. 22, 23 mAturation gamma dei recettori dell'acido a-amminobutirrico può correlare con apertura degli occhi. 24 È importante tenere presente che i riflessi riflettono una rete molto più complicato e fornito qui è una correlazione generale. Inoltre, questi riflessi forniscono un metodo rapido e semplice di valutazione dello sviluppo neurologico in età molto giovane in cui test comportamentali più complessi non è fattibile.

L'obiettivo di questo documento è di fornire una guida generale per il test riflesso neurologico che può essere facilmente incorporato in studi sperimentali neonatali di ratto. La metodologia descritta è stata svolta a Long-Evans cuccioli di ratto neonatale e la quantificazione dei risultati è basata su primo giorno di apparizione. Il giorno in cui reflex test è avviato e l'attrezzatura utilizzata può essere modificata per adattarsi meglio un modello sperimentale diverso (ad esempio per diversi ceppi e specie). Stabilendo la normale progressione fisiologica di refmaturazione lex in un modello animale specifico, i ricercatori possono valutare gli effetti dei fattori di stress esterni, manipolazioni endogeni e / o interventi terapeutici su neurodevelopment in modelli di ratto neonatale. Nel complesso, l'uso di riflessi, come una determinazione di maturità cerebrale è vantaggioso nel predire danno cerebrale perinatale, ed è riflettente dei risultati dello sviluppo neurologico successivi.

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Protocol

L'Animal Care and Use Committee, Scienze della Salute presso l'Università di Alberta ha approvato tutti gli studi su animali.

Nota: Anche se questo protocollo può essere adattato ad altre specie e ceppi, questo protocollo è stato scritto per i ratti a lungo Evans. Questi ratti hanno dimostrato di avere prestazioni del motore superiori e acuità visiva rispetto ad altri ceppi di roditori. 25, 26 Il protocollo per le gravidanze a tempo, l'integrazione alimentare, infiammazione materna, e riflessi dello sviluppo neurologico è la seguente.

1. Gli animali sperimentali

  1. Quando i topi arrivano alla struttura stabulazione degli animali, astenersi da ogni interazione per un giorno o due per permettere loro di acclimatarsi al nuovo ambiente. A seguito di acclimatazione, gestire i ratti ogni giorno per circa cinque giorni, o quando i topi non sono più mostrando segni di stress. lo stress indotto dall'uomo può alterare i risultati dei test e leannuncio a perdita di gravidanza.
  2. Una volta che i ratti sono confortevoli, l'allevamento ha inizio. Mettere due femmine e un ratto maschio in una gabbia di allevamento a due piani (h = 38 cm, 1.800 cm 2 Superficie) durante la notte (3:00 - 8 AM). Queste gabbie impediscono lo stress e sovraffollamento. Al mattino, usando una pipetta di trasferimento, lavare la vagina dei ratti femmina con circa 0,25 mL di soluzione salina. Trasferire la soluzione in una provetta.
  3. Posizionare i due femmine e maschi nelle loro rispettive gabbie convenzionali.
  4. Visualizzare la soluzione raccolta nella sezione 1.2 sotto un microscopio ottico (100X) per determinare quale fase del ciclo estrale ratto sta sperimentando e se spermatozoi o non sono presenti. Se ci sono spermatozoi, registrare la data come giorno embrionale (E1) (Figura 1). In caso di gravidanza, dare la femmina la propria gabbia su E14.
    NOTA: Le cellule striscio vaginale sono chiari, quindi utilizzare un ambiente a bassa luce. Assicurarsi che il condensatore è regolato nella sua posizione più bassa. Anno Dominisolo il controllo della luminosità per attenuare la luce. Se un quadrante luminosità è disponibile, impostarlo 1.

2. dietetici supplementazione

NOTA: Questo protocollo ha lo scopo di valutare gli effetti terapeutici di broccoli nella dieta il consumo di germogli durante l'ultima settimana di gravidanza. Crescere i germogli secondo Wu et al. 27.

  1. Mettere a bagno i semi germogli di broccoli per 2 - 3 ore. Diffondere i semi su una scatola di semi sprouter piano di lavoro e impostato su una superficie calda per la germinazione.
  2. Innaffiare i semi di due volte al giorno, una al mattino (8-9 del mattino) e una volta nel PM (3-4 PM).
  3. Il giorno cinque, posizionare i germogli da una finestra per il giorno (germogli devono avere due foglie ciascuno e diventerà verde nel corso della giornata).
  4. Alla fine della giornata, raccogliere i germogli tirando leggermente i germogli di broccoli dalla scatola setacciata e posare su una superficie piana ad asciugare.
  5. Una volta che i germogli sono completamente essiccati, weigh su 200 mg e posto in un sacchetto di plastica.
  6. Inizia l'E14, avanzare ciascun incinta ratto 200 mg di germogli di broccoli secchi giornalmente fino PD21 (il giorno cuccioli vengono svezzati).

3. L'infiammazione

  1. Per indurre l'infiammazione e riprodurre lesioni della sostanza bianca nella prole, iniettare ratte gravide con lipopolisaccaride (LPS) ogni 12 ore sulla E19 e E20. Il giorno di iniezione, portare la gabbia in laboratorio dalla struttura alloggiativa. Lasciare che il ratto in gravidanza si adatti e diventare la calma per almeno 1 ora. Se un ratto mostra segni clinici di danno renale sistemica o permanente, verrà immediatamente eutanasia e rimosso dallo studio.
  2. Pesare la diga incinta.
  3. Sciogliere 200 ug / kg di LPS (sierotipo 0127: B8) in 100 ml di soluzione fisiologica. Aspirare la soluzione in una siringa da 1 ml munito di 30 G ½ ago.
    1. Usare un nuovo ago ad ogni iniezione. Lasciare che la soluzione si riscaldi per un paio di minuti per ridurre al minimo il disagio.
    2. Registrare il tempo e iniettare la diga di gravidanza per via intraperitoneale. iniezioni alternano tra parti per garantire un'equa distribuzione.
      NOTA: Machholz et al. descrive le corrette procedure di contenimento e di iniezione. 28

    4. I test Developmental Reflex

    1. Su PD1 (giorno della nascita), togliere i cuccioli dalla diga e registrare peso alla nascita. Posizionare i cuccioli nelle loro rispettive gabbie e spostarli alla struttura animale fino PD3. Questo assicura legame materno tra diga e cucciolo.
      1. Registrare il test reflex per la valutazione affidabile. Regolare la telecamera in modo che sia alla massima velocità dell'otturatore per analisi (1 / 1.000 s) fotogramma per fotogramma. Posizionare la telecamera in modo che sia direttamente sopra oa fianco del cuccioli di ratto e tutti i materiali utilizzati per ogni riflesso. Ad esempio, per l'immissione degli arti posteriori, posizionare la telecamera accanto cuccioli di ratto per permettere il sollevamento e sistemazione del arti posteriori viene catturato.
      2. Per il raddrizzamento accelerata, posizionare la telecamera sopra il cucciolo ratto e piattaforma di atterraggio al fine di registrare la capacità del cucciolo a destra a mezz'aria.
    2. Registra pesi tutti i giorni fino alla fine dell'esperimento. Su PD3, iniziare neurologico prova del riflesso (figura 4). Spostare gabbie in una stanza tranquilla per almeno 1 ora prima del test per consentire acclimatazione all'ambiente.
    3. Eseguire il test del riflesso neurologico alla volta coerente ogni giorno come i ratti sono animali notturni. Ad esempio, prova tra le 09:00-12:00 tutti i giorni. Mantenere i cuccioli direttamente sotto una lampada riscaldante o su un tappetino di calore in ogni momento, per mantenere una temperatura corporea stabile di 36,5 ° C; cuccioli di ratto di questa età perdono calore facilmente. Misurare con una sonda di temperatura rettale. Se fatto in modo efficiente, le temperature cuccioli corpo non cambiano, perché non vengono rimossi dalla diga e lettiera abbastanza a lungo. NOTA: Monitorare la temperatura della lampada di calore per assicurare che non superi i 37 ° C. Registrare il punteggio di ogni riflesso ogni giorno fino a quando si osserva una risposta positiva. Una risposta positiva riflesso si verifica quando il cucciolo è in grado di eseguire un'operazione in due giorni consecutivi. La data della prima occorrenza di una risposta positiva è usato per la quantificazione. Nessun ulteriore test è richiesto in seguito alla risposta positiva. Di qui il termine ultimo per ogni riflesso è variabile.
  4. forelimb Grasping
    1. A partire dal PD3, condurre il test del riflesso zampa anteriore portata. Con un'asta smussato contro il palmo di ogni zampa anteriore e applicare una leggera pressione manuale. La leggera pressione dovrebbe leggermente spostare zampa anteriore per assicurare che il contatto è fatto ei cuccioli può sentire l'asta. Cogliere apparirà come la flessione di tutte le cifre intorno all'asta. acquisizione di successo di questo riflesso si verifica quando due zampe anteriori afferrare l'asta per due giorni consecutivi.
    2. Punteggio la stretta zampa anteriore:
      0 per nessun attaccamento
      1 per afferrare con successo da uno zampa anteriore (sinistra o right zampa anteriore può essere specificato qui)
      2 per la presa di successo da entrambe le zampe anteriori
  5. hindlimb Grasping
    1. A partire dal PD3, condurre il test del riflesso degli arti posteriori portata. Con un'asta smussato contro la suola di ogni zampa posteriore ed esercitare una leggera pressione manuale. La leggera pressione dovrebbe leggermente spostare la zampa posteriore per assicurare che il contatto è fatto ei cuccioli può sentire l'asta. afferrare il successo dell'asta appare come la flessione delle cifre intorno all'asta. acquisizione di successo di questo riflesso si verifica quando entrambi hindpaws afferrare l'asta per due giorni consecutivi.
    2. Punteggio alla portata degli arti posteriori:
      0 per nessun attaccamento
      1 per il successo afferrare da una zampa posteriore (a sinistra oa zampa posteriore destra può essere specificato qui)
      2 per la presa di successo da entrambe le hindpaws
  6. raddrizzamento
    1. A partire dal PD3, iniziare il test del riflesso di raddrizzamento. Tenere saldamente il cucciolo in posizione supina, con tutte e quattro le zampe in posizione verticale. Lasciar andare of il cucciolo e subito avviare il timer. Raddrizzante si ottiene quando il cucciolo è in grado di capovolgere / rotolarsi su tutte e quattro le zampe, e ogni zampa è perpendicolare al corpo. Dare ad ogni cucciolo un massimo di 15 s per raggiungere questo obiettivo.
    2. Punteggio ottenuto il raddrizzamento:
      0 per supina (o 15 s per il tempo massimo consentito)
      1 per sdraiato sul lato (lato sinistro o destro può essere specificato qui) o la capacità del cucciolo di destra, ma nella posizione sbagliata (o 15 s per il tempo massimo consentito)
      2 per il raddrizzamento di successo e la postura adeguata
  7. collocazione degli arti posteriori
    1. A partire dal PD4, iniziare l'arti posteriori mettendo reflex test. Mantenere il cucciolo in verticale in aria, dal torso. Delicatamente ictus dorso della zampa posteriore con una superficie smussata (come il bordo di una tabella). Una corretta collocazione riflesso è quando il cucciolo ratto ritira il hindlimb stimolata, seguita da posizionamento della arti posteriori giù su quella superficie.
    2. Punteggio ottenuto il pl arti posterioriacing reflex:
      0 per nessun successi
      1 per l'immissione di una zampa posteriore (a sinistra oa zampa posteriore destra può essere specificato qui)
      2 per il successo immissione degli arti posteriori per entrambe le hindpaws
  8. Cliff Prevenzione
    1. A partire dal PD4, iniziare il test scogliera evitamento. Posizionare il cucciolo ratto a bordo di una superficie piana, in modo che le zampe anteriori e muso del cuccioli sono oltre il bordo. Il risultato corretto è una risposta protettiva, dove il cucciolo ratto si allontana dal bordo della scogliera. la mano dello sperimentatore o di un atterraggio di schiuma è posto sotto la scogliera per prendere il cucciolo dalla caduta.
    2. Punteggio scanso scogliera:
      0 per nessun movimento o cadere bordo
      1 per i tentativi di allontanarsi dalla scogliera, ma con arti appesi
      2 per il movimento di successo lontano dalla scogliera
  9. Andatura
    1. Iniziare la valutazione della deambulazione sul PD6. Posizionare cuccioli nel centro di un 15 centimetri diameter cerchio e consentire il cucciolo 30 s per completare l'operazione. 14 Un andatura successo viene eseguita quando il cucciolo ratto è in grado di spostare entrambe le zampe anteriori fuori del cerchio in meno di 30 s.
    2. Segnare l'andatura come il tempo in secondi necessario il cucciolo ratto per spostare fuori dal cerchio. Registrare il tempo necessario il cucciolo per spostare entrambe le zampe anteriori di fuori del cerchio. Record 30 s se il cucciolo è in grado di completare l'operazione entro il tempo determinato
  10. Auditory Startle
    1. Iniziare l'analisi di trasalimento uditivo su PD10. Presentare un forte rumore (campana) direttamente sopra il cucciolo di valutare se un risposte di allarme è presente. Una risposta positiva startle si osserva quando il cucciolo visualizza un movimento 'strappi', lontano dal suono.
    2. Punteggio ottenuto il trasalimento uditivo:
      (O no) per nessun risposte di allarme
      (O sì) per una risposta positiva trasalimento
  11. posizione
    1. Iniziare analisi posturale sul PD12. Inserire cuccioli su una superficie aperta non scivolosa, e osservare la postura il cucciolo ha quando si muove. Una postura immaturo si riflette trascinando dell'addome durante lo spostamento e puntamento perpendicolare sia zampe anteriori e hindpaws rispetto al corpo. Una posizione matura è ottenuto quando il cucciolo può sollevare l'addome dalla superficie ed entrambe le zampe anteriori e hindpaws sono puntata direttamente, o parallela al corpo, quando si muove.
    2. Nota la postura:
      0 per nessun movimento
      1 per la postura immaturo quando si muove
      2 per la postura matura durante il movimento
  12. Aprire gli occhi
    1. Iniziare analisi aprire gli occhi su PD12. Registra il giorno di entrambe le palpebre aperte:
      0 per nessun occhi visibili
      1 per un occhio visibile (a sinistra oa destra può essere specificato qui)
      2 per due occhi visibili
  13. raddrizzamento Accelerated
    1. A partire dal PD14, iniziare il test di raddrizzamento accelerato. Mettere il cucciolo in una posizione supina 30.48 centimeters sopra un atterraggio di schiuma. Eliminare il cucciolo e osservare la sua capacità di raddrizzarsi. Raddrizzante riferisce a quando il cucciolo è in grado di ruotare verso la posizione prona e atterrare sulle zampe.
    2. Punteggio ottenuto il raddrizzamento accelerata:
      0 per caduta sul dorso
      1 per caduta su un lato (lato sinistro o destro può essere specificato)
      2 per l'atterraggio sulle zampe

Nota: I diversi tipi di quantificazione dei riflessi sono disponibili a seconda della domanda degli investigatori. Quantificazione dei riflessi può essere fatto come prima osservazione di un riflesso, primo giorno di apparizione fino alla scomparsa del riflesso, il tempo necessario per eseguire con successo il compito, velocità di esecuzione, e / o il miglioramento delle prestazioni nel tempo. 13, 14, 29, 30, 31 Per il cstudio orrente, il primo giorno di apparizione è stata usata come un punteggio. Quando si utilizzano modelli pluripare, cuccioli della stessa cucciolata di solito si comportano in modo simile a causa del loro corredo genetico, in utero e l'ambiente dopo il parto, e la disponibilità nutrizionale. 32 Pertanto, un singolo cuccioli non può essere spiegata come n = 1 a causa di polarizzazione lettiera. Cuccioli esaminate entro un disordine possono essere mediate in modo che ogni lettiera rappresenta un n = 1. 32, 33 In alternativa, diversi cuccioli all'interno della stessa cucciolata possono essere analizzati utilizzando il modello a effetti misti, che tiene conto cuccioli all'interno della stessa cucciolata. 32, 33

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Representative Results

La sequenza temporale di questo disegno sperimentale è presentato in figura 2. 30 I metodi e risultati sono stati pubblicati in precedenza. 30 L'obiettivo dello studio era di valutare se la supplementazione dietetica con germogli di broccoli durante la gestazione e nel periodo preweaning protetto la prole da ritardo dello sviluppo neurologico indotta da esposizione in utero a LPS. ratte gravide temporizzati hanno avuto iniezioni intraperitoneali di soluzione fisiologica (controllo, 100 mL) o LPS (200 ug / kg diluiti in 100 ml di soluzione fisiologica sterile) su E19 e E20 ogni 12 ore. dighe gravidanza casualmente selezionati sono stati anche dato integrazione alimentare di germogli di broccoli secchi (200 mg / die) da E14 a PD21. LPS è stato utilizzato per simulare materni infiammazione e broccoli germogli sono stati dati come un potenziale intervento terapeutico per proteggere la prole. I cuccioli sono nati naturalmente sulla E23 ( (Tabella 1). A partire dal PD3, cuccioli sono stati sottoposti a una batteria di riflessi dello sviluppo neurologico e l'acquisizione del riflesso è stato definito come il giorno del riflesso è apparso (Figura 3, tabella 1). Si prega di fare riferimento all'articolo di riferimento per ulteriori dettagli. 30

peso alla nascita

Analisi di peso alla nascita ha rivelato un effetto principale del trattamento (F (1,23) = 18,5, 0,0003), la dieta (F (1,23) = 6.5, p = 0,02), e di un effetto di interazione (F (1,23) = 7.4, p = 0,01). LPS, come riflesso di infiammazione materna, provocato cuccioli (5,1 ± 0,2 g) nati significativamente inferiore rispetto ai cuccioli Saline (6,3 ± 0,2 g, di Tukey p <0.001), Saline + broccoli germogli cuccioli (6,2 ± 0,2 g, di Tukey p <0.001), e LPS + broccolo germoglia cuccioli (6.0 ± 0,1 g, di Tukey p <0.01). peso alla nascita dei LPS + Broccoli germogli di cuccioli non erano diversi dai controlli, suggerendo che i germogli di broccoli risparmiata la LPS cuccioli vengano crescita limitata.

Neurologico Reflex Test

Grasping Reflex

Non sono stati osservati effetti del trattamento o la dieta sia per la zampa anteriore e degli arti posteriori afferrare. Tutti i cuccioli sono stati in grado di svolgere questi compiti.

hindlimb Collocamento

Un effetto principale del trattamento (F (1,23) = 6.8, p = 0,02) è stato rilevato per l'immissione degli arti posteriori. Rispetto a Saline (4,3 ± 0,1 giorni, di Tukey p <0.05) e Saline + broccolo germoglia (4,3 ± 0,0 giorni, di Tukey p <0,05), LPS cuccioli erano significativamente ritardate (5,1 ± 0,3giorni). Anche se le prestazioni di LPS + broccolo germoglia cuccioli non differiva da cuccioli LPS, essi non differivano dai controlli, suggerendo un miglioramento in questo compito riflesso da questi cuccioli ricevono LPS e nessun trattamento.

Cliff Prevenzione

Un effetto principale del trattamento (F (1,25) = 6.0, p = 0,02) è stato rilevato seguente analisi evitamento scogliera. LPS cuccioli (5,8 ± 0,4 giorni) erano significativamente compromesse nell'ottenere questo riflesso rispetto a Saline (4,4 ± 0,2 giorni di Tukey p <0,05). LPS + broccolo germoglia cuccioli non hanno prestazioni differenti da qualsiasi dei gruppi, suggerendo un miglioramento delle prestazioni.

Andatura

Un effetto significativo del trattamento (F (1,24) = 15,1, p = 0,0007), dieta (F (1,24) = 6.3, p = 0,02), e un interazione tra il trattamento e la dieta (F (1,24) = 9.5, p = 0,005) è stato trovato in seguito analizza andatura. Un'acquisizione ritardata di andatura è stata rilevata nei cuccioli LPS (9,7 ± 0,4 giorni) rispetto a Saline (7,5 ± 0,3 giorni, p di Tukey <0.001), Saline + broccolo germoglia (7,7 ± 0,3 giorni, di Tukey p <0.001), e LPS + broccoli Germogli cuccioli (7,9 ± 0,2 giorni di Tukey p <0.01).

Auditory Startle

Non sono state osservate differenze.

raddrizzamento

Un effetto sesso è stato rilevato (F (1,43) = 16,3, p = 0,0002) per il raddrizzamento, quindi, cuccioli maschi e femmine sono stati esaminati separatamente. Non sono state rilevate differenze per i maschi. Nelle femmine, un effetto principale di dieta (F (1,21) = 11,8, p = 0,002) e un effetto di interazione (F (1,21) = 15,6,è stato trovato p = 0,0007). LPS + broccolo germoglia cuccioli (4,9 ± 0,4 giorni) erano in grado di diritto anteriore rispetto a LPS cuccioli (6.7 ± 0.6 giorni; p di Tukey <0.05).

raddrizzamento Accelerated

La prova accelerata raddrizzamento rivelato un significativo effetto principale del trattamento (F (1,25) = 4,51, p = 0,04). LPS (17,4 ± 0,6 giorni) e LPS + broccolo germoglia cuccioli (16,9 ± 0,2 giorni) sono stati ritardati in prestazioni accelerato raddrizzamento rispetto a Saline (16,0 ± 0,4 giorni) e Saline + broccolo germoglia (16,4 ± 0,5 giorni).

posizione

Un significativo effetto di interazione del trattamento e dieta (F (1,24) = 5.8, p = 0,02) è stato rilevato seguente analisi della postura. LPS + broccolo germoglia cuccioli (14,9 ± 0,4 giorni) avevano una postura matura prima rispetto LPS (17.0 ± 0.4 giorni di Tukey p <0,05).

Aprire gli occhi

Un significativo effetto principale della dieta (F (1,23) = 4,71, p = 0,04) è stato osservato per quanto riguarda l'apertura degli occhi. Entrambi Saline + BRSP (15,9 ± 0,1 giorni) e LPS + broccolo germoglia cuccioli (15,4 ± 0,2 giorni) raggiunto questo riflesso prima di Saline (16,0 ± 0,2 giorni) e LPS cuccioli (16,0 ± 0,1 giorni).

Nel complesso, il consumo di broccoli germogliare durante la tarda gestazione e nel periodo preweaning è stato in grado di permettersi la protezione contro i ritardi di sviluppo LPS-indotta in molti dei riflessi indagati. Si prega di fare riferimento all'articolo di riferimento per ulteriori dettagli. 30

Figura 1
Figura 1. Positive vaginale Smear. Un esempio di uno striscio vaginale ripreso con una lente obiettivo 10X su un microscopio ottico. Questa diapositiva rappresenta un vetrino positivo indicato dalla presenza di spermatozoi (freccia). Quando si esegue uno striscio vaginale, il ciclo estrale del ratto può essere valutata sia come proestrus, estro, metestrus o diestro. Questo aiuta in tempi accuratamente fertile per un tasso di successo di gravidanza più alto.

figura 2
Figura 2. Disegno sperimentale linea temporale. La timeline sperimentale per la valutazione nati da madri dato iniezioni intraperitoneali di LPS. supplementazione dietetica con germogli di broccoli comincia E14 fino a PD21. Dighe vengono iniettati su E19 e E20 ogni 12 ore (rappresentate da frecce gialle). pesi materne sono registrati con una scala di peso e temperatura corporea con una sonda di temperatura rettale ricoperti di lubrificante. I cuccioli nascono naturally sulla E23 (indicato come una freccia nera). A partire dal PD3, i cuccioli sono sottoposti a varie prove di riflesso. Su PD21, i cuccioli sono sottoposti alla prova in campo aperto per valutare le risposte comportamentali.

Figura 3
Figura 3. Esempio di linea temporale per la valutazione di sviluppo neurologico riflessi. Riflessi appaiono a diversi stadi di sviluppo, così, catturando l'acquisizione di questi riflessi richiede che il test inizia pochi giorni prima. Questo studio ha utilizzato lungo Evans cuccioli di ratto, ma esistono differenze tra ceppi e specie, quindi un esperimento preliminare deve essere eseguito usando queste date come guida generale. stretta zampa anteriore, degli arti posteriori afferrare, e di raddrizzamento sono valutati sulla PD3, degli arti posteriori immissione ed evitamento scogliera PD4, e l'andatura su PD6. trasalimento uditivo viene valutata sulla PD10, postura e degli occhi aperture su PD12, e accelerato raddrizzamento su PD14.


Figura 4. Le immagini di Developmental riflessi. Immagini di test eseguiti su reflex PD3 in cuccioli di ratto lungo-Evans. Forelimb presa (A), arti posteriori presa (B), e di raddrizzamento esame (C) inizia il PD3. Evitamento Cliff (D) e la sperimentazione degli arti posteriori immissione (E) inizia il PD4. Gait (F) analizza comincia PD6. L'apparecchiatura per raddrizzamento accelerata è raffigurato (G). Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

esame dei parametri Gruppi (media ± SEM) Effetti principali (p-value)
Litter Dimensioni e pesi salino Saline + broccolo germoglia LPS LPS + broccolo germoglia Trattamento Dieta Interazione
Litter Dimensioni (numero di cuccioli) 13.3 ± 1.0 13.1 ± 1.0 10.3 ± 1.5 11 ± 1.2 0.03 0.8 0.7
Peso alla nascita * # d 6.3 ± 0.2 6.2 ± 0.2 5.1 ± 0.2 6.0 ± 0.1 0,0003 0.02 0.01
Pesi PD7 * D 15,0 ± 0,5 15,5 ± 0,4 11.4 ± 1.1 13,6 ± 0,3 0,0006 0,09 0.2
Pesi PD21 d 50,0 ± 1,4 48.7 ± 1.6 46.4 ± 1.2 48.2 ± 1.4 0.2 0.9 0.3
Neurodevelop-
Riflessi mentali
Forelimb Afferrare un 3.0 ± 0.0 3.0 ± 0.0 3.0 ± 0.0 3.0 ± 0.0 n / a n / a n / a
Hindlimb Afferrare un 3,6 ± 0,3 3,5 ± 0,3 4.6 ± 0.6 3.3 ± 0.1 0.3 0.1 0.1
Arti posteriori Collocamento * un 4.3 ± 0.1 4.3 ± 0.0 5.1 ± 0.3 4,5 ± 0,2 0.02 0,07 0.2
Cliff Prevenzione * un 4.4 ± 0.2 4.7 ± 0.2 5.8 ± 0.4 5.0 ± 0.4 0.02 0.4 0.1
Gait * # un 7,5 ± 0,3 7,7 ± 0,3 9.7 ± 0.4 7.9 ± 0.2 0,0007 0.02 0.005
Uditiva Startle un 11,5 ± 0,3 11,5 ± 0,1 12,0 ± 0,5 11,8 ± 0,2 0.2 0.8 0.9
postura #a 15.6 ± 0.5 15,9 ± 0,6 17,0 ± 0,4 14,9 ± 0,4 0.8 0,08 0.02
Aperture Eye un 16,0 ± 0,2 15,9 ± 0,1 16,0 ± 0,1 15,4 ± 0,2 0,08 0.04 0.2
Accelerated raddrizzare un 16,0 ± 0,4 16.4 ± 0.5 17.4 ± 0.6 16,9 ± 0,2 0.04 1 0.3
Raddrizzamento #a (femmine) 4.9 ± 0.5 5.1 ± 0.4 6,7 ± 0,6 4.6 ± 0.4 0,09 0.003 0,0007
Raddrizzare un (maschi) 3.9 ± 0.2 4.6 ± 0.3 5.9 ± 1.9 4.2 ± 0.6 0.4 0.6 0.2
un giorno di apparizione * Significativamente diversa tra LPS e Saline
b Numero di attività volte è stata eseguita # significativamente diversa tra LPS e LPS + BRSP
C secondi
d grammi

Tabella 1. Pesi e dello sviluppo neurologico Reflex risultati. I risultati ottenuti dalla progenie esposte a infiammazione utero e / o dietetici supplementazione germogli di broccoli. 30 I pesi sono qui presentati dalla nascita, PD7, e PD21. I punti di tempo sono stati selezionati per rappresentare un pretermine, termine, e infantile 1-2 anni. I dati sono presentati come media ± SEM. Analisi statistica usata nello studio era un ANOVA a due vie seguito dal test post hoc di Tukey.a = giorno di apparizione, b = numero di volte che è stata eseguita l'attività, e c = il tempo (s) l'attività è stata eseguita, * = significativa differenza tra LPS e controllo, # = significativa differenza tra LPS e LPS + germogli di broccoli. n = 5 - 7 cucciolate per gruppo (valori da quattro cuccioli, due maschi e due femmine, all'interno di una cucciolata sono stati mediati per rappresentare la lettiera).

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Discussion

test riflesso neurologico è una misura predittiva di anormale sviluppo corticale e maturazione, che può essere di importanza in circostanze in cui neuropatologia palese non è evidente. Durante il test neurologico, è fondamentale garantire che i cuccioli vengono esaminate contemporaneamente quotidiano. I ratti sono animali notturni e, quindi, il loro ritmo circadiano possono alterare le prestazioni se il test viene eseguito in tempi diversi durante il giorno. 34 Il test dovrebbe essere completato in una stanza tranquilla come rumori forti possono aggiungere stress per i cuccioli. 35 I cuccioli richiedono un minimo di 1 h per acclimatarsi a nuovi ambienti, poiché il trasporto, la manipolazione umana, e le impostazioni nuovi possono indurre stress nei cuccioli. 35 Pups anche bisogno di essere testato direttamente sotto una lampada riscaldato o su un tampone riscaldato. Il più giovane dei cuccioli, i meno capaci sono in grado di termoregolare. 36 Per questo motivo, i cuccioli sono dati 15s e 30 s per effettuare il raddrizzamento su PD3 e l'andatura su PD6, rispettivamente. 36 Inoltre, cuccioli di controllo non deve essere limitato crescita quando nasce, come peso rappresenta un fattore di confusione. Cucciolate dovrebbero essere abbattuti per 8 - 10 per fornire uguali nutrimento e la rappresentazione del sesso. Una volta che i cuccioli sono nati, è importante per consentire al giorno per il ratto di formare un legame con la diga per evitare abbandono materno.

Cuccioli devono essere testati uno o due giorni prima del giorno in cui acquistano il riflesso al fine di catturare l'insorgenza di aspetto. A seconda del modello sperimentale, possono essere necessarie alcune modifiche. topi appena nati sono molto più piccoli ratti. Pertanto, le dimensioni delle apparecchiature utilizzate potrebbe dover essere adattato alle dimensioni dei topi neonati. Alcuni la risoluzione dei problemi può anche essere richiesto. ceppi e specie diverse potrebbero essere leggermente diversi tempi di insorgenza di riflessi. 13 La tempistica descritto nella presente relazione è specific per cuccioli lungo Evans, con prove per nuove riflessi inizio il PD3, 4, 6, 10, 12, e 14 (Figura 3). Il ricercatore potrebbe essere necessario eseguire test riflesse su 2 - 3 cucciolate stabilire la progressione riflesso naturale prima della prova sperimentale. Inoltre, quando si eseguono analisi statistiche sui dati raccolti, lo sperimentatore deve usare tecniche appropriate per impedire polarizzazione lettiera. Cuccioli della stessa cucciolata tendono ad eseguire in modo simile tra loro, pertanto la lettiera rappresenta un n = 1, non il cucciolo individuo. 32, 33

Test riflessi dello sviluppo neurologico è importante perché è l'unico test disponibile per roditori appena nati, in quanto test comportamentali più complessi non è possibile a queste età. Non sono le altre misure sono disponibili in questo primo periodo oltre il peso e l'aspetto fisico. I metodi forniti qui sono stati utilizzati da molti ricercatori, sostenendo così lauso di test riflesso neurologico, soprattutto nei giovani roditori in cui altri test comportamentali non sono fattibili. 13, 14, 29, 30, 31, 37, 38 Questi test paralleli riflesso test condotto in neonati umani, sono predittivi di disturbi dello sviluppo neurologico quali paralisi cerebrale, e forniscono informazioni aggiuntive riguardo l'ontogenesi di reti neurali. La comparsa dei riflessi verifica durante momenti specifici durante il periodo preweaning, riflettendo la maturazione del sistema nervoso. 39 Una limitazione di questo protocollo è che non tutti i modelli sperimentali possono essere sottoposte a test reflex. I roditori sono nati immaturi, in modo tale che il loro sviluppo post-natale offre il vantaggio di catturare l'inizio dello sviluppo di riflesso. Altri modelli animali qualicome l'agnello nascono maturare e svilupparsi in modo diverso da roditori, in modo che alcuni dei test reflex non è applicabile a questo modello. Inoltre, il test del riflesso non è una misura diretta di anomalie cognitive o comportamentali, e non è certo che tutte le anomalie osservate sono transitori o persistente.

Oltre a riflessi, test comportamentali possono essere effettuate per le analisi complementari in età più avanzata. Ciò è di importanza in quanto aberranti ritardi riflessi non sempre portano a disturbi dello sviluppo neurologico. 2, 40 I test sono in genere somministrato a partire dal PD21 (il giorno dello svezzamento), quando i roditori sono in grado di svolgere compiti cognitivi e motori. Questi test includono bot non limitato alla rotarod, labirinto di acqua Morris, ed elevato oltre a labirinto. Brevemente, il test viene condotto rotarod posizionando il roditore su un'asta rotante, e registrare le prestazioni sull'asta per un periodo di tempo o fino cascate roditorioff. Questo test valuta apprendimento motorio e la forza, così come l'integrità delle strutture cerebrali come gangli basali e del cervelletto. 41 Il Morris water maze consiste nel mettere il roditore in una piscina di acqua bianco latte, e registrando il tempo necessario il roditore per trovare una piattaforma sommersa. Cue possono essere posizionati sopra ciascun quadrante della piscina con la stessa stecca sempre sopra la piattaforma. Questo esamina egocentrica vs forme allocentrica di ippocampo mediata apprendimento spaziale e la memoria. 42 Il elevated plus maze test misura la paura e l'ansia, nonché il comportamento esplorativo intrinseca. Roditori sono collocati nel centro di quattro bracci, due racchiuso e due aperte, sopraelevato rispetto al suolo. 43 L'evitamento e comportamento esplorativo (valutato come tempo trascorso in ciascun braccio) dei roditori vengono registrate. 43 Questi test aggiuntivi esaminano motorio e funzioni cognitive, permetterà al ricercatore comesess se l'insulto dura nell'età adulta, o se è transitoria.

ritardi nello sviluppo sono predittivi, e test comportamentali supplementare è tenuto a fornire la prova complementare per la presenza di un disturbo più tardi nella vita. Inoltre, le risposte di controllo devono essere ottimizzati prima sperimentazione di deformazione e specie differenze, alterazioni genetiche, la somministrazione del farmaco, ecc Nonostante queste condizioni, le tecniche descritte sono rapidamente apprese, facilmente masterizzato, poco costoso, e forniscono importanti indicazioni riguardanti lo sviluppo della sistema nervoso. Essi offrono l'opportunità di valutare l'ontogenesi e la maturazione del sistema nervoso in cuccioli in un'età in cui non sono in grado di svolgere compiti comportamentali mature. Inoltre, neonati umani spesso sottoposti a test riflesso dello sviluppo, e quindi, prove roditore riflesso fornisce un mezzo di traducibilità. In conclusione, questo è un metodo eccellente per lo screening preliminare di anormalelo sviluppo neurologico del neonato che può portare alla successiva indagine della cognizione e del comportamento.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Gli autori desiderano ringraziare i nostri agenzie di finanziamento, che comprendono NeuroDevNet (a centri nazionali di eccellenza), la Fondazione ALVA, delle donne e Research Institute Salute dei bambini, e l'Università di Alberta.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Breeding
Transfer pipettes Fisherbrand 12-711-9AM Used for vaginal flushes.
Sterile Saline Hospira 7983254 The solution used to collect cells during vaginal flushes.
400 µL Microcentrifuge tubes Fisherbrand 05-408-120 Used to hold the saline solution.
Light microscope Leica Leica ATC 2000 For observation of the saline solution. Can be any light microscope used in the lab.
Slides Fisherbrand 12-552-5 The saline solution is placed on the slide. Can be any slides used in the lab.
Coverslips Fisherbrand 12-545-F To coverslip the slides. Can use any coverslips used in the lab.
Dietary  Supplementation
Broccoli Sprouts seeds Mumm's Sprouting Seeds Broccoli sprouts seeds are ordered and grown in the lab.
Countertop Seed Sprouter Box Mumm's Sprouting Seeds A box is used to germinate and grow the seeds prior to harvest.
250 mL beaker The beaker is used to soak the seed. Any size beaker that would fit can be used.
Maternal Inflammation
Lipoplysaccharide (LPS) Sigma L3129 The endotoxin used to mimic maternal inflammation.
1 mL Syringe BD Syringe 309659 Used to inject the pregnant rat.
Gauge (30 G x 1/2) BD PrecisionGlide Needle 305106 Use the smallest needle to avoid pain and discomfort.
Sterile Saline (0.9% Sodium Chloride, USP) Hospira Saline is used to dissolve LPS.
Weights
Scale Denver Instrument For recording the weights. Can be any scale with 2 decimal places used in the lab.
Neurodevelopmental Reflexes
Thin blunt rod Can be a paperclip or toothpick. This is for forelimb and hindlimb grasping.
Round filter paper Whatman 1001 150 15 cm diameter paper used for gait analysis.
Timer Fisher Scientific 06-662-51 For timing the time allocated to righting and gait.
Blunt surface Can be an edge of a table. This is for hindlimb placing and cliff avoidance.
Foam landing For when the pups perform accelerated righting.
Video recorder Sony VCT-D580RM To record all reflexes tested. Must be able to record at 1/1,000 fps
Bell For auditory startle. 
Heat lamp or pad To maintain the body temperature of the pups underoing examination.

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Nguyen, A. T., Armstrong, E. A., Yager, J. Y. Neurodevelopmental Reflex Testing in Neonatal Rat Pups. J. Vis. Exp. (122), e55261, doi:10.3791/55261 (2017).

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