Waiting
Login processing...

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

Behavior

Asansör Dikey Hareketi ve Dönme Dolap Rotasyonu Kullanarak Sıçanlarda Pasif Hareketin Otonom ve Davranışsal Etkilerinin Değerlendirilmesi

Published: February 7, 2020 doi: 10.3791/59837
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 3, 2,4,5, 4,5,6, 2, 3
1School of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sydney, 2Department of Physics, City University of Hong Kong, 3Department of Nautical Injury Prevention, Faculty of Navy Medicine, Second Military Medical University, 4State Key Laboratory of Marine Pollution (SKLMP), City University of Hong Kong, 5Department of Biomedical Sciences, College of Veterinary Medicine and Life Sciences, City University of Hong Kong, 6Department of Materials Science and Engineering, City University of Hong Kong

Summary

Protokoller asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyonu kullanarak kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmek için sunulmaktadır.

Abstract

Bu çalışmanın genel amacı, asansör dikey hareket ve dönme dolap dönme cihazları kullanarak kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmektir. Bu tahliller otonom sinir sisteminin bütünlüğünü ve normal işleyişini onaylamaya yardımcı olabilir. Dışkılama sayma, açık alan muayenesi ve denge ışını geçişine dayalı nicel önlemlerle birleştiğinde. Bu tahlillerin avantajları basitlikleri, tekrarlanabilirlikleri ve nicel davranışsal ölçüleridir. Bu tahlillerin sınırlamaları, otonom reaksiyonların vestibüler olmayan hastalıkların epifenomeni olabileceği ve işleyen bir vestibüler sistemin gerekli olduğudur. Hareket hastalığı gibi hastalıkların incelenmesi büyük ölçüde bu tahlillerin ayrıntılı prosedürleri ile desteklenecektir.

Introduction

Hareket hastalığı (MS) anormal visuo-vestibüler stimülasyon nedeniyle otonom reaksiyona yol açar, epigastrik rahatsızlık gibi belirtiler ortaya, mide bulantısı ve / veya kusma1. Mevcut teorilere göre, hareket hastalığı bir yawing gemi meydana gelecek tir,3 veya postural istikrarsızlıkçevreninbeklenen iç modeli farklı entegre hareket bilgileri alarak bir duyusal çatışma veya nöronal uyumsuzluk neden olabilir4,5. Hareket hastalığı ve vestibüler otonom fonksiyon6,7,8,9,10,11,12alanında önemli gelişmelere rağmen, gelecekteki araştırmalar standart değerlendirme protokolleri ile desteklenebilir. Standart pasif hareketlerin otonom etkilerinin değerlendirilmesi, hareket hastalığının nedenleri ve önlenmesi ile ilgili araştırmalara büyük fayda sağlayacaktır. Bu çalışmanın genel amacı kemirgenlerde pasif hareketin otonom ve davranışsal etkilerini değerlendirmektir. Kemirgenler gibi hayvan modelleri, hareket hastalığının etyolojisini incelemek için kullanılabilecek kolay deneysel manipülasyona (örneğin, pasif hareket ve farmasötik) ve davranışsal değerlendirmeye olanak sağlar. Burada, pasif hareketin etkilerini ve vestibüler işleyişin bütünlüğünü test etmek için ayrıntılı bir pil saiyoruz.

Bu çalışma ayrıntıları iki tahliller, asansör dikey hareket (EVM) ve dönme dolap rotasyonu (FWR), pasif hareket otonom reaksiyonlar neden. Tahliller üç nicel davranışsal önlemler, denge ışını (fareler13 ve sıçanlar14,15,16,17), açık alan muayene ve dışkılama sayma birleştiğinde. EVM (bir dalgaile karşılaşan bir geminin eğimine ve rulosına benzer) doğrusal ivmeleri kodlayan otolikit duyu organlarını uyararak vestibüler işleyişi değerlendirir (yani dikey düzlemdeki hareketlere yanıt veren saccule)18. FWR (santrifüj rotasyon veya sinüzoidal hareket) cihaz doğrusal ivme ve açısal ivme ile yarım daire kanalları ile otolit organları uyarır19,20. Dönme dolap/santrifüj rotasyon cihazı otonom değerlendirmesinde benzersizdir. Bugüne kadar, literatürde sadece benzer cihaz vestibulo-oküler refleks incelemek için kullanılan off-dikey eksen rotasyon (OVAR) pikap ,18,21,22, koşullu kaçınma23,24, ve hiperyerçekimi etkileri25,26,27. EVM tetkive FWR cihaz tsay otonom reaksiyonlara yol açan vestibüler stimülasyon neden. Biz denge ışını, dışkılama sayma ve açık alan analizi28,29,30,sağlam ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için gibi nicel ölçümler için EVM ve FWR çift. Daha öncefareler13 ve sıçanlar14, 15,16,17açıklanan benzer , denge ışını teşbit hedef sonunda basit bir kara kutu modifikasyonu kullanarak iki ahşap tabure arasında yerden 0,75 m asılı bir 1.0 m uzunluğunda ışın (bitiş). Denge ışını anksiyete değerlendirmek için kullanılmıştır (belirsiz kara kutu)14,17, travmatik yaralanma15,16,17, ve burada, dengeyi etkileyen otonom reaksiyonlar. Biz daha önce hareket hastalığı modelinde otonom yanıtı değerlendirmek için dışkılama sayma yaptık, ve kolayca gerçekleştirilir ve tartışmasız6,8,9,11değerlendirilir güvenilir bir kantitatif ölçümdür. Açık alan analizi ethovision28kullanarak basit bir kara kutu açık alan davranış değerlendirmesi kullanır , Bonsai30, veya Matlab basit bir video analizi29 hareket gibi davranışı ölçmek için. Mevcut protokolde, kat edilen toplam mesafeyi kullanırız, ancak birkaç farklı paradigmanın var olduğunu not ediyoruz (örn. uzama, hareket bölgesi, hız, vb.) 28,29,30. Topluca, bu prosedürler, pasif hareket otonom reaksiyonların incelenmesi ve değerlendirilmesi için değerlendirmeler kısa bir pil oluşturmak, örneğin hareket hastalığı6,7,8,9,10,11. Mevcut tahliller hayvan modelleri çeşitli adapte edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bu çalışma ve prosedürler, İkinci Askeri Tıp Üniversitesi (Şangay, Çin) Hayvan Deneyleri Etik Komitesi tarafından Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Rehberi (ABD Ulusal Araştırma Konseyi) uyarınca onaylanmıştır. 1996).

1. Hayvanlar

  1. Sprague-Dawley (SD) sıçanlarını iki aylık (200-250 g) kullanın. Her davranışsal tsede için ayrı bir fare grubu kullanın. Her zaman ayrı kontrol ve deneysel gruplar kullanın.
    NOT: İki otonom test yapıldı: EVM ve FWR. EVM'de, her birinde toplam 96 sıçan için 8 sıçan bulunan üç davranışsal tahlil (denge ışını, dışkılama sayma ve açık alan = 3) içeren bir kontrol grubuna (= 4) ek olarak üç koşul vardı (4 x 3 x 8). FWR'nin bir kontrol grubuna ek olarak (= 2) üç davranışsal tahlil (denge ışını, dışkılama sayma ve açık alan = 3) ve her birinde toplam 48 sıçan için 8 sıçan (2 x 3 x 8) ile bir koşulu vardı. Toplamda 144 sıçan rapor ediyoruz.
  2. Kafes kemirgenler sabit 25 °C sıcaklık ve %60-%70 nem altındadır.
  3. Ev kemirgenler 12 h/12 h ışık / karanlık döngüleri yiyecek ve içme suyu reklam libitum erişimi ile.
    NOT: Aşağıdaki protokoller davranışsal deneyler olduğundan, sıçanlar nazikçe ele alınmalıdır. Hayvanlar taşıma vücut ve arka desteği ile her iki elile olmalıdır, böylece anksiyete neden değil.
  4. Görsel ipuçlarını en aza indirmek için karanlıkta deneyler (EVM ve FWR) ve değerlendirme tahlilleri (denge ışını ve açık alan değerlendirmesi) gerçekleştirin.

2. Asansör dikey hareket cihazı

  1. Görsel ipuçlarını en aza indirmek için asansör dikey hareket prosedürlerini tam karanlıkta gerçekleştirin.
  2. Kemirgenleri Pleksiglas kutusuna yerleştirin (22,5 cm x 26 cm x 20 cm). Burada Pleksiglas kutusu dört kemirgen (özel yapım cihaz) barındırabilir.
  3. Kemirgenlerin düşmesini önlemek için kutunun sabitlediğinden ve güvenli bir şekilde kapatıldığından emin olun. Pleksiglas kutuyu asansör dikey hareket cihazının (özel yapım cihaz) asansör yastığına yerleştirin.
  4. Asansör dikey hareket cihazını klimatizasyon için en düşük ayara açın.
  5. Genliği nötrden 22 cm yukarı ve 22 cm aşağı ayarlayın. Asansör dikey hareketini aşağıdaki gibi aşamalı olarak değiştirin:
    1. İlk süreleri 5 dk için 2.500 ms, 5 dk için 2.000 ms ve 5 dk için 1.500 ms olarak ayarlayın.
    2. 2 saat için 1000 ms'lik bir test süresi kullanın.
    3. Cihazı 5 dk için 1500 ms, 5 dk için 2000 ms ve 5 dk için 2500 ms kullanarak ters teneffüs edin.

3. Dönme dolap döndürme cihazı

  1. Dönme dolap döndürme cihazı kurulumu
    1. Pleksiglas kabı (22,5 cm x 26 cm x 20 cm) ahşap bir bankın üzerine (özel yapım cihaz) yerleştirin.
    2. Kemirgenleri, gövdenin uzun ekseni ile dönme dolabın yatay dönüş çubuğuna (özel yapım cihaz) dik olan pleksiglas kapta yerleştirin.
      NOT: Yatay çubuk dik vücut ile yerleştirme rotasyon sırasında otolit organların uyarılması sağlar (anterior-posterior ve dikey yönde).
    3. Pleksiglas kutusunu güvenli bir şekilde kapatın.
    4. İkinci kemirgen kümesini, dönme dolap döndürme cihazının ikinci koluna, vücudun uzun eksenine dik olan pleksiglas konteynerine yerleştirin. Dönme dolabı dengelemek için benzer kütleye sahip ikinci bir kemirgen seti kullanın.
    5. Pleksiglas kutuyu güvenli bir şekilde kapatın ve dönme dolap döndürme cihazına yerleştirin.
  2. Dönme dolap döndürme prosedürü
    1. Görsel ipuçlarını en aza indirmek için dönme dolap döndürme yordamlarını tam karanlıkta gerçekleştirin.
    2. Dönme tekerleği saat yönünde 16°/s2'de döndürerek 120°/s açısal hıza ulaşın ve sonra 48°/s2'de yavaşlamaya başlayın ve 0°/s'e ulaşın. 1 s aradan sonra, konteynerin saat yönünün tersine aynı yönde, yukarıdaki gibi dönmeye devam etmesini sağlar (16°/s2'de hızlanma 120°/s açısal hıza ulaşmak için ve sonra 48°/s2'de yavaşlama dan sonra 0°/s'e ulaşın). Saat yönünde duraklama-saat yönünün tersine döngüsü ilk konumuna ulaşmak için yaklaşık 10 s gerektirir.
    3. Yaklaşık 720 dönüş için seans başına 2 saat boyunca saat yönünün tersine döndürmeye devam edin.

4. EVM ve FWR'nin Değerlendirilmesi

NOT: Dönme dolap döndürme cihazının ve asansördük hareketinin değerlendirilmesi üç işlemle yapılır: denge ışını testi, dışkılama sayma ve açık alan muayenesi. Asansörün dikey hareketini değerlendirmek için özdeş prosedürler kullanılır. Bu değerlendirme işlemleri dönme dolap dönüşü veya asansör dikey hareketi sonrasında mümkün olan en kısa sürede yapılmalıdır.

  1. Denge ışını
    1. Denge ışını kurulumu
      1. Denge ışını10,11,12 iki ahşap dışkı yerleştirerek (yaklaşık 0.75 m yüksekliğinde) deneysel alanda, yaklaşık 110 cm arayla ayarlayın.
      2. Kaplama taburesinin üzerine siyah plastik bir kutu (15 cm x 15 cm x 8 cm) yerleştirin.
      3. İki tabure arasına dar bir ahşap kiriş (2,5 cm x 130 cm) yerleştirin ve dışkı kenarları arasında 100 cm'lik bir mesafe bırakarak, dışkının başlangıcından bitiş taburesine kadar.
        NOT: Siyah plastik kutunun girişi 100 cm'lik bitiş çizgisinde olmalıdır.
      4. Baş tabureye bir lamba yerleştirin. Lambayı aç.
      5. Odanın ışıklarını kapatın ve odanın mümkün olduğunca karanlık olduğundan emin olun. Bu, kemirgenin ışıklı bölgeden karanlık bölgeye denge ışınının yönünü takip etmesini sağlar.
    2. Denge ışını prosedürleri
      NOT: Denge ışınının motor koordinasyon istifi, yükseltilmiş ahşap kirişin geçişi için alınan süre ölçülerek değerlendirilir.
      1. Denge Kirişiüzerindeistikrarlı bir performans elde etmek için her kemirgeni sınav döneminden önce 3 gün üst üste eğitin. Işıklı köşesinde ki ışına fareyi getirerek ve ışını geçmeye teşvik ederek trene binin. Eninde sonunda fare kendi iradesiyle karşı karşıya gelecek. Mevcut protokoldeki sıçanlar 3.6 ± 0.9 saniye sürdü.
        NOT: Bazı kemirgenler eğitim sırasında istikrarlı bir performans elde etmek için başarısız ve dışlanmalıdır. Bazı kemirgenler görevi yerine getirmezken, diğerleri kirişi geçmek için motivasyondan yoksundur. Kararlı performans, 4 saniyeden daha kısa geçiş süreleri için art arda iki deneme dönemiydi. Bir sıçan eğitim veya değerlendirme sırasında düşerse bir sıçan 'düşüş' olarak kategorize edilmelidir ve daha fazla değerlendirilmemelidir.
      2. Gerçek prosedür için, eğitimli kemirgeni ışığın yakınına başlangıç taburesinin üzerine yerleştirin ve aynı anda kronometreyle başlat'a basın. Kemirgen hızla denge ışını çapraz ve bitiş dışkı üzerinde kara kutu girin.
      3. Kemirgen yerleştirildikten sonra kronometreye basın ve burun bitiş taburesi üzerindeki karanlık kutuya girdiğinde dur tuşuna basın. Kirişi geçmek için zaman başlangıç dışkı dan dışkı bitirmek için.
        NOT: Kemirgen eğitildikten sonra, değerlendirmeden önce hareket hastalığı nı indüklemek gibi bir müdahale veya manipülasyon gerçekleştirebilirsiniz. Ayrıca, müdahaleden önce, son eğitim oturumunun geçiş süresini kullanarak bir temel ölçüm de elde edebilirsiniz.
  2. Dışkılama sayma
    1. Dönme dolap test döneminden sonra dört kemirgeniçeren pleksiglas kabı bir bankın üzerine yerleştirin.
    2. Kemirgenleri çıkarın ve tek tek açık alan kutularına yerleştirin (aşağıda).
    3. Her kemirgen atfedilen pleksiglas kutusunda dışkı pelet sayısını saymak.
      NOT: Asansör hareketi sonrası değerlendirme ile karşılaştırma için, asansör dikey hareketgeçirmeden önce dışkı peletleri sayılarak temel ölçüm yapılabilir.
  3. Açık alan muayenesi
    1. Kemirgenleri açık alan kutusuna (40 cm x 40 cm x 45 cm) yerleştirin.
    2. 3 dk28,29,30için bir IR-video kamera kullanarak açık alan davranışı kaydedin .
    3. Kat edilen toplam mesafeyi belirleyin.
      NOT: Asansör dikey hareket etmeden önce kemirgeni açık alan kutusuna yerleştirmemek çok önemlidir. Çevre kemirgen için yeni olmalıdır. Bu nedenle açık alan muayenesi için temel ölçümler alınmamalıdır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 2, enine alınan zamanın temsili denge ışını sonuçlarını gösterir. Sıçanlar denge ışını10istikrarlı performans elde etmek için 3 gün üst üste eğitildi. Ertesi gün, sıçanlar denge ışını performansı açısından değerlendirildi. Figürün y ekseninde, kemirgenlerin dönme dolap, asansör dikey hareketi ve kontrol gruplarını gösteriş amaçlı denge ışınından geçmesi için alınan saniye sayısına sahibiz.

Şekil 3 temsili dışkılama sayımı sonuçlarını gösterir. Asansör düşey hareketi için sıçanlar, statik grup adı verilen bir kontrol grubuna ek olarak 0.8 Hz, 0.4 Hz ve 0.2 Hz dikey hareketten oluşan üç farklı rotasyon grubundan birinde yer aldı. Hareket dönemlerimize denklik şu şekildedir: frekans = 0.8Hz = 1/0.8 = 0.1250s = 1250 ms, frekans = 0.4Hz = 1/0.4 = 0.2500ms = 2500 ms ve frekans = 0.2Hz = 1/0.2 = 0.5000 = 5000 ms. EVM dışkılamayı önemli ölçüde artırdı (tek yönlü ANOVA, F(3,31) = 20.2306, p < 0.00001). Hz dikey hareket değişimi 0,4 Hz (t = 3,4064, df = 14, p = 0,0043) ve 0,8 Hz (t = 10,6895, df = 14, p < 0,0001) için dışkılama arttı. Dönme dolap rotasyonu için, sıçanlar ilk konumuna ulaşmak için yaklaşık 10 s süren saat yönünde duraklama-saat yönünün tersine bir döngü içinde döndürüldü. Rotasyon un tüm oturumu 2 saat sürdü. Dönme dolap dönüş grubu statik grup adı verilen bir kontrol grubuyla karşılaştırıldı. Dönme dolap dönüş grubu t-testi ile belirlendiği gibi dışkılamayı arttırmıştır (t = 10.6895, df = 14, p < 0.0001).

Şekil 4 toplam mesafe seyahat sonuçlarının açık alan incelemesi gösterir. Bu veriler açık alan davranışı analizi için ticari video izleme yazılımı kullanılarak toplanmıştır (Tablo Malzemeler)28, ancak birkaç açık kaynak yazılım boru hatları Bonsai30 gibi davranışsal video analizi için var ve bir grup Matlab dayalı geliştirmiştir29. Ayrıca, burada, kat edilen toplam mesafe bir metrik olarak değerlendirildi, ancak kare kare farklar dikey hareket gibi diğer davranışları belirlemek için kullanılabilir. Asansör düşey hareketi için sıçanlar, statik grup adı verilen bir kontrol grubuna ek olarak 0.8 Hz, 0.4 Hz ve 0.2 Hz dikey hareketten oluşan üç farklı rotasyon grubundan birinde yer aldı. EVM'de kat edilen açık alan mesafesi önemli ölçüde azaldı (tek yönlü ANOVA, F(3,31) = 16.5994, p < 0.00001). Hz dikey hareketindeki değişim 0,4 Hz (t = 3,1354, df = 14, p = 0,0073) ve 0,8 Hz (t = 5,8929, df = 14, p < 0,001) için açık alan hareket azalmıştır. Dönme dolap rotasyonu için, sıçanlar ilk konumuna ulaşmak için yaklaşık 10 s süren saat yönünde duraklama-saat yönünün tersine bir döngü içinde döndürüldü. Rotasyon un tüm oturumu 2 saat sürdü. Dönme dolap dönüş grubu statik grup adı verilen bir kontrol grubuyla karşılaştırıldı. Dönme-tekerlek dönüş grubu, t-testi ile belirlenen açık alan hareket hareketini azalttı (t = 4.3341, df = 14, p = 0.0007).

Yayınlanan çalışmaların bir dizi burada açıklanan protokolleri istihdam var6,7,8,9,10,11,12. Grubumuzdan yeni bir örnek anticholingenics mecamylamine ve skopolamin hafifletici hareket hastalığı kaynaklı gastrointestinal semptomlar arkasındaki mekanizmaları inceledi12.

Figure 1
Şekil 1: Kullanılan enstrümantasyon. (a) Denge Kirişi. Denge kirişi, 100 cm (yaklaşık 0,75 m yüksekliğinde) yerleştirilen iki tabure arasında dar bir ahşap kiriş (2,5 cm x 130 cm) ayrı ayrı yerleştirilmiştir. Bir lamba başlangıç dışkı ve siyah plastik kutu (15 cm x 15 cm x 8 cm) bitiş dışkı yerleştirilir. (b) Asansör dikey hareket cihazı. Asansör dikey hareket cihazı genliği nötrden 22 cm yukarı ve 22 cm aşağıda ayarlanır. Isınma dikey hareket 5 dk için 2500 ms süre, 5 dk için 2000 ms ve 5 dk için 1500 ms oluşur. Test hareketi 2 saat için 1000 ms'lik bir süreden oluşur. Asansör dikey hareket cihazı 5 dk için 1500 ms, 5 dk için 2000 ms ve 5 dk için 2500 ms kullanılarak ters yönde yavaşlar. (c) Dönme dolap döndürme cihazı. Dönme dolap saat yönünde 16°/s2'de 120°/s'e doğru hızlanır, daha sonra 48°/s2'de yavaşlayarak 0°/s'e ulaşır, 1 s'ye duraklar ve saat yönünün tersine (16°/s2 hızlanır, daha sonra 48°/s 2'de 48°/s2'ye ulaşır ve 0°/s'e ulaşır) döner. Saat yönünde duraklama-saat yönünün tersine döngüsü ilk konumuna ulaşmak için ~10 s gerektirir. Sıçanlar dönme dolap dönme cihazının merkezine doğru baş yerleştirilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Denge ışını sonuçları. Kirişi enine aktarmak için alınan süre (ortalama ± standart sapma). Y ekseni, ışını enine çevirmek için alınan saniyeleri gösterir. Sıçanlar denge ışını10üzerinde istikrarlı performans elde etmek için değerlendirme öncesi üç gün için eğitildi. Asansör dikey hareket veya dönme dolap cihazları ile önceki değerlendirme önemli ölçüde geçiş süresini artırır. İstatistiksel testler, kontrol ve diğer tüm grup arasında Bonferroni düzeltmesi ile iki kuyruklu t-testi ile gerçekleştirildi. p < 0.001'i gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Dışkılama sayısı sonuçları. Asansör dikey hareket sonuçları (a) Sol panel – 0,8 Hz, 0,4 Hz ve 0,2 Hz dikey hareket için grup tarafından dışkılama sayısı (ortalama ± standart sapma) bir kontrol grubuna ek olarak, 0 Hz.'deki statik gruba ek olarak 0.8 ve 0.4 Hz için önemli bir artışa dikkat edin yıldız yıldızlarında belirtildiği gibi. Dönme dolap dönüş sonuçları (b) Sağ panel – Dönme dolap döndürme sıçan grubu için dışkılama sayısı (ortalama ± standart sapma) (açısal hız paradigması için açıklamaya bakınız) ve statik grup olarak adlandırılan bir kontrol grubu (0 Hz). Yıldız yıldızlarında belirtildiği gibi, döndürme grubu için dışkılamadaki önemli artışa dikkat edin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: Toplam mesafe kat edildi. (a) Asansör dikey hareket sonuçları. Bu panel, bir kontrol (statik) grubuna ek olarak, 0,8 Hz, 0,4 Hz ve 0,2 Hz dikey hareket için grup tarafından açık alan lokomotion testinde cm ile kat edilen toplam mesafeden (ortalama ± standart sapma) oluşur. Yıldız yıldızlarında belirtildiği gibi 0,8 Hz ve 0,4 Hz için kat edilen toplam mesafedeki önemli düşüşe dikkat edin. İstatistiksel testler, kontrol ve diğer tüm grup arasında Bonferroni düzeltmesi ile iki kuyruklu t-testi ile gerçekleştirildi. ** p < 0,01 ve *** p < 0,001'i gösterir. (b) Dönme dolap döndürme sonuçları. Bu panel, dönme dolap döndürme sıçan grubu ve kontrol (statik) grubu için açık alan lokomotion testinde cm ile kat edilen toplam mesafeden (ortalama ± standart sapma) oluşur. Yıldız yıldızlarında belirtildiği gibi toplam uzaklıktaki önemli azalmaya dikkat edin. İstatistiksel testler kontrol ve dönme dolap grubu arasında iki kuyruklu t-testi ile yapıldı. p < 0.001'i gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu çalışmada asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyonu kullanarak kemirgenlerde pasif hareket otonom tepkilerin değerlendirilmesi açıklanmaktadır. Bu ekipman ve prosedürler kolayca diğer kemirgenler için kabul edilebilir ve tahliller çeşitli değişiklikler farmakolojik meydan okuma veya cerrahi müdahaleler sırasında gibi farklı durumlarda vestibüler işleyişini onaylamak için var. Ms araştırma vestibüler stibüler stimülasyon tarafından ortaya çıkan duyusal çatışma veya nöronal uyumsuzlukçevreninbeklenen iç modeli farklı görsel bilgi alarak neden teoriyol açmıştır 2,3 otonom reaksiyon gibi epigastrik rahatsızlık, mide bulantısı ve / veya kusma belirtileri ortaya yol açar1. Diğer teoriler postural istikrarsızlık, bir yawing gemi4,5meydana geleceğini özetledik, otonom reaksiyon ortaya çıkarır. Tüm bu önemli gelişmelere rağmen, asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyonu gibi değerlendirme protokolleri ile desteklenebilecek sorular devam etmektedir.

Denge ışını için kritik bir adım eğitimdir. Fareler motive olmalı ve kirişi geçmek için kendine güvene sahip olmalıdır; aksi takdirde, denge (yani, vestibüler bütünlük) bir değerlendirme döneminde ölçülmez. Anksiyete incelemek isteyen araştırmacılar için14,17 veya travmatik yaralanma15,16,17, eğitim veya denge ışını geçişi sırasında diğer davranışlar ilgili olabilir. Örneğin, denge ışını kullanarak anksiyete araştırma, dışkılama, idrara çıkma, düşme, ve yanlış adımlar14numaralandırılabilir. Ayrıca bazı araştırma alanlarında, kiriş geçmek için motivasyon eksikliği kemirgenler farklıdeğerlendirilebilir 13,14,15,16,17. Güvenli olmayan bir kutudaki kemirgenler itilip yaralanmadığından, kutunun sabitlediğinden ve güvenli bir şekilde kapatılmasını sağlamak için asansör dikey hareketi ve dönme dolap rotasyonu sırasında önemlidir. Ayrıca, kemirgenler açık alan kutusunda değerlendirilir emin olun28,29,30 sadece bir kez ve hemen asansör dikey hareket ve dönme dolap sonra vestibüler etkilerin hızlı bir değerlendirme sağlamak için.

Yukarıda belirtilen protokoller nicel ölçüler kullanır. Bu nedenle, denge ışını için sınırlamalar, denge değerlendirilmekte olan davranış olduğu gibi, Kiriş geçmek için motivasyon eksikliği kemirgenler içerir. Asansör dikey hareket ve dönme dolap rotasyon dışkılama tahlilleri için sınırlamalar iyi beslenen bir kemirgen gerektiren içerir. Bu gereklidir; aksi takdirde, kemirgen vestibüler stibüler stimülasyon sağlam bir otonom reaksiyon yaşamayabilir. Karşılaştırmalı amaçlar için 2,5 saat süreli normal/kontrol süresi için temel dışkılama sayısını gözlemlemek iyi bir uygulamadır.

Protokolleri kullanırken ve sonuçları yorumlarken göz önünde bulundurulması gereken bir diğer önemli husus da, türler arasındaki hareket hastalığı tepkilerinin farklılıklarıdır. İnsanlarda, ve kedi ve köpek gibi diğer türlerde, retching ve kusma iki yaygın belirtilerivardır 31,32,33,34. Fareler ise kusamaz. Ancak, sıçanlar pica35gibi hareket hastalığı belirtileri görüntülemek35 ,36, dışkılama yanıtı37, ve spontan hareket azaltma35,38. Ayrıca, insanlar öncelikle duyusal giriş ve hareket hastalığı için vizyon güveniyor büyük olasılıklavestibüler sistem 2 ile duyusal çatışma ile ilgilidir,39. Sıçanlarda, özellikle albino sıçanlarda (örneğin, Sprague-Dawley), görme tipik olarak birincil duyu değil, daha çok somatosensoriyel (bıyık) dır. Bu, farklı duyusal girdilerin çatışmaya göreli katkılarında türler arası farklılıklara yol açabilir. Son olarak, hareket hastalığı yanıtı nda kemirgenler arası türler farklılıkları vardır. Örneğin, sivri fare (Suncus murinus) bir kusturucu yanıt40,41olabilir .

Topluca açıklanan prosedürler hareket hastalığısırasındakemirgenlerde otonom reaksiyonların incelenmesi ve değerlendirilmesi için değerlendirmeler kısa bir pil formu 6,7,8,9,10,11. Vestibüler stimülasyon sırasında kortikal sonuçları belirlemek için elektrofizyoloji gibi daha fizyolojik önlemlerle birleşen mevcut teknikler büyük ilgi olacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar hiçbir mali veya olmayan çıkar çatışması beyan. FWR cihaz Çin'de bir patente sahiptir: ZL201120231912.1.

Acknowledgments

Bu çalışma kısmen Hong Kong Araştırma Hibekonseyi, Erken Kariyer Programı, Proje #21201217 Tarafından Desteklenmiştir. FWR cihaz Çin'de bir patente sahiptir: ZL201120231912.1.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Elevator vertical motion device Custom Custom-made Elevator vertical motion device to desired specifications
Ethovision Noldus Information Technology Video tracking software
Ferris-wheel rotation device Custom Custom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications
Latex, polyvinyl or nitrile gloves AMMEX Use unpowdered gloves 8-mil
Open field box Custom Darkened plexiglass box with IR camera
Rat or mouse JAX labs Any small rodent
Small rodent cage Tecniplast 1284L
Wooden beam and stools Custom Custom-made wooden beam and stools to specifications indicated

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
  2. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. Journal of the Royal Society of Medicine. 71, 819-829 (1978).
  3. Keshavarz, B., Hettinger, L. J., Kennedy, R. S., Campos, J. L. Demonstrating the potential for dynamic auditory stimulation to contribute to motion sickness. PLOS One. 9, 101016 (2014).
  4. Stoffregen, T. A., Chen, F. C., Varlet, M., Alcantara, C., Bardy, B. G. Getting your sea legs. PLoS One. 8, 66949 (2013).
  5. Smart, L. J. Jr, Pagulayan, R. J., Stoffregen, T. A. Self-induced motion sickness in unperturbed stance. Brain Research Bulletin. 47, 449-457 (1998).
  6. Wang, J. Q., et al. Temporal change in NMDA receptor signaling and GABAA receptor expression in rat caudal vestibular nucleus during motion sickness habituation. Brain Research. 1461, 30-40 (2012).
  7. Cai, Y. L., et al. Glutamatergic vestibular neurons express FOS after vestibular stimulation and project to the NTS and the PBN in rats. Neuroscience Letters. 417, 132-137 (2007).
  8. Cai, Y. L., et al. Decreased Fos protein expression in rat caudal vestibular nucleus is associated with motion sickness habituation. Neuroscience Letters. 480, 87-91 (2010).
  9. Wang, J. Q., Qi, R. R., Zhou, W., Tang, Y. F., Pan, L. L., Cai, Y. Differential Gene Expression profile in the rat caudal vestibular nucleus is associated with individual differences in motion sickness susceptibility. PLoS One. 10, 0124203 (2015).
  10. Zhou, W., et al. Sex and age differences in motion sickness in rats: The correlation with blood hormone responses and neuronal activation in the vestibular and autonomic nuclei. Frontiers in Aging Neuroscience. 9, 29 (2017).
  11. Wang, J., Liu, J., Pan, L., Qi, R., Liu, P., Zhou, W., Cai, Y. Storage of passive motion pattern in hippocampal CA1 region depends on CaMKII/CREB signaling pathway in a motion sickness rodent model. Scientific Reports. 7, 43385 (2017).
  12. Qi, R., et al. Anti-cholinergics mecamylamine and scopolamine alleviate motion sickness-induced gastrointestinal symptoms through both peripheral and central actions. Neuropharmacology. 146, 252-263 (2019).
  13. Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam. Journal of Visualized Experiments. (49), e2376 (2011).
  14. Kalueff, A. V., Minasyan, A., Tuohimaa, P. Behavioural characterization in rats using the elevated alley Suok test. Behavioural Brain Research. 30 (1), 52-57 (2005).
  15. Piot-Grosjean, O., Wahl, F., Gobbo, O., Stutzmann, J. M. Assessment of sensorimotor and cognitive deficits induced by a moderate traumatic injury in the right parietal cortex of the rat. Neurobiology of Disease. 8 (6), 1082-1093 (2001).
  16. Goldstein, L. B., Davis, J. N. Beam-walking in rats: Studies towards developing an animal model of functional recovery after brain injury. Journal of Neuroscience Methods. 31 (2), 101-107 (1990).
  17. Sweis, B. M., et al. modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behavioural Brain Research. 296, 149-156 (2016).
  18. Hess, B. J., Dieringer, N. Spatial organization of the maculo-ocular reflex of the rat: Responses during off-vertical axis rotation. European Journal of Neuroscience. 2, 909-919 (1990).
  19. Armstrong, P. A., et al. Preserved otolith organ function in caspase-3-deficient mice with impaired horizontal semicircular canal function. Experimental Brain Research. 233 (6), 1825-1835 (2015).
  20. Riccio, D. C., Thach, J. S. Jr Response suppression produced by vestibular stimulation in the rat. Journal of the Experimental Analysis of Behavior. 11 (4), 479-488 (1968).
  21. Rabbath, G., et al. Abnormal vestibular control of gaze and posture in a strain of a waltzing rat. Experimental Brain Research. 136, 211-223 (2001).
  22. Brettler, S. C., et al. The effect of gravity on the horizontal and vertical vestibulo-ocular reflex in the rat. Experimental Brain Research. 132, 434-444 (2000).
  23. Hutchison, S. L. Taste aversion in albino rats using centrifugal spin as an unconditioned stimulus. Psychological Reports. 33 (2), 467-470 (1973).
  24. Green, K. F., Lee, D. W. Effects of centrifugal rotation on analgesia and conditioned flavor aversions. Physiology & Behavior. 40 (2), 201-205 (1987).
  25. Tse, Y. C., et al. Developmental expression of NMDA and AMPA receptor subunits in vestibular nuclear neurons that encode gravity-related horizontal orientations. Journal of Comparative Neurology. 508 (2), 343-364 (2008).
  26. Lai, C. H., Tse, Y. C., Shum, D. K., Yung, K. K., Chan, Y. S. Fos expression in otolith-related brainstem neurons of postnatal rats following off-vertical axis rotation. Journal of Comparative Neurology. 470 (3), 282-296 (2004).
  27. Lai, S. K., Lai, C. H., Yung, K. K., Shum, D. K., Chan, Y. S. Maturation of otolith-related brainstem neurons in the detection of vertical linear acceleration in rats. European Journal of Neuroscience. 23 (9), 2431-2446 (2006).
  28. Aitken, P., Zheng, Y., Smith, P. F. Ethovision analysis of open field behaviour in rats following bilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 27 (2-3), 89-101 (2017).
  29. Gao, V., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Validation of video motion-detection scoring of forced swim test in mice. Journal of Neuroscience Methods. 235, 59-64 (2014).
  30. Lopes, G., et al. Bonsai: an event-based framework for processing and controlling data streams. Frontiers in Neuroinformatics. 9, 7 (2015).
  31. Conder, G. A., Sedlacek, H. S., Boucher, J. F., Clemence, R. G. Efficacy and safety of maropitant, a selective neurokinin 1 receptor antagonist, in two randomized clinical trials for prevention of vomiting due to motion sickness in dogs. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics. 31, 528-532 (2008).
  32. Percie du Sert, N., Chu, K. M., Wai, M. K., Rudd, J. A., Andrews, P. L. Telemetry in a motion-sickness model implicates the abdominal vagus in motion-induced gastric dysrhythmia. Experimental Physiology. 95, 768-773 (2010).
  33. Lackner, J. R. Motion sickness: more than nausea and vomiting. Experimental Brain Research. 232, 2493-2510 (2014).
  34. Lucot, J. B. Effects of naloxone on motion sickness in cats alone and with broad spectrum antiemetics. Autonomic Neuroscience. 202, 97-101 (2016).
  35. McCaffrey, R. J. Appropriateness of kaolin consumption as an index of motion sickness in the rat. Physiology & Behavior. 35, 151-156 (1985).
  36. Horn, C. C., et al. Why can't rodents vomit? A comparative behavioral, anatomical, and physiological study. PLoS One. 8 (4), 60537 (2013).
  37. Ossenkopp, K. -P., Frisken, N. L. Defecation as an index of motion sickness in the rat. Physiological Psychology. 10, 355-360 (1982).
  38. Ossenkopp, K. P., Rabi, Y. J., Eckel, L. A., Hargreaves, E. L. Reductions in body temperature and spontaneous activity in rats exposed to horizontal rotation: abolition following chemical labyrinthectomy. Physiology & Behavior. 56, 319-324 (1994).
  39. Oman, C. M. Motion sickness: a synthesis and evaluation of the sensory conflict theory. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 68, 294-303 (1990).
  40. Hu, D. L., et al. Emesis in the shrew mouse (Suncus murinus) induced by peroral and intraperitoneal administration of staphylococcal enterotoxin A. Journal of Food Protection. 62, 1350-1353 (1999).
  41. Ueno, S., Matsuki, N., Saito, H. Suncus murinus as a new experimental model for motion sickness. Life Sciences. 43, 413-420 (1988).

Tags

Davranış Sayı 156 hareket hastalığı denge kirişi dönme dolap roatasyonu asansör dikey hareketi kemirgenler açık alan muayenesi
Asansör Dikey Hareketi ve Dönme Dolap Rotasyonu Kullanarak Sıçanlarda Pasif Hareketin Otonom ve Davranışsal Etkilerinin Değerlendirilmesi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y.,… More

Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y., Su, Y., Manno, S. H. C., Cheng, S. H., Lau, C., Cai, Y. Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation. J. Vis. Exp. (156), e59837, doi:10.3791/59837 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

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

Waiting X
Simple Hit Counter