Waiting
Login processing...

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

Biology

Anvendelse af passiv hovedbevægelse til at generere definerede accelerationer ved gnaverhovederne på gnavere

Published: July 21, 2022 doi: 10.3791/63100
* These authors contributed equally

Summary

Den nuværende protokol beskriver et specialdesignet '' passivt hovedbevægelse '' system, der gengiver mekaniske accelerationer ved gnaverhoveder, der genereres under deres løbebånd, der kører med moderate hastigheder. Det gør det muligt at dissekere mekaniske faktorer / elementer fra de gavnlige virkninger af motion.

Abstract

Motion er bredt anerkendt som effektiv til forskellige sygdomme og fysiske lidelser, herunder dem, der er relateret til hjernedysfunktion. Imidlertid er molekylære mekanismer bag de gavnlige virkninger af motion dårligt forstået. Mange fysiske træningsprogrammer, især dem, der er klassificeret som aerobe øvelser som jogging og gang, producerer impulsive kræfter på tidspunktet for fodkontakt med jorden. Derfor blev det spekuleret i, at mekanisk påvirkning kunne være impliceret i, hvordan motion bidrager til organismens homeostase. Til test af denne hypotese på hjernen blev der udviklet et specialdesignet '' passiv hovedbevægelse '' (i det følgende benævnt PHM) -system, der kan generere lodrette accelerationer med kontrollerede og definerede størrelser og tilstande og reproducere mekanisk stimulering, der kan påføres gnaverhovederne under løbebånd, der løber med moderate hastigheder, en typisk intervention for at teste virkningerne af motion hos dyr. Ved at bruge dette system blev det påvist, at PHM rekapitulerer serotonin (5-hydroxytryptamin, i det følgende benævnt 5-HT) receptor subtype 2A (5-HT2A) signalering i den præfrontale cortex (PFC) neuroner af mus. Dette arbejde giver detaljerede protokoller til anvendelse af PHM og måling af dets resulterende mekaniske accelerationer ved gnaverhoveder.

Introduction

Motion er gavnligt for at behandle eller forebygge flere fysiske lidelser, herunder livsstilssygdomme som diabetes mellitus og essentiel hypertension1. I forbindelse med dette er der også akkumuleret beviser vedrørende de positive virkninger af motion på hjernefunktioner2. Imidlertid forbliver molekylære mekanismer, der ligger til grund for fordelene ved motion for hjernen, primært uafklarede. De fleste fysiske aktiviteter og træning genererer mekaniske accelerationer i hovedet, i det mindste til en vis grad. Mens forskellige fysiologiske fænomener er mekanisk reguleret, er betydningen af mekanisk belastning i de fleste tilfælde blevet dokumenteret i bevægeapparatet 3,4,5. Selvom hjernen også udsættes for mekaniske kræfter under fysiske aktiviteter, især såkaldte slagøvelser, er mekanisk regulering af fysiologisk hjernefunktion sjældent blevet undersøgt. Fordi genereringen af mekaniske accelerationer i hovedet er relativt almindelig for fysisk træning, er det blevet spekuleret i, at mekanisk regulering kan være impliceret i fordelene ved motion til hjernefunktioner.

5-HT2A receptor signalering er afgørende for at regulere følelser og adfærd blandt forskellige biokemiske signaler, der fungerer i nervesystemet. Det er involveret i flere psykiatriske sygdomme 6,7,8, hvor motion har vist sig at være terapeutisk effektiv. 5-HT2A-receptor er en undertype af 5-HT2-receptor, der tilhører serotoninfamilien og er også medlem af G-proteinkoblet receptor (GPCR) familie, hvis signalering moduleres ved dens internalisering, enten ligandafhængig eller -uafhængig9. Hovedtrækninger er en karakteristisk opførsel af gnavere, hvis mængde (frekvens) eksplicit repræsenterer intensiteten af 5-HT2A-receptorsignalering i deres præfrontale cortex (PFC) neuroner10,11. Ved at udnytte den strenge specificitet af denne hallucinogene respons på administreret 5-HT (head-twitch response, i det følgende benævnt HTR; se supplerende film 1), blev ovennævnte hypotese om mekaniske implikationer i træningseffekter på hjernefunktioner testet. Således analyserede og sammenlignede vi HTR for mus, der blev udsat for enten tvungen træning (løbebåndsløb) eller træningsefterlignende mekanisk intervention (PHM).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyreforsøg blev godkendt af det institutionelle dyrepleje- og brugsudvalg for National Rehabilitation Center for Personer med Handicap. 8-9 uger gamle hanrotter blev brugt til at måle accelerationer i hovedet under løbebåndsløb og PHM. 9-10 uger gamle C57BL/6-hanmus blev brugt til adfærdstest og histologiske analyser af PFC. Dyrene blev hentet fra kommercielle kilder (se Materialetabel).

1. Måling af accelerationsstørrelser langs x-, y- og z-akser under løbebåndsløb

  1. Anæstetik rotten med indånding af 1,5% isofluran.
    BEMÆRK: Rotterne blev brugt efter mindst 1 uges akklimatisering til laboratoriemiljøet. Sørg for, at rotten ikke reagerer på en bagbens tåklemme.
  2. Fastgør accelerometeret (se Materialetabel) oven på rottens hoved ved hjælp af kirurgisk tape.
  3. Efter fuldstændig genopretning efter anæstesi skal du placere rotten i løbebåndsmaskinen (se Materialetabel) og justere løbebåndet til en moderat hastighed (20 m / min)12 (figur 1A).
    BEMÆRK: Det tog mindst 20 minutter at bekræfte rottens fulde genopretning fra anæstesi efter afslutningen af isofluranindånding og starte løbebåndsforsøget. Sørg for, at rotten reagerer på en bagbens tåklemme, at være i stand til at gå eller løbe uden tilsyneladende svimlende.
  4. Mål størrelsen af lodrette accelerationer under løbebånd til rotter ved hjælp af applikationssoftwaren efter producentens anvisninger (se Materialetabel).
    BEMÆRK: Udtræk 10 serielle bølger og beregn individuelt de gennemsnitlige accelerationer langs de 3-dimensionelle akser (x-, y- og z-akser, figur 1B). Spidsstørrelser blev kvantificeret ved at definere trinsynkroniserede bølger (~ 2 Hz-frekvens) som løbebåndsinducerede accelerationer (figur 1C). Rotter blev brugt til denne undersøgelse, da deres større kropsstørrelse var egnet til pålidelig måling af den lodrette acceleration ved hovedet, hvilket ikke var muligt hos mus. Mus blev imidlertid brugt til yderligere undersøgelser på grund af letheden og pålideligheden med hensyn til den kvantitative analyse af head-twitch-respons.

2. Justering af PHM-systemet og anvendelse af PHM på mus

  1. Forudindstil amplituden af platformens svingning og den propelformede knasts rotationshastighed i PHM-systemet (figur 1D), så størrelsen og frekvensen af lodret acceleration svarer til de værdier, der opnås i trin 1.4.
    BEMÆRK: PHM-systemet består af en metalramme og træplatform. Motorhastigheden kan ændres og styres ved at justere drejeknappen, der er tilsluttet den indbyggede driver (se Materialetabel). Skiveskalaen på 600 svarer til 2 Hz, figur 1E. Den propelformede knast har fire knive med 5 mm trinhøjder (figur 1F).
  2. Anæstetiser musen via indånding af 1,2% isofluran.
    BEMÆRK: Mus blev brugt efter mindst 1 uges akklimatisering til laboratoriemiljøerne. Sørg for, at musen ikke reagerer på en bagbens tåspids.
  3. Placer musen i en udsat position med hovedet og resten af kroppen placeret på henholdsvis de oscillatable og statiske platforme.
    BEMÆRK: Hold musen bedøvet (1,2% isofluran).
  4. Tænd motoren for at svinge platformen lodret, og påfør PHM på musen.
    BEMÆRK: Motorhastigheden blev justeret til at svinge platformen ved 2 Hz (se trin 2.1). Bedøve og placer kontrolmusen på PHM-platformen ligeledes, men lad motoren være slukket.

3. Løb af musen på løbebåndet

  1. Placer musen på løbebåndsmaskinen, og juster løbebåndet til en moderat hastighed (10 m/min)13.

4. Kvantificering af musehoved-twitch-respons (HTR)

  1. Indstil videokameraet (billedhastighed: 24 fps) til at optage hele rummet i det gennemsigtige plastikhus.
    BEMÆRK: Plastburet blev brugt til at holde musen inden for videooptagelse.
  2. Intraperitoneally administrere 5-hydroxytryptophan (5-HTP) (100 mg/kg) (se Tabel over materialer), forløberen til 5-HT, til en mus.
  3. Placer musen i det gennemsigtige bur og begynd at optage i 30 min.
  4. Gennemgå den optagede video (1/2x eller 1/3x hastighed), og tæl hovedet, der rykker manuelt.
    BEMÆRK: Analytikerne var ikke blinde for den eksperimentelle procedure. Karakteristisk "tic-lignende" hurtig bevægelse af mus (se supplerende film 1) blev talt som hovedtrækninger, som sjældent forekommer under normalt avlsmiljø.

5. Immunohistokemisk analyse af muse-PFC

  1. Når HTR-test er afsluttet, bedøves musen ved at administrere blandingen af midazolam (4,0 mg / kg), butorphanol (4,0 mg / kg) og medetomidin (0,3 mg / kg), perfuse med 4% paraformaldehyd (PFA) i PBS, og derefter skære hjernen efter tidligere offentliggjorte rapporter14,15.
  2. Efterfiksering af hjernerne i 4% PFA i PBS i yderligere 24 timer ved 4 °C, og opbevares i 30% saccharose/PBS, indtil de synker. Den fastlåste optimale skæretemperaturforbindelse fryses (OCT-forbindelse, se Materialetabel).
  3. Hent kryo-sektionerne af musehjernen fra diasboksen (se Materialetabel). Lad diasene stå på rene klude ved stuetemperatur, indtil prøverne dehydrerer helt.
    BEMÆRK: Tyve mikrometer tykke sagittale sektioner (lateral +0,5-1,5 mm) blev fremstillet af frosne prøver indlejret i OCT-forbindelse ved anvendelse af en kryostat (se Materialetabel).
  4. Brug en flydende blokeringspen (se Materialetabel) til at tegne en cirkel rundt om det kryo-sektionerede væv på diaset for at begrænse opløsningens spredningsområde (0,1% Tween-20 i Tris-buffered saltvand (TBS-T).
  5. Placer fugtige klude på bunden af en bakke, der holder diasene for at skabe et fugtigt miljø.
  6. Efter permeabilisering med TBS-T blokeres med 4% æselserum (se Materialetabel) ved stuetemperatur i 1 time.
  7. Skyl diasene en gang med 5 minutters nedsænkning i TBS-T.
  8. Påfør 100 μL korrekt fortyndet primært antistof og DAPI-blanding (se materialetabel) på hvert dias, dæk bakken for at undgå tørring af prøven, og inkuber natten over ved stuetemperatur.
  9. Skyl med TBS-T tre gange (5 min inkubation hver).
  10. Påfør 100 μL passende fortyndet artsmatchet fluorescerende sekundært antistof (konjugeret med Alexa Fluor 488, 568 eller 645) (se Materialetabel) på hvert dias og inkuberes i 1 time ved stuetemperatur.
  11. Skyl med TBS-T tre gange (5 min inkubation hver).
  12. Monter diasene med monteringsmedium (se Materialetabel). Dæk diasene med dæksler.
  13. Se prøven under et fluorescensmikroskop.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Spidsstørrelsen af de lodrette accelerationer ved rotternes hoveder under deres løbebånd, der løber med moderat hastighed (20 m/min), var ca. 1,0 × g (figur 1C). PHM-systemet (figur 1D) blev oprettet for at generere lodrette accelerationstoppe på 1,0 × g ved gnaverhovederne.

PHM-påføring (2 Hz, 30 min/dag i 7 dage) til mus svækkede deres HTR betydeligt sammenlignet med kontrolmusene (dagligt bedøvet uden PHM i 30 min/dag i 7 dage) (figur 2). Dette repræsenterer en undertrykkende virkning af PHM på 5-HT2A receptorsignalering i PFC neuronerne.

Løbebåndet kører og PHM signifikant forbedret 5-HT2A receptor internalisering i mus PFC neuroner (figur 3). Konsekvent, både løbebånd kører og PHM nedreguleret 5-HTP-induceret c-Fos ekspression, downstream cellulære begivenhed af 5-HT2A receptor aktivering14, i mus PFC neuroner (figur 4). Disse resultater tyder på, at løbebånd kører og PHM internaliserer 5-HT2A receptorer i PFC neuroner, dæmper relevant signalering.

Figure 1
Figur 1: Måling af accelerationsstørrelserne under løbebåndsløb. (A) Illustration til måling af accelerationer genereret ved rotternes hoveder under deres løbebåndsløb. (B) Definition af x-(venstre-højre), y-(rostral-kaudal) og z-(dorsal-ventral) akser, der anvendes i denne undersøgelse. (C) Der blev genereret accelerationer ved rotternes hoveder under løbebånd, der løb med 20 m / min og PHM (frekvens: 2 Hz) (n = 3 rotter for hver gruppe). PHM-systemet blev justeret til at producere lodrette accelerationstoppe svarende til dem under 20 m / min løbebåndsløb (1,0 × g). Retvinklet skalastang, 0,5 × g / 0,5 s. Billeder repræsenterer tre uafhængige eksperimenter med lignende resultater. (D) Fotografi af hele PHM-systemet. € Foto af den propelformede knast, der er forbundet til en motor udstyret med føreren. (F) Foto af den propelformede knast bestående af fire blade med 5 mm trinhøjder (se dobbelthovedet rød pil). Tallet er ændret fra Ryu et al.15. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: PHM-anvendelse på mus . (A) Illustration til analyse af virkningerne af PHM på HTR. (B,C) PHM afbødet 5-HTP-induceret HTR. Hovedtrækninger blev talt i 5 minutters blokke (B) og 30 minutters blokke (C) efter 5-HTP administration. Kontrol 2 repræsenterer mus, der blev bedøvet og placeret på PHM-platformen uden at blive svinget. Data præsenteres som middel ± SEM. *, P < 0,05, uparret t-test (n = 10 mus for hver gruppe). Tallet er ændret fra Ryu et al.15. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Løbebåndet kører og PHM ansøgning forbedret 5-HT 2A receptor internalisering i mus PFC neuroner. (A) Mikrografer af anti-5-HT 2A receptor (5-HT 2AR; rød) og anti-NeuN (grøn) immunostaining af PFC af mus injiceret med 5-HTP (eller køretøj) efter en uges daglig PHM. Billeder med højere forstørrelse af anti-5-HT 2A-receptorimmunfarvning af pilespidsceller vises med gråtoner. Gule linjer angiver soma-marginerne skitseret af NeuN-positive signaler, og cyan pilespidser peger på internaliserede anti-5-HT2A receptor immunsignaler. Skala stænger, 20 μm. Billederne er repræsentative for fem mus. (B) Kvantificering af 5-HT2A receptor internalisering i mus PFC neuroner. Internaliserede og membranassocierede 5-HT2A-receptorpositive områder blev kvantificeret som værdier i forhold til det NeuN-positive område i musens PFC. Kontrol 1 repræsenterer mus placeret i løbebåndsmaskinen, der er slukket, og kontrol 2 repræsenterer mus, der blev bedøvet og placeret på PHM-platformen, der ikke blev svinget. Femogtredive til fyrre NeuN-positive neuronale somas blev analyseret for hver mus (Internaliseret: venstre diagram, p < 0,001, envejs ANOVA med post hoc Bonferroni test; højre diagram, P = 0,0027, uparret t-test; Membran-associeret: venstre diagram, P < 0,001, envejs ANOVA med post hoc Bonferroni test; højre diagram, P = 0,0025, uparret t-test; n = 5 mus for hver gruppe). Data er repræsenteret som midler ± SEM. **P < 0,01, ***P < 0,001; ns, ikke signifikant. Tallet er ændret fra Ryu et al.15. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Løbebåndet kører og PHM ansøgning nedreguleret 5-HTP-induceret c-Fos ekspression i mus PFC neuroner. (A) Mikrografer af anti-c-Fos (grøn), anti-5-HT2A receptor (rød) og anti-NeuN (blå) immunostaining af PFC af mus intraperitonealt administreret med 5-HTP (eller køretøj) efter en uges daglig PHM. Skala bar, 100 μm. Billeder er repræsentative for fire til fem mus. (B) Kvantificering af c-Fos-ekspression i 5-HT2A-receptorpositive neuroner i mus PFC. Kontrol 1 repræsenterer mus placeret i løbebåndsmaskinen, der er slukket, og kontrol 2 repræsenterer mus, der blev bedøvet og placeret på PHM-platformen, der ikke var svinget. Relativ population (%) af c-Fos-positive celler på 300 NeuN- og 5-HT2A-receptorpositive celler er vist (venstre diagram: P < 0,001, envejs ANOVA med post hoc Bonferroni-test; højre diagram: P < 0,001, uparret t-test; n = 4 mus for kolonne 1, n = 5 mus for kolonne 2 til 5). Data er repræsenteret som midler ± SEM. ***P < 0,001. Tallet er ændret fra Ryu et al.15. Klik her for at se en større version af denne figur.

Supplerende film 1: Hovedets ryk fra musen. 2-min 46-s film starter 6 minutter efter HTP injektion. Hovedtrækninger observeres på tidspunkterne 0:03, 0:39, 1:39 og 2:42. Klik her for at downloade denne film.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ved hjælp af det udviklede PHM-applikationssystem har vi vist, at 5-HT-signalering i deres PFC-neuroner er mekanisk reguleret. På grund af kompleksiteten af træningseffekter har det været vanskeligt præcist at dissekere konsekvensen af motion i forbindelse med sundhedsfremme. Fokus er på mekaniske aspekter for at udelukke involvering eller bidrag af metaboliske begivenheder, der kan forekomme med eller efterfølgende til træningsaktiviteter, såsom energiforbrug. Metoden beskrevet her forventes at være mere bredt anvendelig i biomedicinsk forskning, der undersøger de mekanismer, der ligger til grund for træningseffekter på hjernefunktioner.

Det nuværende system kræver anæstesi for at udsætte forsøgsdyrene for PHM, hvilket kan påvirke (enten skadelig eller ej) nervecelleadfærd og processer i hjernen. Det kan være muligt at anvende PHM uden anæstesi ved at ændre systemet, herunder størrelser, tilstande og bølgeformer af mekaniske accelerationer genereret af PHM. For eksempel kan mindre accelerationstoppe med sinusformede bølger i stedet for 1 × g impulsive toppe af den nuværende PHM "mærkes" som mere behagelig stimulering af dyrene. Alternativt kan nye metoder implementeres til at holde forsøgsdyr på den oscillerende platform med minimal stress. Disse ændringer og forbedringer er mulige, hovedsageligt fordi de PHM-genererede accelerationer i princippet vedrører moderat motion og sandsynligvis ikke vil være "smertefuldt" stress for forsøgsdyr.

Mange tidligere undersøgelser har rapporteret moderat motion som en effektiv procedure til behandling eller forebyggelse af adskillige sygdomme og lidelser16,17. Laktattærskel, hvor plasmalaktatkoncentrationen stiger eksponentielt med adrenokortikotrofisk hormon (ACTH) sekretion, en stressindikator18, bruges til at bestemme øvelser som mild eller moderat19. Imidlertid mangler "optimal" træning stadig at blive defineret på molekylært niveau. Fordi ikke kun hjernen, men i sidste ende alle de andre kropsorganer udsættes for mekaniske kræfter under træning, kan den nuværende tilgang, der anvender mekaniske forstyrrelser, være nyttig til at afsløre de molekylære mekanismer bag træningseffekterne i bredere sammenhænge og hjælpe med at definere "hvad der er optimal motion" ved videnskabelige foranstaltninger.

Den nuværende metode lider dog under visse begrænsninger. Vi kunne ikke stabilt rette accelerometeret på musehovedet på grund af manglen på størrelseskompatibilitet. Selvom den foreløbige måling indikerer, at spidsstørrelsen af løbebåndsløbende mekaniske accelerationer ved musehovedet også er ca. 1,0 × g, er der behov for yderligere undersøgelser for at kvantificere det mere præcist.

Den nuværende protokol har detaljeret procedurerne for det specialdesignede PHM-system, som gjorde det muligt at dissekere mekaniske elementer / faktorer fra fysisk træning. Tilgangen giver betydelig indsigt i fordelene ved motion til hjernefunktioner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at der ikke er nogen konkurrerende interesse forbundet med det arbejde, der er beskrevet i dette papir.

Acknowledgments

Dette arbejde blev delvist støttet af den intramurale forskningsfond fra det japanske ministerium for sundhed, arbejde og velfærd; Tilskud til videnskabelig forskning fra Japan Society for the Promotion of Science (KAKENHI 15H01820, 15H04966, 18H04088, 20K21778, 21H04866, 21K11330, 20K19367); MEXT-støttet program for det strategiske forskningsfundament ved private universiteter, 2015-2019 fra det japanske ministerium for uddannelse, kultur, sport, videnskab og teknologi (S1511017); Naito Science & Engineering Foundation. Denne forskning modtog også finansiering fra Alliance for Regenerative Rehabilitation Research & Training (AR3T), som støttes af Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) og National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) fra National Institutes of Health under tildelingsnummer P2CHD086843.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
5-hydroxytryptophan (5-HTP) Sigma-Aldrich H9772 Serotonin (5-HT) precursor
Brushless motor driver Oriental motor BMUD30-A2 Speed changer build-in motor driver
C57BL/6 mice Oriental yeast company C57BL/6J Mice used in this study
Cryostat Leica CM33050S Microtome to cut frozen samples
DC Motor Oriental motor BLM230-GFV2 Motor
Donkey anti-goat Alexa Fluor 568 Invitrogen A-11057 Secondary antibody used for immunohistochemical staining
Donkey anti-mouse Alexa Fluor 647 Invitrogen A-31571 Secondary antibody used for immunohistochemical staining
Donkey anti-rabbit Alexa Fluor 488 Invitrogen A-21206 Secondary antibody used for immunohistochemical staining
Donkey serum Sigma-Aldrich S30-100ML Blocker of non-specific binding of antibodies in immunohistochemical staining
Fluorescence microscope Keyence BZ-9000 Fluorescence microscope
Goat polyclonal anti-5-HT2A receptor Santa Cruz Biotechnology sc-15073 Primary antibody used for immunohistochemical staining
Isoflurane Pfizer v002139 Inhalation anesthetic
KimWipe NIPPON PAPER CRECIA S-200 Paper cloth for cleaning surfaces, parts, instruments in labratory
Liquid Blocker Daido Sangyo PAP-S Marker used to make the slide surface water-repellent
Mouse monoclonal anti-NeuN (clone A60) EMD Millipore (Merck) MAB377 Primary antibody used for immunohistochemical staining
NinjaScan-Light Switchscience SSCI-023641 Accelerometer to measure accelerations
OCT compound Sakura Finetek 45833 Embedding agent for preparing frozen tissue sections
ProLong Gold Antifade Mountant Invitrogen P36934 Mounting medium to prevent flourscence fading
Rabbit polyclonal anti-c-Fos Santa Cruz Biotechnology sc-52 Primary antibody used for immunohistochemical staining
Slide box AS ONE 03-448-1 Opaque box to store slides
Spike2 Cambridge electronic design limited (CED) N/A Application software used to analyze acceleration
Sprague-Dawley rats Japan SLC Slc:SD Rats used in this study
Treadmill machine Muromachi MK-680 System used in experiments of forced running of rats and mice

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lackland, D. T., Voeks, J. H. Metabolic syndrome and hypertension: regular exercise as part of lifestyle management. Current Hypertension Reports. 16 (11), 1-7 (2014).
  2. Heyn, P., Abreu, B. C., Ottenbacher, K. J. The effects of exercise training on elderly persons with cognitive impairment and dementia: a meta-analysis. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 85 (10), 1694-1704 (2004).
  3. Saitou, K., et al. Local cyclical compression modulates macrophage function in situ and alleviates immobilization-induced muscle atrophy. Clinical Science. 132 (19), 2147-2161 (2018).
  4. Sakitani, N., et al. Application of consistent massage-like perturbations on mouse calves and monitoring the resulting intramuscular pressure changes. Journal of Visualized Experiments. (151), e59475 (2019).
  5. Miyazaki, T., et al. Mechanical regulation of bone homeostasis through p130Cas-mediated alleviation of NF-κB activity. Scientific Advances. 5 (9), (2019).
  6. Berger, M., Gray, J. A., Roth, B. L. The expanded biology of serotonin. Annual Review of Medicine. 60 (1), 355-366 (2009).
  7. Canli, T., Lesch, K. -P. Long story short: the serotonin transporter in emotion regulation and social cognition. Nature Neuroscience. 10 (9), 1103-1109 (2007).
  8. Roth, B., Hanizavareh, S. M., Blum, A. Serotonin receptors represent highly favorable molecular targets for cognitive enhancement in schizophrenia and other disorders. Psychopharmacology. 174 (1), 17-24 (2003).
  9. Bhattacharyya, S., Puri, S., Miledi, R., Panicker, M. M. Internalization and recycling of 5-HT2A receptors activated by serotonin and protein kinase C-mediated mechanisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (22), 14470-14475 (2002).
  10. Canal, C. E., Morgan, D. Head-twitch response in rodents induced by the hallucinogen 2,5-dimethoxy-4-iodoamphetamine: a comprehensive history, a re-evaluation of mechanisms, and its utility as a model. Drug Testing and Analysis. 4 (7-8), 556-576 (2012).
  11. Halberstadt, A. L., Geyer, M. A. Characterization of the head-twitch response induced by hallucinogens in mice: detection of the behavior based on the dynamics of head movement. Psychopharmacology (Berl). 227 (4), 727-739 (2013).
  12. Kim, S. -E., et al. Treadmill exercise prevents aging-induced failure of memory through an increase in neurogenesis and suppression of apoptosis in rat hippocampus. Experimental Gerontology. 45 (5), 357-365 (2010).
  13. Li, H., et al. Regular treadmill running improves spatial learning and memory performance in young mice through increased hippocampal neurogenesis and decreased stress. Brain Research. 1531, 1-8 (2013).
  14. González-Maeso, J., et al. Hallucinogens recruit specific cortical 5-HT2A receptor-mediated signaling pathways to affect behavior. Neuron. 53 (3), 439-452 (2007).
  15. Ryu, Y., et al. Mechanical regulation underlies effects of exercise on serotonin-induced signaling in the prefrontal cortex neurons. iScience. 23 (2), 100874 (2020).
  16. Shefer, G., Rauner, G., Stuelsatz, P., Benayahu, D., Yablonka-Reuveni, Z. Moderate-intensity treadmill running promotes expansion of the satellite cell pool in young and old mice. FEBS Journal. 280 (17), 4063-4073 (2013).
  17. Wang, J., et al. Moderate exercise has beneficial effects on mouse ischemic stroke by enhancing the functions of circulating endothelial progenitor cell-derived exosomes. Experimental Neurology. 330, 113325 (2020).
  18. Pacák, K. Stressor-specific activation of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis. Physiological Research. 49, 11-17 (2000).
  19. Okamoto, M., Soya, H. Mild exercise model for enhancement of hippocampal neurogenesis: A possible candidate for promotion of neurogenesis. The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine. 1 (4), 585-594 (2012).

Tags

Biologi udgave 185 Passiv hovedbevægelse interstitiel væskestrøm væskeforskydningsspænding 5-HT2A-receptor præfrontal cortex fysisk træning
Anvendelse af passiv hovedbevægelse til at generere definerede accelerationer ved gnaverhovederne på gnavere
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Maekawa, T., Sakitani, N., Ryu, Y.,More

Maekawa, T., Sakitani, N., Ryu, Y., Takashima, A., Murase, S., Fink, J., Nagao, M., Ogata, T., Shinohara, M., Sawada, Y. Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents. J. Vis. Exp. (185), e63100, doi:10.3791/63100 (2022).

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