Anwendung der passiven Kopfbewegung zur Erzeugung definierter Beschleunigungen an den Köpfen von Nagetieren

Takahiro Maekawa; Naoyoshi Sakitani; Youngjae Ryu; Atsushi Takashima; Shuhei Murase; Julius Fink; Motoshi Nagao; Toru Ogata; Masahiro Shinohara; Yasuhiro Sawada

doi:10.3791/63100

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Methodenartikel

Anwendung der passiven Kopfbewegung zur Erzeugung definierter Beschleunigungen an den Köpfen von Nagetieren

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DOI:

10.3791/63100

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21. Juli 2022

Takahiro Maekawa^*¹ , Naoyoshi Sakitani^*¹ , Youngjae Ryu¹ , Atsushi Takashima² , Shuhei Murase¹ , Julius Fink³ , Motoshi Nagao¹ , Toru Ogata⁴ , Masahiro Shinohara¹ , Yasuhiro Sawada⁵

¹Department of Rehabilitation for Motor Functions, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities, ²Department of Assistive Technology, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities, ³Department of Metabolism and Endocrinology, Graduate School of Medicine, Juntendo University, ⁴Department of Rehabilitation Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, ⁵Department of Clinical Research, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll beschreibt ein speziell entwickeltes "passives Kopfbewegungssystem", das mechanische Beschleunigungen an den Köpfen von Nagetieren reproduziert, die während ihres Laufbandlaufs mit moderaten Geschwindigkeiten erzeugt werden. Es ermöglicht es, mechanische Faktoren / Elemente von den positiven Auswirkungen körperlicher Bewegung zu trennen.

Zusammenfassung

Bewegung ist weithin als wirksam für verschiedene Krankheiten und körperliche Störungen anerkannt, einschließlich solcher, die mit Hirnfunktionsstörungen zusammenhängen. Die molekularen Mechanismen hinter den positiven Auswirkungen von Bewegung sind jedoch kaum verstanden. Viele körperliche Trainingseinheiten, insbesondere solche, die als Aerobic-Übungen wie Joggen und Gehen eingestuft werden, erzeugen impulsive Kräfte zum Zeitpunkt des Fußkontakts mit dem Boden. Daher wurde spekuliert, dass mechanische Einflüsse daran beteiligt sein könnten, wie Bewegung zur homöostase des Organismus beiträgt. Um diese Hypothese am Gehirn zu testen, wurde ein maßgeschneidertes "passives Kopfbewegungssystem" (im Folgenden als PHM bezeichnet) entwickelt, das vertikale Beschleunigungen mit kontrollierten und definierten Größenordnungen und Modi erzeugen und mechanische Stimulation reproduzieren kann, die während des Laufbandlaufs mit moderaten Geschwindigkeiten auf die Köpfe von Nagetieren angewendet werden kann, eine typische Intervention, um die Auswirkungen von Bewegung bei Tieren zu testen. Durch die Verwendung dieses Systems wurde gezeigt, dass PHM den Serotonin (5-Hydroxytryptamin, im Folgenden als 5-HT) bezeichnet) Rezeptor Subtyp 2A (5-HT_2A) Signalweg in den präfrontalen Kortex (PFC) Neuronen von Mäusen rekapituliert. Diese Arbeit liefert detaillierte Protokolle für die Anwendung von PHM und die Messung der daraus resultierenden mechanischen Beschleunigungen an den Köpfen von Nagetieren.

Einleitung

Bewegung ist vorteilhaft, um verschiedene körperliche Störungen zu behandeln oder zu verhindern, einschließlich Zivilisationskrankheiten wie Diabetes mellitus und essentielle Hypertonie¹. In diesem Zusammenhang wurden auch Beweise für die positiven Auswirkungen von Bewegung auf die Gehirnfunktionen gesammelt². Die molekularen Mechanismen, die den Vorteilen von Bewegung für das Gehirn zugrunde liegen, bleiben jedoch weitgehend ungeklärt. Die meisten körperlichen Aktivitäten und Workouts erzeugen zumindest teilweise mechanische Beschleunigungen am Kopf. Während verschiedene physiologische Phänomene mechanisch reguliert wer....