Waiting
Login processing...

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

Biology

Применение пассивного движения головы для генерации определенных ускорений на головах грызунов

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

Summary

Настоящий протокол описывает специально разработанную систему «пассивного движения головы», которая воспроизводит механические ускорения на головах грызунов, генерируемые во время беговой дорожки с умеренными скоростями. Это позволяет препарировать механические факторы / элементы от благотворного воздействия физических упражнений.

Abstract

Физические упражнения широко признаны эффективными при различных заболеваниях и физических расстройствах, в том числе связанных с дисфункцией головного мозга. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе благотворного воздействия физических упражнений, плохо изучены. Многие физические тренировки, особенно те, которые классифицируются как аэробные упражнения, такие как бег трусцой и ходьба, производят импульсивные силы во время контакта ног с землей. Поэтому было высказано предположение, что механическое воздействие может быть связано с тем, как физические упражнения способствуют гомеостазу организма. Для проверки этой гипотезы на мозге была разработана специально разработанная система «пассивного движения головы» (далее именуемая PHM), которая может генерировать вертикальные ускорения с контролируемыми и определенными величинами и режимами и воспроизводить механическую стимуляцию, которая может быть применена к головам грызунов во время беговой дорожки с умеренными скоростями, типичное вмешательство для проверки эффектов упражнений на животных. Используя эту систему, было продемонстрировано, что PHM рекапитулирует серотониновый (5-гидрокситриптамин, далее называемый 5-HT) рецептор подтипа 2A (5-HT2A), сигнализирующий в нейронах префронтальной коры (PFC) мышей. Эта работа предоставляет подробные протоколы для применения PHM и измерения его результирующих механических ускорений на головах грызунов.

Introduction

Физические упражнения полезны для лечения или профилактики нескольких физических расстройств, включая заболевания образа жизни, такие как сахарный диабет и эссенциальная гипертензия1. В связи с этим также были накоплены данные о положительном влиянии физических упражнений на функции мозга2. Тем не менее, молекулярные механизмы, лежащие в основе преимуществ физических упражнений для мозга, остаются в основном неочевидными. Большинство физических нагрузок и тренировок генерируют механические ускорения в голове, по крайней мере, в некоторой степени. В то время как различные физиологические явления механически регулируются, важность механической нагрузки в большинстве случаев была задокументирована в костно-мышечной системе 3,4,5. Хотя мозг также подвергается механическим силам во время физических нагрузок, особенно так называемых ударных упражнений, механическая регуляция физиологической функции мозга редко изучается. Поскольку генерация механических ускорений в голове относительно распространена для физических тренировок, было высказано предположение, что механическая регуляция может быть связана с преимуществами упражнений для функций мозга.

Передача сигналов рецептора 5-HT2A необходима для регулирования эмоций и поведения среди различных биохимических сигналов, которые функционируют в нервной системе. Он участвует в множественных психиатрических заболеваниях 6,7,8, при которых физические упражнения доказали свою терапевтическую эффективность. Рецептор 5-HT2A представляет собой подтип рецептора 5-HT2, который принадлежит к семейству серотонинов, а также является членом семейства рецепторов, связанных с G-белком (GPCR), передача сигналов которого модулируется его интернализацией, либо лиганд-зависимой, либо -независимой9. Подергивание головы является характерным поведением грызунов, количество (частота) которого явно представляет интенсивность передачи сигналов рецептора 5-HT2A в их нейронах префронтальной коры (ПФК)10,11. Используя строгую специфику этой галлюциногенной реакции на введенный 5-HT (ответ на подергивание головы, далее называемый HTR; см. Дополнительный фильм 1), была проверена упомянутая выше гипотеза о механических последствиях воздействия упражнений на функции мозга. Таким образом, мы проанализировали и сравнили HTR мышей, подвергшихся либо принудительному упражнению (бег на беговой дорожке), либо механическому вмешательству, имитирующему упражнения (PHM).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по институциональному уходу и использованию животных Национального реабилитационного центра для инвалидов. 8-9-недельные самцы крыс Sprague-Dawley использовались для измерения ускорений в голове во время беговой дорожки и PHM. 9-10-недельные самцы мышей C57BL/6 использовались для поведенческих тестов и гистологических анализов PFC. Животные были получены из коммерческих источников (см. Таблицу материалов).

1. Измерение величин ускорений по осям x-, y- и z-осям во время беговой дорожки

  1. Обезболить крысу ингаляцией 1,5% изофлурана.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Крыс использовали по крайней мере через 1 неделю акклиматизации в лабораторных условиях. Убедитесь, что крыса не реагирует на защемление заднего пальца ноги.
  2. Закрепите акселерометр (см. Таблицу материалов) поверх головы крысы с помощью хирургической ленты.
  3. После полного восстановления после анестезии поместите крысу в тренажер для беговой дорожки (см. Таблицу материалов) и отрегулируйте беговую дорожку до умеренной скорости (20 м/мин)12 (рисунок 1А).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Потребовалось не менее 20 минут, чтобы подтвердить полное выздоровление крысы от анестезии после прекращения ингаляции изофлурана и начать эксперимент на беговой дорожке. Убедитесь, что крыса реагирует на защемление заднего пальца ноги, будучи в состоянии ходить или бегать без видимого пошатывания.
  4. Измерьте величину вертикальных ускорений во время беговой дорожки крыс с помощью прикладного программного обеспечения, следуя инструкциям производителя (см. Таблицу материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Извлеките 10 последовательных волн и индивидуально рассчитайте средние ускорения вдоль 3-мерных осей (оси x-, y- и z-оси, рисунок 1B). Пиковые величины были количественно определены путем определения ступенчато-синхронизированных волн (~ частота 2 Гц) как ускорения, вызванные беговой дорожкой (рисунок 1C). Крысы были использованы для этого исследования, так как их больший размер тела подходил для надежного измерения вертикального ускорения в голове, что было невозможно у мышей. Тем не менее, мыши были использованы для дальнейших исследований из-за легкости и надежности в отношении количественного анализа реакции на подергивание головы.

2. Настройка системы PHM и применение PHM к мышам

  1. Предварительно установите амплитуду колебаний платформы и скорость вращения кулачка в форме пропеллера в системе PHM (рисунок 1D), чтобы величина и частота вертикального ускорения соответствовали значениям, полученным на шаге 1.4.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Система PHM состоит из металлического каркаса и деревянной платформы. Скорость двигателя можно изменять и контролировать, регулируя циферблат, подключенный к встроенному драйверу (см. Таблицу материалов). Шкала циферблата 600 соответствует 2 Гц, рисунок 1Е. Кулачок в форме пропеллера имеет четыре лопасти с высотой шага 5 мм (рисунок 1F).
  2. Обезболивают мышь путем вдыхания 1,2% изофлурана.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Мыши использовались по крайней мере через 1 неделю акклиматизации в лабораторных условиях. Убедитесь, что мышь не реагирует на защемление заднего пальца ноги.
  3. Поместите мышь в положение лежа с головой и остальной частью тела, расположенной на колеблющейся и статической платформах соответственно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Держите мышь под наркозом (1,2% изофлурана).
  4. Включите двигатель, чтобы он колебал платформу вертикально, и нанесите PHM на мышь.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Скорость двигателя была отрегулирована таким образом, чтобы колебать платформу при частоте 2 Гц (см. шаг 2.1). Также обезболивайте и поместите контрольную мышь на платформу PHM, но оставьте двигатель выключенным.

3. Бег мышки по беговой дорожке

  1. Поместите мышь на беговую дорожку и отрегулируйте беговую дорожку до умеренной скорости (10 м/мин)13.

4. Количественная оценка реакции мыши на подергивание головы (HTR)

  1. Настройте видеокамеру (частота кадров: 24 кадра в секунду) для записи всего пространства в прозрачном пластиковом корпусе.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Пластиковая клетка использовалась для удержания мыши в области видеозаписи.
  2. Внутрибрюшинно вводят 5-гидрокситриптофан (5-HTP) (100 мг/кг) (см. Таблицу материалов), предшественник 5-HT, мыши.
  3. Поместите мышь в прозрачную клетку и начните запись в течение 30 минут.
  4. Просмотрите записанное видео (скорость 1/2x или 1/3x), подсчитывая подергивание головы вручную.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Аналитики не были слепы к экспериментальной процедуре. Характерное «тикообразное» быстрое движение мыши (см. Дополнительный фильм 1) было учтено как подергивание головы, которое редко возникает в нормальной среде размножения.

5. Иммуногистохимический анализ ПФК мыши

  1. Как только тесты HTR завершены, анестезируют мышь, вводя смесь мидазолама (4,0 мг / кг), буторфанола (4,0 мг / кг) и медетомидина (0,3 мг / кг), перфузируют с 4% параформальдегидом (PFA) в PBS, а затем иссекают мозг после ранее опубликованных сообщений14,15.
  2. Постфиксируйте мозг в 4% PFA в PBS в течение дополнительных 24 ч при 4 °C и храните в 30% сахарозы / PBS до тех пор, пока они не утонут. Заморозьте соединение с оптимальной температурой резания (соединение OCT, см. Таблицу материалов).
  3. Извлеките криосеки мозга мыши из слайд-поля (см. Таблицу материалов). Оставьте слайды на чистых салфетках при комнатной температуре до тех пор, пока образцы полностью не обезвоживаются.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Сагиттальные срезы толщиной двадцать микрометра (боковые +0,5–1,5 мм) были получены из замороженных образцов, внедренных в соединение OCT с использованием криостата (см. Таблицу материалов).
  4. Используйте ручку блокатора жидкости (см. Таблицу материалов), чтобы нарисовать круг вокруг криосекционной ткани на слайде, чтобы ограничить область распространения раствора (0,1% Tween-20 в трис-буферном физиологическом растворе (TBS-T).
  5. Поместите влажные салфетки на дно лотка, удерживающего горки, чтобы создать влажную среду.
  6. После пермеабилизации TBS-T блокируют 4% ослиной сывороткой (см. Таблицу материалов) при комнатной температуре в течение 1 ч.
  7. Промойте слайды один раз на 5 мин погружением в TBS-T.
  8. Нанесите 100 мкл соответствующим образом разбавленного первичного антитела и смеси DAPI (см. Таблицу материалов) на каждый слайд, накройте лоток, чтобы избежать высыхания образца, и инкубируйте в течение ночи при комнатной температуре.
  9. Промыть TBS-T три раза (по 5 мин инкубации).
  10. Наносите 100 мкл соответствующим образом разбавленного флуоресцентного вторичного антитела (конъюгированного с Alexa Fluor 488, 568 или 645) (см. Таблицу материалов) на каждый слайд и инкубируйте в течение 1 ч при комнатной температуре.
  11. Промыть TBS-T три раза (по 5 мин инкубации).
  12. Смонтируйте слайды с монтажным носителем (см. Таблицу материалов). Закройте слайды обложками.
  13. Просмотрите образец под флуоресцентным микроскопом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Пиковая величина вертикальных ускорений на головах крыс во время беговой дорожки с умеренной скоростью (20 м/мин) составляла примерно 1,0 × g (рисунок 1C). Система PHM (рисунок 1D) была создана для генерации пиков вертикального ускорения 1,0 × g на головах грызунов.

Применение PHM (2 Гц, 30 мин/сут в течение 7 дней) мышам значительно ослабляло их HTR по сравнению с контрольными мышами (ежедневно анестезировали без PHM в течение 30 мин/сут в течение 7 дней) (Рисунок 2). Это представляет собой супрессивный эффект PHM на передачу сигналов рецептора 5-HT2A в нейронах PFC.

Бег на беговой дорожке и PHM значительно улучшили интернализациюрецепторов 5-HT 2A в нейронах PFC мыши (рисунок 3). Последовательно, как бег на беговой дорожке, так и PHM понижали 5-HTP-индуцированную экспрессию c-Fos, последующее клеточное событие активации рецептора 5-HT2A 14, в нейронах PFC мыши (рисунок 4). Эти результаты свидетельствуют о том, что бег на беговой дорожке и PHM интернализуют рецепторы 5-HT2A в нейронах PFC, ослабляя соответствующую сигнализацию.

Figure 1
Рисунок 1: Измерение величин ускорений во время беговой дорожки. (A) Иллюстрация для измерения ускорений, генерируемых в головах крыс во время бега на беговой дорожке. (B) Определение осей x-(левый-правый), y-(рострально-каудальный) и z-(дорсально-вентральный) осей, используемых в этом исследовании. (C) Ускорения были получены на головах крыс во время беговой дорожки со скоростью 20 м/мин и PHM (частота: 2 Гц) (n = 3 крысы для каждой группы). Система PHM была отрегулирована для получения пиков вертикального ускорения, эквивалентных пикам во время беговой дорожки 20 м/мин (1,0 × g). Шкала прямоугольная, 0,5 × г /0,5 с. Изображения представляют собой три независимых эксперимента с аналогичными результатами. (D) Фотография всей системы PHM. € Фотография кулачка в форме пропеллера, подключенного к двигателю, оборудованному водителем. F) Фотография кулачка в форме пропеллера, состоящего из четырех лопастей с высотой шага 5 мм (см. двуглавую красную стрелку). Рисунок был изменен по сравнению с Рю и др.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Применение PHM к мышам. (A) Иллюстрация для анализа влияния PHM на HTR. (В,С) PHM смягчал 5-HTP-индуцированный HTR. Подергивание головы подсчитывалось в 5 мин блоках (B) и 30 мин блоках (C) после введения 5-HTP. Контроль 2 представляет собой мышей, которых анестезировали и помещали на платформу PHM, оставленную неосциллированной. Данные представлены в виде средств ± SEM. *, P < 0,05, непарный t-тест (n = 10 мышей для каждой группы). Рисунок был изменен по сравнению с Рю и др.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Бег на беговой дорожке и применение PHM усилили интернализацию рецептора 5-HT2A в нейронах PFC мыши. (A) Микроснимки рецептора анти-5-HT2A (5-HT2AR; красный) и анти-NeuN (зеленый) иммунонаказания PFC мышей, которым вводили 5-HTP (или транспортное средство) после недели ежедневного PHM. Изображения с более высоким увеличением анти-5-HT2A рецепторов иммуноокрашения стреловидных клеток показаны оттенками серого. Желтые линии указывают на поля сомы, очерченные NeuN-положительными сигналами, а голубые наконечники стрел указывают на интернализованные иммуносигналы рецепторов анти-5-HT2A . Шкала стержней, 20 мкм. Изображения являются репрезентативными для пяти мышей. (B) Количественная оценка интернализации рецептора 5-HT2A в нейронах PFC мыши. Интернализованные и мембранно-ассоциированные 5-HT2A рецептор-положительные области были количественно определены как значения относительно NeuN-положительной области у мышиной PFC. Контроль 1 представляет мышей, помещенных в машину беговой дорожки слева выключенной, а контроль 2 представляет мышей, которые были обезболены и помещены на платформу PHM, оставленную неосциллированной. Тридцать пять-сорок NeuN-положительных нейрональных сом были проанализированы для каждой мыши (Интернализировано: левый график, p < 0,001, односторонний ANOVA с пост-специальным тестом Бонферрони; правый график, P = 0,0027, непарный t-тест; Мембранно-ассоциированные: левый график, P < 0,001, односторонний ANOVA с пост-специальным тестом Бонферрони; правый график, P = 0,0025, непарный t-тест; n = 5 мышей для каждой группы). Данные представлены в виде средств ± SEM. **P < 0,01, ***P < 0,001; ns, не значительный. Рисунок был изменен по сравнению с Рю и др.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Бег на беговой дорожке и применение PHM понижают регулируемую экспрессию c-Fos, индуцированную 5-HTP, в нейронах PFC мышей. (A) Микроснимки анти-c-Fos (зеленый), анти-5-HT2A рецептор (красный) и анти-NeuN (синий) иммунонарушение PFC мышей, внутрибрюшинно вводимых с 5-HTP (или транспортным средством) после недели ежедневного PHM. Шкала, 100 мкм. Изображения являются репрезентативными для четырех-пяти мышей. (B) Количественная оценка экспрессии c-Fos в рецептор-положительных нейронах 5-HT2A у мышей PFC. Контроль 1 представляет мышей, помещенных в тренажер беговой дорожки слева выключенным, а контроль 2 представляет мышей, которые были обезболены и помещены на платформу PHM, оставленную неосцилированной. Показана относительная популяция (%) c-Fos-положительных клеток 300 NeuN- и 5-HT2A рецептор-положительных клеток (левая диаграмма: P < 0,001, односторонняя ANOVA с пост-специальным тестом Бонферрони; правая диаграмма: P < 0,001, непарный t-тест; n = 4 мыши для столбца 1, n = 5 мышей для столбцов 2 до 5). Данные представлены в виде средств ± SEM. ***P < 0,001. Рисунок был изменен по сравнению с Рю и др.15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Дополнительный фильм 1: Реакция мыши на подергивание головой. 2-минутный 46-секундный фильм начинается через 6 минут после инъекции ПВТ. Подергивание головы наблюдается в моменты времени 0:03, 0:39, 1:39 и 2:42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Используя разработанную систему применения PHM, мы показали, что передача сигналов 5-HT в их нейронах PFC механически регулируется. Из-за сложности воздействия физических упражнений было трудно точно проанализировать последствия физических упражнений в контексте укрепления здоровья. Основное внимание уделяется механическим аспектам, чтобы исключить вовлечение или вклад метаболических событий, которые могут произойти с или впоследствии для осуществления деятельности, такой как потребление энергии. Метод, описанный здесь, как ожидается, будет более широко полезен в биомедицинских исследованиях, изучающих механизмы, лежащие в основе влияния физических упражнений на функции мозга.

Нынешняя система требует анестезии, чтобы подвергнуть экспериментальных животных PHM, которая может влиять (вредно или нет) на поведение нервных клеток и процессы в мозге. Может быть возможно применять PHM без анестезии, модифицируя систему, включая величины, моды и формы волн механических ускорений, генерируемых PHM. Например, меньшие пики ускорения с синусоидальными волнами вместо 1 × импульсивных пиков текущего PHM могут «ощущаться» как более комфортная стимуляция животными. Альтернативно, новый метод (методы) может быть реализован для удержания экспериментальных животных на колеблющейся платформе с минимальным напряжением. Эти модификации и улучшения возможны, главным образом потому, что ускорения, генерируемые PHM, в принципе связаны с умеренными физическими упражнениями и вряд ли будут «болезненным» стрессом для экспериментальных животных.

Во многих предыдущих исследованиях сообщалось об умеренных физических упражнениях как об эффективной процедуре для лечения или профилактики многочисленных заболеваний и расстройств16,17. Лактатный порог, при котором концентрация лактата в плазме экспоненциально увеличивается с секрецией адренокортикотрофного гормона (АКТГ), индикатора стресса18, используется для определения упражнений как легких или умеренных19. Тем не менее, «оптимальное» упражнение еще предстоит определить на молекулярном уровне. Поскольку не только мозг, но и, в конечном счете, все другие органы тела подвергаются воздействию механических сил во время тренировки, современный подход, использующий механические возмущения, может быть полезен для выявления молекулярных механизмов, лежащих в основе эффектов упражнений в более широких контекстах, и помогает определить ,что является оптимальным упражнением» с помощью научных мер.

Однако нынешний метод имеет определенные ограничения. Мы не смогли стабильно закрепить акселерометр на головке мыши из-за отсутствия совместимости размеров. Хотя предварительное измерение показывает, что пиковая величина механических ускорений беговой дорожки на голове мыши также составляет примерно 1,0 × g, необходимы дальнейшие исследования для более точной количественной оценки.

В настоящем протоколе подробно описаны процедуры специально разработанной системы PHM, которая позволила препарировать механические элементы/факторы из физических упражнений. Этот подход дает значительное представление о преимуществах физических упражнений для функций мозга.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что нет никакого конкурирующего интереса, связанного с работой, описанной в данной статье.

Acknowledgments

Эта работа была частично поддержана Фондом внутренних исследований министерства здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии; Гранты на научные исследования от Японского общества содействия развитию науки (KAKENHI 15H01820, 15H04966, 18H04088, 20K21778, 21H04866, 21K11330, 20K19367); Поддерживаемая MEXT программа для Фонда стратегических исследований в частных университетах, 2015-2019 от Министерства образования, культуры, спорта, науки и техники Японии (S1511017); Научно-технический фонд Наито. Это исследование также получило финансирование от Альянса по исследованиям и обучению регенеративной реабилитации (AR3T), который поддерживается Национальным институтом детского здоровья и развития человека имени Юнис Кеннеди Шрайвер (NICHD), Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (NINDS) и Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) Национальных институтов здравоохранения под номером награды 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

Биология Выпуск 185 Пассивное движение головы интерстициальный поток жидкости напряжение сдвига жидкости рецептор 5-HT2A префронтальная кора физические упражнения
Применение пассивного движения головы для генерации определенных ускорений на головах грызунов
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