Waiting
Login processing...

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

Biology

Tillämpning av passiv huvudrörelse för att generera definierade accelerationer vid gnagarnas huvuden

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

Summary

Detta protokoll beskriver ett specialdesignat '' passivt huvudrörelse '' system, som reproducerar mekaniska accelerationer vid gnagares huvuden som genereras under deras löpband som körs med måttliga hastigheter. Det gör det möjligt att dissekera mekaniska faktorer / element från de fördelaktiga effekterna av fysisk träning.

Abstract

Motion är allmänt erkänt som effektivt för olika sjukdomar och fysiska störningar, inklusive de som är relaterade till hjärndysfunktion. Molekylära mekanismer bakom de positiva effekterna av träning är dock dåligt förstådda. Många fysiska träningspass, särskilt de som klassificeras som aeroba övningar som jogging och promenader, producerar impulsiva krafter vid fotkontakt med marken. Därför spekulerades det i att mekanisk påverkan kan vara inblandad i hur träning bidrar till organismhomeostas. För att testa denna hypotes på hjärnan utvecklades ett specialdesignat '' passivt huvudrörelse '' (nedan kallat PHM) -system som kan generera vertikala accelerationer med kontrollerade och definierade storheter och lägen och reproducera mekanisk stimulering som kan appliceras på gnagarnas huvuden under löpband som körs med måttliga hastigheter, ett typiskt ingrepp för att testa effekterna av träning hos djur. Genom att använda detta system visades att PHM rekapitulerar serotonin (5-hydroxytryptamin, nedan kallad 5-HT) receptor subtyp 2A (5-HT2A) signalering i prefrontal cortex (PFC) neuroner hos möss. Detta arbete ger detaljerade protokoll för att applicera PHM och mäta dess resulterande mekaniska accelerationer vid gnagarnas huvuden.

Introduction

Motion är fördelaktigt för att behandla eller förebygga flera fysiska störningar, inklusive livsstilssjukdomar som diabetes mellitus och essentiell hypertoni1. I samband med detta har bevis också samlats in om de positiva effekterna av träning på hjärnfunktioner2. Molekylära mekanismer som ligger till grund för fördelarna med träning för hjärnan förblir dock främst obelysta. De flesta fysiska aktiviteter och träningspass genererar mekaniska accelerationer i huvudet, åtminstone till viss del. Medan olika fysiologiska fenomen regleras mekaniskt har betydelsen av mekanisk belastning i de flesta fall dokumenterats i rörelseapparaten 3,4,5. Även om hjärnan också utsätts för mekaniska krafter under fysiska aktiviteter, särskilt så kallade påverkansövningar, har mekanisk reglering av fysiologisk hjärnfunktion sällan studerats. Eftersom genereringen av mekaniska accelerationer i huvudet är relativt vanligt för fysisk träning har det spekulerats i att mekanisk reglering kan vara inblandad i fördelarna med träning för hjärnfunktioner.

5-HT2A-receptorsignalering är avgörande för att reglera känslor och beteenden bland olika biokemiska signaler som fungerar i nervsystemet. Det är involverat i flera psykiatriska sjukdomar 6,7,8, på vilka träning har visat sig vara terapeutiskt effektiv. 5-HT2A-receptor är en subtyp av 5-HT2-receptor som tillhör serotoninfamiljen och är också medlem i G-proteinkopplad receptor (GPCR) -familjen, vars signalering moduleras av dess internalisering, antingen ligandberoende eller -oberoende 9. Huvudryckningar är ett karakteristiskt beteende hos gnagare, vars kvantitet (frekvens) uttryckligen representerar intensiteten hos 5-HT2A-receptorsignalering i deras prefrontala cortex (PFC) neuroner10,11. Genom att dra nytta av den strikta specificiteten hos detta hallucinogena svar på administrerat 5-HT (head-twitch-svar, nedan kallat HTR; se kompletterande film 1), testades hypotesen som nämns ovan om mekaniska konsekvenser i träningseffekter på hjärnfunktioner. Således analyserade och jämförde vi HTR för möss som utsattes för antingen tvångsträning (löpbandslöpning) eller träningsliknande mekaniskt ingrepp (PHM).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla djurförsök godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee of National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities. 8-9 veckor gamla manliga Sprague-Dawley-råttor användes för att mäta accelerationer vid huvudet under löpbandskörning och PHM. 9-10 veckor gamla manliga C57BL/6 möss användes för beteendetester och histologiska analyser av PFC. Djuren erhölls från kommersiella källor (se materialförteckning).

1. Mätning av accelerationernas storlek längs x-, y- och z-axlarna under löpbandskörning

  1. Bedöva råttan med inandning av 1,5% isofluran.
    OBS: Råttorna användes efter minst 1 veckas acklimatisering till laboratoriemiljön. Se till att råttan inte svarar på en bakbenstå.
  2. Fäst accelerometern (se materialtabell) ovanpå råttans huvud med kirurgisk tejp.
  3. Efter fullständig återhämtning från anestesi, placera råttan i löpbandsmaskinen (se materialförteckning) och justera löpbandet till en måttlig hastighet (20 m/min)12 (figur 1A).
    OBS: Det tog minst 20 minuter att bekräfta den fullständiga återhämtningen av råtta från anestesi efter avslutad inandning av isofluran och starta löpbandsexperimentet. Se till att råttan är lyhörd för en bakbenstå nypa, att kunna gå eller springa utan att synas svindlande.
  4. Mät storleken på vertikala accelerationer under löpband på råtta som körs med hjälp av applikationsprogramvaran enligt tillverkarens instruktioner (se materialförteckningen).
    OBS: Extrahera 10 seriella vågor och beräkna individuellt de genomsnittliga accelerationerna längs de 3-dimensionella axlarna (x-, y- och z-axlarna, figur 1B). Toppstorheter kvantifierades genom att definiera stegsynkroniserade vågor (~ 2 Hz-frekvens) som löpbandskörningsinducerade accelerationer (figur 1C). Råttor användes för denna studie eftersom deras större kroppsstorlek var lämplig för att på ett tillförlitligt sätt mäta den vertikala accelerationen vid huvudet, vilket inte var möjligt hos möss. Möss användes dock för ytterligare studier på grund av lättheten och tillförlitligheten när det gäller kvantitativ analys av head-twitch-svar.

2. Justering av PHM-systemet och applicering av PHM på möss

  1. Förinställ amplituden för plattformens svängning och den propellerformade kammens rotationshastighet i PHM-systemet (figur 1D) så att storleken och frekvensen av vertikal acceleration matchar de värden som erhållits i steg 1.4.
    PHM-systemet består av en metallram och träplattform. Motorvarvtalet kan ändras och styras genom att justera ratten som är ansluten till den inbyggda drivrutinen (se Materialförteckning). Urtavlans skala på 600 motsvarar 2 Hz, figur 1E. Den propellerformade kammen har fyra blad med 5 mm steghöjder (figur 1F).
  2. Bedöva musen via inandning av 1,2% isofluran.
    OBS: Möss användes efter minst 1 veckas acklimatisering till laboratoriemiljöerna. Se till att musen inte svarar på en bakbenstå.
  3. Placera musen i ett benäget läge med huvudet och resten av kroppen belägen på de oscillerbara respektive statiska plattformarna.
    OBS: Håll musen bedövad (1,2% isofluran).
  4. Slå på motorn för att svänga plattformen vertikalt och applicera PHM på musen.
    OBS: Motorvarvtalet justerades för att svänga plattformen vid 2 Hz (se steg 2.1). Bedöva och placera kontrollmusen på PHM-plattformen på samma sätt, men lämna motorn avstängd.

3. Körning av musen på löpbandet

  1. Placera musen på löpbandsmaskinen och justera löpbandet till en måttlig hastighet (10 m/min)13.

4. Kvantifiering av mushuvud-ryckningsrespons (HTR)

  1. Ställ in videokameran (bildhastighet: 24 fps) för att spela in hela utrymmet i det transparenta plastfodralet.
    OBS: Plastburen användes för att hålla musen inom videoinspelning.
  2. Intraperitoneally administrera 5-hydroxytryptophan (5-HTP) (100 mg/kg) (se Materialförteckning), föregångaren till 5-HT, till en mus.
  3. Placera musen i den genomskinliga buren och börja spela in i 30 minuter.
  4. Granska den inspelade videon (1/2x eller 1/3x hastighet) och räkna huvudet som rycker manuellt.
    OBS: Analytikerna var inte blinda för det experimentella förfarandet. Karakteristisk "tic-liknande" snabb rörelse hos mus (se kompletterande film 1) räknades som huvudryckningar, vilket sällan förekommer under normal avelsmiljö.

5. Immunohistokemisk analys av musens PFC

  1. När HTR-testerna är klara, bedöva musen genom att administrera blandningen av midazolam (4,0 mg/kg), butorfanol (4,0 mg/kg) och medetomidin (0,3 mg/kg), perfus med 4% paraformaldehyd (PFA) i PBS, och skär sedan ut hjärnan efter tidigare publicerade rapporter14,15.
  2. Efterfixa hjärnorna i 4% PFA i PBS i ytterligare 24 timmar vid 4 ° C och förvara i 30% sackaros / PBS tills de sjunker. Frys den fasta optimala skärtemperaturföreningen (OCT-förening, se materialförteckning).
  3. Hämta kryosektionerna i mushjärnan från bildrutan (se Materialförteckning). Låt bilderna stå på rena våtservetter i rumstemperatur tills proverna torkar ut helt.
    OBS: Tjugo mikrometer tjocka sagittala sektioner (laterala +0,5–1,5 mm) framställdes från frysta prover inbäddade i OCT-förening med användning av en kryostat (se materialtabell).
  4. Använd en vätskeblockerare (se materialförteckning) för att rita en cirkel runt den kryosnittade vävnaden på bilden för att begränsa lösningens spridningsområde (0,1% Tween-20 i Tris-buffrad saltlösning (TBS-T).
  5. Placera fuktiga våtservetter på botten av en bricka som håller i rutschkanorna för att skapa en fuktig miljö.
  6. Efter permeabilisering med TBS-T, blockera med 4% åsneserum (se materialtabell) vid rumstemperatur i 1 h.
  7. Skölj bilderna en gång med 5 minuters nedsänkning i TBS-T.
  8. Applicera 100 μl lämpligt utspädd primär antikropp och DAPI (se materialtabell) blanda på varje bild, täck brickan för att undvika torkning av provet och inkubera över natten vid rumstemperatur.
  9. Skölj med TBS-T tre gånger (5 min inkubation vardera).
  10. Applicera 100 μl lämpligt utspädd artmatchad fluorescerande sekundär antikropp (konjugerad med Alexa Fluor 488, 568 eller 645) (se materialtabell) på varje objekt och inkubera i 1 timme vid rumstemperatur.
  11. Skölj med TBS-T tre gånger (5 min inkubation vardera).
  12. Montera bilderna med monteringsmedium (se Materialförteckning). Täck bilderna med täckglas.
  13. Se provet under ett fluorescensmikroskop.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den maximala storleken på de vertikala accelerationerna vid råttornas huvuden under deras löpband som kördes med en måttlig hastighet (20 m/min) var cirka 1,0 × g (figur 1C). PHM-systemet (figur 1D) inrättades för att generera vertikala accelerationstoppar på 1,0 × g vid gnagarnas huvuden.

PHM-applicering (2 Hz, 30 min/dag i 7 dagar) på möss dämpade signifikant deras HTR jämfört med kontrollmössen (dagligen bedövade utan PHM i 30 min/dag i 7 dagar) (Figur 2). Detta representerar en undertryckande effekt av PHM på 5-HT2A-receptorsignalering i PFC-neuronerna.

Löpbandet som körs och PHM förbättrade signifikant 5-HT2A-receptorinternalisering i mus PFC-neuroner (Figur 3). Konsekvent, både löpband som körs och PHM nedreglerade 5-HTP-inducerade c-Fos-uttryck, den nedströms cellulära händelsen av 5-HT2A-receptoraktivering 14, i mus PFC-neuroner (Figur 4). Dessa resultat tyder på att löpband som körs och PHM internaliserar 5-HT2A-receptorer i PFC-neuronerna, vilket dämpar relevant signalering.

Figure 1
Figur 1: Mätning av accelerationernas storlek under löpbandskörning . (A) Illustration för mätning av accelerationer som genereras vid råttornas huvuden under deras löpbandskörning. (B) Definition av x-(vänster-höger), y-(rostral-caudal) och z-(dorsal-ventral) axlar som används i denna studie. (C) Accelerationer genererades vid råttornas huvuden under löpbandskörning vid 20 m/min och PHM (frekvens: 2 Hz) (n = 3 råttor för varje grupp). PHM-systemet justerades för att producera vertikala accelerationstoppar motsvarande dem under 20 m/min löpbandskörning (1,0 × g). Rätvinklig skalstång, 0,5 × g / 0,5 s. Bilderna representerar tre oberoende experiment med liknande resultat. (D) Fotografi av hela PHM-systemet. € Fotografi av den propellerformade kammen ansluten till en förarutrustad motor. (F) Fotografi av den propellerformade kammen bestående av fyra blad med 5 mm steghöjder (se dubbelriktad röd pil). Siffran har modifierats från Ryu et al.15. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: PHM-applicering på möss . (A) Illustration för analys av effekterna av PHM på HTR. (B,C) PHM mildrade 5-HTP-inducerad HTR. Huvudryckningar räknades i 5 min block (B) och 30 min block (C) efter 5-HTP administrering. Kontroll 2 representerar möss som bedövades och placerades på PHM-plattformen som lämnades ooscillerade. Data presenteras som medel ± SEM. *, P < 0,05, oparat t-test (n = 10 möss för varje grupp). Siffran har modifierats från Ryu et al.15. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: Löpbandet som körs och PHM-applikationen förbättrade 5-HT 2A-receptorinternalisering i mus PFC-neuroner. (A) Mikrografer av anti-5-HT2A-receptor (5-HT 2A R; röd)och anti-NeuN (grön) immunfärgning av PFC hos möss injicerade med 5-HTP (eller vehikel) efter en vecka med daglig PHM. Bilder med högre förstoring av anti-5-HT2A-receptorimmunfärgning av pilspetsiga celler visas med en gråskala. Gula linjer indikerar soma-marginalerna som beskrivs av NeuN-positiva signaler, och cyanpilspetsar pekar på internaliserade anti-5-HT2A-receptorimmunsignaler. Skala staplar, 20 μm. Bilderna är representativa för fem möss. (B) Kvantifiering av 5-HT2A-receptorinternalisering i mus PFC-neuroner. Internaliserade och membranassocierade 5-HT2A-receptorpositiva områden kvantifierades som värden i förhållande till det NeuN-positiva området i mus PFC. Kontroll 1 representerar möss placerade i löpbandsmaskinen som lämnats avstängda, och kontroll 2 representerar möss som bedövades och placerades på PHM-plattformen som lämnades ooscillerade. Trettiofem till fyrtio NeuN-positiva neuronala somas analyserades för varje mus (Internaliserad: vänster diagram, p < 0,001, enkelriktad ANOVA med post hoc Bonferroni-test; höger diagram, P = 0,0027, oparat t-test; Membranassocierad: vänster diagram, P < 0,001, enkelriktat ANOVA med post hoc Bonferroni-test; höger diagram, P = 0,0025, oparat t-test; n = 5 möss för varje grupp). Data representeras som medel ± SEM. **P < 0,01, ***P < 0,001; ns, inte signifikant. Siffran har modifierats från Ryu et al.15. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: Löpbandet som körs och PHM-applikationen nedreglerad 5-HTP-inducerad c-Fos-uttryck i musens PFC-neuroner. (A) Mikrografer av anti-c-Fos (grön), anti-5-HT2A-receptor (röd) och anti-NeuN (blå) immunfärgning av PFC hos möss intraperitonealt administrerat med 5-HTP (eller vehikel) efter en vecka med daglig PHM. Skala bar, 100 μm. Bilderna är representativa för fyra till fem barn. (B) Kvantifiering av c-Fos-uttryck i 5-HT2A-receptorpositiva neuroner i mus PFC. Kontroll 1 representerar möss placerade i löpbandsmaskinen som lämnats avstängda, och kontroll 2 representerar möss som bedövades och placerades på PHM-plattformen som lämnades ooscillerade. Relativ population (%) av c-Fos-positiva celler av 300 NeuN- och 5-HT2A-receptorpositiva celler visas (vänster diagram: P < 0,001, enkelriktad ANOVA med post hoc Bonferroni-test; höger diagram: P < 0,001, oparat t-test; n = 4 möss för kolumn 1, n = 5 möss för kolumnerna 2 till 5). Data representeras som medel ± SEM. ***P < 0,001. Siffran har modifierats från Ryu et al.15. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Kompletterande film 1: Huvudryckningssvaret från musen. Den 2-min 46-s filmen börjar 6 min efter HTP injektion. Huvudryckningar observeras vid tidpunkterna 0:03, 0:39, 1:39 och 2:42. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Med hjälp av det utvecklade PHM-applikationssystemet har vi visat att 5-HT-signalering i deras PFC-neuroner regleras mekaniskt. På grund av träningseffekternas komplexitet har det varit svårt att exakt dissekera konsekvensen av träning i samband med hälsofrämjande. Fokus ligger på mekaniska aspekter för att förhindra inblandning eller bidrag av metaboliska händelser som kan inträffa med eller senare till träningsaktiviteter, såsom energiförbrukning. Metoden som beskrivs här förväntas vara mer allmänt användbar inom biomedicinsk forskning som utforskar mekanismerna bakom träningseffekter på hjärnans funktioner.

Det nuvarande systemet kräver anestesi för att utsätta försöksdjuren för PHM, vilket kan påverka (antingen skadligt eller inte) nervcellsbeteende och processer i hjärnan. Det kan vara möjligt att applicera PHM utan anestesi genom att modifiera systemet, inklusive storlekar, lägen och vågformer för mekaniska accelerationer som genereras av PHM. Till exempel kan mindre accelerationstoppar med sinusformade vågor istället för 1 × g impulsiva toppar av den nuvarande PHM "kännas" som bekvämare stimulering av djuren. Alternativt kan nya metoder implementeras för att hålla försöksdjur på den oscillerande plattformen med minimal stress. Dessa modifieringar och förbättringar är genomförbara, främst på grund av att de PHM-genererade accelerationerna i princip är relaterade till måttlig träning och sannolikt inte kommer att vara "smärtsam" stress för försöksdjur.

Många tidigare studier har rapporterat måttlig träning som ett effektivt förfarande för att behandla eller förebygga många sjukdomar och störningar16,17. Laktattröskel, där plasmalaktatkoncentrationen ökar exponentiellt med adrenokortikotrofisk hormon (ACTH) utsöndring, en stressindikator18, används för att bestämma övningar som milda eller måttliga19. "Optimal" träning återstår dock att definiera på molekylär nivå. Eftersom inte bara hjärnan utan så småningom alla andra kroppsorgan utsätts för mekaniska krafter under träning, kan det nuvarande tillvägagångssättet med mekaniska störningar vara till hjälp för att avslöja de molekylära mekanismerna bakom träningseffekterna i bredare sammanhang och hjälpa till att definiera "vad som är optimal träning" med vetenskapliga åtgärder.

Den nuvarande metoden lider dock av vissa begränsningar. Vi kunde inte stabilt fixa accelerometern på mushuvudet på grund av bristen på storlekskompatibilitet. Även om den preliminära mätningen indikerar att toppstorleken på löpbandsgenererade mekaniska accelerationer vid mushuvudet också är cirka 1,0 × g, krävs ytterligare studier för att kvantifiera den mer exakt.

Detta protokoll har detaljerat procedurerna för det specialdesignade PHM-systemet, vilket gjorde det möjligt att dissekera mekaniska element / faktorer från fysisk träning. Tillvägagångssättet ger betydande insikter om fördelarna med träning för hjärnans funktioner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att det inte finns något konkurrerande intresse i samband med det arbete som beskrivs i detta dokument.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes delvis av Intramural Research Fund från det japanska ministeriet för hälsa, arbete och välfärd; Bidrag till vetenskaplig forskning från Japan Society for the Promotion of Science (KAKENHI 15H01820, 15H04966, 18H04088, 20K21778, 21H04866, 21K11330, 20K19367); MEXT-stött program för Strategic Research Foundation vid privata universitet, 2015-2019 från det japanska ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (S1511017); Naito Science & Engineering Foundation. Denna forskning fick också finansiering från Alliance for Regenerative Rehabilitation Research & Training (AR3T), som stöds av Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) och National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) från National Institutes of Health under prisnummer 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 Utgåva 185 Passiv huvudrörelse interstitiellt vätskeflöde vätskeskjuvspänning 5-HT2A-receptor prefrontal cortex fysisk träning
Tillämpning av passiv huvudrörelse för att generera definierade accelerationer vid gnagarnas huvuden
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