السيارات والحصين التعلم المكاني تابع وتقييم الذاكرة المرجعي في الفئران المعدلة وراثيا نموذج من مرض الزهايمر مع السكتة الدماغية

الهدف العام من هذه الاختبارات السلوكية هو تقييم الوظيفة الحركية، بالإضافة إلى أداء التعلم والذاكرة المكانية في نموذج جرذاني جديد مصاب بمرض الزهايمر والسكتة الدماغية معاً. يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال الخرف، مثل كيفية تفاعل السكتة الدماغية مع باثولوجيا مرض الزهايمر، مما ينتج عنه نمط ظاهري من العجز الحركي المحتمل المعزز والتدهور المعرفي المتسارع. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنيات في أنها تختبر مجموعة من وظائف الدماغ بينما تظل سهلة التنفيذ، وفعالة من حيث التكلفة، ومناسبة للاختبارات المتكررة في نقاط زمنية لاحقة.

تمتد آثار هذه التقنية نحو الوقاية من الخرف بعد السكتة الدماغية، حيث يمكن اختبار المركبات الوقائية الجديدة لتقييم قدرتها على تحسين النمط الظاهري السلوكي المصاحب. للبدء، ضع مرآة بزاوية 45 درجة أسفل جهاز الأسطوانة المثبت مسبقاً. ثم قم بتثبيت كاميرا فيديو على حامل ثلاثي القوائم وضعها على مسافة 50 سنتيمتر تقريباً من الجهاز.

تحقق من إمكانية رؤية القطر الكامل للأسطوانة في المرآة عبر الكاميرا. بعد ذلك، اختر جرذاً متأقلماً واكتب رقم الحيوان ومعلومات التجربة الإضافية على سبورة بيضاء. ضع هذه السبورة أمام المرآة ثم اضغط على زر التسجيل في كاميرا الفيديو.

استمر في العملية عن طريق إمساك الجرذ من قاعدة الذيل ووضعه في الأسطوانة. بعد ذلك، أحكم إغلاق غطاء الجهاز وأزل اللوحة البيضاء بحيث لا تعود حاجبة للمرآة. بمجرد إزالة اللوحة البيضاء، ابدأ بتصوير الحيوان لمدة خمس دقائق، وهي المدة التي تشكل تجربة واحدة.

عند نهاية هذه المدة، أوقف التسجيل، وأعد الجرذ إلى قفصه الأساسي، ثم نظف الأسطوانة باستخدام المناشف الورقية والماء. بعد ذلك، كرر الخطوات الموصوفة سابقاً مرتين إضافيتين لإتمام ثلاث محاولات لكل جرذ. وبمجرد جمع البيانات لجميع الجرذان، استورد ملفات الكاميرا إلى برنامج تحرير الفيديو وابدأ في قياس عدد تلامسات الأطراف الأربعة كما هو موضح في البروتوكول النصي.

أولاً، ضع وحدتي رفوف على مسافة 100 سنتيمتر تقريباً من بعضهما البعض أمام جدار أسود. ثم، استخدم شريطاً لاصقاً لتثبيت طرفي عارضة خشبية تم الحصول عليها مسبقاً على الرفوف، بحيث يتبقى حوالي متر واحد من الخشب غير المدعوم بينهما. بعد ذلك، ضع كاميرا فيديو على حامل وقم بتوجيهها بحيث تلتقط الكاميرا الطول الكامل للعارضة.

ابدأ باختيار جرذ خضع لجلسة تدريب على المشي على العارضة، وسجل رقمه ومعلومات التجربة الإضافية على سبورة بيضاء. عند الانتهاء، قم بتثبيت السبورة البيضاء على الحائط خلف العارضة. استمر بوضع القفص المخصص للحيوان وأنبوب إثراء بيئي يعمل كإشارة تحفيزية يمكن للجرذ الدخول إليها مباشرة بعد عبور اللوح، وذلك عند أحد طرفي العارضة.

ثم اضغط على زر التسجيل في كاميرا الفيديو. ومباشرة بعد ذلك، أمسك الجرذ من قاعدة الذيل وضعه على الطرف المقابل من العارضة بدون القفص والأنبوب. قم بتسجيل الحيوان حتى يقطع بنجاح الطول الكامل للخشب المرتفع، وهو ما يمثل نهاية التجربة.

إذا توقف الجرذ في منتصف العارضة، قم بلمس ذيله برفق لتحفيزه على الحركة. وبمجرد أن يكمل الحيوان المهمة، انقل قفصه المنزلي إلى الطرف الآخر من العارضة. ثم قم بتغيير رقم المحاولة على السبورة البيضاء وكرر الإجراء كما تم وصفه سابقاً.

عند تسجيل جميع تجارب الحيوانات، استورد ملفات الكاميرا إلى برنامج تحرير فيديو وقم بتحليل الخطوة ذات الصلة، وانزلاقات الأطراف، وبيانات السقوط كما هو موضح في البروتوكول النصي. ابدأ بتثبيت كاميرا فيديو فوق مركز حوض دائري فارغ. ثم حدد الأرباع الأربعة للحوض بوضع شريط لاصق على طول حافة الحوض وقم بمحاذاتها بشكل صحيح مع مخطط الحوض في برنامج تتبع الحركة.

بعد ذلك، املأ الحوض بالماء حتى يصل العمق إلى 36 سنتيمتر، ثم أضف طلاءً أسود غير سام حتى يصبح السائل معتماً؛ وذلك لضمان عدم رؤية المنصة تحت سطح الماء ولتحسين رؤية الجرذان البيضاء. وبمجرد تجهيز الحوض، أحِطْه بأسطح جدارية بيضاء. ثم قم بتجهيز الإشارات المكانية عن طريق قص أربعة أشكال من لوحات ملصقات بألوان مختلفة.

بعد ذلك، قم بتثبيت شكل واحد على كل جدار من الجدران المرتبطة بمواقع الحوض الشمالية والجنوبية والشرقية والغربية. ولإجراء تجربة تعلم مكاني، استمر بوضع منصة دائرية في الربع الجنوبي الغربي من الحوض. وفي برنامج الكمبيوتر المصاحب، تحقق من محاذاة هذا الهيكل مع منطقة المنصة المحددة في هذا الربع.

ابدأ بإمساك الجرذ من قاعدة ذيله ووضعه برفق عند موقع البداية المحدد في الماء على طول جدار الحوض. وبمجرد وضع الحيوان في الحوض، ابتعد بسرعة عن نطاق رؤيته وأعطِ إشارة لباحث آخر لبدء تشغيل برنامج التتبع. اترك الجرذ يسبح حتى يحدد موقع المنصة ويتسلق فوقها.

عند هذه النقطة، يجب على الباحث الآخر إيقاف التجربة على جهاز الكمبيوتر. يُترك الحيوان على المنصة لمدة 30 ثانية. وإذا فشل الجرذ في العثور على المنصة خلال وقت التجربة المحدد، وهو هنا 90 ثانية، يتم توجيه الحيوان إلى المنصة ويُترك هناك لمدة 30 ثانية.

بعد ذلك، ارفع الجرذ من قاعدة الذيل وأخرجه من المتاهة، ثم ضعه على منشفة مفرودة فوق الذراع. كرر هذا الإجراء ثلاث مرات إضافية لكل حيوان مع ترك فاصل زمني مدته 20 دقيقة بين التجارب، بحيث يكمل كل جرذ ما مجموعه أربع تجارب.

بمجرد الانتهاء من تجربة التعلم المكاني، قم بإزالة المنصة من الحوض لبدء تجارب المسبار. في البرنامج، تحقق من أن موضع المنصة السابق في الربع الجنوبي الغربي لا يزال محدداً. ثم أدخل الجرذ في الحوض.

وضعه في الماء بمحاذاة جدار الحوض. وكما سبق، ابتعد فوراً عن مجال رؤية الحيوان واطلب من باحث آخر بدء تشغيل برنامج التتبع. وفي نهاية فترة التجربة الاستكشافية التي تستغرق 30 ثانية، أمسك الحيوان من قاعدة الذيل، وأخرجه من الحوض ثم ضعه على ذراع مغطاة بمنشفة.

كرر هذا الإجراء بعد أسبوع واحد. وبمجرد الانتهاء من تجارب التعلم المكاني وتجارب المسبار لجميع الحيوانات، يتم تحليل البيانات كما هو موضح في البروتوكول النصي. جُمعت بيانات استخدام الأطراف الأربعة من جهاز الأسطوانة من جرذان APP21 المعدلة وراثياً قبل ثلاثة أيام من تحفيز السكتة الدماغية، وبعد سبعة و20 يوماً منها.

عندما تم توحيد النتائج ومقارنتها بالقيمة التي تمثل الاستخدام المتساوي للأطراف الأربعة، والمتمثلة هنا بالخط الأحمر، أشارت هذه النتائج إلى أن الجرذان المصابة بأمراض مشتركة لا تظهر عجزاً إحصائياً في استخدام الأطراف الأربعة. وتم الحصول على نتائج مماثلة للحيوانات من النوع البري سواء كانت مصابة بسكتة دماغية أو غير مصابة، وكذلك للجرذان المعدلة وراثياً من سلالة APP21 وحدها. ومع ذلك، أظهرت الحيوانات المصابة بأمراض مشتركة اختلافات في الوظيفة الحركية المرتبطة بالتنقل.

تُظهر بيانات مهمة الشعاع التي جُمعت من هذه الجرذان قبل سبعة أيام من تحفيز السكتة الدماغية وبعد 21 يوماً منها زيادة ملحوظة في عدد الخطوات اللازمة لعبور اللوح، وهو ما لم يُلاحظ في المجموعات الأخرى. كما تكشف نتائج متاهة موريس المائية عن قصور في الذاكرة لدى الحيوانات المصابة بالحالتين معاً، كما يتضح من هذا الرسم البياني الذي يوضح النسبة المئوية للتغير في زمن الكمون، وهو الوقت الذي تستغرقه الحيوانات للوصول إلى ربع الحوض الذي كانت توجد به المنصة سابقاً بين تجاربتي السبر الأولى والثانية. وهنا، تستغرق جرذان APP21 المصابة بالسكتة الدماغية وقتاً أطول بكثير في التجربة الثانية للدخول إلى الربع المستهدف.

وهو فرق لم يظهر لدى الجرذان المعدلة وراثياً بمفردها أو لدى الحيوانات من النوع البري التي تعرضت للسكتة الدماغية. ويشير هذا إلى أن الحيوانات التي تعاني من اعتلالات مشتركة لديها عجز في الذاكرة طويلة المدى. وأثناء تنفيذ هذا الإجراء، من المهم الحفاظ على ثبات جميع المتغيرات قدر الإمكان خلال جلسات الاختبار وعبرها، وتوفير بيئة خالية من التوتر للحيوانات.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، ينبغي أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تقييم الأداء الحركي والمعرفي في نماذج الجرذان المصابة بالخرف التالي للسكتة الدماغية.