نموذج موجة الانفجار منخفضة الكثافة للتقييم قبل السريري لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة المغلقة الرأس في القوارض
نوفمبر 6, 2020
نقدم هنا بروتوكولا لنموذج موجة الانفجار للقوارض للتحقيق في الآثار العصبية البيولوجية والفسيولوجية المرضية لإصابات الدماغ الرضحية الخفيفة إلى المتوسطة. لقد أنشأنا إعدادا يعمل بالغاز وعلى مقاعد البدلاء مزودا بأجهزة استشعار الضغط مما يسمح بتوليد موثوق به وقابل للتكرار من إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة إلى المتوسطة الناجمة عن الانفجار.
ينتج عن هذا البروتوكول إصابة دماغية مغلقة الرأس غير جراحية تلخص التجربة البشرية لإصابة رياضية أو التعرض للانفجار في الملعب المفتوح. الميزة الأساسية لهذا البروتوكول هي أنه يسمح بحركة الرأس من أجل التقاط أحداث التسارع / التباطؤ المتأصلة في العديد من أشكال إصابات الدماغ الرضية. يسعى هذا النموذج إلى تلخيص التجربة البشرية لعوامل مختلفة من إصابات الدماغ الرضية ويسمح بتقييم عقابيل إصابات الدماغ الرضية ذات الصلة سريريا.
نظرا لتأثيرات التسارع / التباطؤ للنموذج ، فإننا نعيد إنتاج العوامل والخبرات المتأصلة في الأشكال الشائعة لإصابات الدماغ الرضية التي لوحظت سريريا. ابدأ بالحصول على جميع أجزاء العمل اللازمة للإعداد وتثبيتها بشكل فردي على طاولات منزلقة للماكينة مثبتة على سطح ثابت وسهل التنظيف من الفولاذ المقاوم للصدأ في مساحة مختبرية معتمدة للتجارب على. قم بتثبيت درع الأنبوب PVC بشكل عمودي على إعداد أنبوب الصدمة بحيث يتم تغطية جسم بالكامل ، مما يسمح للرأس فقط بالبروز.
قم بتركيب أسطوانة غاز على الحائط بالقرب من الإعداد وفقا للوائح السلامة ذات الصلة. بعد تحضير جميع المواد المطلوبة للتجربة ، تحقق من الإعداد للتثبيت الصحيح عن طريق ضبط المعلمات وفقا لهدف الدراسة. قم بقص غشاء البوليستر بعناية وأدخله بين قسمي القيادة والسائق.
قم بتثبيته عن طريق شد مسامير التوصيل. ضع ثلاثة مستشعرات ضغط عند مخرج أنبوب الصدمة بزاوية 120 درجة لمراقبة خصائص موجة الانفجار أثناء تحريض TBI. باستخدام الميكرومتر ، تأكد من أن المسافة من نهاية جهاز أنبوب الصدمة صحيحة لكل موضوع على حدة.
حافظ على ثبات موضع رأس القوارض داخل الدراسات للسماح بتقييم ثابت للإصابة. باستخدام واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج ، ابدأ التسجيل من مستشعرات الضغط. ضع القوارض المخدرة بالكامل في درع الأنابيب البلاستيكية مع توسيد لحماية الأعضاء الطرفية من موجة الانفجار.
ضع رأسه داخل منطقة وضع الرأس ومدعوم من الأسفل بقطعة شاش. حدد محاذاة الرأس وفقا لتشريح كل قوارض مع محاذاة اللقمة القذالية مع حافة التدريع الواقي. افتح الصمام الرئيسي لخزان الغاز المضغوط لإنتاج ارتفاع ضغط يؤدي إلى تمزق الغشاء وانفجار قوي يؤكد توليد موجة الضغط.
سيتم تمزق الغشاء بصريا عند إزالته بعد التجربة. قم بإيقاف تشغيل تدفق الغاز فور سماع الانفجار. قم بإزالة القوارض من الجهاز وضعها على جانبها على سطح مستو مجاور مباشرة لأنبوب الصدمة.
بمجرد أن يستعيد منعكس الصحيح ، ضعه في قفص المنزل الخاص به وراقبه بحثا عن ردود الفعل السلبية خلال ال 24 ساعة القادمة. نظف الإعداد باستخدام المنظف لإزالة الرائحة والاستعداد للتجربة التالية. زادت ضغوط الذروة بما يتفق مع سمك الغشاء في منطقة وضع الرأس وخروج جهاز أنبوب الصدمة ، مما يدل على أنها قابلة للتطوير.
أظهرت الفئران التي تعرضت لموجة انفجار ناتجة عن غشاء 76.2 ميكرومتر زيادة كبيرة في وقت الانعكاس الصحيح مقارنة بأدوات التحكم الزائفة ، مما يشير إلى أن موجة الانفجار هذه تؤدي إلى فقدان الوعي. في المقابل ، لم تظهر الفئران التي تعرضت لموجة انفجار من غشاء 50.8 ميكرومتر أي زيادات كبيرة في وقت الانعكاس الصحيح ، مما يدل على شكل خفيف من إصابات الدماغ الرضية. أدى التعرض لموجة انفجار بالغشاء 76.2 ميكرومتر إلى انخفاض كبير في درجة حرارة جسم الفئران التي يسببها إصابات الدماغ الرضية خلال الساعة الأولى مقارنة بضوابطها الزائفة ، مما يشير إلى تأثير فسيولوجي كبير.
أظهرت الفئران التي تعرضت لإصابات دماغية رضحية بغشاء 76.2 ميكرومتر انخفاضا حادا يعتمد على الوقت في إجمالي وزن الجسم في يوم واحد بعد إصابات الدماغ الرضية مقارنة بالضوابط الزائفة وانخفاض كبير في النشاط الحركي. من المهم تأمين الغشاء بشكل كاف لتوليد موجات الانفجار القابلة للتكرار. قبل التجربة في الجسم الحي ، يجب التقاط موجة الانفجار وتقييمها باستخدام مستشعرات الضغط.
يمكن إجراء التقييمات العصبية مثل وقت رد الفعل التصحيحي الحاد والحركة و / أو التقييمات السلوكية الأكثر تعقيدا للإدراك باتباع بروتوكول TBI. يمكن أيضا تقييم الالتهاب العصبي و / أو علم الأمراض العصبية باستخدام المقايسات الكيميائية الحيوية ذات الصلة.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تفصل هذه الدراسة نموذجاً لموجة انفجارية للقوارض، صُمم لاستكشاف التأثيرات النيوروبيولوجية والفيزيولوجية المرضية لإصابات الدماغ الرضية (TBI) الخفيفة إلى المتوسطة. يستخدم البروتوكول نظاماً مكتبياً يعمل بدفع الغاز ومزوداً بمستشعرات ضغط لتوليد إصابات ناتجة عن انفجار قابلة للتكرار، مما يحاكي ظروفاً مشابهة لإصابات الدماغ الرضية المرتبطة بالرياضة والتعرض للانفجارات.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- إصابات الدماغ الرضية (TBI)
- أبحاث النماذج الحيوانية
خلفية علمية
- يحاكي هذا النموذج عوامل إصابة الدماغ الرضحية (TBI) المختلفة التي يتعرض لها البشر.
- يسمح بحركات الرأس لرصد أحداث التسارع والتباطؤ الواقعية.
- يركز على تقييم التبعات السريرية ذات الصلة بإصابات الدماغ الرضحية (TBI).
- يعزز فهم الالتهاب العصبي والاعتلال العصبي الناجم عن إصابة الدماغ الرضحية (TBI).
الغرض من الدراسة
- لإنشاء نموذج موثوق لدراسة تأثيرات إصابات الدماغ الرضحية (TBI) في القوارض.
- تقييم التغيرات الفسيولوجية والسلوكية بعد الإصابة بالـ TBI.
- تسهيل تقييم العمليات البيولوجية العصبية المرتبطة بالـ TBI.
الطرق المستخدمة
- استخدمت هذه الدراسة نموذج موجة انفجار مدفوعة بالغاز.
- اشتمل النموذج البيولوجي على قوارض مخدرة خضعت لتعرض محكوم لموجة الانفجار.
- لم يتم ذكر أي سير عمل للميوميكس (multiomics).
- تمت مراقبة الفئران لرصد أي تفاعلات عكسية بعد التجربة على مدار 24 ساعة.
- قامت مستشعرات الضغط بقياس خصائص موجة الانفجار لضمان إمكانية تكرار النتائج.
النتائج الرئيسية
- أظهرت الفئران التي تعرضت لغشاء بسُمك 76.2 ميكرومتر ضعفاً ملحوظاً في منعكس تعديل الوضع وانخفاضاً في درجة حرارة الجسم.
- أدى التعرض لموجة الانفجار إلى انخفاض في وزن الجسم بمرور الوقت وتراجع في القدرة على الحركة.
- يشير ذلك إلى وجود ارتباط بين سُمك الغشاء وشدة تأثير موجة الانفجار.
الاستنتاجات
- توضح هذه الدراسة إعداداً تجريبياً جديداً لبحث آثار إصابات الدماغ الرضحيّة (TBI) في القوارض.
- تقدم الدراسة رؤى حول الاستجابات السلوكية والفسيولوجية لشدات متفاوتة من إصابات الدماغ الرضحيّة (TBI).
- تعزز الدراسة فهم الآليات العصبونية المتورطة في إصابات الدماغ الرضحيّة (TBI).
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في القطاع الصناعي
تعد النماذج قبل السريرية الموثوقة التي تحاكي إصابة الدماغ الرضخية (TBI) الخفيفة لدى البشر ضرورية لعلوم الأعصاب الانتقالية واكتشاف العلاجات العصبية. يتيح نموذج موجة الانفجار القابل للتوسع في القوارض استحثاثاً منضبطاً وقابلاً للتكرار لإصابات الدماغ الرضخية مغلقة الرأس، مما يدعم تقليل المخاطر الآلية والتحقق من الأهداف الخاصة باستراتيجيات الحماية العصبية. إن قابليته للتكرار ومخرجاته الكمية تجعل منه أداة بالغة الأهمية لفرز المحافظ البحثية في المراحل المبكرة وتعزيز الثقة التنبؤية في مسارات أبحاث إصابات الدماغ الرضخية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء الآليات البيولوجية العصبية والفسيولوجية المرضية الكامنة وراء إصابات الدماغ الرضية (TBI) الخفيفة إلى المتوسطة.
- يدعم التحقق من الأهداف الوظيفية من خلال نمذجة التبعات السريرية ذات الصلة بإصابات الدماغ الرضية (TBI) في الجسم الحي.
- يسهل الثقة التنبؤية في اختبار الفرضيات العلاجية الخاصة بالحماية العصبية والترميم.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر نظاماً معتمداً وقابلاً للتكرار لإجراء الفحوصات العصبية الحيوية، والباثولوجيا العصبية، والاختبارات السلوكية اللاحقة.
- يضمن توحيد المقاييس في الفحوصات من خلال التحكم في بارامترات الانفجار ومراقبة مستشعر الضغط.
- يتيح القياس الكمي لنتائج إصابات الدماغ الرضية (TBI) الحادة وتحت الحادة لتقييم المركبات.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يوائم آليات الإصابة في مرحلة ما قبل السريرية مع إصابات الدماغ الرضخية (TBI) البشرية، مما يدعم تطوير المؤشرات الحيوية الانتقالية.
- يحافظ على الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق من الصحة في مرحلة ما قبل السريرية من خلال تمكين القراءات السلوكية والفسيولوجية.
- يقلل من المخاطر الانتقالية عن طريق نمذجة تأثيرات التسارع والتباطؤ والانفجار الملحوظة في إصابات الدماغ الرضخية (TBI) السريرية.
تكامل مسارات العمل وسير العمل
يتكامل هذا النموذج ضمن التسلسل الممتد من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية، مما يتيح اختبار الفرضيات، وتحديد المركبات الرائدة، والتحقق الانتقالي من العلاجات الخاصة بإصابات الدماغ الرضحية TBI.
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم الدراسات الميكانيكية للالتهاب العصبي، والاعتلال العصبي، والعجز السلوكي الناجم عن إصابات الدماغ الرضية (TBI).
- الفحص: يقدم مخرجات كمية قابلة للتكرار، مثل وقت منعكس التصحيح والنشاط الحركي، لفحص المركبات.
- التحليلات: يوفر بيانات مستشعر الضغط والقياسات الفسيولوجية لمقارنة حالات الإصابة وتأثيرات التدخلات.
- الأبحاث الانتقالية: يربط النتائج قبل السريرية بالنقاط النهائية السريرية من خلال نمذجة آليات ونتائج الإصابة ذات الصلة.
- إعادة الاستخدام في المؤسسات: يوفر منصة قابلة للتوسع وعالية الإنتاجية يمكن تكييفها عبر برامج أبحاث الصدمات العصبية.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: زيادة الثقة التنبؤية وتقليل الغموض الميكانيكي في التحقق من صحة أهداف الإصابات الدماغية الرضية (TBI).
- القيمة التشغيلية: توحيد معايير إحداث الإصابة وقياس النتائج لضمان القابلية للتكرار والتوسع.
- القيمة الاستراتيجية: توجيه قرارات المضي قدماً أو التوقف وتخصيص رأس المال من خلال توفير بيانات قبل سريرية قوية.
- التأثير على المحفظة: تمكين تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر للمرشحات العلاجية الواقية للأعصاب والمجددة للأعصاب.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في التعامل مع القوارض، والتخدير، والتقييم السلوكي العصبي.
- يتطلب إمكانية الوصول إلى جهاز أنبوب صدمة يعمل بالغاز، ومستشعرات الضغط، وبرامج الحصول على البيانات.
- يستلزم توحيداً دقيقاً بين الفرق لمعايير الإصابة ومقاييس النتائج.
- قابل للتكيف مع سلالات القوارض المختلفة ودرجات شدة الإصابة من خلال تعديلات في البروتوكول.
- تعتبر معايرة موجة الانفجار وتأمين الغشاء أمرين حاسمين لضمان قابلية التكرار والسلامة.
