本文介绍了利用升降机垂直运动和摩天轮旋转来评估被动运动对啮齿类动物自主神经功能和行为影响的实验方案。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
本研究的总体目标是利用升降式垂直运动装置和摩天轮旋转装置，评估被动运动对啮齿类动物自主神经功能及行为的影响。这些检测方法有助于确认自主神经系统的完整性和正常功能，其评估指标包括排便计数、旷场实验和平衡木穿越等定量行为测量。这些检测方法的优点在于操作简单、可重复性强，并能提供定量的行为学数据。其局限性在于，所观察到的自主神经反应可能是非前庭系统疾病引起的继发现象，且要求动物具备正常功能的前庭系统。这些检测方法的详细操作流程将为晕动病等疾病的机制研究提供重要帮助。
引言
由于异常的视觉-前庭刺激导致的运动病（MS）会引发自主神经反应，产生上腹部不适、恶心和/或呕吐等症状1。根据当前理论，运动病可能由感觉冲突或神经元不匹配引起，即接收到的整合运动信息与环境中预期的内部模型不一致2,3，也可能由于姿势不稳定所致，例如在偏航摇晃的船上所发生的情况4,5。尽管在运动病及前庭自主神经功能研究领域已取得显著进展6,7,8,9,10,11,12，未来的研究仍可得益于标准化评估方案的建立。评估标准被动运动对自主神经的影响，将极大促进对运动病病因及预防机制的探究。本研究的总体目标是评估被动运动对啮齿类动物自主神经功能及行为的影响。动物模型（如啮齿类动物）便于进行实验操作（例如被....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
本研究及实验程序已获得第二军医大学（中国上海）动物实验伦理委员会批准，符合《实验动物护理和使用指南》（美国国家研究委员会，1996年）的规定。
1. 动物
- 使用两个月大（200–250 g）的Sprague-Dawley（SD）大鼠。每次行为学检测均需使用独立的大鼠组别。对照组与实验组始终应分开使用。
注：本研究包含两项自主神经功能检测：EVM 和 FWR。EVM 包含对照组在内的四个组别（= 4），每个组别进行三项行为学检测（平衡木、排便计数和旷场实验 = 3），每组8只大鼠，共计96只大鼠（4 × 3 × 8）。FWR 包含对照组在内共两个组别（= 2），每个组别进行三项行为学检测（平衡木、排便计数和旷场实验 = 3），每组8只大鼠，共计48只大鼠（2 × 3 × 8）。总计报告使用144只大鼠。 - 将啮齿类动物饲养于恒定25 °C温度、60%–70%湿度的环境中。
- 将啮齿类动物置于12 h光照/12 h黑暗的循环条件下，并可自由获取食物和饮水。
注：由于以下实验均为行为学实验，操作大鼠时应轻柔。应以双手抓握，支撑其身体和后肢，避免引发焦虑。 - 在黑暗环境中进行实验（EVM 和 FWR）及评估检测（平衡木和旷场实验评估），以尽量减少视觉线索的干扰。
2. 电梯垂直运动装置
- ....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
图2展示了穿越平衡木所需时间的代表性结果。大鼠连续训练3天，以在平衡木任务中达到稳定的表现10。次日对大鼠的平衡木表现进行评估。图中纵轴显示了为演示目的而设置的旋转轮组、电梯垂直运动组和对照组大鼠穿越平衡木所需的秒数。
图3展示了典型的排便次数实验结果。在电梯垂直运动实验中，大鼠被分为三组，分别接受0.8 Hz、0.4 Hz和0.2 Hz的垂直运动刺激，另设一组不施加运动刺激的对照组，称为静止组。对应的运动周期换算如下：频率 = 0.8 Hz = 1/0.8 = 0.1250 s = 1250 ms，频率 = 0.4 Hz = 1/0.4 = 0.2500 s = 2500 ms，频率 = 0.2 Hz = 1/0.2 = 0.5000 s = 5000 ms。电梯垂直运动（EVM）显著增加了排便次数（单因素方差分析，F(3,31) = 20.2306，p < 0.00001）。在不同频率的垂.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本研究描述了利用电梯式垂直运动和摩天轮旋转来评估啮齿类动物对被动运动的自主神经反应。这些设备和操作方法可轻松应用于其他啮齿类动物，且已存在多种检测方案的改良形式，可用于在不同条件下验证前庭功能，例如在药物干预或外科手术期间。由前庭刺激引发的运动病（MS）相关研究提出了感觉冲突或神经元不匹配理论，即当接收到的视觉信息与环境中预期的内部模型不一致时2,3，会引发自主神经反应，导致上腹部不适、恶心和/或呕吐等症状1。其他理论进一步指出，姿势不稳定（例如在偏航摇晃的船上所发生的情况）4,5也会诱发自主神经反应。尽管已有显著进展，但仍存在诸多未解问题，而电梯式垂直运动和摩天轮旋转等评估方案有助于推动这些问题的研究。
平衡木实验的关键步骤是训练。大鼠必须具有足够的动机并有信心通过横梁；否则，在评估期间无法准确测量其.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者声明不存在任何财务或非财务利益冲突。FWR 设备在中国拥有专利：ZL201120231912.1。
致谢
本工作部分由香港研究资助局早期职业计划资助，项目编号 #21201217，授予 C. L。FWR 装置已在中国获得专利：ZL201120231912.1。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 电梯垂直运动装置 | Custom | 根据所需规格定制的电梯垂直运动装置 | |
| Ethovision | Noldus Information Technology | 视频追踪软件 | |
| 摩天轮旋转装置 | Custom | 根据所需规格定制的摩天轮旋转装置 | |
| 乳胶、聚氯乙烯或丁腈手套 | AMMEX | 使用无粉8密耳手套 | |
| 旷场实验箱 | Custom | 配备红外摄像机的暗色有机玻璃箱 | |
| 大鼠或小鼠 | JAX labs | 任何小型啮齿类动物 | |
| 小型啮齿类动物笼具 | Tecniplast | 1284L | |
| 木制横梁和凳子 | Custom | 按指定规格定制的木制横梁和凳子 |
参考文献
- Balaban, C. D. Vestibular autonomic regulation (including motion sickness and the mechanism of vomiting). Current Opinion in Neurology. 12, 29-33 (1999).
- Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model.
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
标签
