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Behavior

लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन का उपयोग करचूहों में निष्क्रिय गति के स्वायत्त और व्यवहार प्रभावों का आकलन करना

Published: February 7, 2020 doi: 10.3791/59837
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 3, 2,4,5, 4,5,6, 2, 3
1School of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sydney, 2Department of Physics, City University of Hong Kong, 3Department of Nautical Injury Prevention, Faculty of Navy Medicine, Second Military Medical University, 4State Key Laboratory of Marine Pollution (SKLMP), City University of Hong Kong, 5Department of Biomedical Sciences, College of Veterinary Medicine and Life Sciences, City University of Hong Kong, 6Department of Materials Science and Engineering, City University of Hong Kong

Summary

लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन का उपयोग करके कृंतक में निष्क्रिय गति के स्वायत्त और व्यवहार प्रभावों का आकलन करने के लिए प्रोटोकॉल प्रस्तुत किए जाते हैं।

Abstract

इस अध्ययन का समग्र लक्ष्य लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन उपकरणों का उपयोग करके कृंतक में निष्क्रिय गति के स्वायत्त और व्यवहार प्रभावों का आकलन करना है। ये परख स्वायत्त तंत्रिका तंत्र की अखंडता और सामान्य कामकाज की पुष्टि करने में मदद कर सकते हैं । वे शौच की गिनती, खुले मैदान परीक्षा, और संतुलन बीम पार के आधार पर मात्रात्मक उपायों के लिए युग्मित कर रहे हैं । इन परखों के फायदे उनकी सादगी, प्रजनन क्षमता और मात्रात्मक व्यवहार के उपाय हैं। इन परखों की सीमाएं यह हैं कि स्वायत्त प्रतिक्रियाएं गैर-वेस्टिब्यूलर विकारों की epiघटनाहो सकती हैं और एक कार्यशील वेस्टिब्यूलर प्रणाली की आवश्यकता है । मोशन सिकनेस जैसे विकारों की जांच इन परखों की विस्तृत प्रक्रियाओं से काफी सहायता मिलेगी ।

Introduction

असामान्य विसुओ-वेस्टिब्यूलर उत्तेजना के कारण मोशन सिकनेस (एमएस) स्वायत्त प्रतिक्रिया की ओर जाता है, ऐसे एपिगास्ट्रिक असुविधा, मतली और/या उल्टी1लक्षण प्राप्त करता है। वर्तमान सिद्धांतों के अनुसार, मोशन सिकनेस एक संवेदी संघर्ष या न्यूरोनल बेमेल के कारण एकीकृत गति जानकारी प्राप्त करने से हो सकती है जो पर्यावरण2,3 या आसनीय अस्थिरता के प्रत्याशित आंतरिक मॉडल से अलग है जैसा कि एक याविंग जहाज4,5पर होगा। मोशन सिकनेस और वेस्टिब्यूलर स्वायत्त कामकाज6,7,8,9,10, 11,12के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद, भविष्य के अनुसंधान को मानकीकृत मूल्यांकन प्रोटोकॉल द्वारा सहायता प्रदान की जा सकती है। मानक निष्क्रिय गति के स्वायत्त प्रभावों का आकलन करने से गति बीमारी के कारणों और रोकथाम की जांच में काफी लाभ होगा । इस अध्ययन का समग्र लक्ष्य कृंतक में निष्क्रिय गति के स्वायत्त और व्यवहार प्रभावों का आकलन करना है। कृंतक जैसे पशु मॉडल, आसान प्रयोगात्मक हेरफेर (जैसे, निष्क्रिय गति और दवा) और व्यवहार मूल्यांकन की अनुमति देते हैं, जिसका उपयोग गति बीमारी के एटिजियोलॉजी का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। यहां, हम निष्क्रिय गति के प्रभाव और वेस्टिब्यूलर कामकाज की अखंडता के परीक्षण के लिए एक विस्तृत बैटरी पेश करते हैं।

वर्तमान अध्ययन में दो परख, लिफ्ट वर्टिकल मोशन (EVM) और फेरिस-व्हील रोटेशन (FWR) का विवरण दिया गया है, जो निष्क्रिय गति के लिए स्वायत्त प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करते हैं । परखों को तीन मात्रात्मक व्यवहार उपायों, शेष बीम (चूहोंपर 13 और चूहों14,15,16,17),खुले मैदान की परीक्षा और शौच की गिनती के साथ मिलकर किया जाता है । EVM (एक लहर का सामना करने वाले जहाज की पिच और रोल के समान) ओथोलिथ संवेदी अंगों को उत्तेजित करके वेस्टिब्यूलर कामकाज का आकलन करता है जो रैखिक त्वरण को एन्कोड करता है (यानी, सैक्यूल जो ऊर्ध्वाधर विमान में आंदोलनों का जवाब देता है)18। एफडब्ल्यूआर (सेंट्रलाइजल रोटेशन या सिनुसोइडल मोशन) डिवाइस रैखिक त्वरण द्वारा ओथोलिथ अंगों और अर्धवृत्ताकार नहरों को कोणीय त्वरण19,20द्वारा उत्तेजित करता है। फेरिस-व्हील/सेंट्रलाइजल रोटेशन डिवाइस अपने स्वायत्त मूल्यांकन में अद्वितीय है । आज तक, साहित्य में एकमात्र समान उपकरण ऑफ-वर्टिकल एक्सिस रोटेशन (ओवीआर) टर्नटेबल है, जिसका उपयोग वेस्टिबुलो-ऑकुलर रिफ्लेक्स (VOR)18,21,22,वातानुकूलित परिहार23,24और हाइपरग्रैविटी25, 26,27के प्रभावों की जांच करने के लिए किया जाता है। EVM परख और FWR डिवाइस परख वेस्टिब्यूर उत्तेजना स्वायत्त प्रतिक्रियाओं के लिए अग्रणी प्रेरित । हम मजबूत और प्रजनन योग्य परिणाम सुनिश्चित करने के लिए बैलेंस बीम, शौच की गिनती, और खुले क्षेत्र विश्लेषण28,29,30जैसे मात्रात्मक मापों के लिए EVM और FWR को जोड़ेंगे। चूहों13 और चूहों14,15,16,17में वर्णित लोगों के समान, शेष बीम परख लक्ष्य अंत (खत्म) पर एक साधारण ब्लैक-बॉक्स संशोधन का उपयोग करके दो लकड़ी के मल के बीच जमीन से 0.75 मीटर निलंबित एक 1.0 मीटर लंबी बीम है। शेष बीम चिंता का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है (अस्पष्ट ब्लैक बॉक्स)14,17,दर्दनाक चोट15,16,17,और यहां, स्वायत्त प्रतिक्रियाओं संतुलन को प्रभावित । हमने पहले मोशन सिकनेस मॉडल में स्वायत्त प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए शौच की गिनती की है, और यह एक विश्वसनीय मात्रात्मक माप है जो आसानी से किया जाता है और स्पष्ट रूप से6,8,9,11का मूल्यांकन किया जाता है। ओपन-फील्ड विश्लेषण एथोविजन28,बोनसाई30,या मैटलैब29 में एक साधारण वीडियो विश्लेषण का उपयोग करके एक सरल ब्लैक बॉक्स ओपन-फील्ड व्यवहार मूल्यांकन को नियोजित करता है ताकि गति जैसे व्यवहार की मात्रा निर्धारित की जा सके। वर्तमान प्रोटोकॉल में, हम कुल दूरी की यात्रा का उपयोग करते हैं, लेकिन हम ध्यान दें कि कई अलग-अलग प्रतिमान मौजूद हैं (उदाहरण के लिए, विस्तार, आंदोलन का क्षेत्र, वेग आदि) 28,29,30. सामूहिक रूप से, ये प्रक्रियाएं निष्क्रिय गति के लिए स्वायत्त प्रतिक्रियाओं की परीक्षा और मूल्यांकन के लिए मूल्यांकन की एक छोटी बैटरी बनाती हैं, उदाहरण के लिए मोशन सिकनेस6,7,8,9,10,11में । वर्तमान परखों को विभिन्न प्रकार के पशु मॉडलों के अनुकूल किया जा सकता है।

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Protocol

वर्तमान अध्ययन और प्रक्रियाओं को प्रयोगशाला पशुओं की देखभाल और उपयोग के लिए गाइड के अनुसार दूसरे सैन्य चिकित्सा विश्वविद्यालय (शंघाई, चीन) के पशु प्रयोग के लिए नैतिकता समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था, 1996).

1. पशु

  1. दो महीने (200-250 ग्राम) के स्प्राग-डाबले (एसडी) चूहों का उपयोग करें। प्रत्येक व्यवहार परख के लिए, चूहों के एक अलग समूह का उपयोग करें। हमेशा अलग नियंत्रण और प्रयोगात्मक समूहों का उपयोग करें।
    नोट: दो स्वायत्त परीक्षण थे: EVM और FWR । ईवीएम में एक कंट्रोल ग्रुप (= 4) के अलावा तीन व्यवहार परख (बैलेंस बीम, शौच की गिनती और खुला मैदान = 3) के साथ कुल 96 चूहों (4 x 3 x 8) के लिए प्रत्येक में 8 चूहों के साथ तीन शर्तें थीं। FWR एक नियंत्रण समूह के अलावा एक शर्त थी (= 2) तीन व्यवहार परख के साथ (शेष बीम, शौच गिनती और खुले मैदान = 3) के साथ प्रत्येक में 8 चूहों के साथ कुल ४८ चूहों (2 x 3 x 8) के लिए । कुल मिलाकर, हम 144 चूहों की रिपोर्ट करते हैं।
  2. पिंजरे लगातार 25 डिग्री सेल्सियस तापमान और 60%-70% आर्द्रता के तहत कृंतक।
  3. भोजन और पीने के पानी विज्ञापन libitum के लिए उपयोग के साथ 12 h/12 h प्रकाश/अंधेरे चक्र में घर कृंतक ।
    नोट: चूंकि निम्नलिखित प्रोटोकॉल व्यवहारिक प्रयोग हैं, चूहों को धीरे से संभाला जाना चाहिए। जानवरों को संभालना शरीर और पीछे के समर्थन के साथ दोनों हाथों से होना चाहिए, ताकि चिंता को प्रेरित न किया जा सके।
  4. दृश्य संकेतों को कम करने के लिए अंधेरे में प्रयोग (EVM और FWR) और मूल्यांकन परख (शेष बीम और खुले क्षेत्र मूल्यांकन) करें।

2. लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस

  1. दृश्य संकेतों को कम करने के लिए लिफ्ट ऊर्ध्वाधर गति प्रक्रियाओं को पूर्ण अंधेरे में करें।
  2. कृंतकों को प्लेक्सिगलास बॉक्स (22.5 सेमी x 26 सेमी x 20 सेमी) में रखें। यहां प्लेक्सिगलास बॉक्स चार कृंतक (कस्टम-मेड डिवाइस) को समायोजित कर सकता है।
  3. सुनिश्चित करें कि बॉक्स को बंद बांधा जाता है और कृंतक से बचने के लिए सुरक्षित रूप से बंद कर दिया जाता है। लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस (कस्टम मेड डिवाइस) के लिफ्ट पैड पर प्लेक्सीग्लास बॉक्स रखें।
  4. लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस को अनुकूलन के लिए सबसे कम सेटिंग में चालू करें।
  5. आयाम को 22 सेमी ऊपर और तटस्थ से 22 सेमी नीचे सेट करें। इस प्रकार लिफ्ट वर्टिकल मोशन को संवर्द्धित रूप से बदलें:
    1. शुरुआती अवधि 5 मिन के लिए 2,500 एमएस, 5 मिन के लिए 2,000 एमएस और 5 मिन के लिए 1,500 एमएस निर्धारित करें।
    2. 2 घंटे के लिए 1000 एमएस की परीक्षण अवधि का उपयोग करें।
    3. 5 मिन के लिए 1500 एमएस, 5 मिन के लिए 2000 एमएस और 5 मिन के लिए 2500 एमएस की अवधि का उपयोग कररिवर्स में डिवाइस को धीमा करें।

3. फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस

  1. फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस सेटअप
    1. लकड़ी की बेंच (कस्टम-मेड डिवाइस) पर प्लेक्सीग्लास कंटेनर (22.5 सेमी x 26 सेमी x 20 सेमी) रखें।
    2. कृंतक को प्लेक्सीग्लास कंटेनर में फेरिस-व्हील (कस्टम-मेड डिवाइस) के क्षैतिज रोटेशन रॉड के लिए लंबवत शरीर की लंबी धुरी के साथ रखें।
      नोट: क्षैतिज रॉड के लिए शरीर लंबवत के साथ प्लेसमेंट रोटेशन के दौरान ओथोलिथ अंगों (पूर्वकाल-पीछे और ऊर्ध्वाधर दिशा) की उत्तेजना सुनिश्चित करता है।
    3. प्लेक्सीग्लास बॉक्स को सुरक्षित रूप से बंद करें।
    4. फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस की दूसरी बांह पर क्षैतिज रोटेशन रॉड के लिए लंबवत शरीर की लंबी धुरी के साथ प्लेक्सीग्लास कंटेनर में कृंतक के दूसरे सेट को रखें। फेरिस-व्हील को संतुलित करने के लिए समान द्रव्यमान के साथ कृंतक के दूसरे सेट का उपयोग करें।
    5. सुरक्षित रूप से प्लेक्सीग्लास बॉक्स को बंद करें और फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस पर रखें।
  2. फेरिस-व्हील रोटेशन प्रक्रिया
    1. दृश्य संकेतों को कम करने के लिए पूर्ण अंधेरे में फेरिस-व्हील रोटेशन प्रक्रियाओं को करें।
    2. फेरिस-व्हील को 16°/s 2 पर दक्षिणावर्त दिशा में घुमाना शुरू करें ताकि 120 °/s के कोणीय वेग तक पहुंच सके, और फिर 0 °/s तक पहुंचने के लिए 48 °/s2 पर गिरावट शुरू करें । 1 एस ठहराव के बाद, कंटेनर को ऊपर के समान तरीके से एक प्रतिमावर्त दिशा में घुमाना जारी रखें (16डिग्री/एस 2 पर त्वरण 120 °/s के कोणीय वेग तक पहुंचने के लिए और फिर 0 °/s तक पहुंचने के लिए 48 °/s2 पर गिरावट)। दक्षिणावर्त-ठहराव-वामावर्त चक्र को अपनी प्रारंभिक स्थिति तक पहुंचने के लिए लगभग 10 एस की आवश्यकता होती है।
    3. लगभग 720 घूर्णन के लिए प्रति सत्र 2 घंटे के लिए दक्षिणावर्त-दक्षिणावर्त रोटेशन जारी रखें।

4. ईवीएम और एफडब्ल्यूआर का मूल्यांकन

नोट: फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस और लिफ्ट वर्टिकल मोशन का मूल्यांकन तीन प्रक्रियाओं द्वारा किया जाता है: बैलेंस बीम परीक्षण, शौच की गिनती, और खुले क्षेत्र की परीक्षा। लिफ्ट ऊर्ध्वाधर गति का मूल्यांकन करने के लिए समान प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। फेरिस-व्हील रोटेशन या लिफ्ट वर्टिकल मोशन के बाद ये मूल्यांकन प्रक्रियाएं जितनी जल्दी हो सके की जानी चाहिए।

  1. बैलेंस बीम
    1. बैलेंस बीम सेटअप
      1. एक्सपेरिमेंटल फील्ड में दो लकड़ी के मल (ऊंचाई में लगभग 0.75 मीटर) रखकर बैलेंस बीम10,11,12 सेट करें, इसके अलावा लगभग 110 सेमी।
      2. खत्म स्टूल पर ब्लैक प्लास्टिक बॉक्स (15 सेमी x 15 सेमी x 8 सेमी) रखें।
      3. दो मल के बीच एक संकीर्ण लकड़ी की बीम (2.5 सेमी x 130 सेमी) रखें, जिससे मल किनारों के बीच 100 सेमी की दूरी हो जाती है, शुरुआत से खत्म मल तक।
        नोट: काले प्लास्टिक बॉक्स के लिए प्रवेश द्वार १०० सेमी की फिनिश लाइन पर होना चाहिए ।
      4. शुरू मल में दीपक रखें। दीपक चालू करें।
      5. कमरे की रोशनी बंद करें और सुनिश्चित करें कि कमरे में जितना संभव हो उतना अंधेरा है। यह सुनिश्चित करता है कि कृंतक रोशन क्षेत्र से अस्पष्ट क्षेत्र में शेष बीम की दिशा का पालन करता है।
    2. शेष बीम प्रक्रियाएं
      नोट: शेष बीम के मोटर समन्वय परख का आकलन ऊंचा लकड़ी की बीम को पार करने में लगने वाले समय को मापने के द्वारा किया जाता है।
      1. शेष बीम10पर स्थिर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, परीक्षा अवधि से पहले, लगातार 3 दिनों के लिए प्रत्येक कृंतक को दैनिक प्रशिक्षित करें। रोशन कोने में बीम के लिए चूहे को शुरू करके ट्रेन करें और बीम को पार करने का संकेत देते हैं। अंततः चूहा अपनी मर्जी से पार हो जाएगा। वर्तमान प्रोटोकॉल में चूहों ने 3.6 ± 0.9 सेकंड का समय लिया।
        नोट: कुछ कृंतक प्रशिक्षण के दौरान स्थिर प्रदर्शन प्राप्त करने में विफल रहते हैं और उन्हें बाहर रखा जाना चाहिए। कुछ कृंतक कार्य नहीं करते हैं जबकि अन्य में बीम पार करने के लिए प्रेरणा की कमी होती है। स्थिर प्रदर्शन 4 सेकंड से भी कम समय पार करने के लगातार दो परीक्षण अवधि थी । यदि प्रशिक्षण या मूल्यांकन के दौरान चूहा गिर जाता है तो इसे चूहे के पतन के रूप में वर्गीकृत किया जाना चाहिए और आगे मूल्यांकन नहीं किया जाना चाहिए।
      2. वास्तविक प्रक्रिया के लिए, प्रशिक्षित कृंतक को प्रकाश के पास स्टार्ट स्टूल पर रखें और साथ ही स्टॉपवॉच पर प्रेस करें। कृंतक को संतुलन बीम को तेजी से पार करना चाहिए और फिनिश स्टूल पर ब्लैक बॉक्स दर्ज करना चाहिए।
      3. कृंतक जगह में होने के बाद स्टॉपवॉच पर प्रेस करें और जब नाक फिनिश स्टूल पर डार्क बॉक्स में प्रवेश करती है तो इसे दबाएं। बीम को पार करने का समय मल को खत्म करने के लिए शुरू स्टूल से है।
        नोट: एक बार कृंतक प्रशिक्षित हो जाने के बाद, आप मूल्यांकन से पहले गति बीमारी को प्रेरित करने जैसे हस्तक्षेप या हेरफेर कर सकते हैं। आप पिछले प्रशिक्षण सत्र को पार करने के लिए समय का उपयोग करके हस्तक्षेप से पहले एक आधारभूत माप भी प्राप्त कर सकते हैं।
  2. शौच की गिनती
    1. फेरिस-व्हील टेस्ट अवधि के बाद एक बेंच पर चार कृंतक वाले प्लेक्सीग्लास कंटेनर रखें।
    2. कृंतक निकालें और व्यक्तिगत खुले क्षेत्र बक्से (नीचे) में जगह है ।
    3. प्रत्येक कृंतक के लिए जिम्मेदार प्लेक्सीग्लास बॉक्स में मल छर्रों की संख्या गिनें।
      नोट: लिफ्ट ऊर्ध्वाधर गति से गुजरने से पहले मल छर्रों की गिनती करके, लिफ्ट गति के बाद मूल्यांकन के साथ तुलना के लिए, एक बेसलाइन माप प्राप्त किया जा सकता है।
  3. ओपन-फील्ड परीक्षा
    1. कृंतक को ओपन-फील्ड बॉक्स (40 सेमी x 40 सेमी x 45 सेमी) में रखें।
    2. 3 मिन28,29,30के लिए आईआर-वीडियो कैमरे का उपयोग करके ओपन फ़ील्ड व्यवहार रिकॉर्ड करें।
    3. कुल दूरी तय कूच।
      नोट: लिफ्ट वर्टिकल मोशन से पहले कृंतक को ओपन-फील्ड बॉक्स में न रखें। पर्यावरण कृंतक के लिए उपन्यास होना चाहिए। इसलिए ओपन-फील्ड परीक्षा के लिए बेसलाइन माप नहीं लिया जाना चाहिए।

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Representative Results

चित्रा 2 ट्रांसवर्स में लगने वाले समय के प्रतिनिधि संतुलन बीम परिणामों को दर्शाता है। शेष बीम10पर स्थिर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए चूहों को लगातार 3 दिनों तक प्रशिक्षित किया गया . बाद के दिन, चूहों को बैलेंस बीम प्रदर्शन के लिए मूल्यांकन किया गया था। आंकड़ा के वाई-एक्सिस में, हमारे पास प्रदर्शनात्मक उद्देश्यों के लिए फेरिस-व्हील, लिफ्ट वर्टिकल मोशन और नियंत्रण समूहों के लिए संतुलन बीम को पार करने के लिए कृंतक के लिए लिए लिए लिए गए सेकंड की संख्या है।

चित्रा 3 प्रतिनिधि शौच गिनती परिणाम ों को दर्शाता है। लिफ्ट वर्टिकल मोशन के लिए चूहे कंट्रोल ग्रुप के अलावा 0.8 हर्ट्ज, 0.4 हर्ट्ज और 0.2 हर्ट्ज वर्टिकल मोशन के तीन अलग-अलग रोटेशन ग्रुप्स में से एक थे, जिसे स्टैटिक ग्रुप कहा जाता है। गति की हमारी अवधि के लिए तुल्यता इस प्रकार है: आवृत्ति = 0.8Hz = 1/0.8 = 0.1250s = 1250 एमएस, आवृत्ति = 0.4Hz = 1/0.4 = 0.2500s = 2500 एमएस, और आवृत्ति = 0.2Hz = 1/0.2 = 0.5000s = 5000 एमएस ईवीएम में काफी वृद्धि शौच (एक तरह से ANOVA, F (3,31) = 20.2306, पी एंड एलटी; 0.00001) । हर्ट्ज वर्टिकल मोशन में बदलाव से 0.4 हर्ट्ज (टी = 3.4064, डीएफ = 14, पी = 0.0043) और 0.8 हर्ट्ज (टी= 10.6895, डीएफ = 14, पी एंड एलटी; 0.0001) के लिए शौच में वृद्धि हुई। फेरिस-व्हील रोटेशन के लिए, चूहों को अपनी प्रारंभिक स्थिति तक पहुंचने के लिए लगभग 10 एस तक चलने वाले दक्षिणावर्त-ठहराव-वामावर्त चक्र में घुमाया गया था। रोटेशन का पूरा सत्र 2 घंटे तक चला। फेरिस-व्हील रोटेशन ग्रुप की तुलना एक कंट्रोल ग्रुप से की गई, जिसे स्टेटिक ग्रुप कहा जाता है । फेरिस-व्हील रोटेशन समूह ने टी-टेस्ट (टी = 10.6895, डीएफ = 14, पी एंड एलटी; 0.0001) द्वारा निर्धारित शौच में वृद्धि की।

चित्रा 4 कुल दूरी कूच परिणामों के खुले क्षेत्र परीक्षा को दर्शाता है । इन आंकड़ों को खुले क्षेत्र के व्यवहार(सामग्री की तालिका)28के विश्लेषण के लिए वाणिज्यिक वीडियो ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करके एकत्र किया गया था, लेकिन बोनसाई30 और हमारे समूह ने मैटलैब29के आधार पर विकसित किए गए व्यवहार वीडियो विश्लेषण के लिए कई ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर पाइपलाइनमौजूद हैं । इसके अलावा, यहां, कुल दूरी की यात्रा एक मीट्रिक के रूप में मूल्यांकन किया गया था, लेकिन फ्रेम-दर-फ्रेम मतभेदों का उपयोग ऊर्ध्वाधर गति जैसे अन्य व्यवहारों का निर्धारण करने के लिए किया जा सकता है। लिफ्ट वर्टिकल मोशन के लिए चूहे कंट्रोल ग्रुप के अलावा 0.8 हर्ट्ज, 0.4 हर्ट्ज और 0.2 हर्ट्ज वर्टिकल मोशन के तीन अलग-अलग रोटेशन ग्रुप्स में से एक थे, जिसे स्टैटिक ग्रुप कहा जाता है। ईवीएम ने खुले मैदान की दूरी में काफी कमी की (वन-वे एनोवा, एफ (3,31) = 16.5994, पी एंड एलटी; 0.00001) । हर्ट्ज वर्टिकल मोशन में बदलाव से 0.4 हर्ट्ज (टी = 3.1354, डीएफ = 14, पी = 0.0073) और 0.8 हर्ट्ज (टी = 5.8929, डीएफ = 14, पी एंड एलटी; 0.001) के लिए ओपन-फील्ड लोकोमोशन में कमी आई। फेरिस-व्हील रोटेशन के लिए, चूहों को अपनी प्रारंभिक स्थिति तक पहुंचने के लिए लगभग 10 एस तक चलने वाले दक्षिणावर्त-ठहराव-वामावर्त चक्र में घुमाया गया था। रोटेशन का पूरा सत्र 2 घंटे तक चला। फेरिस-व्हील रोटेशन ग्रुप की तुलना एक कंट्रोल ग्रुप से की गई, जिसे स्टेटिक ग्रुप कहा जाता है । फेरिस-व्हील रोटेशन समूह ने टी-टेस्ट (टी = 4.3341, df = 14, पी = 0.0007) द्वारा निर्धारित ओपन-फील्ड लोकोमोशन में कमी की।

कई प्रकाशित अध्ययनों में 6 ,7,8,9,10,11,12के बताए गए प्रोटोकॉल को नियोजित किया गया है . हमारे समूह के एक हालिया उदाहरण ने एंटीकोलिनजेनिक्स मेकामाइलमाइन और स्कोपोलामाइन के पीछे के तंत्र का अध्ययन किया जो गति बीमारी से प्रेरित गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल लक्षण12को समाप्त कर ते हैं।

Figure 1
चित्रा 1: इंस्ट्रूमेंटेशन का उपयोग किया जाता है। (क)बैलेंस बीम। शेष बीम एक संकीर्ण लकड़ी की बीम (2.5 सेमी x 130 सेमी) दो मल के बीच 100 सेमी (ऊंचाई में लगभग 0.75 मीटर) के अलावा रखा गया है। एक दीपक शुरू मल और खत्म मल पर एक काले प्लास्टिक बॉक्स (15 सेमी x 15 सेमी x 8 सेमी) पर रखा गया है। (ख)लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस। लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस एम्पटिट्यूड 22 सेमी ऊपर और तटस्थ से 22 सेमी नीचे सेट किया गया है। वार्म-अप वर्टिकल मोशन में 5 मिन के लिए 2500 एमएस पीरियड, 5 मिन के लिए 2000 एमएस और 5 मिन के लिए 1500 एमएस होते हैं। परीक्षण प्रस्ताव में 2 घंटे के लिए 1000 एमएस अवधि होती है। लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस को रिवर्स में 5 मिन के लिए 1500 एमएस पीरियड, 5 मिन के लिए 2000 एमएस और 5 मिन के लिए 2500 एमएस का इस्तेमाल करते हुए धीमा कर दिया जाता है। चूहों को लिफ्ट वर्टिकल मोशन डिवाइस के सामने की ओर सिर रखा जाता है। (ग)फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस। फेरिस-व्हील 16डिग्री/एस 2 पर दक्षिणावर्त दिशा में घूमता है, जो 120 डिग्री/एस तक तेजी से चलता है, बाद में 0 डिग्री/एस तक पहुंचने के लिए 48 °/s2 पर गिरावट, 1 एस के लिए रुका हुआ है, और फिर एक प्रतिमावर्त में घूर्णन (16 डिग्री/एस2 120 डिग्री/s तक तेजी, बाद में 48 डिग्री/एस2 पर गिरावट 0 डिग्री/s) तक पहुंचने के लिए । दक्षिणावर्त-ठहराव-वामावर्त चक्र अपनी प्रारंभिक स्थिति तक पहुंचने के लिए ~ 10 एस की आवश्यकता है। चूहों फेरिस-व्हील रोटेशन डिवाइस के केंद्र की ओर सिर रखा जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: बैलेंस बीम परिणाम। बीम (मतलब ± मानक विचलन) को पार करने के लिए लिया गया समय। वाई-एक्सिस बीम को पार करने के लिए लिए गए सेकंड को इंगित करता है। शेष बीम10पर स्थिर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए मूल्यांकन से पहले चूहों को तीन दिनों तक प्रशिक्षित किया गया था । लिफ्ट वर्टिकल मोशन या फेरिस-व्हील उपकरणों के साथ पूर्व मूल्यांकन काफी समय पार बढ़ जाता है। नियंत्रण और हर दूसरे समूह के बीच बोनफेरोनी सुधार के साथ दो पूंछ वाले टी-टेस्ट द्वारा सांख्यिकीय परीक्षण किया गया था। पी एंड एलटी; 0.001 को इंगित करता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: शौच गिनती परिणाम। लिफ्ट वर्टिकल मोशन परिणाम(ए)लेफ्ट पैनल - 0.8 हर्ट्ज, 0.4 हर्ट्ज और 0.2 हर्ट्ज वर्टिकल मोशन के लिए ग्रुप द्वारा शौच की गिनती (मतलब ± मानक विचलन), एक नियंत्रण समूह के अलावा, जिसे स्थिर समूह को 0 हर्ट्ज कहा जाता है। 0.8 हर्ट्ज और 0.4 हर्ट्ज के लिए शौच में उल्लेखनीय वृद्धि नोट करें जैसा कि आस्ट्स्र्ज द्वारा इंगित किया गया है। फेरिस-व्हील रोटेशन परिणाम(ख)राइट पैनल - फेरिस-व्हील रोटेशन चूहा समूह के लिए शौच गिनती (मतलब ± मानक विचलन) (कोणीय वेग प्रतिमान के लिए विवरण देखें) और एक नियंत्रण समूह (0 हर्ट्ज), जिसे स्थिर समूह कहा जाता है। तारकों द्वारा इंगित रोटेशन समूह के लिए शौच में महत्वपूर्ण वृद्धि पर ध्यान दें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: कुल दूरी कूच । (क)लिफ्ट वर्टिकल मोशन परिणाम। इस पैनल में नियंत्रण (स्थिर) समूह के अलावा 0.8 हर्ट्ज, 0.4 हर्ट्ज और 0.2 हर्ट्ज वर्टिकल मोशन के लिए समूह द्वारा ओपन फील्ड लोकोमोशन टेस्ट में सेमी द्वारा कुल दूरी (मतलब ± मानक विचलन) शामिल है। ध्यान दें कि कुल दूरी में महत्वपूर्ण कमी 0.8 हर्ट्ज और 0.4 हर्ट्ज के लिए यात्रा की गई है जैसा कि तारकों द्वारा इंगित किया गया है। नियंत्रण और हर दूसरे समूह के बीच बोनफेरोनी सुधार के साथ दो पूंछ वाले टी-टेस्ट द्वारा सांख्यिकीय परीक्षण किया गया था। ** पी एंड एलटी; 0.01 और *** पी एंड एलटी; 0.001 को इंगित करता है। (ख)फेरिस-व्हील रोटेशन परिणाम । इस पैनल में फेरिस-व्हील रोटेशन चूहा समूह और एक नियंत्रण (स्थिर) समूह के लिए ओपन-फील्ड लोकोमोशन टेस्ट में सेमी द्वारा कुल दूरी की यात्रा (मतलब ± मानक विचलन) शामिल है। तारकों द्वारा इंगित कुल दूरी में महत्वपूर्ण कमी पर ध्यान दें। नियंत्रण और फेरिस-व्हील समूह के बीच दो पूंछ वाले टी-टेस्ट द्वारा सांख्यिकीय परीक्षण किया गया था । पी एंड एलटी; 0.001 को इंगित करता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

वर्तमान अध्ययन में लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन का उपयोग करके कृंतक में निष्क्रिय गति के लिए स्वायत्त प्रतिक्रियाओं का आकलन करने का वर्णन किया गया है । इन उपकरणों और प्रक्रियाओं को आसानी से अन्य कृंतक ों को अपनाया जा सकता है और विभिन्न परिस्थितियों में वेस्टिब्यूलर कामकाज की पुष्टि करने के लिए परखों के कई संशोधन मौजूद हैं, जैसे औषधीय चुनौती या शल्य चिकित्सा हस्तक्षेपों में। वेस्टिब्यूलर उत्तेजना द्वारा प्राप्त एमएस में किए गए शोध ने सिद्धांत का नेतृत्व किया है कि पर्यावरण के प्रत्याशित आंतरिक मॉडलसेअलग दृश्य जानकारी प्राप्त करने के कारण संवेदी संघर्ष या न्यूरोनल बेमेल2,3 स्वायत्त प्रतिक्रिया की ओर जाता है, जो लक्षणों को प्राप्त करता है जैसे एपिगास्ट्रिक असुविधा, मतली और/या उल्टी1। इसके अलावा सिद्धांतों ने रेखांकित किया है कि आसनीय अस्थिरता, जैसा कि एक याविंग जहाज4,5पर होगा, स्वायत्त प्रतिक्रिया को प्रकाश में लाना होगा। इन महत्वपूर्ण अग्रिमों के बावजूद, प्रश्न बने हुए हैं जिन्हें लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन जैसे मूल्यांकन प्रोटोकॉल द्वारा सहायता प्रदान की जा सकती है।

बैलेंस बीम के लिए एक महत्वपूर्ण कदम प्रशिक्षण है। चूहों को प्रेरित किया जाना चाहिए और बीम को पार करने के लिए आत्मविश्वास होना चाहिए; अन्यथा, मूल्यांकन अवधि में संतुलन (यानी, वेस्टिबुलर अखंडता) को मापा नहीं जाता है। चिंता की जांच में रुचि शोधकर्ताओं के लिए14,17 या दर्दनाक चोट15,16,17,प्रशिक्षण या संतुलन बीम पार करने के दौरान अन्य व्यवहार प्रासंगिक हो सकता है। उदाहरण के लिए, शेष बीम, शौच, पेशाब, फॉल्स और गलत कदमों का उपयोग करके चिंता अनुसंधान में14की गणना की जा सकती है। इसके अलावा कुछ शोध क्षेत्रों में, कृंतक जिनमें बीम पार करने की प्रेरणा की कमी होती है,का मूल्यांकन13,14,15,16,17से अलग किया जा सकता है । यह लिफ्ट ऊर्ध्वाधर गति और फेरिस-व्हील रोटेशन के दौरान महत्वपूर्ण है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बॉक्स को बंद और सुरक्षित रूप से बंद किया जाए, क्योंकि असुरक्षित बॉक्स में कृंतक को प्रेरित और घायल किया जा सकता है। इसके अलावा, सुनिश्चित करें कि कृंतक का मूल्यांकन ओपन-फील्ड बॉक्स28,29,30 में केवल एक बार और तुरंत लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील के तुरंत बाद किया जाता है ताकि वेस्टिब्यूलर प्रभावों का तेजी से मूल्यांकन सुनिश्चित किया जा सके।

उपर्युक्त प्रोटोकॉल मात्रात्मक उपायों का उपयोग करते हैं। इसलिए, बैलेंस बीम की सीमाओं में कृंतक शामिल हैं जो बीम को पार करने के लिए प्रेरणा की कमी करते हैं, क्योंकि संतुलन व्यवहार का मूल्यांकन किया जा रहा है। लिफ्ट ऊर्ध्वाधर गति और फेरिस-व्हील रोटेशन शौच के लिए सीमाओं में एक अच्छी तरह से खिलाया कृंतक की आवश्यकता होती है। यह आवश्यक है; अन्यथा, कृंतक को वेस्टिब्यूर उत्तेजना के लिए एक मजबूत स्वायत्त प्रतिक्रिया का अनुभव नहीं हो सकता है। तुलनात्मक प्रयोजनों के लिए 25 घंटे की अवधि की सामान्य/नियंत्रण अवधि के लिए बेसलाइन शौच की गिनती का निरीक्षण करना अच्छा अभ्यास है।

प्रोटोकॉल का उपयोग करते समय एक और महत्वपूर्ण विचार, और परिणामों की व्याख्या करना, प्रजातियों में गति बीमारी प्रतिक्रियाओं में अंतर है। मनुष्यों में, और बिल्लियों और कुत्तों जैसी अन्य प्रजातियां, रीचिंग और उल्टी दो सामान्य लक्षण31,32,33,34हैं। दूसरी ओर, चूहे उल्टी नहीं कर सकते। हालांकि, चूहे मोशन सिकनेस के लक्षण ों जैसे पिका35,36,शौच प्रतिक्रिया37और सहज लोकोमोशन कम35,38प्रदर्शित करते हैं। इसके अलावा, मनुष्य संवेदी इनपुट के लिए दृष्टि पर मुख्य रूप से भरोसा करते हैं और मोशन सिकनेस की संभावना वेस्टिब्यूलर सिस्टम2,39के साथ संवेदी संघर्ष से संबंधित है। चूहों में, विशेष रूप से एल्बिनो चूहों (जैसे, स्प्राग-डाले), दृष्टि आमतौर पर प्राथमिक भावना नहीं है, बल्कि सोमाटोसेंसरी (मूंछ)। इससे संघर्ष के लिए विभिन्न संवेदी आदानों के सापेक्ष योगदान में अंतर-प्रजातियों के अंतर हो सकते हैं। अंत में, मोशन सिकनेस प्रतिक्रिया में अंतर-कृंतक प्रजातियों के अंतर हैं। उदाहरण के लिए, चतुर माउस (सनकस मुरिनस) एक एमेटिक प्रतिक्रिया40,41करने में सक्षम है।

सामूहिक रूप से वर्णित प्रक्रियाओं में मोशन सिकनेस6,7,8,9,11के दौरान कृंतक ों में स्वायत्त प्रतिक्रियाओं की परीक्षा और मूल्यांकन के लिए मूल्यांकन की एक छोटी बैटरी बनती है . वेस्टिबुलर उत्तेजना के दौरान कॉर्टिकल परिणामों को निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी जैसे अधिक शारीरिक उपायों के साथ वर्तमान तकनीकें बहुत रुचि रखते हैं।

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Disclosures

लेखक हितों के कोई वित्तीय या गैर-वित्तीय संघर्ष ों की घोषणा नहीं करते हैं । FWR डिवाइस चीन में एक पेटेंट है: ZL201120231912.1 ।

Acknowledgments

इस काम को हांगकांग रिसर्च ग्रांट काउंसिल, अर्ली करियर स्कीम, प्रोजेक्ट #21201217 सी एल द्वारा भाग में समर्थन दिया गया था । FWR डिवाइस चीन में एक पेटेंट है: ZL201120231912.1 ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Elevator vertical motion device Custom Custom-made Elevator vertical motion device to desired specifications
Ethovision Noldus Information Technology Video tracking software
Ferris-wheel rotation device Custom Custom-made Ferris-wheel rotation device to desired specifications
Latex, polyvinyl or nitrile gloves AMMEX Use unpowdered gloves 8-mil
Open field box Custom Darkened plexiglass box with IR camera
Rat or mouse JAX labs Any small rodent
Small rodent cage Tecniplast 1284L
Wooden beam and stools Custom Custom-made wooden beam and stools to specifications indicated

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References

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लिफ्ट वर्टिकल मोशन और फेरिस-व्हील रोटेशन का उपयोग करचूहों में निष्क्रिय गति के स्वायत्त और व्यवहार प्रभावों का आकलन करना
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Manno, F. A. M., Pan, L., Mao, Y., Su, Y., Manno, S. H. C., Cheng, S. H., Lau, C., Cai, Y. Assessing the Autonomic and Behavioral Effects of Passive Motion in Rats using Elevator Vertical Motion and Ferris-Wheel Rotation. J. Vis. Exp. (156), e59837, doi:10.3791/59837 (2020).

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