创伤性脑损伤（TBI）常伴随记忆功能障碍。本文介绍了一种通过度量任务评估TBI后空间工作记忆的实验方案。度量测试是研究TBI后空间工作记忆障碍的有效工具。
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方法文章
一种用于评估成年大鼠创伤性脑损伤后空间工作记忆的度量测试
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
创伤性脑损伤（TBI）后，感觉、短期和长期记忆受损是常见的副作用。由于人类研究存在伦理限制，动物模型为测试治疗方法以及研究该疾病的机制和相关并发症提供了合适的替代方案。实验性啮齿类动物模型因其易获得性、低成本、可重复性以及经过验证的方法，历来被最广泛使用。度量测试是一种用于研究TBI后空间工作记忆（SWM）受损情况的技术，通过检测动物对两个物体之间不同距离和角度位置的记忆能力来进行评估。度量任务的显著优势包括可实现动态观察、成本低、可重复性强、实施相对简便以及对动物造成的应激较小。本文介绍了一种用于测量成年大鼠在TBI后SWM功能受损的度量测试方案。该测试为更有效地评估脑功能的生理与病理生理状态提供了一种可行的方法。
引言
中度创伤性脑损伤（TBI）后出现注意力、执行功能及某些记忆缺陷等神经功能缺损的患病率超过50%1,2,3,4,5,6,7,8。TBI可导致空间短时记忆、长时记忆和工作记忆的严重损害9。这些记忆功能损害已在TBI的啮齿类动物模型中被观察到。啮齿类动物模型推动了记忆检测技术的发展，使得研究人员能够更深入地探究TBI对神经记忆系统中记忆处理过程的影响。
两项分别与拓扑和度量空间信息处理相关的测试有助于测量空间工作记忆（SWM）。拓扑测试依赖于环境空间或物体周围连接或封闭空间的大小变化，而度量测试则评估物体之间角度或距离的变化10,11。Goodrich-Hunsaker 等人首次将人类的拓扑....
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方案
实验遵循《赫尔辛基宣言》和《东京宣言》以及欧洲共同体实验动物使用指南进行。本实验已获得内盖夫本-古里安大学动物护理委员会的批准。实验方案的时间线如图1所示。
1. 手术操作与液体脉冲性创伤性脑损伤（TBI）
- 选择成年雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠，饲养于室温22 ± 1 °C、相对湿度40%–60%、12小时光照/12小时黑暗循环的环境中。
- 提供饲料和饮水 随意摄取在上午时段（即6:00至12:00）进行实验。
- 在实验开始前，对对照组和TBI组进行基线神经功能评估（见下文第2节）。
- 使用4%异氟烷吸入麻醉诱导，1.5%异氟烷维持麻醉。通过测试足底反射或对刺激物的运动反应，确认大鼠已完全固定。
注意：使用持续异氟烷给药系统进行麻醉。所有操作均须在无菌条件下进行。 - 按照先前所述方法进行矢状旁路液体冲击损伤实验21,22.
- 在切口前，沿预计切口部位皮下注射 0.2 mL 的 0.5% 布比卡因。将大鼠转移至恢复室，并持续监测其神经功能（如瘫痪）、呼吸状态（如呼吸停止）和心血管状态（如软组织灌注减少、瞳孔颜色改变及心动过缓）达 2....
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结果
组间比较的显著性通过Mann-Whitney检验确定。结果的统计学显著性定义为P < 0.05，而高度统计学显著性定义为P < 0.01。
结果显示，在干预前和创伤性脑损伤（TBI）后28天，各组之间的神经功能缺损评分（NSS）无差异。每组包括12只雌性或12只雄性大鼠。TBI后48小时获得的NSS评分见表1。在损伤后第28天表现出明显神经功能缺损的TBI组大鼠被排除在实验之外。数据以计数形式测量，表示为中位数±范围。
假手术对照组在研究开始后的第48小时未表现出任何神经功能缺损（NSS-0）。根据Mann-Whitney检验（表1），创伤性脑损伤（TBI）雄性大鼠在TBI后48小时的神经功能缺损显著高于假手术雄性大鼠（5.5(4–7) vs. 0(0–0)，U = 0，p < 0.01，r = -0.89），雌性TBI大鼠也显著高于假手术雌性大鼠（4.5(3.25–6) vs. 0(0–0)，U = 0，p < 0.01，r = -0.......
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讨论
通过特异性靶向度量空间信息处理过程，该度量测试为理解创伤性脑损伤（TBI）后的记忆缺陷提供了必要的工具。本文所述方案是对先前描述的行为学任务的一种改进11。此前描述的一种度量任务采用了两种不同的范式，每种范式均包括三次适应期阶段和一次测试阶段。第一种范式在适应期后将熟悉的物体移得更近，而第二种范式则将物体移得更远11。
与需要5天13或14天14完成的巴恩斯迷宫相比，本文介绍的度量任务在2天内完成，第1天用于适应，第2天进行任务测试9。本实验方案中的任务比莫里斯水迷宫等类似行为学任务的应激性更低，因为后者涉及动物在水中游泳所产生的应激以及更长的实验持续时间15,16,1
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
感谢乌克兰第聂伯罗彼得罗夫斯克市奥列斯·冈查尔第聂伯罗国立大学生物、生态与医学系生理学教研室的Olena Severynovska教授、Maryna Kuscheriava理学硕士、Maksym Kryvonosov理学硕士、Daryna Yakumenko理学硕士、Evgenia Goncharyk理学硕士以及博士研究生Olha Shapoval所提供的支持性与有益的贡献。本数据来源于Dmitry Frank的博士学位论文研究。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 70% 酒精溶液中的 2% 氯己定 | SIGMA - ALDRICH | 500 cc | 用于手术区域皮肤的一般消毒 |
| 0.1% 布比卡因 | |||
| 四种不同厚度的板（1.5 cm、2.5 cm、5 cm 和 8.5 cm） | 用于评估神经功能缺陷 | ||
| 4-0 尼龙缝合线 | 4-00 | ||
| 瓶子 | Techniplast | ACBT0262SU | 150 ml 瓶子，分别装有 100 ml 水和 100 ml 1% (w/v) 蔗糖溶液 |
| 用于拓扑与度量任务的四个瓶子 | 使用两个小瓶作为物体，第一个为圆形（高 13.5 cm），第二个为刻面形（高 20 cm）；另使用两个大刻面瓶，第一个为 9×6 cm（高 21 cm），第二个为 7×7 cm（高 21 cm） | ||
| 直径 3 mm 的金刚石空心钻头 | 玻璃空心钻头套装 | 可选 | |
| 电子天平 | SIGMA - ALDRICH | Rs 4,000 | |
| 解剖剪刀 | SIGMA - ALDRICH | Z265969 | |
| 99.9% 乙醇 | 药房 | 使用 5%-10% 溶液清洁设备并去除异味 | |
| EthoVision XT（视频分析软件） | Noldus, Wageningen, 荷兰 | 可选 | |
| 液体冲击装置 | 由大学车间定制 | 不推荐特定品牌 | |
| 纱布海绵 | Fisher | 22-362-178 | |
| 手套（薄型实验手套） | 可选 | ||
| 带温度计的加热器 | Heatingpad-1 | 型号：HEATINGPAD-1/2 | 不推荐特定品牌 |
| Horizon-XL | Mennen Medical Ltd | ||
| 异氟烷，USP 100% | Piramal Critical Care, Inc | NDC 66794-017 | 用于吸入麻醉的麻醉液体 |
| Office 365 ProPlus | Microsoft | - | Microsoft Office Excel |
| Olympus BX 40 显微镜 | Olympus | ||
| 手术 镊子 | SIGMA - ALDRICH | ||
| 手术 剪刀 | SIGMA - ALDRICH | ||
| 用于超声波发声记录和数据分析的 PC 计算机 | Intel | Intel® Core i5-6500 CPU @ 3.2GHz，16 GB 内存，64 位操作系统 | |
| 由狭窄通道连接的有机玻璃箱 | 两个透明的 30 cm × 20 cm × 20 cm 有机玻璃箱，由一条 15 cm × 15 cm × 60 cm 的狭窄通道连接 | ||
| Purina Chow | Purina | 5001 | 提供给大鼠、小鼠和仓鼠的啮齿类动物实验饲料，是一种生命周期营养饲料，已在生物医学研究中使用超过 5 年 |
| 大鼠笼子 （大鼠居住笼或其他围栏） | Techniplast | 2000P | 不推荐特定品牌 |
| 11 号手术刀片 | SIGMA - ALDRICH | S2771 | |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, 美国 | 20 版本 | |
| 立体定位仪 | 由大学车间定制 | 不推荐特定品牌 | |
| 计时装置 | 间隔计时器：用于记录超声波发声 | 可选。任何计时器均可使用，但如果同时对多只大鼠进行搔痒刺激，使用间隔计时器更为方便 | |
| 拓扑与度量任务装置 | 由内盖夫本-古里安大学自制 | 直径 200 cm、厚 1 cm 的白色圆形平台置于桌面上 | |
| 视频摄像机 | Logitech | C920 HD PRO WEBCAM | 用于在十字迷宫实验中高清记录大鼠行为的数码摄像机 |
| Windows 10 | Microsoft |
参考文献
- Binder, L. M. Persisting symptoms after mild head injury: A review of the postconcussive syndrome. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 8 (4), 323-346 (1986).
- Binder, L. M. ....
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重印与许可
