Ausgleichs Gliedmaßen Bedingungen und Verhaltens Bewertung der Motorik Learning Nach sensomotorischen Kortex Verletzung in einem Maus-Modell der ischämischen Schlaganfall

Zusammenfassung

Mausmodelle sind in Studien der Verhaltensneurowissenschaften immer beliebter geworden. Mit der Weiterentwicklung der Modelle ist es wichtig, sensible Verhaltensmaßstäbe zu entwickeln, die speziell auf die Maus zugeschnitten sind. Dieses Protokoll beschreibt die Pasta Matrix Reaching Task, bei der es sich um eine geübte motorische Aufgabe handelt, die in Mausmodellen für Schlaganfälle verwendet wird.

Zusammenfassung

Mausmodelle werden immer beliebter auf dem Gebiet der Verhaltensneurowissenschaften und insbesondere in Studien der experimentellen Schlaganfall. Als Modelle voraus, ist es wichtig, sensible spezifisch auf die Maus Verhaltensmaßnahmen zu entwickeln. Das vorliegende Protokoll beschreibt eine qualifizierte motorische Aufgabe für den Einsatz in Maus-Modellen der Schlaganfall. Die Pasta Matrix Erreichen Task-Funktionen als vielseitige und empfindliche Verhaltenstest, die Experimentatoren erlaubt, um genaue Ergebnisse zu manipulieren, Daten zu sammeln und Glied Einsatz der menschlichen klinischen Erscheinungen einschließlich Kompensationsstrategien (dh gelernt Nichtnutzung) und konzentrierte sich rehabilitative Trainings imitieren. Wenn mit neuroanatomischen Tools kombiniert, ermöglicht diese Aufgabe auch Forscher, die Mechanismen, die Verhaltenswiederherstellung der Funktion (oder deren Fehlen) unterstützt nach einem Schlaganfall zu erkunden. Die Aufgabe ist einfach und erschwinglich einzurichten und Verhalten, bietet eine Vielzahl von Trainings-und Testmöglichkeiten für zahlreiche Forschungsfragen betreffend functional Ergebnis nach Verletzungen. Obwohl die Aufgabe hat zu Mausmodellen des Schlaganfalls angewandt wurde, kann es auch von Vorteil in Studien der funktionellen Ergebnisse in anderen oberen Extremität Verletzungen Modelle.

Einleitung

Mausmodelle haben sich für experimentelle Schlaganfallforschung zum Teil aufgrund ihrer Bequemlichkeit und Erschwinglichkeit, sowie die Verfügbarkeit von transgenen Linien, die sich für in-vivo-Bildgebung unter anderen Anwendungen werden immer beliebter. Damit erhöhte Popularität in experimentellen Modellen, die Interesse an der Entwicklung empfindlicher Verhaltens Einschätzungen funktionelle Ergebnis nach Verletzungen hat zugenommen ^7.1. Die Entwicklung der Tiertrainingsprotokolle, die sowohl Rehabilitation und Kompensationsstrategien von menschlichen Schlaganfall Überlebenden verwendet imitieren verbessert die Fähigkeit, erfolgreich zu übersetzen Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien in der Klinik ⁸ verwenden. Motorische Fähigkeiten Training auf der Pasta Matrix Erreichen Aufgabe (PMRT) zuvor als empfindliche Verhaltens Beurteilung der motorischen Ergebnis nach ischämischen Insult des sensomotorischen Kortex ³ etabliert.

Eines der primären Interesses in der Schlaganfall-Rehabilitation und Forschung betrifft die Entwicklung und das Verständnis von Verhaltensstrategien, die eine verbesserte Wiederherstellung der Funktion zu fördern folgenden Beleidigung. Derzeit führen Rehabilitationsstrategien beim Menschen zu einer unvollständigen ^Recovery-8. Darüber hinaus müssen Rehabilitationstherapeuten Kompensationsstrategien, die einen Schlaganfall überleben während der Wiederherstellung zu entwickeln, die ihre Fähigkeit, voll wieder in Abhängigkeit von ihrer betroffenen Extremität (en) untergraben könnten bekämpfen. Zum Beispiel, nach einer einseitigen Schlaganfall, der Funktion der oberen Extremitäten betroffen sind, sind in der Regel Menschen, ein Vertrauen auf ihre weniger betroffen Schenkel ^{9, 10} zu entwickeln. Während die Verbesserung der Fähigkeit einer Person, um die kurzfristig funktionieren, gelernt Nichtnutzung der betroffenen Extremität kann seine ultimative Erholungspotenzial behindern, wie in Tiermodellen gezeigt, ^11-13. Diese Ergebnisse bei Tieren haben dazu beigetragen, die Entwicklung und den Einsatz von Zwang-induzierten Bewegungstherapie beim Menschen ¹⁴ zu informieren. Tiermodelle sind beneficial für die Verbesserung der Sanierungsstrategien, indem die Forscher die neurobiologischen Mechanismen, die dienstbar zu erforschen und zu fördern Wiederherstellung der Funktion. Abgesehen davon, dass eine effektive Verhaltens Beurteilung der Post-Takt-Funktion hat die PMRT als effektive rehabilitative Strategie, verbesserte funktionelle Ergebnis nach Schlaganfall ¹⁵ sensomotorischen Förderung etabliert. Die PMRT kann auch verwendet werden, um effektiv zu imitieren gelernt Nichtnutzung der betroffenen Extremität und bieten Einblick in die Verhaltensänderungen, die funktionelle Wiederherstellung zu verbessern, kann trotz anfänglicher übermäßige Abhängigkeit von den weniger betroffenen Extremität ^13.

Der Bau der PMRT zuvor ³ beschrieben. Kurz gesagt, wird das Erreichen von vier Plexiglaskammer Wände (20 cm hoch, 15 cm lang und 8,5 cm breit) mit einem offenen Ober-und Unterseite besteht. Es ist ein Mittelschlitz (13 cm hoch und 5 mm breit), der sich von dem Unterteil der Vorderwand der Kammer dient, dienach Erreichen Öffnung (1A). Die Pasta-Matrix ist ein Hochleistungs-Kunststoffblock (8,5 cm lang, 5 cm breit und 1,5 cm hoch) mit 1 mm Durchmesser Löcher vollständig durch die Tiefe des Blocks gebohrt. Es gibt insgesamt 260 Löcher, beginnend 2 mm vom Erreichen Fenster mit 2 mm zwischen jedem Loch (Abbildung 1B). Die Pasta-Matrix ist so ausgelegt, dass trockene, vertikal orientierten Teigwarenstücke durch die gesamte Tiefe des Matrixstufe mit etwa der Hälfte der Teigwaren Stück ausgesetzt erstrecken. Eine abnehmbare Kopfstück aus Kunststoff oder Karton sollte zugeschnitten und fest an der Unterseite der Matrix aufgezeichnet werden. Dies verhindert, dass die Nudeln Stücke aus beim Transport aus der Matrix fallen und ermöglicht die einfache Entfernung von gebrochenen Pasta Stück.

Die PMRT ist eine vielseitige und empfindliche Verhaltenstest, die Experimentatoren ermöglicht, genaue Ergebnis Daten zu sammeln und Leben in die klinische Verwendung Phänomene imitieren manipulieren. Als Verhaltens outcome Maßnahme ermöglicht die PMRT Experimentatoren Verhaltensdaten, die die Wirksamkeit einer rehabilitativen Strategie, als dies die traditionelle Maß der Infarktgröße ^{3, 16} genauer wiedergeben zu sammeln. Als Verhaltensmanipulation, ermöglicht die PMRT Experimentatoren oberen Extremität Einsatz in Mäusen steuern Um klinische Erfahrungen der Rehabilitation (dh betroffenen Extremität Ausbildung) oder gelernt Nichtnutzung (dh weniger betroffenen Extremität Ausbildung) zu imitieren. Wenn mit neuroanatomische Methoden kombiniert, bietet der PMRT Forscher die Möglichkeit, die Mechanismen, die Verhaltenswiederherstellung der Funktion oder maladaptive Plastizität unterstützt folgende Ausgleichs Extremität nach Schlaganfall Nutzung zu erkunden. Die PMRT könnte weiter zu anderen Mausmodellen der Hirnschädigung und der oberen Extremität Wertminderung, wie Schädel-Hirn-Verletzungen angewendet werden. Ein weiterer Vorteil der PMRT ist die Erschwinglichkeit. Die für die Aufgabe erforderliche Ausrüstung kann ziemlich vernünftig im Haus gebaut werden, macht die Datenerfassungnicht erforderlich, eine große Menge an Speicherplatz oder finanzielle Ressourcen, und die Aufgabe ist für Studenten einfach genug, um Daten zuverlässig zu sammeln. Ferner ist die PMRT empfindlich auf selbst kleine Verhaltensdefizite ^{3, 13.} Dieses Protokoll bietet eine einfache und effektive Möglichkeit, motorischen Lernens zu bewerten, zu fördern Verhaltens Erholung nach Verletzungen und Mimik gelernt Nichtnutzung Phänomene in einem etablierten Mausmodell der Schlaganfall.

Protokoll

Die folgenden Methoden sind in Übereinstimmung mit den Protokollen von der Universität von Texas in Austin und Illinois Wesleyan Animal Care und Verwenden Ausschüsse genehmigt. Es wird empfohlen, dass die Forscher entweder Handschuhe tragen oder entsprechende Vorkehrungen (Händewaschen vor und nach), wenn sich beim Verhaltenstraining mit jedem Versuchstier. Handschuhe sind beim Umgang mit Tieren in Vorbereitung auf und während der Operation getragen werden.

1. Habituation und Lebenseinschränkung

HINWEIS: Da die PMRT ist ein appetitive Aufgabe ist es vorteilhaft, die Menge und den Zeitpunkt der Fütterung vor dem Beginn der Ausbildung, um die Reaktion zu erreichen motivieren und Sättigungsgefühl während des Trainings zu verhindern, zu beschränken.

1. Platz Mäusen auf einer eingeschränkten Ernährungsplan vor Beginn der Ausbildung Aufgabe, der mindestens 1 Woche. Wiegen jeder Maus vor dem Beginn der Nahrungsmittelbeschränkung auf freie Gewichte-Fütterung, die als th bestimmt werden, zu etablierene Gewichten jedes Tieres am ersten Tag der Fütterung beschränkt.
   1. Feed-Mäusen, die einmal täglich, mit jeder Maus Empfangs ~ 2,5 g Standard-Nagetierfutter pro Tag (z. B. wenn es 4 Mäuse in einem Käfig untergebracht ist, wird der Käfig 10 g Lebensmittel täglich zu empfangen). Stellen Sie sicher, Fütterung erfolgt an der gleichen Tageszeit, vorzugsweise bei der täglichen Trainingseinheiten werden voraussichtlich schließen.
   2. Wiegen Tiere regelmäßig, um sicherzustellen, dass keine Maus verliert mehr als 10% ihrer freien Ernährung Gewicht. HINWEIS: Stellen Sie tägliche Nahrung Mengen entsprechend geeignete Gewichtserhaltung zu fördern. Mäuse in der Regel die Gewichtszunahme, wie sie reifen, auch bei konstanten Nahrungsmittelbeschränkung Mäuse bleiben auf Nahrungsmittelbeschränkung für die Dauer der Ausbildung PMRT / Bewertung.
2. Expose Tiere kleinere Stücke von Teigwaren (geschnitten, um 1,6 cm) in ihrem Heimkäfig mehrmals vor dem Training, um neophobic Antworten zu überwinden. HINWEIS: In der Regel 5 bis 10 Tagen nach der Exposition sind ausreichend, mit etwa 4 Stück pro Maus Bestimmungenbei jeder Fütterung ded.
3. Cut Pasta Stücke der Größe (3,2 cm) mit einer Rasierklinge. HINWEIS: Es wird empfohlen, dass ein Überschuss von Pasta Stücke werden vor dem Beginn des Tages Ausbildung und unbenutzte Stücke in einem luftdichten Behälter aufbewahrt geschnitten. Capellini Teigwaren verwendet wird, um die Matrix zu füllen. Wie verschiedene Marken von Pasta variieren in der Textur und Durchmesser, die die Stabilität der Pasta in der Matrix oder der Menge der Kraft, die notwendig für die Mäuse, um die Teigwaren brechen beeinflussen können, wird empfohlen, dass DeCecco Marke Pasta gesamten Ausbildung und Prüfung verwendet werden.
4. Platzieren capellini ungekochten Teigwarenstücke in den Teigwaren Matrix füllt alle verfügbaren Löcher in der Matrix (Fig. 1A).
5. Gewöhnen Mäuse der Testkammer mit einem vollen Teigwaren Matrix vorangestellt (1A) und mehrere Stücke von Teigwaren auf der Unterseite der Testkammer zu essen. Gewöhnen Mäuse für 3 Sitzungen von 5-10 min. HINWEIS: Die Mäuse sollten nicht ermutigt werden, für Pasta während Gewöhnung zu erreichention Training. Mäuse beginnen in der Regel um das Interesse an der Pasta außerhalb der Kammer erreicht durch Schnüffeln an ihm durch die Öffnung zu zeigen. Es ist möglich, zwei Käfiggenossen in einer einzigen Kammer zu gewöhnen, wenn gewünscht, aber Mäuse sollten einzeln geformt und ausgebildet werden. Sämtliche Flächen sind mit 70% Ethanol oder einem ähnlichen, sicher Desinfektionslösung gereinigt werden, bevor und nachdem jedes Tier in der Verhaltensvorrichtung angeordnet.

2. Shaping der Reichweite

1. Bestimmen Sie bevorzugten Extremität eines jeden Tieres durch Formen der Reichweite über 3-5 einmal täglich Gestaltung Studien. Ermöglichen Mäuse für 10 min oder insgesamt 10-mal, was zuerst eintritt erreichen.
   1. Platzieren Mäuse einzeln in der Testkammer mit einem vollen Teigwaren Matrix vor der Kammer nach Gewöhnung Ausbildung (Fig. 1A).
   2. Notieren Sie die Anzahl der Lauf mit jedem Schenkel, bezeichnet die Anzahl der Reichweiten mit der rechten und linken Gliedmaßen getrennt. Definieren Sie eine Reichweite als Erweiterungder Schenkel durch die Öffnung zu erreichen, so dass das Handgelenk bricht die Ebene der Kammer; es ist nicht erforderlich, um die Reichweite zu richten oder Kontakt mit der Pasta.
2. Halten Sie mehrere Stücke von Teigwaren nur im Inneren der Kammer durch das Erreichen Blende auf Mäuse, die nur ungern zu erreichen sind, zu fördern. Zeichnen Sie die Pasta Stücke aus, wenn die Maus zeigt Interesse (z. B. Schnüffeln, Beißen), wodurch sie zu ermutigen, nach den sich zurückziehenden Teigwarenstücke zu erreichen. Wenn die Mäuse zunächst nicht zeigen Interesse an der trockenen Nudeln, dann nass die Spitzen der Pasta-Stücke in einer kleinen Tasse warmes Wasser, um sie schmackhafter zu machen.
3. Bestimmen Extremität bevorzugt, wenn eine Maus zeigt ein Minimum von 70% ihrer täglichen Reichweiten mit einer einzigen Glied. Nicht die Tiere-Form über, da dies die Menge der Lern während der Ausbildung Teil der Aufgaben erreicht ¹⁷ beobachtet begrenzen. Beginnen PMRT Ausbildung einmal Mäuse geformt sind. HINWEIS: Die Ausbildung kann, sobald die nex gestartet werdent Tag, aber es ist auch möglich, mehrere Tage warten, zwischen Form-und Trainingsverfahren.

3. Erreichen Ausbildung

1. Zug Mäusen einmal täglich vor Beleidigung, um Kenntnisse über die PMRT etablieren. HINWEIS: Jeder Versuch besteht aus maximal 15 min oder 100 erreicht durch den Beobachter (erfolgreichen und erfolglosen) gezählt werden, je nachdem, was zuerst eintritt. Mäuse sind geschult, nur mit ihrer bevorzugten Extremität zu erreichen. Mäuse werden zwei Versuche pro Tag tolerieren, wenn eine intensivere Ausbildung Paradigma gewünscht ^18.
   1. Platzieren Mäuse in der Testkammer mit einem halbvollen Matrix vor (Fig. 1B) angeordnet. Zug-Mäusen nur mit ihren bevorzugten Schenkel zu erreichen, indem nur die Seite der Matrix zu der kontralateralen Extremität bevorzugten da Mäuse erreichen über die Mittellinie des Körpers. Verlassen den Bereich der Matrix entsprechend der Extremität nicht bevorzugt, um zu erreichen versucht mit diesem Schenkel (s nicht davon abhalten würde ungefülltuccessful, weil sie die Nudeln nicht erreichen können) und ermutigen zu erreichen nur mit der bevorzugten Extremität.
2. Legen Sie eine kleine Menge an Druck auf die Pasta, während es in der Matrix zu helfen Mäusen erfolgreich Stücke während der frühen Trainingseinheiten zu brechen. Die Pasta-Stücke für die Maus nicht brechen. Sie erreichen dies, indem ein oder zwei Stücke leicht hinter Pasta und senkrecht zu der beabsichtigten Erreichen der Ziel. Diese kleine Menge an Unterstützung trägt zur Stabilisierung der dünnen Nudeln, die sehr flexibel und schwer zu begreifen, für Mäuse, wie sie zunächst das Erlernen der Aufgabe.
3. Notieren Sie sich die Gesamtzahl der Reichweiten, die Anzahl der erfolgreich erreicht, und die Standorte der erfolgreichen erreicht. Erfolgreiche Lauf erfordern die Maus, um durch die Öffnung zu erreichen, nehmen Sie ein Stück Pasta, und brechen Sie die Nudeln Stück, um es aus der Matrix zu entfernen. HINWEIS: Pasta Stücke sollten nicht in der Matrix ersetzt werden, bis die Studie beendet ist. Früh in der Ausbildung, werden nicht viele Mäuse Pasta Stücke brechen.
4. Zug-Mäuse auf dem PMRT zu Kenntnisse, die als mindestens 3 Tage (und bis zu 5 Tage) der konstante Leistung (Bruch mindestens 9 Stück Pasta mit nicht mehr als 2 Stücke mehr oder weniger über Tage) definiert ist. Es dauert oft zwischen 15-20 Tage, um jungen erwachsenen Mäusen zu Kenntnisse zu trainieren.

4. Weniger betroffenen Gliedmaßen Ausbildung

1. Trainieren Sie den weniger betroffenen Extremität (dh die präoperative nicht bevorzugt Teil), der vier Tage nach dem ischämischen Insult auf den motorischen Kortex kontralateral zur bevorzugten Erreichen Schenkel (siehe Abbildung 2 auf Klärung betroffenen / bevorzugte und less-affected/unpreferred Gliedmaßen) . Verwalten Sie einmal täglich 15 min oder 100-Reichweite Schulungen.
   1. Entfernen der ersten Spalte von Teigwaren (dh die mittlere senkrechte Säule, die sich von der Öffnung zu erreichen) in der ersten Woche von weniger betroffenen Extremität Ausbildung, um sicherzustellen, dass die frühen erreicht mit der betroffenen Extremität nicht erfolgreich sind.
   2. Platz Mäuse in der Kammer mit dem Erreichen Hälfte gefüllt Matrix vorne platziert. Stellen Sie sicher, dass die gefüllte Hälfte der Matrix befindet sich gegenüber der präoperativen gefüllt Hälfte, die die Mäuse zwingen wird, nun mit der weniger betroffenen (nicht bevorzugt) Extremität zu erreichen.
2. Ermutigen Sie erreichen mit der weniger betroffenen Extremität durch Verstärkung Erweiterung dieses Glied durch das Erreichen Blende. Wenn Mäuse erweitern die weniger betroffenen Extremität in den ersten Tagen der Ausbildungsplatz eine kleine (1/2 Stück) von Teigwaren auf den Boden der Kammer zu erreichen, unabhängig davon, ob die Reichweite erfolgreich ist.
3. Graf nur die Reichweiten mit der weniger betroffenen Extremität in Richtung auf die Reichweite insgesamt 100 gemacht. Zählen Sie nicht heimlich Versuche mit der betroffenen Extremität zu der Gesamtzahl der Reichweiten.
4. Bringen Sie die meisten medialen vertikalen Spalte von Pasta bis zu der Matrix nach der ersten 7 Tage der weniger betroffenen Extremität Ausbildung.
5. Notieren Sie die Anzahl der Reichweiten, die Anzahl der erfolgreich erreicht, und die Standorte der successful erreicht. ANMERKUNG: Diese Daten können analysiert werden, um Unterschiede bei der Erreichung Muster mit weniger betroffenen Extremität beobachten, aber bisher nicht berichtet worden.

5. Erreichen Analyse

Bestimmen Sie die Auswirkungen der weniger betroffenen Extremität Einsatz auf Wiederherstellung der Funktion der betroffenen Extremität durch die Beurteilung der betroffenen Extremität auf der folgenden Aufgabe PMRT weniger betroffenen Extremität Ausbildung. Diese Einschätzung erfolgt, nachdem die gewünschte Anzahl der weniger betroffenen Extremität Trainingstage komplett (in der Regel 14 Tage) sind.

1. Platzieren der Matrix vor der Kammer, identisch mit Trainingsverfahren (dh mit der Hälfte der Matrix zu der kontralateralen Extremität bevorzugten gefüllt) orientiert ist. HINWEIS: Dies zwingt Mäuse mit ihren betroffenen (und bisher bevorzugten) Extremität zu erreichen.
2. Notieren Sie sich die Gesamtzahl der Reichweiten, die Anzahl der erfolgreich erreicht, und die Standorte der erfolgreichen Lauf mit Pre-Takt-Leistungsniveau zu vergleichen. Leistung der Sonde nichtder betroffenen Extremität bei weniger betroffenen Extremität Ausbildung als den betroffenen Extremität Sonden können wie Schulungen, die Wiederherstellung der betroffenen Extremität auswirken könnte funktionieren.

Ergebnisse

Die Ergebnisse aus PMRT Analyse sollte die Anzahl der Pasta Stücke gebrochen und das Muster der erfolgreichen Lauf enthalten. Die Ergebnisse von Mäusen mit sensomotorischen kortikalen Läsionen zeigen, dass ischämischen Insult wirkt sich sowohl auf die Anzahl der erfolgreichen Lauf sowie physikalische Reichweite Muster ^{3, 19,} wie in 3A gezeigt. Repräsentative Musteränderungen können in 3B beobachtet werden. Die Fähigkeit des PMRT gelernt Nichtnutzung Effekte bei Mäusen zu imit...

Diskussion

Die PMRT stellt eine einfache, quantitative Weg, um Fach Erreichen Leistung bei Mäusen zu beurteilen. Obwohl zeitaufwendig ist, ist es möglich, zuvor unerfahrene Studenten ausgebildet werden, um verlässliche und reproduzierbare Daten mit nur wenigen Trainingseinheiten zu sammeln. Die Aufgabe ist empfindlich genug, um auch leichte Veränderungen in der Maus motorischen Leistungs folgenden ischämischen Insult ^{3, 13, 15} zu messen, und eine Reihe von Studien zitieren langfristigen Defizite mit einer Vielzahl von T...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

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Reaching-Kammer			Die Reaching-Kammern werden im Haus mit
			Die Pasta-Matrix-Box wird im Haus aus einem schweren Kunststoffblock hergestellt
Capellini-Pasta	DeCecco		Capellini-Nudeln der Marke DeCecco können in einem Lebensmittelgeschäft oder über einen Online-Händler wie Amazon gekauft werden