Quantifizierung Kognitive Dekrementiert von Cranial Strahlentherapie verursachten Schäden

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, Verhaltens- und kognitive Veränderungen zu quantifizieren, die durch eine zerebrale Bestrahlung hervorgerufen werden. Der erste Schritt ist die Prüfung der auf dem Hippocampus basierenden räumlichen Erkennungsmemory mittels der Aufgabe zur neuen Ortserkennung. Anschließend werden die Angstlevel mithilfe des erhöhten Plus-Labyrinth-Tests, die Bildung furchtbasierter Erinnerungen mittels der hippocampus- und amygdalaabhängigen kontextuellen Furchtkonditionierungsaufgabe sowie die amygdalaabhängige gekoppelte Furchtkonditionierungsaufgabe gemessen.

Der letzte Schritt besteht darin, die Maurice-Wasserlabyrinth-Aufgabe durchzuführen, um die räumliche Lernfähigkeit, das räumliche Gedächtnis und die Fähigkeit zum umgekehrten Lernen zu bewerten. Letztendlich ermöglicht dieses Protokoll den Nachweis von Veränderungen in Stimmung, räumlichem und nicht-räumlichem Lernen und Gedächtnis sowie eventuellen sensorisch-motorischen Störungen, die durch eine zerebrale Bestrahlung hervorgerufen werden. Obwohl diese Methode Einblicke in die Auswirkungen einer zerebralen Bestrahlung auf Verhalten und kognitive Funktionen ermöglicht.

Es kann auch in anderen Situationen eingesetzt werden, in denen kognitive Beeinträchtigungen als unerwünschte Nebenwirkung einer anderen Therapie auftreten, wie beispielsweise beim Chemo-Gehirn oder durch Chemotherapie verursachten Lern- und Gedächtnisstörungen. Personen, die mit dieser Methode neu beginnen, werden aufgrund des zeitaufwändigen Aufbaus und der Optimierung der Ausrüstung Schwierigkeiten haben. Die Interpretation der Ergebnisse kann schwierig sein, wenn die experimentellen Verfahren nicht streng kontrolliert werden, und eine hohe Variabilität der Daten erschwert den Nachweis von Unterschieden zwischen Kontroll- und Versuchsgruppen.

Die visuelle Demonstration dieser Methoden ist entscheidend, damit der Leser die Feinheiten verstehen kann, die mit der Organisation oder den Versuchsräumen verbunden sind, in denen die kognitiven Tests durchgeführt werden, sowie die eingesetzten spezifischen Verfahren. Um ein einheitliches Handling der Tiere sicherzustellen, beginnen Sie die Gewöhnungsphase, indem Sie das Testumfeld gründlich vorbereiten, zwei identische Kunststoffblöcke mit 70 % Ethanol reinigen und sie an bestimmten Positionen innerhalb der Versuchsarena platzieren. Stellen Sie das Tier in die Mitte der Arena und lassen Sie es frei erkunden.

Das explorative Verhalten wird fünf Minuten lang erfasst. Mithilfe eines automatisierten Trackingsystems wird als Exploration definiert, wenn sich die Nase des Tieres innerhalb eines vier Zentimeter Radius um die Blöcke befindet und in Richtung der Blöcke orientiert ist. Am Ende der Zeit wird das Tier für weitere fünf Minuten in einen Haltekäfig gebracht.

Reinigen Sie in dieser Zeit die Testarena mit 70 %igem Ethanol. Fügen Sie eine identische Kopie der Blöcke an derselben räumlichen Position wie in der Eingewöhnungsphase und eine weitere an einer neuen räumlichen Position hinzu. Nach dem fünfminütigen Verzögerungsintervall führen Sie das Tier erneut in die Testarena für eine fünfminütige Testphase ein und lassen Sie es drei Minuten lang frei erkunden.

Wenn die räumliche Anordnung der Blöcke aus der Gewöhnungsphase in Erinnerung bleibt, wird die Ratte mehr Zeit damit verbringen, den Block an der neuen räumlichen Position zu erkunden. Am folgenden Tag werden die Tiere erneut in die Versuchsanlage zurückgebracht. Für eine 24-Stunden-Testphase bleibt wieder ein Block an einer vertrauten Position, während sich ein anderer an einer neuen Position befindet.

Platzieren Sie das Tier in die Mitte der Versuchsanlage und zeichnen Sie die Erkundung drei Minuten lang auf. Das erhöhte Plus-Maze misst Angststufen bei Nagetieren. Stellen Sie vor dem Test sicher, dass das Maze gründlich gereinigt wurde.

Platzieren Sie das Tier zu Beginn in den mittleren Bereich des Labyrinths, sodass es vom Versuchsleiter weg in den offenen Arm blickt, und lassen Sie das Tier fünf Minuten lang erkunden. Die Anzahl der Eintritte sowie die verbrachte Zeit in den offenen und geschlossenen Armen wird mithilfe einer automatisierten Nachverfolgungssoftware erfasst. Falls eine Ratte aus dem Labyrinth fällt, stellen Sie sie umgehend auf einen offenen Arm zurück und dokumentieren Sie den Vorfall.

Notieren Sie außerdem jegliches Erstarrungsverhalten zusammen mit möglichen Ursachen. Die konditionierte Furchtreaktion ist ein Verhaltensparadigma, bei dem Tiere lernen, eine zuvor neutrale Reizquelle zu fürchten. Koppeln Sie diese am ersten Tag mit einem nozizeptiven Reiz und stellen Sie das Tier danach in eine gründlich gereinigte Kammer.

Beginnen Sie den Trainingsversuch, der aus drei Phasen besteht. Die erste ist eine fünfminütige Basislinienphase, in der während der Trainingsphase weder Schock noch Ton gegeben werden. In einem Zeitraum von fünf Minuten werden mehrere Ton-Schock-Kopplungen präsentiert. Schließlich erhält das Tier in der Post-Training-Phase weitere fünf Minuten.

Ohne Schock oder Ton wird der Prozentsatz der Zeit, die jedes Tier damit verbringt, sich nicht zu bewegen (Freezing), aus den letzten 60 Sekunden der Baseline-Phase und aus den letzten 60 Sekunden der Post-Trainings-Phase gemessen. 24 Stunden später wird das Tier für einen fünfminütigen kontextuellen Test in die Kammer zurückgebracht, und der Prozentsatz der Zeit, die eine Stunde nach dem Test mit Freezing verbracht wird, wird aufgezeichnet. Im vertrauten Kontext wird der Gitterboden entfernt, Platten werden außen an die Kammer angebracht, und diese wird mit einem duftenden Haushaltsreiniger gereinigt.

Um die konditionierte Furchtreaktion auf einen Reiz zu testen, bringen Sie das Tier in einen neuen Kontext und zeichnen Sie das Einfrier-Verhalten in Gegenwart und Abwesenheit des Tons auf, der zuvor mit dem nozizeptiven Reiz gekoppelt wurde. Die Morris-Wasser-Maze ist ein Test für räumliches Lernen, bei dem das Tier entfernte Hinweisreize nutzen muss, um eine untergetauchte Fluchtplattform in einem großen Becken mit undurchsichtigem Wasser zu finden. Die Aufgabe wird über acht Tage durchgeführt und besteht aus vier Phasen: Wartetest und Erwerb, eine 24-Stunden-Probephase sowie ein Umkehr-Lern-Test.

Um den anstehenden Test zu beginnen, platzieren Sie eine deutlich sichtbare schwarz-weiße Flagge in der Mitte der Plattform, sodass die Fluchtmöglichkeit für das Tier offensichtlich ist. Für jeden CUD-Testdurchlauf setzen Sie das Tier an einer anderen vorbestimmten Startposition am Beckenrand ab und verschieben die Plattform in ein anderes Quadrant. Bei jedem der vier Durchläufe erhalten Sie dem Tier 30 Sekunden Zeit, um die Fluchtplattform zu finden.

Wenn die maximale Zeit erreicht ist, führen Sie die Tiere manuell dorthin. Lassen Sie das Tier 20 Sekunden lang auf dem Plattform stehen, bevor Sie es in einen vorgewärmten Käfig stellen. Am nächsten Tag beginnen Sie die Erwerbsphase, die aus vier Versuchen pro Tag an fünf aufeinanderfolgenden Tagen besteht.

In dieser Phase bleibt die versteckte Plattform an derselben Stelle, und die Tiere lernen, sich zu ihr hin zu orientieren. Setzen Sie das Tier unter Verwendung distaler Raumhinweise an einem anderen vorbestimmten Startpunkt in das Becken. Notieren Sie für jeden Versuch die mittlere Latenz, bis die Plattform gefunden wird, sowie die Weglänge als Maße für das räumliche Lernen.

Wenn das Tier innerhalb der maximalen Schwimmzeit von 60 Sekunden nicht entkommen ist, führen Sie es manuell zum Podest und lassen Sie es dort 20 Sekunden verweilen. 24 Stunden nach dem letzten Trainingstrial führen Sie einen 62. Probetrail durch, bei dem das Podest entfernt wird, um die Präferenz des Tieres für das Quadrant zu ermitteln, das zuvor das Podest enthielt. Nach diesem Probetrail bringen Sie das Podest in dasselbe Quadrant zurück und führen drei zusätzliche Erwerbstrials für den Umkehr-Lern-Test durch.

Am achten Tag wird die Plattform an eine neue Position verlegt. Das Tier wird dem Becken erneut vorgestellt, und es wird die Zeit gemessen, die es damit verbringt, an der vorherigen Position nach der Plattform zu suchen, verglichen mit der neuen Position. Die Ergebnisse von Kontroll- und bestrahlten Tieren im Novel-Place-Recognition-Test zeigten, dass die beiden Positionen während der Eingewöhnungsphase gleichmäßig erkundet wurden.

Dagegen zeigten Kontrolltiere nach den Verzögerungsintervallen von fünf Minuten und 24 Stunden eine klare Präferenz für die neue räumliche Position, während bestrahlte Tiere dies nicht taten. Im erhöhten Plus-Maze verbrachten sowohl Kontroll- als auch bestrahlte Tiere weniger Zeit mit der Erkundung der offenen Arme, als es dem Zufall entsprechen würde. Der Prozentsatz des Erstarrens während der ersten Exposition gegenüber der Kammer war im Vergleich zur Zeit nach dem Training am folgenden Tag sehr gering.

Das Erstarrenverhalten war im vertrauten Kontext weiterhin erhöht, obwohl es bei bestrahlten Tieren im neuen Kontext deutlich weniger ausgeprägt war; im Morris-Wasserbecken kehrte das Erstarrenverhalten auf Basisniveau zurück, stieg jedoch erneut an, als der Ton präsentiert wurde. Kontrolltiere fanden die Fluchtplattform im Laufe aufeinanderfolgender Versuche schneller als bestrahlte Tiere. Bestrahlte Tiere benötigten außerdem mehr Zeit und einen längeren Weg zur Plattform in einem Probeversuch. 24 Stunden später, während des Umkehr-Lernversuchs, bei dem die Position der Plattform gewechselt wird, stellen normale Tiere allmählich die Suche im alten Quadranten ein und lernen die neue Plattformposition, wohingegen bestrahlte Tiere dies nicht tun.

Während der Durchführung dieser Aufgaben ist es wichtig, detaillierte Notizen über alle ungewöhnlichen Ereignisse oder Verhaltensweisen sowie über auftretende Nachverfolgungsprobleme zu machen, die behoben werden müssen, bevor die Daten analysiert werden. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Versuchstieren gefährlich sein kann und Vorsichtsmaßnahmen wie die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung stets bei der Durchführung dieser Verfahren getroffen werden sollten. Es ist außerdem entscheidend, die Genehmigung der Institution einzuholen und den institutionellen sowie bundesweiten Richtlinien für den sicheren und ethischen Umgang mit Tieren zu folgen.