Motor und Hippokampus-Dependent Spatial Learning und Referenz-Gedächtnis-Bewertung in einem transgenen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit mit Schlaganfall

Das übergeordnete Ziel dieser Verhaltenstests ist die Beurteilung der motorischen Funktion sowie des räumlichen Lernens und der Gedächtnisleistung in einem neuartigen komorbiden Rattenmodell der Alzheimer-Krankheit und des Schlaganfalls. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich der Demenz zu beantworten, wie z. B. wie Schlaganfall und Alzheimer-Krankheit interagieren und einen Phänotyp mit potenziell erhöhtem motorischem Defizit und beschleunigtem kognitiven Verfall erzeugen. Der Hauptvorteil dieser Techniken besteht darin, dass sie eine Reihe von Gehirnfunktionen testen und gleichzeitig einfach durchzuführen, kosteneffizient und für wiederholte Tests zu einem späteren Zeitpunkt geeignet sind.

Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Prävention von Demenz nach Schlaganfall, da neuartige präventive Verbindungen auf ihr Potenzial zur Verbesserung des komorischen Verhaltensphänotyps getestet werden können. Platzieren Sie zunächst einen Spiegel in einem Winkel von 45 Grad unter einem zuvor montierten Zylindergerät. Befestigen Sie dann eine Videokamera an einem Stativ und positionieren Sie sie in einem Abstand von etwa 50 Zentimetern zum Gerät.

Vergewissern Sie sich, dass der gesamte Durchmesser des Zylinders im Spiegel auf der Kamera sichtbar ist. Wählen Sie als Nächstes eine akklimatisierte Ratte aus und notieren Sie auf einer weißen Tafel die Anzahl des Tieres und zusätzliche Informationen zum Versuch. Lege diese Tafel vor den Spiegel und drücke dann auf Aufnahme an der Videokamera.

Fahre fort, indem du die Ratte an der Basis des Schwanzes aufhebst und in den Zylinder legst. Sichern Sie dann den Deckel des Gerätes und entfernen Sie die weiße Tafel, damit sie den Spiegel nicht mehr blockiert. Sobald die weiße Tafel entfernt wurde, filmen Sie das Tier fünf Minuten lang, ein Zeitraum, der einen einzigen Versuch darstellt.

Stoppen Sie am Ende dieser Zeit die Aufnahme, bringen Sie die Ratte in ihren Käfig zurück und reinigen Sie den Zylinder mit Papiertüchern und Wasser. Wiederholen Sie dann die zuvor beschriebenen Schritte noch zweimal, um insgesamt drei Versuche pro Ratte zu erreichen. Sobald die Daten für alle Ratten gesammelt wurden, importieren Sie die Kameradateien in ein Videobearbeitungsprogramm und fahren Sie mit der Quantifizierung der Anzahl der vier Gliedmaßenkontakte fort, wie im Textprotokoll beschrieben.

Positionieren Sie zunächst zwei Regale im Abstand von etwa 100 Zentimetern zueinander vor einer schwarzen Wand. Verankern Sie dann die Enden eines zuvor erworbenen Holzbalkens mit Klebeband an den Regalen, so dass sich zwischen ihnen etwa ein Meter freitragendes Holz befindet. Stellen Sie als Nächstes eine Videokamera auf ein Stativ und positionieren Sie sie so, dass die Kamera die gesamte Länge des Strahls erfasst.

Wählen Sie eine Ratte aus, die ein Beam-Walking-Training absolviert hat, und notieren Sie ihre Anzahl und zusätzliche Versuchsinformationen auf einer weißen Tafel. Wenn Sie fertig sind, kleben Sie die weiße Tafel an die Wand hinter dem Balken. Fahren Sie fort, indem Sie den Heimkäfig des Tieres und eine Röhre zur Bereicherung der Umgebung, die als motivierende Warteschlange dienen, in die die Ratte sofort nach dem Überqueren der Planke eintreten kann, an einem Ende des Balkens platzieren.

Drücken Sie dann auf der Videokamera auf Aufnahme. Unmittelbar danach hebst du die Ratte an der Basis des Schwanzes auf und legst sie ohne Käfig und Rohr auf das gegenüberliegende Ende des Balkens. Erfassen Sie das Tier, bis es erfolgreich die gesamte Länge des erhöhten Holzes durchquert hat, was das Ende der Prüfung markiert.

Wenn die Ratte auf halbem Weg über den Balken innehält, berühre sanft ihren Schwanz, um die Bewegung zu fördern. Sobald das Tier die Aufgabe erledigt hat, bewege seinen Heimatkäfig an das andere Ende des Balkens. Ändern Sie dann die Testnummer auf dem Whiteboard und wiederholen Sie den Vorgang wie zuvor beschrieben.

Wenn alle Tierversuche aufgezeichnet wurden, importieren Sie die Kameradateien in ein Videobearbeitungsprogramm und analysieren Sie die relevanten Schritt-, Gliedmaßenrutsch- und Sturzdaten, wie im Textprotokoll beschrieben. Beginnen Sie damit, eine Videokamera über der Mitte eines leeren, kreisförmigen Pools zu befestigen. Kennzeichnen Sie dann die vier Quadranten des Tanks, indem Sie Klebeband entlang des Beckenrands anbringen und sie richtig mit dem Umriss des Tanks in der Tracking-Software ausrichten.

Füllen Sie dann den Tank bis zu einer Tiefe von 36 Zentimetern mit Wasser und fügen Sie dann schwarze, ungiftige Farbe hinzu, bis die Flüssigkeit undurchsichtig ist, um sicherzustellen, dass die Plattform unter der Wasseroberfläche nicht sichtbar ist und um weiße Ratten besser sichtbar zu machen. Sobald der Pool vorbereitet ist, umgeben Sie ihn mit leeren Wandflächen. Bereiten Sie dann räumliche Hinweise vor, indem Sie vier Formen aus verschiedenen Farben des Posterkartons ausschneiden.

Befestigen Sie anschließend ein Shape an jeder der Wände, die mit den Positionen des nördlichen, südlichen, östlichen und westlichen Pools verknüpft sind. Um ein räumliches Lernexperiment durchzuführen, fahren Sie fort, indem Sie eine kreisförmige Plattform im südwestlichen Quadranten des Beckens platzieren. Überprüfen Sie im begleitenden Computerprogramm, ob diese Struktur an einem bestimmten Bahnsteigbereich im Quadranten ausgerichtet ist.

Fassen Sie eine Ratte an der Basis ihres Schwanzes und platzieren Sie sie vorsichtig an einem ausgewiesenen Startpunkt im Wasser entlang der Beckenwand. Sobald das Tier im Aquarium ist, entfernen Sie schnell sein Sichtfeld und signalisieren Sie einem anderen Experimentator, die Tracking-Software zu starten. Lassen Sie die Ratte schwimmen, bis sie die Plattform gefunden und darauf klettert.

An diesem Punkt sollte der andere Forscher den Versuch auf dem Computer stoppen. Lassen Sie das Tier 30 Sekunden lang auf der Plattform verharren. Wenn die Ratte die Plattform nicht innerhalb der zugewiesenen Versuchszeit von 90 Sekunden findet, führe das Tier zur Struktur und lasse es dort 30 Sekunden lang bleiben.

Hebe danach die Ratte an der Basis des Schwanzes an und entferne sie aus dem Labyrinth. Legen Sie es auf ein Handtuch, das über einen Arm drapiert ist. Wiederholen Sie diesen Vorgang drei weitere Male pro Tier mit einem Abstand von 20 Minuten zwischen den Versuchen, so dass jede Ratte insgesamt vier Versuche absolviert hat.

Sobald das räumliche Lernexperiment abgeschlossen ist, entfernen Sie die Plattform aus dem Pool, um mit den Sondenversuchen zu beginnen. Überprüfen Sie in der Software, ob die vorherige Bahnsteigposition im südwestlichen Quadranten definiert bleibt. Setze dann eine Ratte in den Pool ein.

Legen Sie es entlang der Wand des Tanks ins Wasser. Bewegen Sie sich wie zuvor sofort aus dem Sichtfeld des Tieres und weisen Sie einen anderen Experimentator an, die Tracking-Software zu starten. Am Ende des 30-Sekunden-Sondenversuchs fassen Sie das Tier an der Basis des Schwanzes, nehmen Sie es aus dem Tank und legen Sie es dann auf einen mit einem Handtuch bedeckten Arm.

Wiederholen Sie diesen Vorgang eine Woche später. Nachdem räumliches Lernen und Sondenversuche für alle Tiere durchgeführt wurden, analysieren Sie die Daten wie im Textprotokoll beschrieben. Daten zur Verwendung von vier Gliedmaßen aus dem Zylinderapparat wurden von APP21-transgenen Ratten drei Tage vor sowie sieben und 20 Tage nach der Schlaganfallinduktion gesammelt.

Wenn man sie standardisiert und mit dem Wert vergleicht, der für die gleiche viergliedrige Nutzung steht, der roten Linie hier, deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass komorbide Ratten statistisch kein Defizit von vier Gliedmaßen aufweisen. Ähnliche Ergebnisse wurden für Wildtyp-Tiere mit oder ohne Schlaganfall und APP21-transgene Ratten allein erzielt. Komorbide Tiere zeigten jedoch Unterschiede in der motorischen Funktion der Fortbewegung.

Die für diese Ratten sieben Tage vor und 21 Tage nach der Schlaganfallinduktion gesammelten Daten zeigen eine signifikante Zunahme der Schritte, die zum Überqueren der Planke erforderlich sind, was in anderen Gruppen nicht beobachtet wurde. Die Ergebnisse des Morris-Wasserlabyrinths zeigen auch Gedächtnisdefizite bei komorbiden Tieren, wie diese Grafik zeigt, die die prozentuale Änderung der Latenz zeigt, die Zeit, die Tiere benötigen, um den Quadranten des Beckens zu erreichen, in dem sich die Plattform zwischen dem ersten und zweiten Sondenversuch befand. Hier brauchen APP21-Ratten mit Schlaganfall im zweiten Versuch deutlich länger, um in den Zielquadranten zu gelangen.

Ein Unterschied, der weder von den transgenen Ratten allein noch von Wildtyp-Tieren mit Schlaganfall nachgewiesen werden konnte. Dies deutet darauf hin, dass komorbide Tiere ein Langzeitgedächtnisdefizit haben. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, alle Variablen während und zwischen den Testsitzungen so konsistent wie möglich zu halten und eine stressfreie Umgebung für die Tiere zu schaffen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die motorische und kognitive Leistung in Rattenmodellen für Demenz nach einem Schlaganfall beurteilen können.