Eine innovative Laufrad-basierten Mechanismus für die Verbesserung der Ratte Trainingsleistung

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine wirksame Bewegungsaktivität zur Prävention eines ischämischen Schlaganfalls bei Ratten mithilfe eines positionierten Laufrades zu quantifizieren. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Kleintiermedizin bezüglich der Schlaganfallprävention zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie ein äußerst effektives Laufradsystem aufzeigt, das zur Prävention eines ischämischen Schlaganfalls bei Ratten eingesetzt werden kann.

Die Auswirkungen dieser Technik verbessern die Wirksamkeit der Schlaganfallprävention, da die Ergebnisse bei der Einengung der Arteria cerebri media zeigen, dass unser vorgeschlagenes PRW-System dem herkömmlichen Laufband-System überlegen ist. Obwohl diese Methode Einblicke in die Schlaganfallprävention ermöglicht, kann sie auch auf andere Krankheitsmodelle wie die Alzheimer-Krankheit angewendet werden. Die Durchführung des Verfahrens wird von Ling-Yu Tang und Chung-Ham Wang, Technikern aus unserem Labor, demonstriert.

Beginnen Sie mit der Beschaffung eines transparenten Laufrades aus Acryl mit einem Durchmesser von 55 Zentimetern und einer Breite von 15 Zentimetern. Schneiden Sie eine viertelkreisförmige Öffnung in eine Seite des Laufrades, um eine Ein- und Ausgangsöffnung für die Ratten zu schaffen. Bringen Sie anschließend eine Schicht aus rutschfestem Gummibelag auf der Innenseite des Acrylrades an.

Verbinden Sie als Nächstes eine eiserne Stange mit Lagern mit dem Laufrad. Platzieren Sie dann zwei acrylglasene dreieckige Säulen auf beiden Seiten des Laufrads, die als Traggestell dienen. Befestigen Sie mithilfe von Schrauben eine halbkreisförmige, transparente Acrylplatte mit einer Dicke von einem Millimeter an den äußeren Seiten der beiden dreieckigen Säulen.

Stellen Sie sicher, dass die Acrylplatten auf jeder Seite etwa drei Zentimeter vom Laufrad entfernt sind. Verwenden Sie diese Platten, um die Infrarotsensoren zu positionieren; bohren Sie hierzu im Voraus in jede Acrylplatte ein Loch in jedem 45-Grad-Abstand. Erstellen Sie anschließend Löcher, die die gleiche Größe wie die Infrarotsensoren haben.

Um das Laufrad zu betreiben, verwenden Sie einen bürstenlosen Gleichstrommotor und einen Motorregler. Bringen Sie eine gummierte Scheibe mit einem Durchmesser von 10 Zentimetern auf der zentralen Achse des Motors an. Stützen Sie den Motor mithilfe des Eisenrahmens und der Federn ab, und verbinden Sie die gummierte Scheibe von der zentralen Achse des Motors mit der Außenseite des Laufrads.

Verwenden Sie anschließend einen Mikrocontroller, um die Gummischeibe zu drehen, und beobachten Sie die Drehung des Laufrads. Danach montieren Sie vier Infrarotstrahler auf einer Seite und die entsprechenden vier Infrarotempfänger auf der gegenüberliegenden Seite sequenziell zwischen null und 135 Grad. Schließen Sie abschließend vier Paare von Infrarotsensoren, die in beiden Acrylplatten befestigt sind, mithilfe von Adernkabeln an die allgemeinen Anschlüsse des Mikrocontrollers an, um das Position-Laufrad-System zu bilden.

Drei Tage vor Beginn des dreiwöchigen Trainings gewöhnen Sie die Ratte an die Laufumgebung, indem Sie das Laufrad manuell betätigen. Während des manuell betriebenen Trainings erhöhen Sie allmählich die Laufgeschwindigkeit, bis die Ratte nicht mehr mithalten kann. Sobald dies der Fall ist, verringern Sie die Geschwindigkeit, bis die Ratte wieder ein gleichmäßiges Lauftempo erreicht, und erhöhen Sie die Geschwindigkeit dann erneut schrittweise, bis die Ratte 20 Meter pro Minute erreicht.

Drei Tage später beginnen Sie die dreiwöchige Bewegungstraining, indem Sie wöchentlich den Startknopf am Mikrocontroller drücken, um ein Trainingsmodell auszuführen, bei dem die Ratte in der ersten Woche 20 Meter pro Minute für 30 Minuten läuft, in der zweiten Woche 30 Meter pro Minute für 30 Minuten und in der dritten Woche 30 Meter pro Minute für 60 Minuten. Halten Sie die Ratte in einem stabilen Laufzustand zwischen null und 135 Grad, welches als effektiver Bewegungsbereich definiert ist. Beginnen Sie mit der Bewertung der Verhaltensleistung mittels neurologischer Schweregrade bei allen Schlaganfall-Ratten am Tag vor der Operation sowie täglich für sieben Tage nach der Operation.

Messen Sie anschließend die Gliedmaßenkraft der Ratte mithilfe einer schiefen Ebene. Stellen Sie dazu die Ratte täglich auf eine geneigte Klettervorrichtung und gewöhnen Sie die Ratte eine Woche vor der Testung an die Vorrichtung und die Testbedingungen an. Platzieren Sie während der Testung die Ratte oben auf der Vorrichtung so, dass die Körperachse mit der Längsachse der schiefen Ebene ausgerichtet ist.

Stellen Sie sicher, dass sich die Ratte entlang der geneigten, gummiartig geriffelten Oberfläche der schiefen Ebene bewegt, die auf einen Winkel von 25 Grad eingestellt sein sollte. Erhöhen Sie den Winkel dynamisch mithilfe einer Kugelumlaufspindel, die mit einem Schrittmotor verbunden ist, um den maximalen Winkel zu bestimmen, bei dem die Ratte noch Halt auf der Ebene finden kann. Erhöhen Sie den Neigungswinkel der schiefen Ebene schrittweise, bis die Ratte den Halt verliert, und detektieren Sie daraufhin ein Abrutschen.

Schließlich sollten zwei unerfahrene Beobachter unabhängig voneinander alle Verhaltensprüfungen untersuchen und bewerten. Diese Studie stellte einen wissenschaftlichen Ansatz zur Quantifizierung wirksamer körperlicher Aktivität in der Schlaganfallpräventionstraining vor und verwendete neurologische Schweregrade, oder M-N-S-S, zur Überprüfung der vorgeschlagenen Methode. Diese Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede zwischen allen Trainings- und Kontrollgruppen, was darauf hinweist, dass körperliche Aktivität der Schlaganfallprävention zugutekommt.

Die PRW-Gruppe weist die niedrigste Punktzahl unter den Trainingsgruppen auf und zeigt somit einen überlegenen neuroprotektiven Mechanismus gegenüber den anderen Trainingssystemen. Zusätzlich weist die PRW-Gruppe ein deutlich geringeres Infarktvolumen als die Kontrollgruppe auf und liegt unter allen Trainingsgruppen am niedrigsten, was die hervorragende Wirkung von PRW bei der Schlaganfallprävention bestätigt. Diese Technik kann innerhalb von sechzehn Stunden durchgeführt werden, wenn sie ordnungsgemäß ausgeführt wird.

Während dieses Verfahrens ist es wichtig, sich auf die Ergebnisse und Indikatoren zu verlassen und diese zu befolgen, um die Raten, Zeiten und Positionen genau zu bestimmen. Nach diesem Verfahren können andere Methoden, wie ein herkömmliches motorisiertes Laufrad, durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zur stabilen Lernfähigkeit zu beantworten. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Forschern auf dem Gebiet der Trainingsphysiologie den Weg, präventive Medizin bei Ratten zu erforschen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man ein äußerst effektives Laufradsystem zur Prävention eines ischämischen Schlaganfalls bei Ratten aufbaut.