Bewertung der autonomen und Verhaltenseffekte passiver Bewegungen bei Ratten mit vertikaler Aufzugsbewegung und Riesenradrotation
7. Februar 2020
Protokolle werden vorgestellt, um die autonomen und verhaltensorientierten Auswirkungen passiver Bewegungen bei Nagetieren mittels vertikaler Aufzugsbewegung und Riesenraddrehung zu bewerten.
Diese Protokolle sind wichtig für die Integrität und das normale Funktionieren des autonomen Systems, um die Funktionalität des autonomen Nervensystems zu bewerten und vestibuläre Systemstörungen aufzudecken. Ein vestibuläres Funktions- oder Motorkoordinationsdefizit kann Schäden am autonomen System signalisieren. Diese Techniken können die Integrität der autonomen Funktion offenbaren.
Verhaltenstechniken können anfällig für Vom Experimentator eingeführte Variabilitäten sein. Wir empfehlen dem gleichen Forscher, die Techniken während des gesamten Experiments durchzuführen und jedes Nagetier gleich zu behandeln. Für die vertikale Aufzugsbewegungsanalyse bis zu vier zwei Monate alte 200 bis 250 Gramm Ratten in eine 22,5 mal 26 mal 20 Zentimeter große Plexiglasbox legen und die Box sicher gestalten.
Legen Sie die Box auf das Aufzugspad eines vertikalen Aufzugsbewegungsgeräts und schalten Sie das Gerät bei der niedrigsten Einstellung für die Akklimatisierung ein. Als nächstes stellen Sie die Amplitude auf 22 Zentimeter nach oben und 22 Zentimeter von neutral und starten Sie das Gerät mit einem anfänglichen Zykluszeitraum von 2, 500 Millisekunden für fünf Minuten, 2.000 Millisekunden für fünf Minuten und 1.500 Millisekunden für fünf Minuten. Stellen Sie das Gerät dann für zwei Stunden auf 1.000 Millisekunden ein, bevor Sie das Gerät rückwärts verlangsamen, indem Sie Perioden von 1, 500 Millisekunden für fünf Minuten, 2.000 Millisekunden für fünf Minuten und 2, 500 Millisekunden für fünf Minuten verwenden.
Für ein Riesenrad-Rotationsverfahren den Plexiglasbehälter auf eine Holzbank legen und die Ratten mit der langen Achse ihrer Körper senkrecht zur horizontalen Drehstange des Riesenrades in den Behälter legen. Nach dem sicheren Schließen der Box legen Sie einen zweiten Rattensatz mit ähnlicher Masse in einen zweiten Plexiglasbehälter mit der langen Achse des Körpers senkrecht zur horizontalen Drehstange am zweiten Arm der Riesenraddrehvorrichtung. Nachdem Sie die Box sicher geschlossen haben, starten Sie die Raddrehung im Uhrzeigersinn mit 16 Grad pro Sekunde quadratisch, um eine Winkelgeschwindigkeit von 120 Grad pro Sekunde zu erreichen.
Wenn das Riesenrad die Spitzengeschwindigkeit erreicht hat, beginnen Sie, sich bei 48 Grad pro Sekunde zu verlangsamen, um null Grad pro Sekunde zu erreichen. Lassen Sie den Container nach einer Pause von einer Sekunde weiter gegen den Uhrzeigersinn mit 16 Grad pro Sekunde quadratisch drehen, um eine Winkelgeschwindigkeit von 120 Grad pro Sekunde zu erreichen, bevor er bei 48 Grad Sekunde quadratisch abbremst, um null Grad pro Sekunde zu erreichen. Fahren Sie dann die Drehung im Uhrzeigersinn für zwei Stunden pro Sitzung für ca. 720 Umdrehungen fort.
Für das Balance-Strahltraining platzen zunächst zwei 0,75 Meter hohe Holzhocker in das etwa 110 Zentimeter voneinander entfernte Experimentierfeld. Legen Sie einen kunststoffschwarzen 15 mal 15 mal acht Zentimeter großen Kasten auf das Zielwerkzeug und legen Sie einen schmalen 2,5 mal 130 Zentimeter großen Holzbalken zwischen die beiden Hocker und lassen Sie einen Abstand von 100 Zentimetern zwischen den Hockerkanten vom Starthocker bis zum Fertighocker. Legen Sie eine Lampe am Starthocker und schalten Sie die Lampe ein.
Schalten Sie dann das Raumlicht aus, damit der Raum so dunkel wie möglich ist, und führen Sie die erste Ratte in den Strahl in der beleuchteten Ecke ein. Wenn die Ratte nicht von ihrem Willen kreuzt, fordern Sie das Tier vorsichtig auf, den Balken zu überqueren. Nach drei aufeinanderfolgenden Trainingstagen die trainierte Ratte in der Nähe des Lichts auf den Starthocker legen und sofort eine Stoppuhr starten.
Die Ratte sollte den Gleichgewichtsbalken schnell überqueren und die Blackbox auf dem Zielhocker betreten. Stoppen Sie die Stoppuhr, sobald die Nase des Tieres in die dunkle Box auf dem Zielhocker eintritt. Zur Defäkationszählung nach der Bewegungsbehandlung die Ratten aus dem Plexiglasbehälter in einzelne 40 mal 40 mal 45 Zentimeter offene Feldkästen zu bringen und die Anzahl der Kotpellets in der Plexiglasbox zu zählen, die jedem Nagetier zugeschrieben wird.
Verwenden Sie für einen Verhaltenstest im offenen Feld eine Infrarot-Videokamera, um die Tiere drei Minuten lang aufzuzeichnen, und verwenden Sie das resultierende Videomaterial, um die Gesamtstrecke für jedes Tier zu bestimmen. Hier werden repräsentative Balance-Strahl-Ergebnisse der Zeit gezeigt, die nach drei aufeinanderfolgenden Trainingstagen für die Durchquerung des Gleichgewichtsbalkens aufgedauert wurde. Die vertikale Bewegung des Aufzugs, Änderungen in der hertz vertikalen Bewegung und die Drehung des Riesenrades haben die Defäkation deutlich erhöht.
Darüber hinaus verringerten die vertikale Bewegung des Aufzugs, Änderungen in der Hertz-Vertikalbewegung und die Raddrehung den zurückgelegten offenen Feldabstand erheblich. Das Gleichgewichtsstrahltraining ist entscheidend, da die Ratten motiviert und selbstbewusst sein müssen, wenn sie den Strahl überqueren. Andernfalls wird ihr Saldo während des Bewertungszeitraums nicht gemessen.
Nach den Verhaltensverfahren können die Auswirkungen verschiedener Medikamente von Interesse auf die autonome Funktion und Zellsignalisierung mit diesen vestibulären Stimulationstests bewertet werden.
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Übersicht
In diesem Artikel werden Protokolle zur Beurteilung der autonomen und verhaltensbezogenen Wirkungen passiver Bewegung bei Nagetieren vorgestellt. Techniken wie die vertikale Bewegung mit einem Aufzug und die Drehung am Ferrisrad werden verwendet, um die Integrität des autonomen Nervensystems zu bewerten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltensanalyse
- Autonomes Nervensystem
Hintergrund
- Protokolle sind essenziell zur Beurteilung der Funktionalität des autonomen Nervensystems.
- Schwindelsystemstörungen können durch Defizite in der motorischen Koordination angezeigt werden.
- Verhaltensmethoden können durch die Variabilität des Experimentators beeinflusst sein.
- Konsistenz im Umgang mit Nagetieren ist entscheidend für verlässliche Ergebnisse.
Zweck der Studie
- Um die Integrität des autonomen Systems zu überprüfen.
- Um die Funktionalität des autonomen Nervensystems zu beurteilen.
- Um mögliche Erkrankungen des vestibulären Systems zu identifizieren.
Verwendete Methoden
- Analysen der vertikalen Bewegung von Aufzügen mit Nagetieren.
- Drehprotokolle für Riesenräder.
- Verwendung einer kontrollierten Umgebung für Tests.
- Standardisierte Handhabung der Versuchstiere während des gesamten Experiments.
Hauptergebnisse
- Protokolle zeigen effektiv die Integrität der autonomen Funktion an.
- Konsistentes Vorgehen verringert die Variabilität bei Verhaltensbeurteilungen.
- Identifizierte Techniken können auf Schäden des autonomen Systems hinweisen.
- Verhaltensbezogene Ergebnisse korrelieren mit der Gesundheit des vestibulären Systems.
Schlussfolgerungen
- Protokolle sind zuverlässig zur Beurteilung autonomer und verhaltensbezogener Effekte.
- Die Konsistenz des Forschers ist entscheidend für die experimentelle Integrität.
- Methoden können bei der Diagnose von vestibulären und autonomen Störungen helfen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Die Beurteilung autonomer und verhaltensbezogener Reaktionen auf passive Bewegung bietet ein translational einsetzbares Modell zur Bewertung der Integrität des vestibulären und autonomen Nervensystems in der präklinischen Forschung. Diese Assays ermöglichen die mechanistische Risikominderung von Wirkstoffen, die gegen Reisekrankheit, Angstzustände oder neurodegenerative Erkrankungen gerichtet sind, indem sie die autonome Aktivität über Stuhlentleerung, Aktivität im offenen Feld und motorische Koordination quantifizieren. Die standardisierte und reproduzierbare Durchführung der Protokolle zur vertikalen Aufzugsbewegung und zur Drehbewegung im Ferris-Rad-Modell unterstützt die Validierung von Wirkstoffzielen in frühen Entwicklungsstadien sowie das phänotypische Screening in Arzneimittelentwicklungsprozessen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht die Funktion des autonomen Nervensystems, um therapeutische Hypothesen bezüglich vestibulärer und Stressreaktionswege zu überprüfen.
- Operationaler Wert: Liefert quantitative Verhaltensparameter (Defäkationsanzahl, Distanz im offenen Feld, Latenz auf dem Gleichgewichtsbalken) zur objektiven Beurteilung der Zielstrukturen.
- Prädiktiver Wert: Ermöglicht die biologische Risikominimierung, indem vestibuläre Stimulation mit autonomen Reaktionen korreliert wird, und unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch in der frühen Forschung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Eignung: Die Zählung von Defäkationen und die Offenfeld-Verfolgung liefern skalierbare, quantifizierbare Endpunkte, die für die Anpassung an Hochdurchsatz-Screenings geeignet sind.
- Reproduzierbarkeit: Standardisierte Handhabung von Nagetieren und Bewegungsparameter verringern die Variabilität zwischen Experimentatoren und erhöhen so die Zuverlässigkeit des Assays an verschiedenen Standorten.
- Plattformnutzen: Die auf Plexiglasbehältern basierende Konstruktion ermöglicht die Wiederverwendung bei mehreren Bewegungsparadigmen (vertikal, rotationell) und trägt so zu einer effizienten Ressourcennutzung bei.
Translationale und präklinische Forschung
- Krankheitsrelevanz: Modelliert die autonome Dysregulation bei Erkrankungen wie Reisekrankheit und Angststörungen und ermöglicht die Wirkstoff-Screening-basierte Phänotypisierung.
- Translationale Kontinuität: Verbindet vestibuläre Stimulation mit autonomen Ausgangssignalen und unterstützt die präklinische Validierung entlang biomarkerbasierter Alignierung.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Identifiziert Wirkstoffe, die die autonomen Reaktionen auf Bewegungsstress normalisieren, und verringert so das Risiko für die Weiterentwicklung in späteren Studienphasen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Der Test eignet sich für den Entdeckungsprozess von der Zielhypothesenprüfung bis hin zur Optimierung von Leitsubstanzen, insbesondere für zns-wirksame Verbindungen, bei denen autonome Nebenwirkungen eine Rolle spielen.
- Entdeckungsbiologie: Überprüft mechanistische Zusammenhänge zwischen vestibulärer Stimulation und autonomen Reaktionen und klärt die Beteiligung von Signalwegen in Modellen für Stress und Angst.
- Screening: Erzeugt quantitative, reproduzierbare Verhaltensdaten (Defäkation, Lokomotion, motorische Koordination) zum Vergleich von Substanzeffekten.
- Analytik: Ermöglicht statistische Vergleiche autonomer Reaktionen zwischen Dosen und Behandlungsgruppen anhand zähl- und distanzbasierter Metriken.
- Translationale Forschung: Unterstützt die Übertragbarkeit auf präklinische Modelle vestibulärer Störungen, indem autonome Messgrößen als funktionelle Indikatoren validiert werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Standardisierte Bewegungsgeräte und Verhaltensassays können in mehreren Projekten zur Untersuchung von CNS-Modulatoren oder antiemetischen Wirkstoffen eingesetzt werden.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen bei der Modulation autonomen Weges, indem direkte funktionelle Messgrößen bereitgestellt werden.
- Operativer Wert: Stellt Reproduzierbarkeit sicher durch standardisierte Bewegungsprofile, standardisierte Handhabung von Nagetieren und kontrollierte Umweltbedingungen.
- Strategischer Wert: Verbessert die Zuversicht bei Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch, indem frühzeitig unerwünschte autonome Wirkungen in der Entdeckungsphase identifiziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Verbindungen mit günstigen autonomen Profilen und verringert so die Ausscheidung in späteren Entwicklungsstadien.
Durchführungsaspekte
- Setzt Fachkenntnisse in der Verhaltensforschung an Nagetieren, der vestibulären Physiologie und der Interpretation von autonomen Assays voraus.
- Benötigt kalibrierte Aufzug-Bewegungen in vertikaler Richtung und Ferris-Rad-ähnliche Rotationsvorrichtungen mit präziser Kontrolle von Amplitude und Zyklus.
- Erfordert standardisierte Schulung für Gleichgewichtsbalken- und Freifeldtests, um die Variabilität zu minimieren.
- Die Übertragung auf andere Nagetierstämme oder Altersgruppen kann eine Validierung der Empfindlichkeit gegenüber Bewegungsreizen und des basislinienautonomen Tons erfordern.
- Beschränkt auf Modelle mit intakter vestibulärer Funktion; mögliche Störgrößen bei Tieren mit motorischen Beeinträchtigungen, die nicht mit dem autonomen Tonus zusammenhängen.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:56
Elevator Vertical Motion (EVM) Procedure
2:03
Ferris-wheel Rotation (FWR) Device Procedure
3:22
EVM and FWR Evaluation: Balance Beam Analysis
4:30
EVM and FWR Evaluation: Defecation Counting and Open-field Examination
5:03
Results: Representative Defecation Counts and Total Distance Traveled
5:35
Conclusion
