Compensatoire Membre utilisation et l'évaluation comportementale de l'apprentissage moteur de compétence Après sensorimotrice Cortex blessures dans un modèle de souris de l'AVC ischémique

Résumé

Les modèles murins sont devenus de plus en plus populaires dans les études de neurosciences comportementales. Au fur et à mesure que les modèles progressent, il est important de développer des mesures comportementales sensibles spécifiques à la souris. Ce protocole décrit la tâche d’atteinte de la matrice de pâtes, qui est une tâche motrice qualifiée à utiliser dans des modèles murins d’AVC.

Résumé

Modèles de souris ont de plus en plus populaire dans le domaine de la neuroscience comportementale, et en particulier dans les études de course expérimentale. En tant que modèles avance, il est important de développer des mesures comportementales sensibles spécifiques à la souris. Le présent protocole décrit une tâche motrice qualifiée pour une utilisation dans des modèles murins de course. La Pasta Matrice Atteindre fonctions de tâches comme un test de comportement versatile et sensible qui permet aux expérimentateurs de recueillir des données précises sur les résultats et de manipuler l'utilisation des membres d'imiter les phénomènes cliniques humains, y compris des stratégies de compensation (c.-à-, a appris la non-utilisation) et une formation ciblée de réadaptation. Lorsqu'il est combiné avec des outils neuroanatomiques, cette tâche permet également aux chercheurs d'explorer les mécanismes qui soutiennent la reprise de comportement de la fonction (ou l'absence de celui-ci) après un AVC. La tâche est à la fois simple et abordable de mettre en place et de la conduite, offrant une variété de formation et d'évaluation des options pour de nombreuses questions de recherche concernant furésultats nctional suite à une blessure. Bien que la tâche a été appliquée à des souris modèles de course, il peut également être bénéfique dans des études de résultat fonctionnel dans d'autres modèles de lésion de l'extrémité supérieure.

Introduction

Modèles de souris ont de plus en plus populaire pour la recherche sur l'AVC expérimental en partie à cause de leur commodité et l'accessibilité, ainsi que la disponibilité des lignées transgéniques qui sont appropriés pour l'imagerie in vivo entre autres applications. Avec cette popularité accrue dans les modèles expérimentaux, l'intérêt de développer des évaluations comportementales sensibles de résultat fonctionnel après une lésion a également augmenté ^1-7. L'élaboration de protocoles de formation des animaux qui imitent à la fois la réhabilitation et des stratégies compensatoires utilisées par les survivants d'AVC humains améliore la capacité de traduire leur résultats des études expérimentales sur des animaux à utiliser dans la clinique ^8. formation des compétences de moteur sur la Pasta Matrice Atteindre Groupe (PMRT) a déjà été établie comme une évaluation comportementale sensible des résultats du habileté motrice suivant un accident ischémique du cortex sensori-moteur ^3.

L'un des intérêts primaires dans la course préoccupations de recherche réhabilitation et le développement et la compréhension des stratégies comportementales qui favorisent une meilleure récupération de la fonction suivante insulte. Actuellement, les stratégies de réadaptation chez les humains donnent lieu à ⁸ de récupération incomplète. En outre, les thérapeutes en réadaptation doivent lutter contre les stratégies compensatoires que les survivants d'AVC développent lors de la récupération qui peuvent compromettre leur capacité à reprendre entièrement fonction de leur membre (s) concerné. Par exemple, suite à un coup unilatérale qui affecte la fonction du membre supérieur, les humains ont tendance à développer une dépendance à l'égard de leur membre le moins affecté ^{9, 10.} Bien que l'amélioration de la capacité d'une personne à fonctionner à court terme, ce savant non-utilisation du membre affecté susceptibles d'entraver son potentiel de récupération ultime, comme l'a démontré dans des modèles animaux ^11-13. Ces résultats chez l'animal ont permis d'informer le développement et l'utilisation de la thérapie par contrainte induite chez l'homme ^14. Les modèles animaux sont bénéficiail pour améliorer les stratégies de réadaptation en permettant aux chercheurs d'explorer les mécanismes neurobiologiques qui subserve et promouvoir la récupération de la fonction. En plus d'être une évaluation comportementale efficace de la fonction post-AVC, le PMRT a été établi comme une stratégie de réadaptation efficace pour promouvoir l'amélioration des résultats fonctionnels suivants sensori-course ^15. Le PMRT peut également être utilisé pour la non-utilisation efficace synoptique appris du membre affecté et offrent donc un aperçu des manipulations comportementales qui peuvent améliorer la récupération fonctionnelle malgré initiale sur-dépendance sur le membre le moins affecté ^13.

La construction de la PMRT a été décrit précédemment ^3. En bref, la chambre atteindre est composé de quatre murs en plexiglas (20 cm de haut, 15 cm de long, et 8,5 cm de large) avec une partie supérieure ouverte et en bas. Il existe une fente centrale (13 cm de haut et 5 mm de large) qui s'étend à partir de la base inférieure de la paroi avant de la chambre qui sertque l'ouverture d'atteindre (Figure 1A). La matrice de pâtes est un bloc de plastique robuste (8,5 cm de long, 5 cm de large et 1,5 cm de haut) avec 1 trous mm de diamètre percés complètement à travers la profondeur du bloc. Il ya un total de 260 trous, à partir de 2 mm de la fenêtre pour atteindre 2 mm entre chaque trou (figure 1B). La matrice de pâtes est conçu de telle sorte que secs, des morceaux de pâtes orientées verticalement s'étendent sur toute la profondeur de l'étage de matrice à environ la moitié de la pièce de pâte exposée. Une pièce amovible au-dessus de la matière plastique ou du carton doit être découpé à la taille et solidement collée sur la face inférieure de la matrice. Cela empêche les morceaux de pâtes alimentaires de tomber hors de la matrice pendant le transport et permet un retrait facile de morceaux de pâtes brisées.

Le PMRT est un test de comportement versatile et sensible qui permet aux expérimentateurs de recueillir des données précises sur les résultats et de manipuler l'utilisation des membres d'imiter les phénomènes cliniques. En o comportementaleESULTATS mesure, la PMRT permet aux expérimentateurs de recueillir des données comportementales qui reflètent plus précisément l'efficacité d'une stratégie de réadaptation que ne le fait la mesure traditionnelle de la taille de l'infarctus ^{3, 16.} Comme une manipulation comportementale, la PMRT permet aux expérimentateurs de contrôler l'utilisation des membres supérieurs chez les souris afin d'imiter les expériences cliniques de réadaptation (c'est à dire la formation de membre affecté) ou non-utilisation appris (c'est à dire de la formation des membres moins touchés). Lorsqu'il est combiné avec des méthodes neuroanatomiques, la PMRT offre aux chercheurs une occasion d'explorer les mécanismes qui soutiennent la reprise de comportement de la fonction ou la plasticité inadaptée suite à l'utilisation des membres compensatoire après un AVC. Le PMRT pourrait être appliquée à d'autres modèles murins de lésions cérébrales et de la déficience des membres supérieurs, tels que des lésions cérébrales traumatiques. Un autre avantage de la PMRT est son prix abordable. L'équipement requis pour la tâche peut être construit assez raisonnable dans la maison, la collecte de données nepas besoin d'une grande quantité d'espace ou de ressources financières, et la tâche est assez simple pour les étudiants de premier cycle à recueillir de façon fiable des données. En outre, la PMRT est sensible à même de petits déficits comportementaux ^{3, 13.} Ce protocole fournit un moyen simple et efficace pour évaluer l'apprentissage moteur de compétences, favoriser la reprise du comportement suite à une blessure, et imiter les phénomènes de non-usage apprises dans un modèle murin établie d'accident vasculaire cérébral.

Protocole

Les méthodes suivantes sont conformes aux protocoles approuvés par l'Université du Texas à Austin et de l'Illinois Wesleyan de protection des animaux et utilisation comités. Il est recommandé que les chercheurs soit de porter des gants ou de prendre des précautions appropriées (se laver les mains avant et après) lors de l'engagement dans la formation comportementale avec des animaux de laboratoire. Les gants doivent être portés lors de la manipulation des animaux en cours de préparation et pendant la chirurgie.

1. D'accoutumance et de l'Alimentation Restriction

NOTE: Comme le PMRT est une tâche appétit, il est avantageux de limiter le montant et le calendrier de l'alimentation avant le début de la formation afin de motiver la réponse atteindre et éviter la satiété pendant les sessions de formation.

1. La place la souris sur un horaire d'alimentation restreinte à compter au moins 1 semaine avant le début de la formation de tâches. Peser chaque souris avant le début de la restriction alimentaire à établir poids libre-alimentation, qui sont déterminés comme ee poids de chaque animal au premier jour de l'alimentation restreinte.
   1. Nourrir les souris une fois par jour, à chaque réception de souris ~ 2,5 g de nourriture standard pour rongeurs par jour (par exemple, si il ya 4 souris logées dans une cage, la cage recevra 10 g de nourriture par jour). Assurez-vous d'alimentation se produit à la même heure chaque jour, de préférence au moment des sessions de formation par jour sont attendus à conclure.
   2. Peser les animaux régulièrement pour s'assurer qu'aucune souris perd plus de 10% de leur poids alimentation libre. REMARQUE: Réglez quantités alimentaires quotidiennes en conséquence pour favoriser le maintien d'un poids approprié. Souris acquièrent généralement poids à mesure qu'ils vieillissent, même avec des souris de restriction alimentaire constants demeurent sur la restriction de la nourriture pour la durée de PMRT formation / évaluation.
2. Exposer les animaux à des petits morceaux de pâtes (couper à 1,6 cm) dans leur cage à plusieurs reprises avant l'entraînement afin de surmonter les réponses de néophobie. REMARQUE: En règle générale 5-10 jours d'exposition sont suffisants, avec environ 4 pièces par disposition de la sourisded à chaque tétée.
3. Couper des morceaux de pâtes à la taille (3,2 cm) à l'aide d'une lame de rasoir. NOTE: Il est recommandé que l'excès de morceaux de pâtes sont coupés avant le début de la formation de la journée et pièces inutilisées stockées dans un récipient hermétique. Capellini pâtes est utilisé pour remplir la matrice. Comme les différentes marques de pâtes varient dans la texture et de diamètre, ce qui pourrait influencer la stabilité de pâtes dans la matrice ou la quantité de force nécessaire pour la souris pour casser les pâtes, il est recommandé que DeCecco marque pâtes être utilisé tout au long de la formation et de test.
4. Placer des morceaux crus capellini de pâtes dans la matrice de pâte, tout en remplissant les trous disponibles dans la matrice (figure 1A).
5. Habituer souris à la chambre d'essai avec une matrice de pâtes plein placé à l'avant (figure 1A) et plusieurs morceaux de pâtes à manger au fond de la chambre d'essai. Habituer souris pour 3 séances de 5-10 min. REMARQUE: Les souris ne doivent pas être encouragés à atteindre pour les pâtes pendant habituationformation de tion. Souris commencent généralement à montrer de l'intérêt dans les pâtes situé à l'extérieur de la chambre atteint en reniflant à travers l'ouverture. Il est possible d'habituer deux compagnons de cage dans une seule chambre si vous le souhaitez, mais les souris doit être façonné et formé individuellement. Toutes les surfaces doivent être nettoyées à l'éthanol à 70% ou une solution désinfectante similaire, en toute sécurité, avant et après chaque animal est placé dans l'appareil de comportement.

2. Shaping Reach

1. Déterminer membre préféré de chaque animal en façonnant la portée sur 3-5 essais une fois par jour pour le formage. Permettez-souris pour atteindre 10 minutes, ou un total de 10 fois, ce qui survient en premier.
   1. Placer les souris individuellement dans la chambre d'essai avec une matrice de pâtes en pleine face de la chambre que dans la formation d'habituation (Figure 1A).
   2. Notez le nombre de tronçons de chaque membre, indiquant le nombre de tronçons avec le droit et les membres de gauche séparément. Définir une portée que l'extensiondu membre à travers l'ouverture de telle sorte que pour atteindre le poignet casse le plan de la chambre; il n'est pas nécessaire que la portée à être orientée vers la ou entrer en contact avec les pâtes.
2. Contenir plusieurs morceaux de pâte juste à l'intérieur de la chambre à travers l'ouverture pour atteindre à encourager les souris qui sont réticents à atteindre. Dessinez les morceaux de pâtes lorsque la souris montre l'intérêt (par exemple reniflement, morsures), les encourageant ainsi à atteindre après les morceaux de pâtes en retraite. Si les souris ne montrent pas d'abord intérêt à la pâte sèche, puis mouiller les extrémités des morceaux de pâtes dans une petite tasse d'eau chaude pour les rendre plus agréables au goût.
3. Déterminer la préférence du membre lorsque la souris présente un minimum de 70% de leurs portées par jour avec un seul membre. Faire de ne pas trop en forme d'animaux, car cela peut limiter le montant de l'apprentissage observée au cours de la partie de la formation de tâches atteignant ^17. Commencer la formation PMRT fois les souris sont en forme. NOTE: La formation peut être démarré dès que le NEXt jour, mais il est également acceptable d'attendre plusieurs jours entre mise en forme et les procédures de formation.

Formation 3. Atteindre

1. souris de train une fois par jour avant d'insulter afin d'établir la compétence sur la PMRT. REMARQUE: Chaque essai se compose d'un maximum de 15 min ou 100 atteint comptés par l'observateur (réussies ou non), selon la première éventualité. Les souris sont formés pour atteindre seulement avec leur membre préféré. Souris tolèrent deux essais par jour si un paradigme de formation plus intense est souhaitée ^18.
   1. Placer les souris dans la chambre d'essai avec une matrice à demi-plein placé à l'avant (figure 1B). souris de train pour atteindre seulement avec leur membre préféré en remplissant uniquement du côté de la controlatéral de matrice à la branche privilégiée puisque les souris atteignent travers la ligne médiane de leur corps. Laisser la partie de la matrice correspondant à la branche non privilégiées non pourvus dans le but de décourager les tentatives d'atteindre avec cette branche (qui ne serait pas successful parce qu'ils ne peuvent pas atteindre les pâtes) et encourager atteignant seulement avec le membre préféré.
2. Placer une petite quantité de pression sur les pâtes pendant qu'il est dans la matrice pour aider souris briser succès morceaux pendant les sessions de formation au début. Ne pas casser les morceaux de pâtes pour la souris. Atteindre cet objectif en tenant un ou deux morceaux de pâtes légèrement derrière et perpendiculaires à la cible d'atteindre prévue. Cette petite quantité de support permet de stabiliser les pâtes mince, ce qui est assez souple et difficile pour les souris à saisir comme ils apprennent d'abord la tâche.
3. Inscrivez le nombre total de portées, le nombre de tronçons de succès, et les emplacements des tronçons succès. Atteint réussies exigent la souris pour atteindre à travers l'ouverture, prenez un morceau de pâte, et briser la pièce de pâtes pour le retirer de la matrice. REMARQUE: morceaux de pâtes ne doivent pas être remplacés dans la matrice qu'après le procès a pris fin. Au début de la formation, les souris ne se cassera pas beaucoup de morceaux de pâtes.
4. souris de train sur la PMRT de compétence, qui est définie comme au moins 3 jours (et jusqu'à 5 jours) de rendement constant (rupture d'au moins 9 morceaux de pâtes avec pas plus de 2 plus ou moins morceaux sur plusieurs jours). Il faut souvent entre 15-20 jours pour former les souris jeunes adultes à la compétence.

4. Formation Limb moins touchés

1. Former le membre le moins affecté (le membre non privilégiées pré-opératoire) à compter quatre jours après un accident ischémique dans le cortex moteur controlatéral à la branche atteindre préféré (voir la figure 2 pour des précisions sur les membres touchés / préféré et less-affected/unpreferred) . Administrer séances une fois par jour de 15 min ou de formation de 100 de portée.
   1. Retirez la première colonne de pâtes (à savoir la colonne verticale la plus médiane s'étendant de l'ouverture d'atteindre) pour la première semaine de formation des membres moins touchés afin d'assurer atteint que début avec le membre affecté ne sont pas réussies.
   2. La place les souris dans la chambre atteint avec la matrice de demi-rempli placé en face. Assurez-vous que le demi-rempli de la matrice se trouve en face de la pré-opératoire rempli à moitié, ce qui forcera les souris pour atteindre maintenant avec la (non privilégiées) branche inférieure touchés.
2. Encourager les atteindre avec le membre le moins affecté par le renforcement de l'extension de cette branche à travers l'ouverture d'atteindre. Lorsque les souris s'étendent le membre le moins affecté dans les premiers jours de lieu de formation d'un petit (1/2 pièces) de pâtes sur le sol de la chambre atteindre indépendamment de si oui ou non la portée est réussie.
3. Compter que les tronçons réalisés avec le membre le moins affecté vers au total 100 portée. Ne pas compter les tentatives furtives avec le membre affecté dans le nombre total de tronçons.
4. Retour de la colonne verticale la plus interne de pâtes à la matrice après les 7 premiers jours de la formation des membres moins touchés.
5. Notez le nombre de portées, le nombre de tronçons de succès, et les lieux de succatteint essful. REMARQUE: Ces données peuvent être analysées pour observer les différences pour atteindre les modèles avec le membre le moins affecté, mais n'ont pas été précédemment rapporté.

Analyse 5. Atteindre

Déterminer l'impact de moins touchés par l'utilisation du membre sur le rétablissement de la fonction du membre affecté en évaluant le membre affecté à la tâche PMRT après la formation du membre le moins affecté. Cette évaluation a lieu après le nombre souhaité de jours de formation des membres les moins touchés sont complets (généralement 14 jours).

1. Placer la matrice en face de la chambre, orientés de manière identique pour les procédures de formation (par exemple, avec la moitié de la controlatéral de la matrice sur le membre préféré rempli). NOTE: Cette force souris pour atteindre leur touchée (et précédemment préféré) membre.
2. Inscrivez le nombre total de portées, le nombre de tronçons de succès, et les emplacements des tronçons réussis à comparer avec les niveaux de performance pré-course. Ne pas sonder la performance dele membre affecté lors de la formation des membres moins touchés que ces sondes des membres touchés peut fonctionner que des sessions de formation qui pourraient influer sur la récupération du membre atteint.

Résultats

Les résultats de l'analyse PMRT devraient inclure le nombre de morceaux de pâtes brisées et le modèle de succès atteint. Résultats de souris présentant des lésions corticales sensori indiquent que l'insulte ischémique affecte à la fois le nombre de tronçons de succès ainsi que les modes de portée physique ^{3, 19,} comme le montre la figure 3A. Changements de modèle représentatives peuvent être observés dans la figure 3B. La capacité de la PMRT pour imiter les effets de non-usag...

Discussion

Le PMRT représente un moyen simple, quantitative pour évaluer la performance d'atteindre l'homme de la souris. Bien que beaucoup de temps, il est possible pour les étudiants déjà inexpérimentés être formés pour recueillir des données fiables et reproductibles avec seulement quelques séances de formation. La tâche est assez sensible pour mesurer même de légers changements dans la souris la performance des habiletés motrices suivantes accident ischémique ^{3, 13, 15,} et un certain nombre d'études font...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Les			chambres d’étirage sont fabriquées en interne avec du plexiglas
		de matrice de pâtes	La boîte de matrice de pâtes est fabriquée en interne à l’aide d’un bloc de plastique épais
pâtes Capellini	de marque DeCecco		DeCecco peuvent être achetées dans une épicerie ou auprès d’un détaillant en ligne tel qu’Amazon