פרוטוקול זה מתאר מודל ריצה וולונטרי יעיל שניתן ליישם בהקשרי מחקר שונים. בניגוד למודלים אחרים של ריצה מרצון, שיטה זו נמנעת מדיור בידוד תוך מעקב אחר מדדי ריצה בעכברים בודדים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר מודל ריצה וולונטרי יעיל שניתן ליישם בהקשרי מחקר שונים. בניגוד למודלים אחרים של ריצה מרצון, שיטה זו נמנעת מדיור בידוד תוך מעקב אחר מדדי ריצה בעכברים בודדים.
ריצת גלגלים מרצון (VWR) במכרסמים משמשת להערכת ביצועים וסיבולת ולדמות פעילות גופנית. בניגוד לפרדיגמות פעילות גופנית אחרות הדורשות גירוי מרתיע כדי לגרום לתנועה פעילה, ריצת גלגלים היא וולונטרית. VWR מורכב בדרך כלל מהצבת גלגל ריצה בתוך כלוב הבית של העכבר. עם זאת, ניתוח פרמטרים של פעילות גופנית יכול להתבצע בדרך כלל רק כאשר עכברים שוכנים בנפרד, בעוד שניתן לדווח על השפעות כלוב כוללות כאשר עכברים מאוחסנים בקבוצה. לכן, המודלים הנוכחיים מאלצים את הנסיינים לבחור בין מדידת פרמטרים של פעילות גופנית בודדת בעכברים חד-ביתיים או מדידת השפעות קבוצתיות בעכברים קבוצתיים; בהתאם לשאלת המחקר ולמודל, זה יכול להיות מגביל.
לכן, מטרת שיטה זו היא להדגים פרוטוקול המעריך VWR במודל עכבר על ידי כימות פרמטרים רצים בעכברים בודדים, עם בידוד מינימלי. אנו מדווחים על תכנון המכשיר, הכנות לפני הניתוח והגדרת הניסוי. תוצאות של פרוטוקול אימון של 6 שבועות באמצעות מודל VWR זה מצביעות על כך שהוא מספק גירוי מספיק כדי להגביר את זיכרון זיהוי האובייקטים המרחבי, בדומה להשפעה הקלינית של פעילות גופנית. מודל פשוט וזול זה מאפשר לחקור את השפעת VWR על מדידות מרובות של פעילות הגלגלים, וממזער גורמים שעלולים להגביל או להשפיע על תוצאות הניסוי.
פעילות גופנית משפיעה לטובה על הבריאות הפיזיולוגית והפסיכולוגית ויכולה לשפר את הפתופיזיולוגיה של מחלות רבות1. פעילות גופנית היא קריטית לתוחלת הבריאות, וארגון הבריאות העולמי (WHO) דיווח בשנת 2020 כי הגברת הפעילות הגופנית מפחיתה את הסיכון למחלות רבות, כולל הפרעות פסיכולוגיות2. בנוסף למניעת מחלות, פעילות גופנית יכולה לשפר את תפקוד המוח על ידי גירוי זרימת הדם3, ולגרום לנוירוגנזה, במיוחד בהיפוקמפוס4, אזור מפתח במוח ללמידה וזיכרון, ויסות הורמונלי5, ופלסטיות סינפטית באמצעות הגדלת רמות הגורמים הנוירוטרופיים שמקורם במוח6. באמצעות מנגנונים אלה, פעילות גופנית יכולה לשפר את התפקוד הקוגניטיבי ואת הזיכרון7,8,9. מנגנונים נוירוביולוגיים נוספים המקודמים על ידי פעילות גופנית תומכים בבריאות הנפש, כולל שחרור אנדורפינים10, הפחתת קורטיזול11, שיפור איכות השינה12, ועיכוב דלקת עצבית13. יש לנו בעבר
הוכיח כי פעילות גופנית מרצון יכולה לקדם עמידות בפני מתח כרוני והתנהגות דמוית חרדה אצל עכברים זכרים ונקבות כיתה<="xref">14. הראיות לפעילות גופנית המשפרת את התוצאות במחלות, בשילוב עם קידום בריאות הנפש, מדגישות את הצורך באסטרטגיות לעידוד פעילות גופנית, כולל הגברת ההבנה שלנו לגבי הפוטנציאל המניעתי והטיפולי של פעילות גופנית.
שיטה אחת לחקור את ההשפעות של פעילות גופנית על התפקוד הביולוגי היא שימוש במודלים של פעילות גופנית של מכרסמים. מודלים אלה יעילים בהגדלת תפוקת הלב והשראת ייצור הלקטט לרמות שונות בהתאם לעוצמת האימון ותדירותו. מודלים נפוצים המשמשים לחקר ההשפעה הטיפולית של פעילות גופנית כוללים שחייה, אימון הליכון ואימון אינטרוולים בעצימות גבוהה15. עם זאת, החיסרון של דגמים מסוימים הוא פעילות גופנית לא רצונית או מאולצת, שעלולה להיות חוויה מלחיצה. לדוגמה, כאשר עכברים נחשפים להליכון במודל של פגיעה באיסכמיה מוחית, דווח על התנהגות דמוית חרדה מוגברת במבחן השדה הפתוח, רמות קורטיקוסטרון מוגברות, נזק עצבי או רמות ציטוקינים מוגברות16. לחלופין, מודלים של פעילות גופנית מרצון, כולל VWR, יכולים למנוע את החוויה שעלולה להיות מלחיצה, ולאפשר למכרסמים לרוץ בחופשיות, ללא צורך בהתניה או חיזוק17. VWR מבוצע בדרך כלל על ידי מתן גישה רציפה לגלגל ריצה בכלוב המאכלס 4-5 עכברים או כלובים של עכברים חד-ביתיים. לכן, VWR מספק תנאים לא מלחיצים, מכיוון שהוא אינו דורש גירוי שלילי או התערבות ישירה של הנסיין ועשוי לספק מנגנון התמודדות או חווית העשרה18,19,20.
המטרה של שיטה זו היא להציע פרוטוקול VWR פשוט וזול המאפשר מעקב אחר מדדי ריצה בודדים עם בידוד מינימלי. עכברים מאוחסנים בקבוצה כדי להימנע מבידוד חברתי ממושך, ופרמטרי ריצה נרשמים עבור עכברים בודדים על ידי בידוד עכברים בזירת ריצה למשך שעתיים ביום בלבד. פרטים מסופקים עבור דגם VWR ל-6 שבועות שבו ל-10 עכברי C57BL/6 הייתה גישה לגלגלי ריצה למשך שעתיים ליום בעוד של-10 עכברי C57BL/6 הייתה גישה לגלגלים נעולים. התוצאות אישרו כי פרוטוקול VWR זה הצליח לעקוב בהצלחה אחר פרמטרי ריצה בודדים עם בידוד מינימלי ולתווך את ההשפעות המועילות של פעילות גופנית על זיכרון מרחבי המושרה על ידי ההיפוקמפוס במבחן זיהוי אובייקטים מרחבי (SORT).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הניסויים אושרו על ידי ועדת הרווחה והשימוש בבעלי חיים של Rowan University. העכברים הזכרים שקלו בין 20 g ל-27 g והיו בני 8-10 שבועות בתחילת המחקר. העכברים שכנו בקבוצות של 4, בסביבה מבוקרת (מחזור אור/חושך של 12:12 h) עם גישה ad libitum למזון ומים.
1. הגדרת הגלגלים

איור 1: הגדרת מערך גלגל רץ. (A) מגנט ומטבע המודבקים (חץ אדום) בצדדים מנוגדים של הקצה החיצוני של הגלגל. (B) פלטפורמה עשויה מלוח קצף (חץ אדום) המשמשת כבמה עבור חיישן המהירות. (C) חיישן המהירות על הפלטפורמה (חץ אדום); (D) חיישן מודבק (חץ אדום) והגדרת הגלגל הסופית. אנא לחץ כאן להצגת גרסה מוגדלת של איור זה.
2. הגדרת המערכת

איור 2: הגדרת המכשיר. (A) לוח קצף חתוך ומודבק; (B) מכשיר Perspex המחולק לארבעה רבעים; (C) גלגל אחד הממוקם בפינת רבע עם חוט מד מהירות המודבק לקיר. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
3. VWR
הערה: בנוסף למדדי מד המהירות, השתמשנו בתוכנה למעקב התנהגותי, מערכת המעקב ההתנהגותית ANY-maze, כדי לספק מידע נוסף על מעקב התנהגותי.
4. מיון
הערה: בסיום 5 שבועות של VWR, בוצע מבחן SORT כדי לבדוק האם הפעילות הגופנית שיפרה את התפקוד ההיפוקמפלי בהתאם לפרוטוקול שפורסם21.

5. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, 20 עכברים זכרים מסוג C57BL/6 חולקו באופן אקראי לאחת משתי קבוצות: קבוצת ללא פעילות גופנית (NO-EX) או קבוצת פעילות גופנית (VWR) למשך 6 שבועות. פרמטרי ריצה אינדיבידואליים נרשמו מדי יום באמצעות מדי מהירות והוצגו להלן ± SEM (איור 3A-C). לאורך 6 השבועות, העכברים היו פעילים ביותר בשבוע 2, שבמהלכו הם שהו בממוצע 2,135.87 ± 351.14 s על הגלגל, ועברו מרחק של 1.16 ± 0.25 km במהירות של 2.25 ± 0.14 km/h. לעומת זאת, פרמטרי VWR הנמוכים ביותר נרשמו בשבוע 6, עם זמן ממוצע של 1,136.48 ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרדיגמות פעילות גופנית שונות משמשות חוקרים להערכת פעילות גופנית והשפעותיה במכרסמים, כולל פרדיגמות ריצה מרצון ומאולצות. בהשוואה לפרדיגמות הפעילות הגופנית הכפויה, VWR מאפשר לעכברים לרוץ בחופשיות בעצימות נמוכה יותר, מה שממזער תנאי לחץ22. נכון לעכשיו, חוקרים יכולים לאסוף פרמטרים של פעילות גופנית של עכברים בודדים על ידי שיכון יחיד שלהם 23,24,25,26,27,28,29,30,31 או לתעד פרמטרים גלובליים של פעילות גופנית בכלוב של עכברים בקבוצה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ANY-box מערכת בדיקה 5 התנהגויות | Stoelting | 65000 | https://stoeltingco.com/Neuroscience/ANY-box-Multi-Configuration-Behavior-Apparatus~9838 |
| אופניים מחשב אופניים מד מהירות קווי מד מרחק | IPSXP | לא ישים | כל מד מהירות קווי שאינו מבין, זמן, מהירות יכול לעבוד |
| תוחם מגן דבק שקוף | מותג Con-Tact | לא ישים https://con-tactbrand.com/products/clear-cover%E2%84%A2-clear-matte?_pos=1&_fid=be2dc000c&_ss=c | |
| GraphPad Prism | |||
| דבק אינסטנט 496 סופר בונדר | לוקטיט | S-24546 | https://www.uline.com/Product/Detail/S-24546/Adhesives-Glue-Epoxy/Loctite-Instant-Adhesive-496-Super-Bonder?pricode=WB0948&gadtype=pla&id= S-24546& gad_source=1& gclid=Cjw KCAjw68K4BhAuEiwAylp3klS0FN your-l_xKkue1NUmruDDV48QO5b2tVH W9Bc08s9eZKmedj-yxBoCgIEQAvD_BwE |
| Pro Mag מגנט ניאודימיום | מגנטים מיושמים | ND018-6 | אם בוחרים מגנטים אחרים, ודא שהם חזקים מספיק כדי להתגלות על ידי הצנזור |
| גלגלי התעמלות לבעלי חיים קטנים ספינר שקט (מיני 11.4 ס"מ) | Kaytee | מק"ט# 100079369 | https://www.kaytee.com/all-products/ לוחות קצף לבנים של בעלי חיים קטנים/שקט-ספינר |
| Pacon | 5553 | https://pacon.com/foam-board-350/pacon-foam-board-20-x-30-white-10pkg-2.html |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.