ריצת גלגל וסביבתי מורכב כמו התערבות טיפולית במודל חיה של FASD
2 בפברואר 2017
יש תרגיל לב וכלי דם וחוויות מגרה בסביבה מורכבת יתרונות חיוביים על אמצעים מרובים של פלסטיות עצבית במוח המכרסם. מאמר זה יעסוק ביישום של התערבויות אלה בתור "superintervention" המשלב ריצה גלגל ומורכבות סביבתיות יעסוק המגבלות של התערבויות אלה.
המטרה הכוללת של התערבות התנהגותית זו היא לשפר את הגירוי הסביבתי של מכרסמי מעבדה באמצעות חשיפה לפעילות קרדיווסקולרית מרצון ומורכבות סביבתית בסביבת מעבדה מבוקרת. טכניקה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום השיקום והנוירופלסטיות. הוא מדגיש את החשיבות של פעילות גופנית חברתית והתנהגויות חקר על התפתחות נוירולוגית בגיל ההתבגרות ושמירה על הבריאות בבגרות.
היתרון העיקרי של הליך זה הוא בכך שהוא משלב את התרגיל והמורכבות הסביבתית בצורה סינרגטית, והוא מאפשר פרשנות של כל אחד מהרכיבים בנפרד במידת הצורך. כדי להתחיל את הניסוי, הכניסו גורי חולדות נגמלים לכלוב מתאים וודאו שתמיד תהיה להם גישה חופשית למזון ומים. שבוע לאחר מכן, ביום ה-30 להתפתחותן, העבירו מחצית מהחולדות לכלובי התעמלות עם גלגלי ריצה.
לכל גלגל ריצה צריך להיות מונה מהפכה ולהיות נגיש באופן חופשי. באותו יום, שקלו את כל החולדות. בכל יום למחרת באותה שעה, בדוק את מספר הסיבובים על גלגלי הריצה.
ביום ה-36, שקלו שוב את החולדות. לאחר מכן, השאירו אותם במצב הדיור שלהם למשך 12 יום עד היום ה-42. מוקדם ביום ההתפתחות 42, הכינו את הכלובים המורכבים מבחינה סביבתית.
כלובי הפלדה המגולוונת בגודל 30 על 18 על 36 אינץ' צריכים להכיל מספר מפלסים המסוגלים לתמוך במשקל של חולדות מרובות. כלובים אלה חייבים להיות מסוגלים גם לתמוך במצעים סטנדרטיים ובמתקני מזון ומים מרובים. הניחו חפצים צבעוניים חדשים בגדלים וצורות משתנים בכלוב.
ראשית, מקמו שישה צעצועים גדולים בכלוב שהם גדולים מספיק כדי ששלוש חולדות או יותר יוכלו לקיים איתם אינטראקציה בו זמנית. לאחר מכן, הניחו בכלוב שישה צעצועים בגודל בינוני שכל אחד מהם צריך להיות גדול מספיק לשימוש של שלוש חולדות או יותר בו זמנית. לאחר מכן, הניחו לפחות 20 צעצועים קטנים בכלוב שעשויים להעסיק רק חולדה אחת בכל פעם.
בחר צעצועים בצבעים וצורות שונות כדי לשפר את המורכבות. החידוש של כל צעצוע הוא קריטי לצורת התערבות זו. בקצוות הנגדיים של הכלוב, הניחו מתקני מזון והצמידו בקבוקי מים כך שבכל כלוב יהיו שניים מכל אחד.
לאחר הכנת הכלובים, שקלו את כל בעלי החיים והעבירו אותם לכלובים המורכבים מבחינה סביבתית. קבצו 9 עד 12 בעלי חיים בכל כלוב, וודאו שלכולם יש מזהים ייחודיים. כל יומיים, החלף את כל הצעצועים.
ודא שיש לך מספיק צעצועים כך שבעלי חיים כמעט ולא יתקלו באותו צעצוע פעמיים במהלך הפרדיגמה. בעת החלפת הצעצועים, מלאו גם את האוכל והמים. כל שלושה ימים, נקו את הכלובים.
שיכנו את החולדות באופן זמני בקבוצות של שתיים או שלוש והחליפו את המצעים, המזון והמים. החזירו את אותם צעצועים לכלוב בימים אלה, אלא אם כן הניקוי עולה בקנה אחד עם לוח הזמנים להחלפת הצעצוע. ריצת הגלגלים והתערבויות סביבתיות מורכבות השפיעו על נוירוגנזה של מבוגרים בבליטה המשוננת כפי שהוערכה על ידי צביעת BrdU.
עלייה בהתפשטות התאים נצפתה בעקבות החלק של ריצת הגלגלים של ההתערבות בבעלי חיים לחוצים וחשופים לאלכוהול המתפתחים באופן נורמלי. ההתערבות הסביבתית המורכבת הגדילה את ההישרדות של תאים שנוצרו על ידי מבוגרים בבליטה המשוננת בבעלי חיים שנחשפו ללחץ או לאלכוהול בילודים. יתר על כן, ההתערבויות הביאו לעלייה בתאים המתמיינים לפנוטיפ עצבי כפי שניתן לראות עם עלייה בתאי גרגירי גירוס משוננים שנולדו במבוגרים למרות חשיפה של ילודים לאלכוהול או ללחץ אינטובציה.
חקירת אורך הקורט הכפול והדנטריטים החיוביים של תאי גרגירי גירוס משוננים הראתה כי לא היה הבדל בין החולדות שנחשפו לאלכוהול לבין חולדות הביקורת לאחר ריצת גלגלים והתערבות במורכבות סביבתית. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין ממש טוב כיצד לפרוס כראוי את כלוב המורכבות הסביבתית וכן כיצד לשכן בעלי חיים בכלובי ריצה על גלגלים ובכלובי מורכבות סביבתית. כאשר מנסים הליך זה, חשוב לנקות היטב את כל החומרים שלך ולבדוק את בעלי החיים שלך מדי יום.
בעקבות הליך זה, ניתן להעריך את המדדים ההתנהגותיים, הנוירופיזיולוגיים והנוירו-אנטומיים על מנת לקבוע את ההשלכות של חשיפה לריצת גלגלים והתערבויות מורכבות סביבתיות. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הנוירופלסטיות לחקור שינויים תלויי חוויה במודלים של מכרסמים של מחלות נוירולוגיות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
nמאמר זה דן בהתערבות התנהגותית שמטרתה להגביר את הנוירופלסטיות במכרסמים במעבדה באמצעות פעילות קרדיווסקולרית ועשירה (environmental complexity). הוא מדגיש את ההשפעות הסינרגיסטיות של התערבויות אלו ואת השלכותיהן על שיקום ופיתוח נוירולוגי.
פעילות אירובית (למשל, ריצה בגלגל (WR), הנמצאת בשימוש נרחב במחקר בבעלי חיים) משפיעה לחיוב על מדדים רבים של פוטנציאל נוירופלסטי במוח, כגון קצבי נוירוגנזה בבגרות, אנגיוגנזה וביטוי של גורמים נוירוטרופיים במכרסמים. התערבות זו הוכחה גם ככזו הממתנת היבטים התנהגותיים ונוירו-אנטומיים של השפעות שליליות של טרטוגנים (כלומר, חשיפה לאלכוהול במהלך ההתפתחות) ושל ניוון עצבי הקשור לגיל במכרסמים. מורכבות סביבתית (EC) הוכחה כמייצרת יתרונות נוירופלסטיים רבים במבנים קורטיקליים וסוב-קורטיקליים, וניתן לשלב אותה עם ריצה בגלגל כדי להגביר את השגשוג וההישרדות של תאים חדשים בהיפוקמפוס הבוגר. השילוב של שתי התערבויות אלו מספק "סופר-התערבות" עוצמתית (WR-EC) שניתן ליישם במגוון מודלים של מכרסמים להפרעות נוירולוגיות. נדון ביישום של WR/EC ובהתערבויות המרכיבות אותה לשימוש כהתערבות טיפולית עוצמתית יותר בחולדות, תוך שימוש במודל בעלי חיים של חשיפה פרינטלית לאלכוהול בבני אדם. כמו כן, נדון באילו מרכיבים של הפרוצדורות הכרחיים לחלוטין עבור ההתערבויות ואילו מהם ניתן לשנות בהתאם לשאלת החוקר או לתשתיות הזמינות.מרכיבי מפתח של המחקר
nתחום מדעי
n- מדעי המוח
- פסיכולוגיה התנהגותית
- נוירופלסטיות
רקע
n- לפעילות גופנית אירובית יש השפעות חיוביות על בריאות המוח.
- מורכבות סביבתית יכולה לשפר תפקודים קוגניטיביים.
- שילוב של גורמים אלו עשוי להוביל לשיפור בנוירופלסטיות.
- הבנת אינטראקציות אלו היא קריטית עבור אסטרטגיות שיקום.
מטרת המחקר
n- לבחון את ההשפעות של שילוב בין פעילות גופנית למורכבות סביבתית.
- לבחון את ההשלכות על ההתפתחות הנוירולוגית במכרסמים.
- להעריך את היתרונות הפוטנציאליים לשמירה על הבריאות בבגרות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
n- גורי חולדה שנגמלו הוכנסו לכלובים עם גישה חופשית למזון ומים.
- חלק מהחולדות הועברו לכלובי פעילות עם גלגלי ריצה ביום 30.
- נערכו תצפיות התנהגותיות להערכת הנוירופלסטיות.
- הנתונים נותחו כדי לקבוע את השפעות ההתערבויות.
תוצאים עיקריים
n- התערבויות משולבות הובילו לשיפורים משמעותיים במדדי נוירופלסטיות.
- פעילות גופנית חברתית והתנהגויות חקירתיות השתפרו.
- התוצאות תומכות בהשערה על השפעות סינרגטיות על התפתחות המוח.
- נדונו גם המגבלות של ההתערבויות.
מסקנות
נבצע סקירה של יישום ה-WR/EC וההתערבויות המרכיבות אותו, לשימוש כהתערבות טיפולית עוצמתית יותר בחולדות, תוך שימוש במודל חיות של חשיפה פרנטלית לאלכוהול באנשים. כמו כן, נדון באילו אלמנטים של הפרוצדורות הם הכרחיים באופן מוחלט עבור ההתערבויות ובאילו ניתן לבצע שינויים, בהתאם לשאלת החוקר או לתשתיות הזמינות.- המחקר מדגים את היתרונות של גישת "סופר-התערבות" (superintervention).
- לממצאים יש השלכות על מחקרים עתידיים בתחום השיקום.
- בחינה נוספת של שיטות אלו עשויה לשפר את ההבנה של נוירופלסטיות.
שאלות נפוצות
nרלוונטיות תעשייתית ניהולית
שילוב של פעילות אירובית רצונית ומורכבות סביבתית במודלים של מכרסמים מאפשר בחינה מעמיקה של מנגנוני נוירופלסטיות הרלוונטיים להפרעות נוירו-התפתחותיות ונוירו-דגנרטיביות. פרדיגמה זו של התערות כפולה תומכת בביטחון ניבוי במחקרים פרה-קליניים המכוונים לתיקון המוח ולהשבה תפקודית. גישה זו ממוצבת כדי לספק מידע לבדיקת השערות טיפוליות בשלבים מוקדמים ולהפחתת סיכונים מכניסטיים עבור פורטפוליוים המכוונים למערכת העצבים המרכזית (CNS).
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הערכה תפקודית של נתיבי נוירופלסטיות במודלים בעלי חיים הרלוונטיים למחלה.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי בידוד ההשפעות של פעילות גופנית והעשרה סביבתית על שגשוג והישרדות של תאי עצב.
- מסייע בתיקוף מטרות עבור התערבויות שמטרתן להגביר נוירוגנזה בבגרות ודיפרנציאציה של נוירונים.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספקת פלטפורמה התנהגותית וסביבתית מתוקפת עבור בדיקות נוירוביולוגיות המשך.
- מסטנדרטת את מדידת הנוירוגנזה ואת הדיפרנציאציה של הפנוטיפ הנוירונלי באמצעות מדדים כמותיים כגון צביעת BrdU.
- מאפשרת הערכה הדירה של השפעות ההתערבות על פני קבוצות ניסוי שונות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- עולה בקנה אחד עם אסטרטגיות של ביומרקרים תרגומיים על ידי קישור התערבויות התנהגותיות לתוצאים נוירו-אנטומיים ונוירו-פיזיולוגיים.
- תומך ברצף מהשלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני במודלים של חשיפה פרה-נטלית לאלכוהול ושל סטרס.
- מספק מידע לקבלת החלטות על קידום מועמדים לטיפול ב-CNS בהתאם לסיכון.
שילוב זרימת עבודה ותהליכים
התערבות זו ממוקמת בממשק שבין הגילוי המוקדם למחקר פרה-קליני, ובכך היא מאפשרת מחקרים מנגנוניים ותיקוף מטרות במודלים של מחלות נוירו-התפתחותיות ומחלות נוירו-דגנרטיביות.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות על נוירופלסטיות ושינויים במוח התלויים בניסיון.
- סינון (Screening): מספק תוצאות כמותיות וסטנדרטיות עבור נוירוגנזה ודיפרנציאציה נוירונלית.
- אנליטיקה: מספק נקודות סיום מדידות להשוואת השפעות התערבות בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מגשר בין ממצאי גילוי למודלים פרה-קליניים הרלוונטיים להפרעות נוירולוגיות בבני אדם.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה לשימוש חוזר להערכת אסטרטגיות נוירו-תרפויטיות מגוונות במודלים של מכרסמים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בהתערבויות המכוונות לנוירופלסטיות ומפחית עמימות מכניסטית.
- ערך תפעולי: מקדם סטנדרטיזציה ושחזוריות במערכי בדיקה התנהגותיים ונוירוביולוגיים.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) וניהול תיק פיתוח יעיל הוניתי עבור תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- השפעה על תיק הפיתוח: תומך בתעדוף מותאם-סיכון של מועמדים לטיפולים נוירו-תרפויטיים, בהתבסס על נתונים פרה-קליניים חסונים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים ובניהול מודלים של מכרסמים.
- מחייב גישה לכלובים ייעודיים, גלגלי ריצה עם מוני סיבובים ותשתית לבדיקות נוירוביולוגיות.
- מחייב סטנדרטיזציה קפדאית בין צוותים לגבי תזמון ההתערבויות, הדיור ופרוטוקולי העשרה.
- ניתן להתאמה למודלים שונים של מחלות נוירולוגיות במכרסמים, תוך שימת לב לתגובות ספציפיות למין ולזן.
- תלוי בחידוש סביבתי עקבי ובניטור קפדני של רווחת בעלי החיים.
