מבחן מטרי להערכת זיכרון עבודה מרחבי בחולדות בוגרות בעקבות פגיעה מוחית טראומטית
7 במאי 2021
פגיעה מוחית טראומטית (TBI) קשורה בדרך כלל עם פגיעה בזיכרון. כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת זיכרון עבודה מרחבי לאחר TBI באמצעות משימה מטרית. מבחן מטרי הוא כלי שימושי לחקר ליקויים בזיכרון העבודה המרחבי לאחר TBI.
פגיעה מוחית טראומטית קשורה בדרך כלל עם ליקוי זיכרון. כאן, אנו מציגים פרוטוקול להערכת זיכרון עבודה מרווח לאחר פגיעה מוחית טראומטית, באמצעות משימה מטרית. היתרונות העיקריים של משימות מטריות כוללים אפשרות של התבוננות דינמית, רבייה בעלות נמוכה, קלות יישום יחסית וסביבת מתח נמוכה.
כדי להעריך את ציון החומרה הנוירולוגית לאחר פגיעה בכלי הקשה של נוזל פרזגיטלי, הנח את חולדת ספראג דולי הבוגרת במרכז מעגל בקוטר 50 ס"מ, שלוש פעמים ונטר את יכולתה לצאת מהמעגל. כדי לבדוק אובדן רפלקס ימין, מניחים את החיה על גבו בכף היד ונותנים ציון של אחד אם החולדה מסוגלת לתקן את עצמה. כדי לבדוק את hemiplegia, להעריך את חוסר היכולת של החולדה להתנגד מיצוב כפוי.
כדי לבדוק את הכיפוף הרפלקסיבי של האיבר האחורי, לגדל את החיה בזנבו. כדי לבדוק את היכולת ללכת ישר, מניחים את החולדה על הרצפה. כדי לבדוק את רפלקס הפינה, בצע גירוי קל, מישוש כדי לצפות בנסיגה באוזן.
כדי לבדוק את רפלקס הקרנית, יש למרוח קלות מקל רך על העין ולמדוד את תגובת המצמוץ. כדי לבדוק את רפלקס הבהלה, גרור עט על פני החלק העליון של כלוב התיל ותיעד את תגובת החיה. כדי לדרג את אובדן החיפוש אחר התנהגות בפרשת, מקם את החולדה בסביבה חדשה ובחן אם החולדה מזיזה את שפמו, מרחרח או רץ.
לאחר מכן לבדוק את הרפלקסים הגפיים למיקום על החלק השמאלי והיומי ואחריו הגפיים האחוריות השמאליות והיכותיות. כדי לבדוק איזון, בצע משימה איזון קרן על ידי הצבת החולדה על קרן ברוחב 1.5 ס"מ, עבור אחד 20, 40 וגדול יותר מאשר הפעלה שנייה. לאחר מכן הפעל מבחן הליכה קרן באמצעות שלוש קורות ברוחב שונה.
לפני ביצוע המשימה המטרית, הנח קוטר של 200 ס"מ, עובי סנטימטר אחד, פלטפורמה מעגלית שחורה על שולחן בגובה 80 ס"מ והנח שני אובייקטים במרכז הרציף, במרחק של 68 ס"מ זה מזה. התקן מצלמה עם תוכנת המחשב הנדרשת ללכידה, שמירה ועיבוד של נתונים, בגובה של 290 ס"מ מהרצפה. יום אחד לפני הניתוח מניחים את החולדה על הרציף במשך 10 דקות כדי להרגיל את החיה לסביבה החדשה.
ביום המשימה, מניחים את החולדה בקצה הרציף, שוונים מהאובייקטים למשך תקופת הרגלה של 15 דקות ומתחילים להקליט. בסוף תקופת ההרגלה הניסיונית, העבירו את החולדה לכלוב בודד למשך חמש דקות ונקו את הפלטפורמה עם חמישה עד עשרה אחוז אלכוהול. הפחיתו את המרחק בין העצמים ל-34 ס"מ, ואז הניחו את החולדה על הרציף למשך חמש דקות תוך כדי הקלטת פעילות המחקר שלה.
נקה את הרציף שוב, לפני שתמשיך עם החיה הבאה. לפני ניתוח קבצי הווידאו, הכנס את מפתח חומרת התוכנה ולאחר מכן הפעל את תוכנת מעקב הווידאו ופתח את התבנית המוגדרת מראש. לאחר אימות, שכפול ושינה של הגדרות בקרת הניסיון והזיהוי של הזירה בשדה הראייה הראשי, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי לבחור את הרקע.
בתפריט עיון בחר את המיקום של קובץ הווידאו שישמש כתמונת הרקע. לכוד את התמונה וסמן את האזורים והאזורים הנחקרים כדי לכייל את התמונה לניתוח. בצע את אותה התקנה עבור הגדרות בקרת הניסיון והזיהוי.
לאחר הורדת רשימת קבצי הווידאו לניתוח מרשימת הניסיון, הוסף את סרטוני הווידאו וציין את המיקום עם ההגדרות הנדרשות. לאחר מכן בחר רכישה ולהתחיל גירסת ניסיון וייצוא את כל הנתונים לגיליון אלקטרוני. קבוצת הביקורת לא מראה ליקויים נוירולוגיים, 48 שעות לאחר הפציעה בכפוף.
לאחר TBI, ליקויים נוירולוגיים גדולים משמעותית הן אצל בעלי חיים פצועים זכר ונקבה. במהלך המשימה המטרית, זמן חקר האובייקטים קצר משמעותית עבור חולדות TBI הזכר מאשר עבור חולדות זיוף זכר. אותו דפוס נצפה עבור TBI הנשי ונקבה מזויפת חולדות.
לאחר המשימה המטרית, אנו יכולים לבצע שיטות אחרות להערכת זיכרון, כגון מבוך בארנס ומשימות טופולוגיות ומבוך מים. המשימה המטרית מאפשרת גם מחקר נוסף על ליקוי בזיכרון במודלים דומים של נזק נוירולוגי, כגון מודלים של פגיעה מוחית אקסונית מפוזרת ושבץ.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט להערכת פגיעה בזיכרון עבודה מרחבי (SWM) בחולדות בוגרות לאחר פגיעה טראומטית במוח (TBI) באמצעות מטלת מדידה. הפרוטוקול כולל דירוג חומרה נוירולוגית, בדיקת רפלקסים התנהגותית ומטלה ספציפית של זיכרון למיקום חפצים, ובכך הוא מספק שיטה הניתנת לשחזור ובמעמסה נמוכה להערכת ליקויי זיכרון לאחר TBI.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- נוירוביולוגיה התנהגותית
- מחקר על פגיעות ראש טראומטיות
רקע
- TBI מוביל לעיתים קרובות לליקויים בזיכרון החושי, בזיכרון לטווח קצר ובזיכרון לטווח ארוך.
- מודלים של בעלי חיים, ובמיוחד מכרסמים, נמצאים בשימוש נרחב לחקר TBI בשל שיקולים אתיים ומעשיים.
- מטלות מטריקה מעריכות זיכרון עבודה מרחבי על ידי בדיקת היכולת להיזכר במיקום של אובייקט במרחקים ובזוויות משתנות.
- מטלות אלו מוערכות בזכות יכולות התצפית הדינמיות שלהן, יכולת השחזור שלהן והעובדה שהן גורמות ללחץ מינימלי לבעלי החיים.
מטרת המחקר
- לספק פרוטוקול סטנדרטי למדידת ליקויים בזיכרון העבודה המרחבי (SWM) בחולדות לאחר TBI.
- להדגים את היתרונות של מטלת המדד במחקר TBI.
- לאפשר הערכה יעילה של הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה של תפקודי המוח לאחר הפגיעה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- השראה של פגיעת הפרקה של נוזלים במישור הפרסגיטלי (parasagittal fluid percussion injury) בחולדות Sprague Dawley בוגרות.
- דירוג חומרת הפגיעה הנוירולוגית, כולל בדיקות של רפלקס התיישרות, המיפלגיה, רפלקסים של הגפיים, שיווי משקל ותגובות התנהגותיות.
- יישום של משימה מדידה הכוללת הצבת חפץ על פלטפורמה מעגלית, הרגלה והקלטת חקירה.
- מעקב וידאו וניתוח של התנהגות חקירה באמצעות תוכנה ייעודית.
תוצאות עיקריות
- חולדות בקבוצת הביקורת (פגועי דמה) לא הראו גירעונות נוירולוגיים 48 שעות לאחר הפגיעה.
- חולדות TBI, זכרים ונקבות כאחד, הראו גירעונות נוירולוגיים משמעותיים בהשוואה לקבוצות הביקורת.
- זמן חקירת החפץ במהלך המטלה המטרית היה נמוך משמעותית בחולדות TBI לעומת חולדות שעברו ניתוח דמה, בשני המינים.
- המטלה המטרית זיהתה ביעילות ליקוי ב-SWM בעקבות TBI.
מסקנות
- מטלת המטריקה היא שיטה ישימה, הניתנת לשחזור ובעלת רמות סטרס נמוכות להערכת ליקויים ב-SWM לאחר TBI בחולדות.
- פרוטוקול זה מאפשר תצפית דינמית וניתוח כמותי של פגיעה בזיכרון.
- ניתן להרחיב את הגישה למודלים אחרים של נזק נוירולוגי, כגון diffuse axonal injury ושבץ מוחי.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי
הערכה כמותית של זיכרון עבודה מרחבי (SWM) במודלים של מכרסמים לאחר פגיעת ראש טראומטית (TBI) היא קריטית להפחתת סיכונים בתוכניות טיפוליות מוקדמות למערכת העצבים המרכזית (CNS). פרוטוקול מבחן המטריקה מאפשר הערכה הדירה ובעלת רמת דחק נמוכה של ליקויי זיכרון, ובכך תומך בביטחון ניבוי בתיקוף מטרות וברצף תרגומי. גישה זו מחזקת החלטות לגבי תיק פיתוחים על ידי אספקת נקודות סיום סטנדרטיות וניתנות להרחבה למחקרים נוירו-התנהגותיים פרה-קליניים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה קפדנית של היפותזות טיפוליות הקשורות לזיכרון במודלים של TBI.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי כימות גרעונות תפקודיים לאחר פגיעה.
- מסייע בתיקוף של מטרות טיפוליות באמצעות נקודות סיום התנהגותיות אובייקטיביות וניתנות לשחזור.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מכין מודלים מאושרים של מכרסמים עבור תהליכי סריקת תרכובות בהמשך.
- מנstandardיז את תוצרי הבדיקה ההתנהגותית לצורך השוואה ושחזור בין מחקרים.
- מייצר נתונים כמותיים המתאימים לסריקה ברמת ביטחון גבוהה ולשימוש חוזר בפלטפורמה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאים את נקודות הסיום הפרה-קליניות לפגיעה בזיכרון הרלוונטית למחלה שנצפתה ב-TBI.
- מאפשר רציפות משלב הגילוי דרך התיקוף הפרה-קליני באמצעות תמיכה בפיתוח סמנים ביולוגיים.
- מספק נתונים מותאמי-סיכון לצורך קבלת החלטות על קידום בתיקי פיתוח של מערכת העצבים המרכזית (CNS).
שילוב צינור עיבוד וזרימת עבודה
פרוטוקול בדיקת המדד הזה משתלב ברצף השלב המקדימה-קליני של תהליכי הגילוי בפיתוח תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS), ומגשר בין תיקוף מטרות מוקדם לבין מחקר תרגומי.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת היפותזות ובצמצום סיכונים מכניסטיים במודלים של TBI.
- סקר (Screening): מספק תוצרי התנהגות כמותיים וניתנים לשחזור לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מספקת מדידות סטנדרטיות ותוצרי סטטיסטיקה להשוואת מצבים.
- מחקר תרגומי: מקשר בין ממצאים פרה-קליניים לתוצאות תפקודיות הרלוונטיות למחלה.
- שימוש חוזר ברמת הארגון: מציע פרוטוקול ניתן להרחבה ולשימוש חוזר עבור מודלים מגוונים של פגיעות נוירולוגיות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזיוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף מטרות במערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה (scalability) של בדיקות התנהגותיות.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך התקדמות (go/no-go) ואת יעילות ההון על ידי אספקת נקודות סיום פרה-קליניות חסונות.
- השפעה על פורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכון וקידום של מועמדים לטיפולים במערכת העצבים המרכזית (CNS).
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות במדעי המוח ההתנהגותיים של מכרסמים ובהשראה של מודל TBI.
- נדרשת תשתית של מכשירים למעקב וידאו ותוכנה אנליטית.
- נדרש סטנדרזציה בין-צוותית של דירוג התנהגותי וניתוח נתונים.
- ניתן להתאים למודלים שונים של פגיעות נוירולוגיות באמצעות שינויים בפרוטוקול.
- מגבלות מעשיות כוללות שונות בטיפול בבעלי חיים ובביקורת סביבתית.
