Name: Quantificare Decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 10 s
Description: Scopri come quantificare i deficit cognitivi indotti dalla radioterapia cranica utilizzando test comportamentali su modelli animali. Questo metodo valuta memoria spaziale, ansia e apprendimento per studiare gli effetti neurodegenerativi.

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Questo lavoro è stato sostenuto da NIH NINDS concedere R01 NS074388 581 (CL Limoli), California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) Grant RS1-00413 (LLC) e una sovvenzione CIRM a Giove a sostegno della documentazione video. Vorremmo anche ringraziare Rudy Limburg e Edward Lau della University of California, Irvine Macchina Scienze Biologiche Shop per i loro consigli, supporto e superba capacità tecniche per la preparazione di tutti su misura materiali utilizzati per i test comportamentali.

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</ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

C&#39;è un urgente bisogno di strategie a lungo termine progettati per prevenire lo sviluppo di disfunzione cognitiva che sta diventando sempre più comune nei sopravvissuti al cancro 12,13. Terapie con cellule staminali potrebbe fornire i mezzi per ameliorating una serie di sequele tessuto normale del sistema nervoso centrale, in quanto forniscono la possibilità di sostituire le cellule perse o danneggiate da terapie antitumorali citotossici 14. Per accelerare la realizzazione di questi sforzi, abbiamo intrapreso una serie di prove di esperimenti principali che hanno confermato la capacità di hNSCs cranialmente innestati per ripristinare funzionalmente cognizione all&#39;interno del letto tessuto irradiato del sistema nervoso centrale 3. Fondamentale per questo sforzo è stata la capacità di condurre affidabile una serie di test cognitivi attentamente controllata in maniera riproducibile. Abbiamo queste procedure dettagliate critiche nel tentativo di accelerare il potenziale traslazione delle terapie con cellule staminali nella clinica. Ulteriori considerazioni che sonopossono avere un impatto significativo della qualità dei dati sono evidenziati di seguito. Cognitive test richiede attenzione ai dettagli e aderire a certe pratiche standard può aiutare a minimizzare gli artefatti che complicano l&#39;interpretazione dei risultati. L&#39;uso di sale dedicate test comportamentali separati da locali di permanenza degli animali e sperimentatori è preferibile. E &#39;anche prudente usare &quot;rumore bianco&quot; che blocca i rumori esterni nella struttura animale che gli animali possono distrarre dal compito a portata di mano. Per ridurre al minimo lo stress per gli animali destinati a test cognitivi, è importante per loro avere familiarità con gli sperimentatori che eseguirà test comportamentali prima della somministrazione compito. In generale, se il test femmine e maschi, si raccomanda di verificare prima le femmine tendono ad essere più ansiosi durante i test se spunti odore maschile rimangono nelle arene di prova. Quando si amministra una serie della batteria di compiti, è importante esporre gli animali a leacompiti ° stressante prima (come EPM, NPR) e la maggior parte compiti stressanti scorso (come FC, MWM).

quantificare decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale

Quantifying Cognitive Decrements Caused by Cranial Radiotherapy

Con l&#39;eccezione di sopravvivenza, deficit cognitivo dovuti alla gestione clinica del cancro è uno dei principali fattori dettare risultato terapeutico. Per molti pazienti affetti da SNC e non neoplasie del SNC, la radioterapia e la chemioterapia offrono migliori opzioni per il controllo delle malattie. Questi trattamenti tuttavia hanno un costo, e quasi tutti i sopravvissuti al cancro (~ 11 milioni nei soli Stati Uniti a partire dal 2006) comporta qualche rischio per lo sviluppo di disfunzioni cognitive, con i casi più gravi riscontrati in pazienti sottoposti a radioterapia craniale (~ 200.000 / anno ) per il controllo dei tumori cerebrali primari e metastatici 1. Particolarmente problematici sono i casi pediatrici, la cui sopravvivenza a lungo termine afflitta da marcati risultati cognitivi decrementi significativi oneri socio-economico 2. Ad oggi, non ci sono ancora soluzioni soddisfacenti al problema clinico significativo. Abbiamo affrontato questo serio problema di salute utilizzando staminali trapiantate ceLLS per combattere indotto dalle radiazioni declino cognitivo nei ratti atimici sottoposti a irradiazione cranica 3. Dettagli del irradiazione stereotassica e la coltura in vitro e il trapianto di cellule staminali neurali (hNSCs) si possono trovare nel nostro documento compagno (Acharya et al., Giove di riferimento). A seguito di irraggiamento e la chirurgia di trapianto, i ratti vengono poi valutati per cambiamenti cognitivi, la sopravvivenza delle cellule innestate e l&#39;espressione di specifici marcatori di differenziazione-1 e 4 mesi dopo l&#39;irradiazione. Per valutare criticamente il successo o il fallimento di ogni intervento potenziale progettato per migliorare indotto dalle radiazioni sequele cognitive, una rigorosa serie di compiti cognitivi quantitative devono essere eseguite. Per fare questo, sottoponiamo i nostri animali ad una serie di paradigmi test cognitivi compreso il riconoscimento romanzo luogo, labirinto ad acqua, elevata labirinto plus e condizionamento alla paura, al fine di quantificare l&#39;apprendimento dell&#39;ippocampo e non dell&#39;ippocampo e della memoria. Abbiamo dimostrato l&#39;utilità diquesti test per quantificare i tipi specifici di decrementi cognitivi negli animali irradiati, e li ha usati per dimostrare che gli animali innestati con hNSCs mostrano significativi miglioramenti nella funzione cognitiva 3. I benefici cognitivi derivati ​​da cellule staminali umane trapiantate suggeriscono che strategie simili un giorno potrebbe fornire tanto necessario il ricorso a cliniche sopravvissuti al cancro soffrono di disturbi cognitivi. Di conseguenza, abbiamo fornito una documentazione scritta e visiva dei passaggi critici adottati durante i nostri paradigmi di test cognitivi per facilitare la traduzione dei nostri promettenti risultati nella clinica.

Disturbi cognitivi derivanti dalla gestione radioterapeutico tumori cerebrali rappresenta una condizione clinica intrattabile che gli impatti negativamente la qualità della vita. La capacità di valutare criticamente gli interventi possibili per ameliorating indotto dalle radiazioni decrementa cognitiva dipende in ultima analisi la capacità di effettuare rigorose valutazioni quantitative della cognizione.

Quantificare Decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale

Ad eccezione della sopravvivenza, il deficit cognitivo derivante dalla gestione clinica del cancro è un fattore determinante per l'esito terapeutico. Per...

L'obiettivo generale di questa procedura è quantificare i cambiamenti comportamentali e cognitivi indotti dall'irradiazione cranica. Il primo passo consiste nel testare la memoria di riconoscimento spaziale basata sull'ippocampo mediante il compito di riconoscimento di una nuova posizione. Successivamente, i livelli di ansia vengono valutati utilizzando il test del labirinto elevato a croce, la formazione della memoria basata sulla paura, mediante il compito di condizionamento contestuale alla paura dipendente dall'ippocampo e dall'amigdala, e infine viene misurato il compito di condizionamento alla paura dipendente dall'amigdala con segnale anticipatorio.L'ultimo passaggio consiste nell'applicare il test del labirinto acquatico di Maurice per valutare l'apprendimento spaziale, la memoria spaziale e la capacità di apprendimento inverso. In definitiva, questo protocollo rileva modifiche dell'umore, dell'apprendimento e della memoria spaziale e non spaziale, nonché eventuali alterazioni sensoriomotorie indotte dall'irradiazione cranica. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sugli effetti dell'irradiazione cranica sul comportamento e sulla cognizione.Può inoltre essere utilizzato in altre situazioni in cui la cognizione è compromessa come effetto collaterale indesiderato di altre terapie, ad esempio nel caso del chemo brain o dei deficit di apprendimento e memoria indotti dalla chemioterapia. I principianti con questo metodo potrebbero incontrare difficoltà a causa della natura laboriosa della configurazione e dell'ottimizzazione dell'apparecchiatura. L'interpretazione dei risultati può risultare difficile se le procedure sperimentali non sono rigorosamente controllate, e la variabilità dei dati rende arduo rilevare differenze tra i gruppi di controllo e sperimentali.La dimostrazione visiva di queste metodologie è fondamentale, in modo che il lettore possa apprezzare le sfumature legate all'organizzazione o agli ambienti sperimentali in cui vengono condotti i test cognitivi, nonché le procedure specifiche adottate. Per garantire una manipolazione costante degli animali, iniziare la fase di familiarizzazione preparando accuratamente l'ambiente di prova: pulire con etanolo al 70% due blocchi di plastica identici e posizionarli in punti specifici all'interno dell'arena. Posizionare l'animale al centro dell'arena e lasciarlo esplorare liberamente.Per cinque minuti, vengono valutati i comportamenti esplorativi. Mediante un sistema automatizzato di tracciamento, l'esplorazione è definita come la presenza del naso dell'animale entro un raggio di quattro centimetri e orientato verso i blocchi. Al termine del tempo, rimuovere l'animale e collocarlo in una gabbia di attesa per altri cinque minuti.In questo periodo, pulire l'area di prova con etanolo al 70%. Aggiungere una copia identica dei blocchi nella stessa posizione spaziale utilizzata durante la fase di familiarizzazione e un'altra in una posizione spaziale nuova. Trascorso l'intervallo di attesa di cinque minuti, reintrodurre l'animale nelle aree di prova per una fase di test della durata di cinque minuti e consentirgli di esplorare liberamente per tre minuti.Se viene ricordata la disposizione spaziale dei blocchi della fase di familiarizzazione, il ratto trascorrerà più tempo a esplorare il blocco nella posizione spaziale nuova. Il giorno seguente, gli animali vengono riportati nuovamente nell'arena. Durante una fase di prova di 24 ore, nuovamente un blocco rimane in una posizione familiare mentre un altro si trova in una posizione nuova.Posizionare l'animale al centro dell'arena e registrare l'esplorazione per tre minuti. Il labirinto elevato a croce misura i livelli di ansia nei roditori. Prima del test, assicurarsi che il labirinto sia stato pulito accuratamente.Per iniziare, posizionare l'animale nella parte centrale del labirinto, rivolto verso il braccio aperto e lontano dall'esperimentatore, e permettere all'animale di esplorare per cinque minuti. Il numero di ingressi e la durata trascorsa nei bracci aperti e chiusi vengono registrati mediante software di tracciamento automatico. Se un ratto cade dal labirinto, riposizionarlo rapidamente su un braccio aperto e annotare l'evento.Notare anche eventuali comportamenti di congelamento insieme a possibili cause. Il condizionamento al timore è un paradigma comportamentale in cui gli animali imparano a temere uno stimolo precedentemente neutro. Abbinandolo a uno stimolo nocivo nel primo giorno, posizionare l'animale in una camera accuratamente pulita.Iniziare la prova di addestramento, che consiste in tre fasi. La prima è una fase basale della durata di cinque minuti, durante la quale non viene somministrato né shock né tono. Durante la fase di addestramento, vengono presentate più associazioni tra tono e shock per un periodo di cinque minuti. Infine, durante la fase post-addestramento, all'animale vengono concessi altri cinque minuti.In assenza di uno stimolo avversivo o di un tono, la percentuale di tempo in cui ciascun animale rimane immobile viene misurata negli ultimi 60 secondi della fase basale e negli ultimi 60 secondi della fase post-allenamento. 24 ore dopo, riportare l'animale nella camera per un test contestuale della durata di cinque minuti e registrare la percentuale di tempo trascorso in immobilità un'ora dopo il test. Nel contesto familiare, rimuovere il pavimento a griglia, aggiungere pannelli esterni alla camera e pulire con un detergente domestico profumato.Per verificare il condizionamento al timore associato a stimoli specifici, posizionare l'animale in un contesto nuovo e registrare il comportamento di congelamento in presenza e in assenza del tono precedentemente associato allo stimolo nocivo. Il labirinto acquatico di Morris è un test di apprendimento spaziale che richiede l'utilizzo di stimoli distali per individuare una piattaforma di fuga sommersa in una grande vasca d'acqua opaca; il compito viene eseguito nell'arco di otto giorni e si compone di quattro fasi: test preliminare, acquisizione, test di prova a 24 ore e test di apprendimento inverso.Per iniziare il test in coda, posizionare una bandiera bianca e nera ben distinguibile al centro della piattaforma in modo che la posizione di fuga sia evidente per l'animale. Per ogni prova del test CUD, posizionare l'animale in una diversa posizione di partenza predeterminata lungo il perimetro della vasca e spostare la piattaforma in un quadrante diverso. Per ciascuna delle quattro prove, consentire all'animale 30 secondi per trovare la piattaforma di fuga.Se viene raggiunto il tempo massimo, guidare manualmente gli animali verso la piattaforma. Lasciare l'animale sulla piattaforma per 20 secondi prima di collocarlo in una gabbia riscaldata. Il giorno successivo, iniziare la fase di acquisizione, composta da quattro prove al giorno per cinque giorni consecutivi.In questa fase, la piattaforma nascosta rimane nella stessa posizione e gli animali imparano a raggiungerla. Utilizzando segnali visivi distali della stanza, posizionare l'animale nella vasca partendo da un diverso punto di partenza predeterminato. Per ogni prova, registrare la latenza media per trovare la piattaforma e la lunghezza del percorso come misure dell'apprendimento spaziale.Se l'animale non è riuscito a uscire entro il tempo massimo di nuoto di 60 secondi, guidarlo manualmente verso la piattaforma e permettergli di rimanervi per 20 secondi. 24 ore dopo l'ultima prova di addestramento, effettuare una 62ª prova di sonda in cui la piattaforma viene rimossa per determinare la preferenza dell'animale per il quadrante che precedentemente conteneva la piattaforma. Dopo questa prova di sonda, riposizionare la piattaforma nello stesso quadrante ed eseguire altre tre prove di acquisizione per il test di Apprendimento per Inversione.All'ottavo giorno, spostare la piattaforma in una nuova posizione. Introdurre l'animale nella piscina e misurare il tempo trascorso alla ricerca della piattaforma nella sua posizione precedente rispetto a quella nuova. I risultati ottenuti con animali di controllo e animali irradiati nel compito di riconoscimento di una nuova posizione hanno mostrato che le due posizioni sono state esplorate in modo equivalente durante la fase di familiarizzazione.Tuttavia, gli animali di controllo hanno mostrato una chiara preferenza per la nuova posizione spaziale dopo intervalli di ritardo di cinque minuti e di 24 ore, mentre gli animali irradiati non l'hanno mostrata. Nel labirinto elevato a croce, sia gli animali di controllo che quelli irradiati hanno trascorso meno tempo nell'esplorare i bracci aperti rispetto a quanto previsto per caso. La percentuale di congelamento durante l'esposizione iniziale alla camera è stata molto bassa rispetto al periodo successivo alla formazione del giorno seguente.Il comportamento di congelamento è comunque aumentato nel contesto familiare, sebbene in misura molto minore negli animali irradiati quando posti in un contesto nuovo; il comportamento di congelamento è tornato ai livelli di base, ma è aumentato nuovamente dalla presentazione del tono nel labirinto acquatico di Morris. Gli animali di controllo hanno individuato la piattaforma di fuga più rapidamente nel corso dei tentativi successivi rispetto agli animali irradiati. Negli animali irradiati è inoltre trascorso più tempo e hanno percorso un tragitto più lungo per raggiungere la piattaforma durante una prova a sorpresa, 24 ore dopo, durante il test di apprendimento inverso, quando la posizione della piattaforma viene invertita; gli animali normali smettono gradualmente di cercare nel vecchio quadrante e imparano la nuova posizione della piattaforma, mentre gli animali irradiati non lo fanno.Nel corso di queste attività, è importante prendere appunti dettagliati riguardo a eventuali eventi o comportamenti anomali, nonché a eventuali problemi di tracciamento che si presentano e che devono essere risolti prima dell'analisi dei dati. Non dimenticare che lavorare con animali sperimentali può essere pericoloso e che precauzioni come l'uso di dispositivi di protezione individuale devono sempre essere adottate durante l'esecuzione di queste procedure. È inoltre fondamentale ottenere l'approvazione dell'istituto e seguire le linee guida istituzionali e federali per l'uso sicuro ed etico degli animali.

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Pazienti con tumore al cervello sottoposti a radioterapia cranica di routine, e per quanto utili, questo trattamento si traduce spesso in debilitanti disfunzione cognitiva. Questo grave problema irrisolto è allo stato attuale, alcun ricorso clinica, e ha spinto i nostri sforzi per ideare terapie con cellule staminali base per il recupero della radiazione indotta decrementa cognitive.

Strategie di trapianto di cellule staminali per il Restauro di disfunzione cognitiva causata da radioterapia craniale

La funzione dei neuroni di mammifero adulto-nato rimane un'area attiva di ricerca. Radiazioni ionizzanti inibisce la nascita di nuovi neuroni. Utilizzando la tomografia computerizzata guidata irradiazione focale (CFIR), tridimensionale anatomico di mira specifiche popolazioni progenitrici neurali può ora essere utilizzato per valutare il ruolo funzionale della neurogenesi adulta.

Interrogatorio funzionale di età ipotalamico neurogenesi con focale Radiological inibizione

Qui vi presentiamo un protocollo per la produzione di distale occlusione dell'arteria cerebrale media permanente anziani ratti femmina con occlusione simultanea delle arterie carotidi a generare grandi infarti corticali e deficit sostenuti. Mostriamo conferma della dimensione della lesione utilizzando la risonanza magnetica strutturale a 24 ore e 8 settimane dopo l'ictus.

Esecuzione permanente distale Medio cerebrale con arteria carotide comune di occlusione in ratti anziani per studiare corticale Ischemia con disabilità sostenuta

Qui presentiamo un metodo stereologico, il frazionatore ottico, usato per quantificare la formazione di nuovi neuroni e la loro sopravvivenza nell'ippocampo del ratto dopo la stimolazione elettro-convulsiva. Quando viene correttamente implementata, la sensibilità e l'efficienza dei metodi stereologici garantiscono accurati stimi con una precisione fissa e predeterminata.

La tecnica del frazionatore ottico per stimare i numeri di cella in un modello di ratto della terapia elettroconvulsiva

[18F]-tomografia computata di tomografia a emissione di positroni del fluorodeoxyglucose (FDG) è utile per studiare il metabolismo del glucosio legato alla funzione del cervello. Qui, presentiamo un protocollo per un tracciante FDG [18F] set-up e valutazione semiquantitativa dell'analisi dell'area di interesse per aree cerebrali mirata associata con le manifestazioni cliniche in pazienti con la ferita di cervello traumatica severa.

Valutazione semi-quantitativa utilizzando [18F] FDG Tracer in pazienti con trauma cranico severo

Qui, presentiamo un protocollo per valutare se vari tipi di lesioni cerebrovascolari silenziose sono associati in modo differenziale a deficit in alcuni domini cognitivi in una coorte di 398 cinesi anziani ipertesi, utilizzando una combinazione di test neuropsicologici e scansione 3T 3T a più sequenze.

Valutazione delle prestazioni cognitive dei pazienti ipertesi con lesioni cerebrovascolari silenziose

Qui presentiamo un protocollo per eseguire la radioterapia preclinica basata sulla tomografia ad emissione di positroni in un modello di glioblastoma di ratto utilizzando algoritmi sviluppati internamente per ottimizzare l'accuratezza e l'efficienza.

Radioterapia con pittura a dose basata sulla tomografia a emissione di positroni in un modello di ratto glioblastoma utilizzando la piattaforma di ricerca sulle radiazioni dei piccoli animali

Qui, presentiamo un protocollo per stabilire un modello animale di trauma cranico chiuso che replica l'esito della neuroimmagine di una lesione cerebrale traumatica lieve non complicata con la struttura cerebrale preservata nella fase acuta e l'atrofia cerebrale a lungo termine. La risonanza magnetica longitudinale è il metodo principale utilizzato per l'evidenza.

Sviluppo di un modello non complicato di lesione cerebrale traumatica lieve modificato con il metodo della caduta di peso ed evidenziato dalla risonanza magnetica

Questo studio ha proposto un modello di regressione aggiustato per età utilizzando la morfologia della parte medio-facciale e della base cranica come potenziale strumento per la valutazione preoperatoria e la pianificazione chirurgica individualizzata per i bambini con craniosinostosi sindromica (SC).

Ipoplasia mediofacciale e morfologia della base cranica nella craniosinostosi sindromica: uno studio di analisi comparativa utilizzando un modello di regressione predittiva

Lo scopo di questo articolo è quello di descrivere l'utilizzo di un modello di glioblastoma ortotopico per gli studi di chemio-radioterapia. Questo articolo passare attraverso l'elaborazione delle cellule, l'impianto, e la radioterapia del mouse utilizzando un modello intracranica.

La radioterapia combinata in un modello di tumore ortotopico cervello di topo

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