バランスビームを用いてマウスにおける運動バランスとコーディネーションの評価

この手順の全体的な目的は、マウスの運動協調性とバランス能力を評価することです。最初のステップは、バランスビームを組み立て、ビーム通過の潜時を記録するためにモーションディテクターの位置を調整することです。訓練を開始するには、マウスをバランスビームの始点に置き、安全なプラットフォームまで渡らせます。動物をビームに沿って終点まで促す必要がある場合があります。

10分間の試行間インターバル後、より高い感度を得るために、マウスをより幅の狭いビームで訓練しました。本手順の最終ステップは、訓練した動物を異なる幅のビームでテストすることです。最終的に、運動協調性とバランスの欠損を示す結果を得ることができます。

こんにちは。私はカリフォルニア工科大学生物学部でMD PhD候補生をしているTim Luongです。私はカリフォルニア工科大学生物学部のポストドクターのHolly Carlisleです。本日は、バランスビーム試験を用いてマウスのバランス能力と運動協調性を評価する方法について説明します。ロータロッドなどの他の手法と比較したこの手法の主な利点は、バランスビーム試験の方が、運動協調性のわずかな欠損に対してもより感度が高い傾向にあることです。

この手法は、特定の神経疾患モデルにおいて運動協調性やバランスが影響を受けるか、また、特定の治療によって運動機能欠損が改善されるかといった、行動科学分野における重要な問いに答えるのに役立ちます。本試験の目的は、マウスが停止や停滞することなく、また研究者による促しを受けることなく、ビームを渡りきるまでにかかる時間を測定することです。試験当日に正確な走行データを得るため、試験の2日前から2日間のトレーニングを行います。

マウスの扱い方や、ビームを渡る際の補助方法は、行動試験に慣れていない方には難しい場合があるため、本手法を視覚的に提示することが有用です。それでは、始めていきましょう。本プロトコルは、SouthwellらおよびCarterらの手法に基づいています。

装置は、高さ50cmの2本の支柱の間に、長さ1mの梁を渡して組み立てます。梁の表面は平らで、幅は6mmまたは12mmです。より大きなマウスや、幅の狭い梁を渡れない個体には、より幅の広い梁を使用できます。

ビームの終端にブラックボックスを配置し、マウスをゴール地点へと誘導するためにブラックボックス内にネスティング材を設置します。また、嫌避刺激とするため、ランプでスタート地点を照らします。ビーム通過の潜時を記録するため、0 cmと80 cmの位置に動作検出器を配置します。落下時の衝撃を緩和するため、ビームの下方、テーブルトップから約7.5 cm上の位置にナイロン製のハンモックを張ります。本手順に使用するマウスは、12時間の明暗サイクルで飼育し、試験前に2週間の馴化期間を設けています。

実験開始の約10分前に動物をテスト室に導入し、最良の結果を得るために1つのテスト条件につき少なくとも10匹のマウスのコホートを使用します。トレーニングを開始するには、幅12 millimeterのビームの開始地点にマウスを配置します。マウスの鼻先が中央の80 centimetersに入った時点でタイマーが開始され、動物が80 centimetersの終点に到達した時点で停止します。

マウスは、停止や停滞を最小限に抑えてビームを渡らせます。動物が前進を止めた場合は、後ろから優しく促して、前進を継続させてください。動物がビームを正常に渡り終えたら、セーフボックスから取り出し、次のトレーニングセッションを開始するまで10分間ホームケージに戻します。

次のマウスを導入する前に、バランスビームとボックスを70% ethanolで洗浄し、拭き上げます。各マウスに対し、まず幅12 millimeterのビームで3回のトレーニングを行い、続いて幅6 millimeterのビームでトレーニングを行います。過剰にトレーニングを繰り返すと、動物がタスクや装置に慣れるため、停滞（stalling）の発生頻度が高まる可能性があります。

一方で、2日間のトレーニング後でもマウスがビーム全体を正常に渡りきれない場合は、追加のトレーニングが必要となる可能性があります。動物に処置を行う前に、必ずベースライン測定を記録してください。その日のトレーニングが完了したら、マウスを飼育施設のホームケージに戻します。

テスト当日、前述の手順に従い、実験開始の10分前に動物を室内に連れてきます。マウスをスタート地点に配置し、動物がビームの中央80 centimetersを通過するまでの潜時を記録します。データは、マウスが停止することなく、また研究者による促しもなく直接終点まで到達した、2回の成功した試行の平均値として報告します。滑りやその他の観察可能な運動機能不全をより詳細に分析するために、ビデオ録画を用いることができます。

この例では、生後9〜11週のC57BL/6マウスを用い、幅12 mmおよび6 mmのビームで試験を行いました。幅12 mmのビームを渡過する平均時間は、雄で4.6 ± 0.4秒、雌で3.3 ± 0.3秒でした。幅6 mmのビームでは、雄で6.8 ± 0.7秒、雌で5.9 ± 0.5秒でした。

平均台上のパフォーマンスは、マウスの週齢や系統によって異なる場合があります。本例で使用したC 57BL/6マウスは通常、活動的な個体であり、数回の足踏みは見られたものの、転落は観察されませんでした。遺伝学的または薬理学的に操作された動物では、足踏みや転落の頻度が高まる可能性があり、これを定量化することができます。機能低下したマウスは、この処置を試みる際に平均台の側面にしがみつくことがあり、その結果、渡りきるまでの時間が増加することがあります。

マウスがバランスビーム上で停止したり、注意が散漫になったりした場合には、前進するようにしつこく、かつ一貫して促すことが重要です。このビデオを視聴することで、マウスにバランスビームを渡らせる訓練方法と、そのバランスおよび協調性を評価する方法について十分に理解できたはずです。ご視聴ありがとうございました。本ビデオがお役に立てば幸いです。